МИНИСТЕРСТВО УГОЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ СССР ВСЕСОЮЗНЫЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ГОРНОЙ ГЕОМЕХАНИКИ И МАРКШЕЙДЕРСКОГО ДЕЛА В Н И М И

УКАЗАНИЯ

по рациональному расположению, охране и поддержанию горных выработок на угольных шахтах СССР

МИНИСТЕРСТВО УГОЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ СССР ВСЕСОЮЗНЫЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ГОРНОЙ ГЕОМЕХАНИКИ И МАРКШЕЙДЕРСКОГО ДЕЛА ВНИМИ

УТВЕРЖДЕНЫ Первым заместителем Министра угольной промышленности СССР М. И. Щадовым

26 декабря 1984 г.

УКАЗАНИЯ по рациональному расположению, охране и поддержанию горных выработок на угольных шахтах СССР

ИЗДАНИЕ ЧЕТВЕРТОЕ, ДОПОЛНЕННОЕ 3. ОСНОВНЫЕ ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ И РАСЧЕТНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

3.1.    Основными исходными данными для решения задач вы* бора рационального расположения, способов и параметров охраны и средств поддержания выработок являются:

—    расчетная глубина размещения выработки;

—    расчетное сопротивление пород (массива) сжатию;

—    нормативные характеристики материала, податливости и несущей способности крепи.

3.2.    Расчетную глубину Н_? размещения выработки следует определять по формуле:

H_p = H-k,    (1)

где Н — проектная фактическая глубина размещения выработки или ее участка от поверхности, м; к — коэффициент, учитывающий отличие напряженного состояния массива по сравнению с напряженным состоянием массива от собственного веса толщи пород до поверхности, за счет воздействия тектонических процессов, который для большинства условий допускается принимать равным 1. Для участков выработок в дизъюнктивных нарушениях с амплитудой свыше 50 м, в замках складок радиусом меньше 100 м и под склонами гор крутизной свыше 45° к принимается на основе экспериментальных данных, а при их отсутствии — равным 1,5.

3.3.    Расчетное сопротивление пород массива сжатию R_c следует определять по формуле:

Rc = R • к_с.    (2)

где R — среднее значение сопротивления пород в образце одноосному сжатию, устанавливаемое экспериментально по результатам испытаний образцов пород, МПа (при определении прочности пород по коэффициенту крепости / пересчет в МПа производят по формуле R = 10/); k_c — коэффициент, учитывающий дополнительную нарушенность массива пород поверхностями без сцепления, либо с малой связностью (зеркала скольжения, трещины, глинистые прослои и т. и.).

3.4.    Для случая пересечения разведочными скважинами всей толщи пород по протяженности выработки (например, при бурении контрольно-стволовых скважин) для пород с R > 30 МПа величину к_с следует принимать соответственно величине кусков, на которые происходит естественное разделение (разлом) керна, в соответствии с табл. 1. Для пород с R < 30 МПа и углей, в связи с возможностью нарушения керна при бурении по поверхностям с большим сцеплением, величину к_с следует принимать по характеристике тектонической нарушенности пород в месте расположения ьыработки или ее участка в соответствии с табл. 2.

Таблица 1

Выход керна с расстоянием между разломами, м *с Более 1 0,9 0,5-1 0,8 0,34-0,5 0.6 0.14-0.3 0,4 Обломки и мелочь до 0,1 0,2 Таблица 2 Характеристика места расположения выработки Ас

Вне пликативных нарушений с радиусом меньше 300 м    0,9 и вне зоны влияния дизъюнктивных нарушений на расстоянии от них более 4 N (N — нормальная амплитуда нарушения, м) В пликативном нарушении с радиусом меньше 300 м 0,6 или в зоне влияния дизъюнктивного нарушения на расстояниях от него от 4 N до \ N Непосредственно в дизъюнктивном нарушении на рас- •    0,3 стояниях от него менее 1 N

При наличии данных испытаний пород по керну разведочных скважин только в отдельных сечениях выработок (например, в пластовых выработках) для расположенных между ними участков в случае отсутствия на них тектонических нарушений величину R_c следует назначать интерполированием по результатам определения R и k_c в ближайших разведочных скважинах. В случае прогноза тектонических нарушений величину R_c для этих участков допускается принимать по данным определения R пород в ближайших скважинах и назначения k_c в соответствии с табл. 2.

