Геодинамическая и геомеханическая безопасность. Практикум

В случае когда мощность вынимаемого слоя угольного пла­

ста mвын.уг.пл, м, меньше мощности угольного пласта mуг.пл, м, для установления по номограмме, приведенной на рис.  4.3, ка­

тегории «опасно» или «неопасно» вместо mуг.пл, применяется

mвын.уг.пл.

По заданию  4 сделать отчет, который состоит из следую­ щих элементов:

•титульный лист;

•содержание;

•формулировка задания и исходные данные;

•расчеты;

•выводы.

Исходныеданныедлявыполненияработы

Мощность пласта m = 1,5 м + 0,1N, м, где N – номер сту­ дента по журналу.

Данные о выходе буровой мелочи: с четвертого метра сква­ жины выбурено 8 + 0,1N л буровой мелочи.

Контрольныевопросы

1.  Поясните понятие «локальный прогноз горных ударов». 2.  Поясните понятие «прогноз удароопасности в месте

вскрытия угольных пластов».

3.  Что понимают под защитной зоной в краевой части угольного пласта?

4.  Назовите действия сотрудников службы прогноза гор­ ных ударов при определении категории «опасно».

5.  Поясните смысл понятия «защитная зона».

31

ПРАКТИЧЕСКАЯРАБОТА№  5  Построениезонповышенногогорного давленияипланированиемероприятий побезопасности

Цель работы: уяснить понятия, закрепить терминологию, научиться строить границы опасных зон (зон ПГД) от целиков и краевых частей на пластах, склонных к горным ударам.

Общиесведения

В процессе добычи полезного ископаемого формируются зоны опорного давления, которое передается на нижележащие пласты (горизонты). Возникают зоны повышенного горного давления (ПГД) как части угольного массива и боковых пород, испыты­ вающие повышенные напряжения, передаваемые краевыми ча­ стями, отдельными оставленными целиками или другими кон­ центраторами, расположенными на смежном пласте (пластах). Целиком называют неотработанный участок угольного пласта, если ширина его меньше 2l (l – ширина зоны опорного давления). Если ширина такого участка более 2l, то его называют краевой частью. Зоны ПГД по п.  21 Инструкции… [3] относят к опасным зонам, в которых горные работы будут вестись в особо сложных условиях. В связи с этим необходимо определять границы та­ ких зон на планируемых к отработке участках шахтного поля.

Задания

1.  Построить зоны ПГД от краевых частей пласта на разре­ зе вкрест простирания и определить их размеры.

2.  Построить зоны ПГД от целика шириной L (рис.  5.1) на разрезе вкрест простирания и определить их размеры.

3.  Определить степень влияния зоны ПГД и выбрать реко­ мендуемый Инструкцией… [3] способ ведения горных работ.

4.  Составить отчет.

Методическиеуказания

Построение границ зон ПГД на разрезе вкрест простирания пластов выполняют в соответствии с рис.  5.1.

32

I

Рис.  5.1. Схема к построению зон ПГД вкрест простирания пластов

1.  По исходным данным построить аналогичный разрез в масштабе 1:5000.

Углы d1,2,3,4 определить по табл.  5.1.

Таблица  5.1

Значения углов защиты d и давления j

33

Окончание табл.  5.1

2.  Величина l′ = Kl, где размер l (зона опорного давления) определяется по номограмме рис.  5.2, а коэффициент K, учи­ тывающий ширину выработанного пространства, прилегаю­ щего к источнику ПГД, определяется по табл.  5.2.

l, м

34

3.  Размеры зон ПГД в кровлю d1 и почву d2 от краевой ча­ сти определяют в зависимости от размеров выработанного про­ странства а и глубины разработки Н по табл.  5.3.

Таблица  5.3

Размеры зон ПГД в кровлю и почву

При а < 100 м величины d1 и d2 принимают равными их значениям для а = 100 м, а при а > 250 м величины d1 и d2 при­ нимают равными значениям при а = 250 м.

При построении зоны ПГД в сечении по простиранию углы d1 (d2) и d3 (d4) принимают соответственно равными 80° и 75°.

По заданию  2 определить зоны ПГД от целика на пласте 2. Целиком угля, формирующим зоны ПГД, в соответствии с рис.  5.1 считается часть пласта, оконтуренная выработанным пространством или выработками шириной не менее 0,1l с про­ тивоположных сторон (рис.  5.3, а) и с наименьшим размером

L, удовлетворяющим условию

0,1 l ≤ L ≤(K1 +K2 ) l,

где K1 и K2 – коэффициенты, зависящие от ширины а1 и а2 прилегающих выработок (выработанных пространств) и определяемые по номограмме рис.  5.3, б;

l – по номограмме (см. рис.  5.2).

При ширине а1 или а2 менее 0,1l построения зон ПГД про­ изводятся как от краевой части.

35

При построении зоны ПГД от целиков (см. рис.  5.1) раз­ меры d1 и d2 рассчитывают умножением соответствующих для краевой части величин d1 и d2 на коэффициент K, учитываю­ щий ширину целика L и определяемый по табл.  5.4.

Рис.  5.3. Схема построения выработанных пространств по падению (простиранию) пласта (а); номограмма для определения коэффициентов K1 и K2 (б)

Таблица  5.4

Определение коэффициента K согласно ширине целика L

Вэтом случае за глубину Н принимают расстояние от ниж­ ней кромки целика до земной поверхности, а за размер а – мак­ симальный размер выработанного пространства, прилегающего

кцелику (при а > 250 м принимать а = 250 м).

