книги / Основы механики горных пород

тем соответствующей отработки нескольких лав. Наиболее эф­ фективен в этом отношении способ парных штреков (рис. 126). При этом способе вначале (прямым ходом) отрабатывают лавы, влияние которых на земную поверхность мало ощутимо. Между этими лавами оставляют полосы, при выемке которых (обратным ходом) зависание в толще горных пород погашается и на земной поверхности образуется плоское дно.

Размер очистной выработки, при которой сдвижение горных пород не достигает земной поверхности, определяют из выра­

и т. д.); его значение устанавливают обычно эмпирическим пу­ тем; в условиях угольных месторождений значение коэффици­ ента С колеблется, как правило, в пределах от 3 до 5.

Иногда размеры очистных выработок, отрабатываемых пря­ мым ходом, целесообразно определять из расчета размещения в выработанном пространстве породы, получаемой при прохож­ дении штреков.

Длину лав с, отрабатываемых обратным ходом, принимают равными 2,5 d, но ие более 200 м.

Отработка пластов под зданиями и сооружениями способом парных штреков имеет следующие достоинства:

а) при отработке первых лав на земной поверхности не происходит ощутимых деформаций, так как пролеты меньше предельных, при которых горные работы оказывают заметное влияние на земную поверхность;

б) первые лавы работают независимо друг от друга, вслед­ ствие чего возможно развить большую скорость подвигания очи­ стных забоев;

в) в случае остановки одной из лав, другие лавы могут про­ должать движение без ущерба для подрабатываемых объектов; г) в связи с тем, что отработку полос между первыми ла­ вами ведут обратным ходом, эти участки пласта детально раз­ ведываются и оконтуриваются первыми лавами, так что их

отработка происходит более надежно и ритмично; д) очистные работы ведут без межлавных целиков, что

уменьшает потери, улучшает состояние выработок и дает более равномерную осадку земной поверхности и сооружений;

е) при отработке лав обратным ходом повторно используют штреки, пройденные при отработке первых лав;

ж) период влияния горных работ на здания и сооружения при отработке пластов по этой схеме меньше, чем обычно, что позволяет, используя известные закономерности процесса сдви­ жения, приурочить интенсивную осадку сооружений к периоду, наиболее благоприятному для подработки.

К недостаткам этого способа следует отнести большие де­ формации земной поверхности на границе с плоским дном и бурный характер развития деформаций, что отрицательно ска­ зывается на состоянии некоторых типов сооружений. Устранить указанные недостатки можно путем применения закладки вы­ работанного пространства при отработке межлавных полос обратным ходом.

Помимо способа парных штреков плоское дно в мульде сдвижения при больших глубинах разработки пластов можно создать, располагая очистную линию забоя уступами. При этом отставание забоев соседних лав друг от друга должно быть таким, чтобы на земной поверхности образовалась одна общая мульда сдвижения, т. е. влияние соседних лав должно прояв­ ляться раньше, чем успеет получить заметное развитие мульда без плоского дна под влиянием одной или группы относительно коротких лав. Значение этого отставания L молено определить

где Нв — средняя глубина залегания верхней лавы; X— коэф­ фициент, зависящий от состава толщи горных пород и скорости подвигания очистного забоя (значения коэффициента X колеб­ лются, как правило, в пределах 0,4—0,6).

Для создания плоского дна в мульде сдвижения при разра­ ботке пластов уступами размеры целиков между лавами не должны превышать 0,1 Н и 0,2 I (I — длина каждой из отраба­ тываемых лав). Заметное влияние на состояние зданий оказы­ вает его ориентация по отношению к горным работам. По­ скольку повреждения зданий при прочих равных условиях на­ ходятся в прямой зависимости от их длины, следует стремиться, чтобы деформации земной поверхности в направлении про­ дольной оси здания были минимальными. Это условие выпол­ няется в тех случаях, когда горные работы ведут с таким рас­ четом, чтобы:

а) здания, расположенные продольной осью вкрест прости­ рания пластов, оказывались в средней части мульды сдвиже­ ния, вблизи главного сечения по простиранию;

б) здания, ориентированные продольной осью по простира­ нию, оказывались на краю мульды сдвижения;

в) продольные оси зданий, расположенных диагонально к простиранию, оказывались примерно параллельными линии очистных забоев.

Выемку полезного ископаемого под зданиями, расположен­ ными вкрест простирания и хорошо сопротивляющимися сжа­ тию, целесообразно производить двумя расходящимися за­ боями, одновременно отходящими от разрезной печи, пройден­ ной под серединой подрабатываемого объекта. Очистные работы в пределах участка, влияющего на здание, нужно проводить в этом случае с выкладкой в выработанном пространстве бутовых полос.