Примечание. Во всех случаях назначения R₍ по косвенным данным необходимо предусматривать его уточнение при проведении выработок. При этом k_c назначают на основе оценки состояния и разломов пород по контуру выработок.

3.5. При определении R_c для выработок, расположенных в пластичных глинистых породах и глинах (например, в Подмосковном угольном бассейне), величину следует принимать равной 1, а величину R корректировать умножением на коэффициент влияния естественной влажности и степени пластичности этих пород /г_ш, определяемый из выражения:

iW_r-W_e)/(W_T-W_n),    (3)

где W_y — предел текучести, %; W„ — предел пластичности, %;

— естественная влажность, %.

Для всех других пород снижение их расчетного сопротивления сжатию R_c за счет воздействия влаги следует учитывать только в случае длительного обводнения пород в выработках (затопления, перепуска воды и т. п.). При этом R_c контактирующих с водой пород уменьшается: для песчаников на 20 %, для алевролитов на 40 % и для аргиллитов на 50 %.

3.6.    Расчетное сопротивление пород сжатию /?_с по контуру поперечного сечения выработки должно определяться с учетом всех пересекаемых выработкой слоев (пластов) мощностью более 0.5 м, залегающих на расстояниях от контура сечения выработки: в кровле — 1,5 6, в почве и боках выработки — 1 b, где b — ширина выработки, м.

Для ряда смежных слоев, залегающих по контуру поперечного сечения выработки, с изменчивостью R_c в пределах до 30 % следует принимать для всей выработки усредненное значение расчетного сопротивления пород сжатию, определяемое по формуле

Rc =    + R_cm₂ + ... +/?_fm_n)/(m, + /n₂+ ... + т_я),( 4)

где /?_С|, ..., R^ — расчетные сопротивления слоев пород сжатию, МПа; т,, .. ., т„ — мощности слоев, м.

При изменчивости расчетного сопротивления пород сжатию в кровле, боках или почве выработки свыше 30 % /?_с следует считать по формуле (4) отдельно по элементам выработки (кровле, бокам и почве).

3.7.    Расчетное сопротивление пород сжатию по длине выработки следует определять, исходя из разделения выработки на отдельные участки по длине, с учетом следующих требований:

—    к одному участку следует относить все пересекаемые выработкой слои (пласты) мощностью более 0,5 м, значения /?_с которых находятся в пределах до 30 %; для этого участка /?_с определяется усреднением с учетом мощности этих слоев по формуле (4);

—    при объединении смежных участков, значения R_c которых отличаются более чем на 30 %, R_c объединенного участка следует принимать по наименьшему значению R_c объединяемых участков.

3.8.    При объединении смежных участков в выработке с величинами /?_с, отличающимися более чем на 30 %, в один общий участок с одинаковым более высоким расчетным /?_с следует предусматривать способы упрочнения пород на участках с трещиноватыми породами.

3.9.    Предварительное (опережающее забой выработки) упрочнение пород нагнетанием в них цементных растворов или смол целесообразно применять в условиях пересечения выработкой сильно трещиноватых пород в зонах тектонических нарушений с k_c < 0,3. В конкретных условиях выбор упрочняющих материалов, параметров их нагнетания и расчетное упрочнение пород следует принимать по действующим нормативам, по рекомендациям специализированных организаций или на основе экспериментальных данных. При их отсутствии для размеров зоны упрочнения порядка 3 м допускается в расчетах по Указаниям принимать R_c равным 0,6/?, но не более прочности упрочняющего материала.

3.10.    Упрочнение пород при проведении и эксплуатации выработок нагнетанием в них скрепляющих растворов целесообразно

применять в условиях, когда вокруг выработок образуется значительная зона разрушенных пород, возникают большие смещения и нагрузки на крепь и для обеспечения рабочего состояния выработок необходимы поддерживающие крепи высокого сопротивления и податливости. В этих условиях упрочнение пород следует производить либо с отставанием от проходческого забоя после естественного образования зоны разрушенных пород,либо после искусственного создания зоны разрушенных пород камуфлетным взрыванием. В конкретных условиях выбор упрочняющих материалов, параметров их нагнетания и эффективности упрочнения следует принимать по действующим нормативам, по рекомендациям специализированных организаций или на основе экспериментальных данных.