Вслучае наложения зон ПГД от нескольких краевых ча­ стей или целиков соседних пластов на один и тот же участок рассматриваемого пласта построение зон ПГД производится отдельно от каждой краевой части или целика по принципу, положенному в основу схемы рис.  5.1.

Наиболее опасна в отношении динамических явлений си­ туация выхода очистного забоя из зоны ПГД в защищенную. Горные работы следует планировать так, чтобы переход ство­ ров осуществлялся в направлении из защищенной зоны в сто­

36

рону ПГД. Комиссия может рекомендовать переход створов в направлении защищенной зоны при условии применения мер предотвращения динамических явлений с расстояния l до под­ хода к границе зоны ПГД.

По заданию  3 определение степени влияния зоны ПГД и вы­ бор способа ведения горных работ при разработке опасных пла­ стов в ней производится в соответствии с табл.  5.5.

По заданию  4 сделать отчет, который состоит из следующих элементов:

•титульный лист;

•содержание;

•формулировка задания и исходные данные;

•расчеты;

•выводы.

Исходныеданныедлявыполненияработы

Мощность разрабатываемого пласта 2 (см. рис.  5.1) m = = 1,5 м + 0,1N, м, N – номер по журналу.

Глубина разработки H = 300 + 100N, м, но не более 1000 м. Угол падения свиты пластов a = 10 + 0,5N.

Расстояние по нормали между пластами (мощность между­ пластия) h1 = 20 + 5N, м; h2 = 50 м (см. рис.  5.1).

Размер выработанного пространства a = 100 +10N.

37

Контрольныевопросы

1.  Что понимают под зоной ПГД?

2.  Назовите причины возникновения зон ПГД. 3.  В чем состоит опасность зон ПГД?

4.  В чем отличие формирования зон ПГД от формирования краевых частей и целиков?

5.  Как определить степень влияния зоны ПГД и на что она влияет?

38

ПРАКТИЧЕСКАЯРАБОТА№  6  Построениезащищенныхзон

Цель работы: уяснить понятия, закрепить терминологию, научиться строить границы защищенных зон.

Общиесведения

Разработка защитных пластов как мера управления гор­ ным давлением (напряженным состоянием горного массива) используется для снижения опасности проявления динамиче­ ских явлений при подземной разработке. Эта мера относится к региональным мерам, направленным на предотвращение ди­ намических явлений [3]. Сущность этой меры состоит в том, что возникающая при разработке угольного пласта (защитно­ го) зона разгрузки разгружает и участок соседнего пласта (за­ щищаемого), создавая условия для безопасной отработки это­ го разгруженного участка.

Используются следующие термины.

Защитный пласт – угольный пласт (слой породы), отра­ ботка которого обеспечивает безопасность работ в отношении горных ударов на защищаемом пласте либо создает частичную разгрузку, облегчающую применение других способов борьбы с горными ударами на защищаемом пласте.

Зона разгрузки – часть области влияния очистной выра­ ботки защитного пласта, в пределах которой напряжения, действующие перпендикулярно напластованию, меньше соот­ ветствующих напряжений в нетронутом массиве.

Защищенная зона – часть области разгрузки, в пределах которой не происходит динамических явлений при разработке удароопасного защищаемого пласта.

Углы защиты d – углы, разделяющие неопасные и опасные участки подили надрабатываемого пласта.

Углы давления j – углы, оконтуривающие опасные участ­ ки на подработанном пласте.

Критическая мощность – мощность защитного пласта, на­ чиная с которой дальнейшее ее уменьшение приводит к увели­ чению углов давления и уменьшению защищенной зоны.

39

Задания

1.  Построить схему защищенных зон в масштабе 1:2000. 2.  Определить размеры защищенной зоны в кровлю S1 и

почву S2.

3.  Определить размеры защищенного участка на пластах 2. 4.  Определить, формируется ли область восстановления

опасных нагрузок.

5.  Определить величины допустимых опережений (мини­ мального и максимального) очистным забоем защитного пла­ ста горных работ на защищаемом пласте.

6.  Составить отчет.

Методическиеуказания

По заданию  1. Построение границ защищенных зон при от­ работке защитного пласта столбами по простиранию произво­ дится в соответствии со схемами, представленными на рис.  6.1.

В приведенных схемах (см. рис.  6.1) предполагается управ­ ление кровлей на защитном пласте полным обрушением или закладкой выработанного пространства по всей площади. Спо­ соб управления кровлей учитывается эффективной мощностью mэф защитного пласта: при полном обрушении mэф = m; в слу­ чае применения закладки выработанного пространства зна­ чение mэф определяется с учетом усадки закладочного матери­ ала.

По заданию  2. Размеры защищенной зоны в кровлю S1 и почву S2 (см. рис.  6.1) определяются по формулам

S1 =b1 b2 S1′;

S2 =b1 b2 S2′,

где b1 – коэффициент, учитывающий значение тэф;

b1 = mэф / m0, но не более 1;

т0 – критическое значение мощности защитного пласта, определяемое по номограмме (рис.  6.2);

а – наименьший размер выработки (а или b – см. рис.  6.1), если а > 0,3H, то при определении т0 принимают а = 0,3H, но не более 250 м; S1′ и S2′ берут из табл.  6.1;

40