Построение зон повышенного горного давления

1.
Построение защищенных зон

1.1. Для построения границ
защищенных зон, которое производится в соответствии со схемами, представленными
на рис. 5.1 и 5.2, необходимы следующие исходные данные:

глубина разработки защитного пласта Н,
м;

вынимаемая мощность защитного пласта
т, м;

принятый способ управления кровлей
на защитном пласте;

угол падения пласта a, градус;

процентное содержание песчаников в
составе междупластья h;

размеры очистной выработки защитного
пласта а, b, м.

Схема (рис. 5.1, в) может
быть преобразована для случая столбов по восстанию (при пологом залегании)
путем замены угла d4 углом d3 угла j1 углом j2 и размера L1 размером L2.

В приведенных схемах (см. рис. 5.1 и
5.2) предполагается управление кровлей на защитном пласте полным обрушением или
закладкой выработанного пространства по всей площади. Способ управления кровлей
учитывается эффективной мощностью тэф защитного пласта:

при полном обрушении тэф
= т; в случае применения закладки выработанного пространства значение тэф
определяется по формуле

тэф = (0,l + Ку)m,                               (5.1)

где Ку —
коэффициент, учитывающий усадку закладочного материала.

При оставлении в выработанном
пространстве целиков размером менее 0,1l (на мощных пластах — 8 м) такие целики при расчете защищенных зон не учитываются и за величины а или b принимают суммарную ширину
выработанного пространства соответственно по падению или простиранию.

Если размер целика больше 0,1l (на мощных пластах — 8 м), то за величину а или b принимают соответственно ширину выработанного пространства
по падению или простиранию, ограниченную с одной стороны целиком, а с другой —
угольным массивом.

Рис.
5.1. Схема к
построению защищенной зоны при отработке защитного пласта столбами по падению:

a — сечение
по простиранию при b < 2L3; б — то же, при b> 2L3; в —
сечение вкрест простирания пласта; 1 — защитный пласт; 2 —
защищаемый пласт; 3 —направление подвигания очистного забоя на защитном
пласте; — защищенная зона;

— область восстановления опасных нагрузок (подзона 1)

Рис. 5.2. Схема к построению защищенной
зоны при отработке защитного пласта столбами по простиранию:

а — сечение вкрест простирания при а
< L1 + L2; б — то же, при а > L1 + L2; в — сечение по простиранию;
1, 2, 3,  и  — то же, что на рис. 5.1

1.2. Размеры защищенной зоны в
кровлю S1 и S2 (см.
рис. 5.1 и 5.2) определяются по формулам:

;                   (5.2)

,                   (5.3)

где b1 — коэффициент, учитывающий значение тэф; b1 = mэф/mo но не более 1;

тo — критическое значение мощности защитного пласта,
определяемое по номограмме рис. 5.3;

а — наименьший размер выработки (а
или b — см. рис. 5.1 и 5.2);

если а > 0,3 H, то при определении тo принимают а = 0,3 H, но не более 250 м;

b2 — коэффициент, учитывающий
процентное содержание h песчаников в составе пород
междупластья:

                  (5.4)

значения S1 и S2 берут из табл. 5.1.

Рис. 5.3. Номограмма для определения
критической мощности защитного пласта

Таблица
5.1

1.3. Если h1 < S1 при подработке или h2 < S2 при надработке, то необходимо
завершить построение защищенной зоны со стороны границ выработанного
пространства и выделить участки, характеризующиеся восстановлением опасных
нагрузок, как это показано на рис. 5.1 и 5.2. Для оконтуривания защищенных зон
(см. рис. 5.1 и 5.2) используют углы защиты d1 (d2, d3 и d4), углы восстановления опасных
нагрузок j1 (j2 и j3) значения которых в зависимости от
угла падения a приведены в табл. 5.2*.

_______

* Если направление подвигания
очистного забоя не совпадет ни с линией простирания, ни с линией падения, то за
величину a принимают угол наклона пласта в
сечении, перпендикулярном направлению подвигания забоя.