3.11. Упрочнение пород анкерной крепью, в первую очередь, следует применять при наличии в кровле и боках выработок тонкослоистых и трещиноватых пород для предотвращения их вывалов и обрушений, а также для уменьшения величин смещений пород по контуру выработок. Установку анкерной крепи, особенно в кровле, следует предусматривать непосредственно у проходческого забоя. В конкретных условиях выбор типа анкеров и их параметров следует принимать по действующим нормативам, по рекомендациям специализированных организаций или на основе экспериментальных данных. При их отсутствии для анкеров с длиной порядка 2 м в расчетах смещений по Указаниям увеличение R_c допускается производить путем умножения на коэффициент k_v в соответствии с рис. 1.

Рис. 1. Номограмма для определения коэффициента упрочнения пород анкерами:

Р_ш — сопротивление анкера; л — плотность анкеров

3.12. Материалы крепей и средств упрочнения пород следует принимать в соответствии с положениями СНиП П-94-80 и составленным в их развитие «Руководством по проектированию подземных горных выработок и расчету крепи> (Стройиздат, Москва, 1983) с учетом специфических условий угольных и сланцевых шахт.

При использовании всех типов поддерживающих-крепей (рамных, сборных блочных и тюбинговых, монолитных бетонных и

металлобетонных) для обеспечения их работы с проектной несущей способностью необходимо предусматривать качественную забутовку всех пустот в закрепном пространстве. При связывании (тампонаже) забутовочного материала песчано-цементным раствором несущую способность монолитных и сборных крепей допускается увеличивать по сравнению с проектной в 1,3 раза. При замоноличивании рамных металлических крепей набрызгбетоном с толщиной, превышающей на 30—50 мм толщину рам, и связывании забутовочного материала песчано-цементным раствором их следует считать жесткими крепями с несущей способностью как монолитных металлобетонных крепей с соответствующими параметрами толщины и прочности бетона и плотности металлических рам.

3.13. Для дифференцирования условий и выбора необходимых средств поддержания непосредственной кровли при проведении выработок, а также определения области применения прямоугольных (трапециевидных) пластовых выработок без подрывки кровли пласта породы непосредственной кровли выработок мощностью до 2 м следует разделять на классы по устойчивости в соответствии с табл. 3.

Таблица 3

Состав и характеристика непосредственной кровли

Устойчивая    Песчаники,    известняки,    алевролиты (/?>60 МПа). Керн с рас

стояниями между гладкими поверхностями без сцепления и с малой связностью более 1 м.

Средней устой- Алевролиты и аргиллиты (R от 30 до 60 МПа). Керн с расстоя-чивости    нием    между    гладкими поверхностями без сцепления и с малой

связностью от 0,5 до 1 м.

Неустойчивая Слоистые трещиноватые алевролиты и аргиллиты (/?<30 МПа) Керн в виде столбиков с расстояниями между гладкими поверхностями без сцепления и с малой связностью менее 0,5 м.

Весьма неустой-    Тонкослоистые, сильно трещиноватые аргиллиты (/? <30 МПа),

чивая    Керн    в    виде    кусков    и    мелочи.

3.14.    Для дифференцирования степени влияния очистных работ на условия поддержания выработок, охраняемых небольшими целиками или при бесцеликовых способах охраны, породы основной кровли разрабатываемых пластов следует разделять на классы по обрушаемости в соответствии с табл. 4.

3.15.    Проектирование горных выработок должно включать следующие операции:

— на основании анализа данных инженерно-геологических и гидрогеологических изысканий в соответствии с проектно-технологическими нормативами и с учетом настоящих Указаний при-

нимают рациональное расположение и способ охраны выработки от влияния очистных работ;

— в соответствии с принятыми в настоящих Указаниях методами определения исходных расчетных геомеханических показателей производится разделение выработки на участки с одинаковыми проявлениями горного давления как по свойствам вмещающих пород (сопротивлению пород сжатию и классам по

Таблица 4

Состав и характеристика пород основной кровли

Легкообрушающаяся Однородная кровля из слоистых аргиллитов и алевролитов общей мощностью более б—7 т (т — мощность пласта), R до 40 МПа, керн в виде столбиков и кусков с расстоянием между гладкими поверхностями без сцепления и с малой связностью до 0,3 м. Слоистые глины и слабосвязанные пески

Среднеобрушающаяся Однородная кровля из аргиллитов, алевролитов и слоистых песчаников общей мощностью более 6—7 т, R от 40 до 80 МПа, керн с расстояниями между поверхностями без сцепления и с малой связностью от 0,3 до I м.

