Приложение 5. Построение защищенных зон и зон повышенного горного давления

Приложение 5

Построение защищенных зон и 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 m, м;

принятый способ управления кровлей на защитном пласте;

угол падения пласта , градус;

процентное содержание песчаников в составе междупластья ;

размеры очистной выработки защитного пласта a, b, м.

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

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 защитного пласта: при полном обрушении ; в случае применения закладки выработанного пространства значение определяется по формуле:

,

(5.1)

где - 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.

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

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.

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

;

(5.2)

,

(5.3)

где:

- коэффициент, учитывающий значение ; , но не более 1;

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

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

а - наименьший размер выработки (а или b - см. рис. 5.1 и 5.2); если а > 0,3H, то при определении принимают а = 0,3H, но не более 250 м;

2 - коэффициент, учитывающий процентное содержание песчаников в составе пород междупластья:

;

(5.4)

значения и берут из табл. 5.1.

1.3. Если при подработке или 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 (, и ), углы восстановления опасных нагрузок ( и ), значения которых в зависимости от угла падения приведены в табл. 5.2*.

"Рис. 5.3. Номограмма для определения критической мощности защитного пласта"

Таблица 5.1

Глубина работ	при наименьшем размере (м) а или b очистной выработки защитного пласта
Н, м	50	75	100	125	150	175	200
300	70	100	125	148	172	190	205	220
400	58	85	112	134	155	170	182	194
500	50	75	100	120	142	154	164	174
600	45	67	90	109	126	138	146	155
800	33	54	73	90	103	117	127	135
1000	27	41	57	71	88	100	114	122
1200	24	37	50	63	80	92	104	113

Глубина работ	при наименьшем размере (м) а или b очистной выработки защитного пласта
Н, м	50	75	100	125	150	200
300	62	74	84	92	97	100	102
400	44	56	64	73	79	82	84
500	32	43	54	62	69	73	75
600	27	38	48	56	61	66	68
800	23	32	40	45	50	55	56
1000	20	28	35	40	45	49	50
1200	18	25	31	36	41	44	45

Таблица 5.2

Угол паления защитного пласта , град	Углы, град
0	80	80	75	75	64	64	64
10	77	83	75	75	62	63	63
20	73	87	75	75	60	60	61
30	69	90	77	70	59	59	59
40	65	90	80	70	58	56	57
50	70	90	80	70	56	54	55
60	72	90	80	70	54	52	53
70	72	90	80	72	54	48	52
80	73	90	78	75	54	46	50
90	75	80	75	80	54	43	48

1.4. Для условий Печорского бассейна при одновременном соблюдении условий: мощность междупластья h=25 м, , m=1,3 м и управление кровлей полным обрушением допускается принимать углы защиты , , и , 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: и .

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

; ; .

(5.5)

Значения , и 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).

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

Таблица 5.3*

Условия разработки	Величина допустимого опережения
Минимальное опережение: при подработке
при надработке
Максимальное опережение**: при подработке	- не ограничено
при надработке	- не ограничено
Горные работы в пределах области восстановления опасных нагрузок: при подработке
при надработке

______________________________

* В таблице даны максимальные опережения при ведении очистных работ по простиранию. При ведении горных работ по падению (см. рис. 5.1) вместо величин и принимают и , а по восстанию - и .

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

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

"Рис. 5.6. Номограмма (а) и схема (б) к построению защищенной зоны при повторной надработке (подработке)"

1.7. При разработке свиты пластов малой мощности (при ) для расширения границ защищенных зон применяют повторные 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 определяют по номограмме (рис. 5.6), где и - эффективные мощности соответственно базового пласта и дополнительного, используемого для повторной над- или подработки;

,

(5.6)

где - 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.

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

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

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 и в почву от краевой части определяют в зависимости от размеров выработанного пространства a и глубины разработки Н по табл. 5.4.

"Рис. 5.8. Схемы к построению зон ПГД"

Величина l' = K x 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.

Таблица 5.4

Глубина работ Н, м
	а, м
	100	125	150	200			100	125	150	200
300	92	98	105	110	115		80	92	104	109	110
400	105	113	120	122	125		93	105	115	118	120
500	115	125	130	132	135		105	115	125	128	130
600	120	130	135	138	140		117	127	135	138	140
800	135	145	150	155	157		125	133	140	145	146
1000	145	155	160	165	168		132	140	148	150	153
1200	155	165	173	177	180		140	148	155	158	160

Таблица 5.5

а, м	100	150	200
К	0,8	1	1,2	1,4

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

Значения углов берут из табл. 5.2.

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

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:

,

(5.7)

где:

, - коэффициенты, зависящие от ширины и прилегающих выработок (выработанных пространств) и определяемые по номограмме рис. 5.9, б;

l - по номограмме (см. рис. 1).

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

2.3. При построении зоны ПГД от целиков (см. рис. 5.8) размеры и рассчитывают умножением соответствующих для краевой части величин и 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 и "

Таблица 5.6

L, м		0,15	0,20	0,25	0,35	0,5	1,0	1,5
К	0	0,25	0,5	0,75	1,0	1,13	1,25	1,13	1,0

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.

Таблица 5.7

Степень влияния зоны ПГД	Условия разработки пласта в зоне ПГД	Способ ведения горных работ в зонах ПГД
I	При Зоны ПГД, осложненные геологическими нарушениями	Ширину защитной зоны в краевой части пласта принимают в соответствии с п. 2.3 Инструкции
II		Прогноз горных ударов на шахтах осуществляют в соответствии с п. 5.6 Инструкции
III	При	Как на одиночном опасном пласте

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.

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

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

;

(5.8)

;

(5.9)

l' = k l,

(5.10)

где величины и l 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.

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

"Рис. 5.11. Номограмма для определения влияния под- или надработки на параметры зон ПГД"

______________________________

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