Таблица
5.2

1.4. Для условий Печорского бассейна
при одновременном соблюдении условий: мощность междупластья h= 25 м, a = 30°, т = 1,3 м и управление кровлей полным обрушением допускается принимать утлы защиты d1, d2, d3 и d4 равными 90°.

1.5. Область восстановления опасных
нагрузок на схемах б и в (см. рис. 5.1 и 5.2) образуется при
одновременном соблюдении условий:

а = L1 + L2 и b = 2L3.

Параметры L1, L2 и L3, используемые для построения зоны
восстановления опасных нагрузок, рассчитываются по формулам:

         (5.5)

Значения L1, L2 и L3 определяются по номограмме (рис.
5.4). В области восстановления опасных нагрузок могут происходить горные
динамические явления.

Величины допустимых опережений
(минимального и максимального) очистным забоем защитного пласта горных работ на
защищаемом пласте (см. рис. 5.1 и 5.2) приведены в табл. 5.3. При наличии
заключения ВНИМИ с экспериментальной оценкой защитного действия пластов размеры
защищенной зоны могут быть изменены.

1.6. У границ шахтного поля или
охранных целиков угля, а также у геологических нарушений проведение разрезной
печи на опасном пласте следует производить после определенного развития горных
работ на защитном пласте.

Минимальные параметры над- и
подработки, при которых допускается начало работ по проведению разрезной печи
на опасном пласте показаны на рис. 5.5. Участок между разрезной печью и
границей барьерного целика следует отрабатывать очистным забоем от разрезной
печи, как в зоне ПГД (п. 2.5).

1.7. При разработке свиты пластов
малой мощности (при mэф <
то) для расширения границ защищенных зон применяют повторное
над- или подработки удароопасных пластов. В этом случае защищенная зона
строится по схемам от базового пласта, за который принимают разрабатываемый
пласт, ближайший к опасному (рис. 5.6). Размер Skопределяют по номограмме (рис. 5.6),
где mэф1 и mэф2 — эффективные мощности
соответственно базового пласта и дополнительного, используемого для повторной
над- или подработки;

N = K · mэф.2/mо,                   (5.6)

где К = 1,67 — 0,67 hi / Si — степень влияния на дополнительный
пласт зоны разгрузки от базового пласта (i = 1 — при повторной подработке; i= 2— при повторной
надработке).

Значение N= 0 соответствует влиянию одиночной разработки
базового пласта.

Рис.
5.4. Номограмма для
определения величин  (i = 1, 2, 3)

Таблица
5.3*

Рис. 5.5. Схема заложения разрезной печи
на защищаемом пласте:

1 — линия створа с границей
барьерного (охранного) целика,

оставленного
на защитном пласте; 2 — разрезная печь;

3 — направление очистных работ

_______

* В таблице даны максимальные
опережения при ведении очистных работ по простиранию. При ведении горных работ
по падению (см. рис. 5.1) вместо величин L3 и j3 принимают L1 и j1, а по восстанию — L2 и j2.

** Максимальные опережения следует
определять при отходе очистного забоя от разрезной печи на расстоянии более 2L3 (либо L1 + L2 при ведении горных работ по падению
или восстанию), но по времени не более 5 лет.

Рис.
5.6. Номограмма (а)
и схема (б) к простроению защищенной зоны

при
повторной надработке (подработке):

1 — защитный пласт (базовый); 2—
защитный пласт (дополнительный);

3 — опасный пласт

1.8. Параметры локальной выемки
защитных пластов при надработке определяют в соответствии со схемами,
показанными на рис. 5.7.

В случае подработки размер защитной
выработки определяют аналогично, при этом размер  заменяют на .

2.
ПОСТРОЕНИЕ ЗОН ПОВЫШЕННОГО ГОРНОГО ДАВЛЕНИЯ

2.1. Построение границ зон ПГД на
разрезе вкрест простирания пластов и по простиранию выполняют в соответствии с
рис. 5.8.

Размеры зон ПГД в кровлю d1
и в почву d2 от краевой части определяют в
зависимости от размеров выработанного пространства а и глубины
разработки H по табл. 5.4.