Неоднородная кровля: над пластом мощностью до 3— 4 т залегают слоистые аргиллиты и алевролиты, а выше залегают алевролиты, песчаники и известняки мощностью более 2 м с R более 80 МПа, керн с расстоянием между поверхностями без сцепления и с малой связностью до 1,5 м

Труднообрушающаяся Над пластом на расстоянии от него менее 3—4 т залегают массивные песчаники, известняки и алевролиты общей мощностью более 2 м с R более 80 МПа. Керн с расстоянием между поверхностями без сцепления или с малой связностью более 1,5 м

устойчивости, обрушаемости), так и по горно-техническим условиям (сечению, влиянию очистных работ и других выработок);

—    для каждого участка выработки на основании определения категории устойчивости (трудности поддержания) и расчета смещений пород по контуру выработок производится выбор необходимых средств поддержания в течение всего срока службы (типа и технологии возведения основной крепи, дополнительных средств ее усиления, способов упрочнения пород и т. п.);

—    в условиях, где необходим расчет параметров крепей, производится определение нагрузок на крепь и на их основе устанавливаются ее толщина, плотность, конструктивные элементы защиты и т. п.

Окончательный выбор средств поддержания по всей длине выработки следует производить путем технико-экономического анализа различных вариантов объединения смежных ее участков с различающимися свойствами пород с учетом обеспечения рациональной технологии и механизации проходческих работ.

4. ВЕРТИКАЛЬНЫЕ ШАХТНЫЕ СТВОЛЫ

Выбор места расположения и мер охраны стволов

4.1.    Надежные условия эксплуатации шахтных стволов обеспечивают правильным их расположением на шахтном поле, мерами охраны от вредного влияния очистных и других выработок, водо-понижения, осушения и дренажа подземных вод, применением рациональной технологии сооружения ствола, мер по упрочнению массива, использованием рациональной крепи и стойкостью ее материала к агрессивным воздействиям окружающей среды в течение всего срока службы ствола.

4.2.    Стволы следует располагать с таким расчетом, чтобы они, по возможности, не пересекали крупных тектонических нарушений, напорных водоносных горизонтов и карстов и были удалены от источников питания подземных вод.

4.3.    Шахтные стволы, особенно главные, с подъемными установками для исключения оставления предохранительных около-ствольных целиков, следует при технической возможности и экономической целесообразности располагать за пределами шахтных полей или угленосных площадей на расстояниях, исключающих вредное влияние подземных горных разработок, определяемых в соответствии с настоящими Указаниями, или на ранее полностью отработанных площадях.

4.4.    При расположении стволов в пределах шахтных полей для их охраны должны применяться комплексные меры, сочетающие охрану целиками, другими горными мерами (рациональный порядок ведения горных работ, закладка выработанного пространства, отработка пластов камерно-столбовыми системами и т. д.) и конструктивную защиту крепи (пп. 4.19—4.23), а также в благоприятных условиях выемку околоствольных целиков по рекомендациям прил. 1.

Размеры околоствольных предохранительных целиков и планирование их сокращения и выемки должны быть согласованы с мерами охраны других выработок и сооружений на поверхности в соответствии с разд. 5 настоящих Указаний и «Руководством по проектированию зданий и сооружений на подрабатываемых территориях» (М., Стройиздат, 1983).

4.5.    Следует планировать, по возможности, предварительную до проходки или углубки ствола полную выемку угля в районе расположения стволов. Предварительная выемка угля должна проводиться с таким расчетом, чтобы к началу проходки или углубки ствола закончился процесс сдвижения пород, продолжительность которого определяют «Правилами охраны сооружений и природных объектов от вредного влияния подземных горных разработок на угольных месторождениях» (М., Недра, 1981).

В случаях планирования начала проходки до окончания процесса сдвижения необходимо также планировать комплекс мероприятий по защите ствола по заключению специализированных организаций (ВНИМИ, ВНИИОМШС).

4.6.    Выемку целиков в период эксплуатации стволов допускается производить преимущественно для вентиляционных и вспомогательных стволов.

Выемку целиков в период погашения следует предусматривать под всеми стволами.

Во всех случаях при выемке целиков следует руководствоваться рекомендациями прил. 1.

