Геомеханические процессы при подземных разработках. Практикум

3. Практическая работа 2. РАСЧЕТ И ПОСТРОЕНИЕ ЗАЩИЩЕННОЙ

ЗОНЫ ПРИ ОТРАБОТКЕ ЗАЩИТНОГО ПЛАСТА

Цель работы: при отработке свиты пластов, опасных по горным ударам и внезапным выбросам, произвести защиту пластов с применением региональных мер предупреждения динамических явлений, а именно предварительной отработки защитного пласта и создания защищенной зоны вокруг планируемых к отработке пластов.

Исходные данные

Планируется отрабатывать свиту пластов, состоящую из трех угольных пластов I, II, и III. Пласты I и IIIявляются опасными по горным ударам и внезапным выбросам. Предварительная отработка пласта II (менее опасного) с образованием над и под выработанным пространством зоны разгрузки (защищенной зоны) позволит снизить действующие в породном массиве высокие напряжения. За счет образования трещин и разрыхления пород произвести дегазацию.

Защитный пласт II отрабатывается столбами по простиранию с управлением кровлей полным обрушением.

Горно-геологические условия ведения горных работ приведены в табл. 3.1 [7].

31

Примечание. K – номер студенческой группы; N – порядковый номер студента по журналу.

Требуется:

1.Определить параметры защищенной зоны при отработке защитного пласта IIи построить ее границы на вертикальном разрезе вкрест простирания пласта в масштабе 1:2000.

2.Определить степень защитного действия пласта II на пласты I и III.

Методические указания

1. Размеры защищенной зоны в сторону кровли S1 и почвы S2 защитного пласта II определить по формулам:

где β1 – коэффициент, учитывающий способ управления кровлей и критическую мощность защитного пласта для данной глубины; β2 – коэффициент, учитывающий содержание песчаников в

составе пород междупластья:

здесь mэф – эффективная мощность защитного пласта; m0 – критическая мощность пласта.

При управлении кровлей полным обрушением: mэф = m. Значение критической мощности пласта m0 определить по

графику (рис. 3.1) в зависимости от глубины залегания и размера выработанного пространства.

Если расчетное значение β1 > 1, то значение критической мощности m0 принимается равным 1,0.

При содержании песчаников в породах междупластья n ≥ 50% коэффициент β2 рассчитывают по формуле

При n ≤ 50% значение β2 = 1,0.

Значения S′1 и S′2 определяют по табл. 3.2.

32

Рис. 3.1. График определения значения критической мощности m0 защитного пласта

Таблица 3.2

Значения условных размеров защищенной зоны S′1 и S2′

33

2. Определить значения углов защиты (d1, d2, d3, d4,) (см. табл. 2.3) и на разрезе вкрест простирания пласта в масштабе 1:2000 строят (красным цветом) границы защищенной зоны в соответствии с рис. 3.2.

Рис. 3.2. Построение защищенной зоны при отработке защитного пласта столбами по простиранию

3. После определения границ защищенной зоны произвести оценку степени защитного действия данной зоны. Степень выражается показателем Ki, который определяется для каждого защищаемого пласта относительно защитного по формуле

где hi – мощность междупластья, м;

Si – размеры защищенной зоны в сторону кровли и почвы пласта II, м.

выбросы горных пород и газа. Перед началом ведения горных работ дополнительно необходимо производить дегазацию участка.

34

4. Практическая работа 3. РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ ПРОЕКТА ГОРНЫХ

РАБОТ, ПРИ КОТОРЫХ ОБЪЕКТ ПОПАДАЕТ В ПЛОСКОЕ ДНО МУЛЬДЫ СДВИЖЕНИЯ ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ

Цель работы: при разработке одиночного угольного пласта спланировать горные работы таким образом, чтобы охраняемый объект на земной поверхности, попадающий в зону влияния горных работ, оказался в пределах плоского дна мульды.

Исходные данные

На земной поверхности расположен гражданский объект (жилое здание), под которым залегает угольный пласт I. Планируется отработка пласта I, однако это приведет к тому, что гражданский объект попадет в зону влияния горных работ. Для снижения влияния горных работ на охраняемый объект при разработке одиночного пласта наиболее эффективна разработка с формированием под объектом плоского дна мульды.

Назначение объекта и его характеристики приведены в табл. 4.1 [7].

Примечание. K – номер студенческой группы; N – порядковый номер студента по журналу.

Горно-геологические условия ведения горных работ приведены в табл. 4.2.

35

Примечание. K – номер с туденческой группы; N – порядковый номер студента по журналу.

Требуется:

1.Определить местоположение и размеры выработанного пространства, при которых подрабатываемый объект попадает в плоское дно мульды сдвижения земной поверхности.

2.В масштабе 1:2000 на вертикальных разрезах вкрест и по простиранию пласта Iизобразить взаимное расположение планируемых горных работ и охраняемого объекта.

Методические указания

1. Минимальные размеры выработанного пространства, обеспечивающие формирование плоского дна мульды сдвижения под подрабатываемым объектом, определяют по формулам:

где D2 – размер выработанного пространства вкрест простирания пласта, м;

D2 – размер выработанного пространства по простиранию пласта, м; а и в – вспомогательные величины.

Вспомогательные величины а и в представляют собой расстояния от проекции подрабатываемого объекта на пласт соответственно до нижней и верхней границ очистной выработки, м:

36

2. В масштабе 1:2000на разрезах вкрест простирания и по простиранию пласта производят построение взаимного расположения планируемых горных работ и подрабатываемого объекта на участке плоского дна мульды сдвижения (рис. 4.1 и 4.2).

Рис. 4.1. Разрез вкрест простирания пласта

37

Рис. 4.2. Разрез по простиранию пласта

38

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1.Орлов, Г.В. Сдвижение горных пород и земной поверхности под влиянием подземной разработки [Текст] : учеб. пособие для вузов / Г.О. Орлов. – М. : Горная книга, 2010. – 198 с.

2.Макаров, А.Б. Практическая геомеханика [Текст] : пособие для горных инженеров / А.Б. Макаров. – М. : Горная книга, 2006. – 391 с.

3.Управление геомеханическими процессами [Текст] : учеб. пособие / Д.М Казикаев [и др.]. – М. : Горная книга, 2016. – 490 с.

4.Инструкция по прогнозу динамических явлений и мониторингу массива горных пород при отработке угольных месторождений [Текст] : утв. Федеральной службой по экологическому, технологическому и атомному надзору : приказ 339 от 15.08.2016.

5.Каспарьян, Э.В. Геомеханика [Текст] : учеб. пособие / Э.В Каспарьян. – М. : Высш.шк., 2006. – 503 с.

6.Еременко, В.А. Природные и техногенные факторы возникновения горных ударов при разработке железнорудных месторождений западной Сибири [Текст] / В.А. Еременко // ГИАБ. – 2012. – № 11. – С. 50–59.

7.Орлов, Г.В. Задания и методические указания к выполнению практических работ по дисциплинам «Геомеханика» и «Геомеханическая безопасность горных систем» [Текст] : метод. указания / Г.В. Орлов, Д.Л. Негурица, Ю.Б. Несмеянова. – М. : Темплан, 2011. – 29 с.

39