Рис. 5.7. Схемы к определению параметров
локальной выемки защитных пластов

а — защита горизонтальной выработки на
опасном пласте; б — защита наклонной выработки на опасном пласте; в —
защита забоя квершлага, проводимого по удароопасной породе;

1 — опасный пласт; 2 —
защитный пласт; 3 — удароопасная порода

Величина l1 = К
·l, где размер l определяется по номограмме (см. рис. 1) и
коэффициент К, учитывающий ширину выработанного пространства,
прилегающего к источнику ПГД, определяются по табл. 5.5.

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

Значения углов берут из табл. 5.2.

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

Рис. 5.8. Схемы к построению зон ПГД

а —на разрезе вкрест простирания
пластов; б — то же, по простиранию пластов;

 — зона ПГД

Таблица
5.4

Таблица
5.5

2.2. Целиком угля, формирующим зоны
ПГД в соответствии с рис. 5.8, считается часть пласта, оконтуренная
выработанным пространством или выработками шириной не менее 0,1l с противоположных сторон (рис. 5.9,
а) и с наименьшим размером L,
удовлетворяющим условию

0,1l = L = (K1 + K2)l,                (5.7)

где К1 и К2
— коэффициенты, зависящие от ширины а1 и а2
прилегающих выработок (выработанных пространств) и определяемые по номограмме
рис. 5.9, б;

l — по номограмме (см. рис. 1).

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

2.3. При построении зоны ПГД от
целиков (см. рис. 5.8) размеры d1 и d2 рассчитывают умножением
соответствующих для краевой части величин d1 и d2 на коэффициент К,
учитывающий ширину целика L
и определяемый по табл. 5.6.

Рис.
5.9. Схема
построения выработанных пространств по падению (простиранию) пласта с
номограммой для определения коэффициентов К1 и К2

Таблица
5.6

В этом случае за глубину Н
принимают расстояние от нижней кромки целика до земной поверхности, а за размер
а — максимальный размер выработанного пространства, прилегающего к
целику (при а > 250 м принимать а = 250 м).

2.4. В случае наложения зон ПГД от
нескольких краевых частей 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. 5.8.

2.5. Наиболее опасна в отношении
динамических явлений ситуация выхода очистного забоя из зоны ПГД в защищенную.
Горные работы следует планировать так, чтобы переход створов осуществлялся в
направлении из защищенной зоны в сторону зоны ПГД. Комиссия может рекомендовать
переход створов в направлении защищенной зоны при условии применения мер
предотвращения динамических явлений с расстояния l до подхода к границе зоны ПГД.

2.6. Определение степени влияния
зоны ПГД и выбор способа ведения горных работ при разработке опасных пластов в
ней производится в соответствии с табл. 5.7.

2.7. В районах влияния ранее
оставленных целиков и краевых частей по смежному пласту угля (участки d на рис. 5.10) ширину защитной зоны
следует принимать равной 1,3n.

2.8. Параметры ,  и l‘,
необходимые для оконтуривания зон ПГД при их под- или надработке определяют по
формулам:

;                      (5.8)

;                      (5.9)

l‘ = kl,                         (5.10)

где величины d1, d2 иl принимаются по табл. 5.4 и
номограмме (см. рис. 1) без учета влияния под- или надрабатывающих очистных
выработок, а величина k,
учитывающая степень влияния под- или надработки, определяется по номограммам
рис. 5.11.

Таблица
5.7

Рис.
5.10. Схема
определения зон влияния участков пласта d при надработке и подработке

2.9. Сложные горно-геологические
ситуации при построении защищенных зон ПГД для свит разрабатываемых угольных
пластов могут быть paccмoтрeны во ВНИМИ с использованием разработанного
программного комплекса.

Рис.
5.11. Номограмма
для определения влияния под- или надработки

на
параметры зон ПГД:

q= а
/ Н, но не более 1 — коэффициент подработанности; а принимается
равной ширине под- или надрабатывающей очистной выработки, но не более 250 м;

S — мощность пород междупластья при
под- или надработке зон ПГД