4.7.    При расположении стволов в породах, сжимающихся в результате водопонижения и дренирования подземных вод, а также в зонах влияния очистных работ при сокращенных предохранительных целиках и в случае их выемки в период эксплуатации стволов, когда ожидаемые деформации больше допускаемых для крепи и армировки, необходимо предусматривать меры их защиты в соответствии с настоящими Указаниями.

4.8.    Сопряжения стволов с околоствольными выработками не должны располагаться в зонах тектонич-еских нарушений, на участках сильно трещиноватых неустойчивых пород и в напорных водоносных горизонтах. При этом для обеспечения благоприятных условий поддержания сопряжений и исключения их вредного влияния на стволы в зависимости от условий (категорий устойчивости, определяемых по п. 4.10) необходимо:

—    располагать сопряжения, как правило, вкрест простирания пород;

—    применять в выработках крепи ограниченной податливости с высокой несущей способностью в условиях II категории устойчивости на протяжении от ствола не менее 30 м, а в условиях III и IV категорий — не менее 50 м;

—    располагать выработки, не сопрягающиеся со стволом, в условиях III — IV категорий устойчивости на расстоянии не менее 20 м от него;

—    закладывать погашаемые околоствольные выработки в условиях I и II категорий устойчивости на расстоянии от ствола не менее 10 м, а в условиях III и IV категорий устойчивости на расстоянии не менее 30 м тощим бетоном или кусковатой породой с тампонажным раствором, а далее до 50 м — мелкокусковатой породой;

—    проводить и крепить сопрягающиеся со стволом выработки, в зависимости от категории устойчивости, на расстояние: не менее 10 м для II категории, не менее 15 для IIIкатегории, не менее 20 м для IV категории, а также приствольные камеры одновременно с возведением постоянной крепи ствола на расстоянии не менее 15 м выше и ниже сопряжения.

В целях повышения устойчивости сопряжения и обеспечения одновременной со стволом его проходки и крепления рекомендуется предусматривать вертикальную компановку узлов сопря-

жения и приствольных камер, располагая их все в пределах специально увеличенного диаметра ствола.

4.9.    При сокращенных размерах целиков и при их выемке в приствольных камерах и выработках следует применять меры защиты крепи от воздействия очистных работ при сохранении высокого ее отпора в соответствии с настоящими Указаниями.

Определение условий поддержания и мер защиты крепи и армировки

4.10.    Условия поддержания шахтных стволов определяют степенью сложности механических, структурных и гидрогеологических свойств толщи, взаимным расположением стволов, очистных и других выработок, процессами водопонижения и дренирования.

Оценку степени сложности поддержания стволов производят по категориям устойчивости в соответствии с табл. 5.

Таблица 5

Категория устойчивости Оценка состояния устойчивости Критерий устойчивости ствола С I Устойчивое До 3 I! Среднеустойчивое 3-6 Ill Неустойчивое 6-10 IV Очень неустойчивое Более 10

Примечание. При породах прочностью 2 МПа и менее принимается IV категория устойчивости.

4.11. Величину критерия устойчивости для ствола С следует определять по формуле:

С = М_СбМ/#р/ (26,3 + k_aR_c (5,25 + 0,0056 k_aR_c) ],    (5)

где k_r — коэффициент, учитывающий взвешивающее действие воды: для участков вне водоносных горизонтов, равен 1; для пород водоносного горизонта k_r определяют по формуле:

*г= [(уЛ, — Р.) + (Yn — V.) (1/0 + е))-л₂]7уН,    (6)

где Л, — высота толщи пород от почвы водоупора до земной поверхности, м;//₂ — высота толщи пород от рассматриваемого сечения в водоносном горизонте до почвы водоупора (до кровли водоносного горизонта), м; у—в технической системе единиц объемный вес пород в тс/м³, а в системе СИ у — Q_mg\ ц_т — средняя (объемная) плотность пород в т/м³;g — ускорение силы тяжести, м/с²; Р_я — давление подземных вод с учетом водопонижения, кПа (тс/м²); у_п, Ув — соответственно удельный вес частиц пород водоносного горизонта и удельный вес воды, кН/м³ (тс/м³);

УДК 622.831:622.268(083.75)

Указания по рациональному расположению, охране и поддержанию горных выработок на угольных шахтах СССР. — Изд. 4-е, дополненное. Л., 1986. 222 с. (М-во угольной пром-сти СССР. Всесоюз. ордена Трудового Красного Знамени науч.-исслед. ин-т горн, геомех. и маркшейд. дела).