При подработке самотечных канализационных коллекторов горные работы следует вести навстречу транспортируемой в них жидкости.

Отработку полезных ископаемых под школами, котельными и другими сооружениями, имеющими значительные перерывы в эксплуатации, надо планировать с таким расчетом, чтобы ак­ тивная стадия процесса сдвижения совпадала с перерывами

вэксплуатации этих объектов.

Втех случаях, когда обеспечить защиту зданий и сооруже­ ний с помощью рационального проектирования очистных работ

иоптимальных конструктивных мер защиты технически невоз­ можно или экономически невыгодно, применяют способы ча­ стичной отработки запасов.

где т — полная рабочая мощность пласта (залежи); [е] — зна­ чение деформации, допустимое для подрабатываемого объекта;

е — деформация при выемке пласта (залежи) на полную рабо­ чую мощность.

При частичной отработке пластов по площади подбирают такие размеры лав D и межлавных целиков d, при которых де­ формации земной поверхности под рассматриваемым объектом не превысят заданных значений. Задачу решают методом после­ довательного приближения, т. е. вначале принимают ориенти­ ровочные значения D и d, а потом расчетом их уточняют. Для определения ориентировочных значений D и d можно пользо­ ваться графиками, приведенными на рис. 127. Частичная отра­ ботка наиболее эффективна при углах падения менее 30°, глу­ бине разработки более 150 м и относительно прочных породах ([асж]>250 кгс/см2). Длину лав при частичной отработке сле­ дует принимать не более 0,35 Н, а размеры целиков не менее 0,12Я. При /)> 0 ,3 5 Я влияние отдельной лавы на деформации земной поверхности резко возрастает, а при d<L0,12 Я воз­ можны внезапные разрушения целиков под воздействием повы­ шенного опорного давления.

В пластах, опасных или угрожаемых по горным ударам или по внезапным выбросам, а также в сложных условиях залега­ ния пластов (свиты крутопадающих пластов, складчатое зале­ гание, наличие тектонических нарушений, весьма слабые боко­ вые породы и пр.) частичная выемка запасов допустима только при выполнении специальных мероприятий, обеспечивающих безопасность ведения горных работ.

Эффективным мероприятием, обеспечивающим нормальную эксплуатацию подрабатываемых объектов и не требующим до­ полнительных затрат, является изменение знака и направления развития деформаций на отдельных участках подрабатываемого массива. Это мероприятие целесообразно применять при веде­ нии горных работ в зоне влияния на вертикальные стволы шахт, горизонтальные горные выработки и сооружения башен­ ного типа, при подработке самотечных канализационных кол­ лекторов, линий железных дорог и других объектов, вытянутых в плане.

При подработке горизонтальных выработок, особенно на обводненных участках, для предотвращения скопления воды в выработках и облегчения транспортировки полезного ископае­ мого горные работы в подрабатывающем пласте должны ве­ стись навстречу уклону с тем, чтобы не допустить создания нулевых или обратных уклонов.

При выемке полезного ископаемого под железнодорожными путями на участках пути, где исходные элементы профиля близки к допустимым пределам, уклон пути следует уменьшать, а не увеличивать. Горные работы следует начинать под участ­ ком железнодорожного пути с нулевым уклоном или уклоном, направленным в сторону, противоположную движению забоя.

Таблица 29

Зависимость коэффициентов усадки В

от видов и материалов закладки

рабатываемый объект рассматриваемому пласту: Лк— сближе­ ние кровли с почвой до возведения закладки; при отставании закладки от забоя на 8—20 м и при отсутствии данных наблю­ дений Лк принимается равным 0,15 т ; Л„ — неполнота закладки (среднее расстояние от верха закладочного массива до кровли выработки), определяемая по опытным данным; в зависимости от вида и технологии закладки она колеблется от нескольких сантиметров до 2—3 дм.

По вычисленному значению коэффициента усадки В выби­ рают вид и материал закладки (табл. 29).