Регламентирован выбор места расположения, способов и параметров охраны н поддержания всех вскрывающих, подготовительных и примыкающих к очистным забоям подготовительных горных выработок при проектировании, строительстве и эксплуатации шахт Министерства угольной промышленности СССР.

Принимаемые согласно положениям настоящих Указаний решения должны удовлетворять отраслевым правилам безопасности, технической эксплуатации и другим нормативным документам по безопасному ведению горных работ на угольных шахтах.

Настоящие Указания заменяют действовавший по Приказу Министерства угольной промышленности СССР от 24.03.77 г. № 143 нормативный документ под таким же названием.

Ил. 90. табл. 68.

СОСТАВИТЕЛИ:

От ВНИМИ: К- А. Ардашев (научный руководитель), Н. П. Бажин, Ю. М. Басннский. Ю. В. Громов, А. М. Козел (руководители раалелов), В. А. Андрановнч, Е. Д. Жариков, Ю. П. Коренной, О. И. Мельников, В. В. Райский, А. С. Тютерев (ответственные исполнители), А. Г. Акимов. А. И. Алехина, Б. 3. Амусин, В. Ф. Богомолов, В. А. Борисовец. Е. В. Бо-шенятов, И. С. Донской, Е. А. Иванов, В. В. Комиссаров, Н. Е. Костомаров, В. П. Дудука-лов. С. Б. Кулибаба. В. М. Кулешов, Ю. П. Кутепов, М. П. Морозов. Н. А. Морозов, Л. К. Нейман, Ю. А. Норватов, В. С. Пиховкин, В. Н. Рева, А. А. Репко, А. И. Савельев, А. О. Спроге, С. А. Толмачев, В. М. Ушаков, Э. Ш. Феликс, Г. Л. Фисенко, Н. А. Филатов, Т. А. Фомкина, М. Б. Хусид, В. М. Шик, К. К. Елиманов, И. А. Южанин, В. П. Яковлев.

От ИГД им. А. А. Скочинского: А. С. Диманштейн, Г. А. Катков. В. Г. Лисичкин, С. А. Логашкин, Н. И. Мельников, В. Я. Мииинберг.

От Донуги: В. М. Андриенко, А. И. Карлов. В. Ф. Компанец. Б. И. Курицын. А. Л. Селезень.

От КНИУИ: Е. Н. Кейрович, М. М. Мукушев, В. Я. Новиков. К. П. Попов, В. П. Трофимов.

От ПечорНИИпроект: В. Ф. Фотеев, А. А. Френкель.

От Куэниуи: А. п. Ковалев, Б. К. Лебедев. М. И. Середенко, В. и. Щулаков.

От НИИОГР: Н. А. Стародумов.

От ВНИИОМШС: И. Г. Косков.

От ДПИ: В. И. Черняев.

От МГИ: И. Л. Черняк.

От МакИСИ: Е. Г. Дружко. Ю. 3. Заславский. И. В. Качан.

Вместо фамилии Н. А. Морозов следует читать И. А. Мухин

(g) Всесоюзный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела ВНИМИ. 1986.

e — коэффициент пористости пород водоносного горизонта, принимаемый как отношение объема пор к объему скелета и определяемый по данным гидрогеологических изысканий; Н — высота толщи пород от рассматриваемого сечения до земной поверхности, м;/г_сб — коэффициент воздействия на ствол других выработок: для протяженных участков ствола k_c6 = 1; для сопряжений k_c6 = = 1,5—0,0252; 2 — расстояние от узла сопряжения до рассматриваемого сечения ствола в районе 20 м; /г_ц — коэффициент, учитывающий напряженное состояние околоствольного массива при влиянии очистных работ, принимаемый по п. 4.15 и прил. 2; k_a — коэффициент влияния угла залегания пород а, град: для горизонтально залегающих пород k_a равен 1, в остальных случаях k_a следует принимать из выражения

k_a — 1/( 1 + 0,5 sina),

где a — угол залегания пород; Н_р, R_c — обозначения те же, что в формулах (1) и (2).

Примечание. При размерности R_c, кгс/см* в формулу (5) вместо R_t следует Подставить 0,1 R_c.