§ 86. ВЕДЕНИЕ ГОРНЫХ РАБОТ ПРИ ОТРАБОТКЕ СВИТ ПЛАСТОВ

Существенное влияние на деформации земной поверх­ ности и сооружений при разработке свит пластов или жил ока­ зывают взаимное положение горных выработок в разных пластах, порядок и сроки отработки пластов. Так, при располо­ жении границ очистных выработок в сближенных пластах (жилах) примерно в одной вертикальной плоскости происходит однозначное наложение деформаций, и сумма их в несколько раз превышает значения деформаций, возникающих от влияния одного из этих пластов. И наоборот, при соответствующем от­ носительном смещении границ очистных работ в разных пла­ стах (жилах) происходит полная или частичная взаимная ком­ пенсация деформаций разных знаков, а на отдельных участках подрабатываемой площади суммарные значения деформаций могут оказаться меньше возникающих от влияния каждого из пластов этой свиты. На указанном принципе основано одно из наиболее эффективных горных мероприятий — гармоническая отработка пластов (жил), т. е. отработка, предусматривающая такое взаимное расположение очистных выработок, при котором

деформации земной поверхности в районе подрабатываемого объекта частично или полностью взаимно компенсиру­ ются.

Рациональное расположение выработок представляет собой сложную инженерную задачу, при решении которой прихо­ дится рассматривать целый комплекс разнообразных вопросов, в том числе проветривание выработок, транспортировку полез­ ного ископаемого и пустой породы, безопасность работ, эконо­ мику и т. д. Вопросы уменьшения деформаций земной поверх­ ности и расположенных на ней объектов решают методом ана­ лиза вариантов. С этой целью составляют несколько вариантов календарных планов отработки пластов и для каждого из них производят расчет деформаций земной поверхности по полной методике. За окончательный принимают тот вариант, при ко­ тором достигается наибольшая взаимная компенсация дефор­ маций земной поверхности в районе подрабатываемого объекта. Для облегчения анализа вариантов целесообразно пользо­ ваться номограммами, подобными приведенной на рис. 110, и ЭВМ.

Номограммы можно использовать и при составлении рацио­ нальных планов развития горных работ под рассматриваемыми объектами. Составление проекта выполняют в такой последо­ вательности. С помощью номограмм определяют деформации от влияния лав, положение которых предопределено защищен­ ными (от внезапных выбросов) зонами, технологией горных работ, пройденными капитальными выработками и другими факторами. Полученную сумму (с обратным знаком) распреде­ ляют между оставшимися пластами (очистными выработками) пропорционально их мощности, отношению мощности к глубине или по другому признаку, приемлемому для данных условий. Затем определяют положение очистных выработок, при кото­ ром деформации земной поверхности в районе подрабатывае­ мых объектов будут соответствовать значениям, заданным ука­ занным выше способом. Для этого номограмму, выполненную на кальке, накладывают на каждый пласт (на вертикальном разрезе) таким образом, чтобы изолинии номограммы, соответ­ ствующие заданным значениям, пересекали подрабатываемый объект. Положение лавы на номограмме, совмещенной с пла­ стом, определит положение искомой очистной выработки в данном пласте. На рис. 128 приведен пример определения по­ ложения очистной выработки в пласте мощностью 1,8 м, при котором наклон подрабатываемого объекта (высотного соору­ жения) в сторону падения пласта составит 3,6* 10-3. Поскольку номограмма составлена для пласта мощностью 1 м, то при пласте мощностью 1,8 м изолиния номограммы, пересекающая объект, должна иметь числовую отметку в 1,8 раза меньше, чем заданный наклон, т. е. 2* 10~3.

со

CD00

''■'l'feSïàll

сложно и дорого. К тому же в этом, как правило, нет необходимости. Более рациональна частичная компенсация, получаемая при таком расположении очистных работ, при ко­ тором деформации зем­ ной поверхности не пре­

вышают значений, допустимых для подрабатываемого объекта. Задачу решают аналогично рассмотренной выше, но условия в ней менее жесткие: требуется лишь, чтобы деформации в про­ цессе подработки и остаточные деформации в районе объекта не превысили допустимых для него значений.

Осуществление горнотехнических мероприятий представляет сложную задачу даже при отработке одного пласта. При раз­ работке свит пластов эта задача намного усложняется, осо­ бенно при подработке больших застроенных площадей. По­ этому в указанных условиях часто ограничиваются таким вза­ имным расположением выработок, при котором суммарные деформации земной поверхности от очистных выработок в не­ скольких пластах не превышают деформаций, возникающих от каждой из этих выработок, т. е. не происходит существен­ ного однозначного суммирования деформаций одновременно. Это требование выполняется в тех случаях, когда граница влияния на земную поверхность каждой последующей очист­ ной выработки совпадает с точкой максимальной деформации от предыдущей выработки, как это показано на рис. 129. Ори­ ентироваться можно на любой вид деформаций, но обычно за основу берут горизонтальные деформации, так как они явля­ ются наиболее опасными для большинства зданий и сооруже­ ний. Определение взаимного положения очистных выработок производят графически, с помощью номограмм или аналити­ чески. Первые два способа особых пояснений не требуют.