4.12.    В зависимости от расположения ствола относительно очистных работ и гидрогеологических процессов выделяют два принципиально отличные класса условий поддержания, в которых ствол или его участок будут находиться в периоды проходки и эксплуатации:

—    поддержание ствола в недеформирующемся массиве горных пород, то есть при практическом отсутствии деформаций пород от очистных работ и в результате водопонижения и дренирования подземных вод;

—    поддержание ствола в деформирующемся массиве при влиянии очистных работ или в результате водопонижения и дренирования подземных вод.

При определении класса условий следует учитывать все периоды поддержания ствола, в том числе самый опасный.

4.13.    К классу поддержания стволов в недеформирующемся массиве относят условия нахождения стволов в неподработанном массиве при отсутствии очистных выработок в пределах предохранительных целиков, построенных по Правилам охраны как для главных стволов. В Карагандинском бассейне с глубины 300 м и для пластов угля марок Д—Г—Ж в Донецком бассейне с глубины 400 м целики следует строить по следующим условным граничным углам:

= Уо = 50°; А - 50>-0,5а (для Карагандинского бассейна);

fib — Vo = 60°; р; = 60Р — 0,8а (для Донецкого бассейна), где a — угол падения пласта.

Стволы находятся за пределами областей массива с опасными величинами сдвижений и деформаций пород, возникающих в результате водопонижения и дренирования подземных вод, границы

Важнейшим условием высокоэффективной и безопасной работы шахт является обеспечение рабочего состояния всей сети вскрывающих, подготавливающих и примыкающих к очистным забоям подготовительных выработок с минимальными затратами на их проведение и поддержание и потерями угля в предохранительных целиках.

Актуальность обеспечения рабочего состояния выработок в течение всего срока их службы постоянно возрастает в связи с переходом горных работ во всех основных угольных бассейнах на большие глубины и в более сложные горно-геологические условия.

Научно-исследовательские работы и опыт шахт показали, что даже на больших глубинах в сложных горно-геологических условиях возможно обеспечить, как правило, безремонтное поддержание выработок со снижением затрат и потерь угля в целиках при условии правильного выбора их расположения в массиве, способов и параметров охраны и средств поддержания на основе инженерных расчетов сдвижения массива, смещений пород в выработки и нагрузок на их крепь.

Для эффективного использования проектными институтами и на шахтах разработанных методов расчета при решении практических задач выбора рациональных в данных конкретных условиях расположения, способа и параметров охраны и средств поддержания стволов, околоствольных, вскрывающих, подготавливающих и подготовительных выработок Приказом Минуглепрома СССР от 24.07.77 г. № 143 были введены в действие в качестве отраслевого нормативного документа разработанные ВНИМИ совместно с другими НИИ отрасли «Указания по рациональному расположению, охране и поддержанию горных выработок на угольных шахтах СССР». В дальнейшем основные положения Указаний были включены в утвержденную Госстроем СССР главу СНиП П-94-80 «Подземные горные выработки».

Опыт использования указанных нормативных документов подтвердил правильность и практическую приемлемость методов

расчета и эффективность принимаемых проектных решений. В то же время была установлена необходимость корректировки или изменения отдельных положений и величин, в связи с полученными в последние годы новыми данными о проявлениях горного давления и сдвижения пород, а также накопленным опытом создания и применения новых прогрессивных способов охраны и средств поддержания выработок с активным управлением,состоянием и свойствами горного массива. Эти данные позволяют также существенно расширить область использования единых отраслевых методов расчета и выбора рационального расположения, охраны и средств поддержания выработок на большие глубины и сложные горно-геологические условия.

В соответствии с изложенным составленные по заданию Мин-углепрома СССР настоящие Указания заменяют Указания 1977 г. В них, наряду с апробированными положениями предшествующего нормативного документа, содержится ряд уточненных, а также новых положений, обоснованных опытом проектирования, проведения и эксплуатации выработок на шахтах, а также выполненными научно-исследовательскими и экспериментальными работами. Указания составлены большим коллективом сотрудников ВНИМИ и его филиалов с привлечением специалистов ИГД им. А. А. Скочинского. ДонУГИ, КузНИУИ, КНИУИ, ПечорНИИпроекта, НИИОГР и ВНИИОМШСа, а также ряда вузов.

1. ОБЛАСТЬ И УСЛОВИЯ ПРИМЕНЕНИЯ

1.1.    Настоящие Указания предназначены для решения практических задач выбора рационального расположения, способа и параметров охраны и средств поддержания в рабочем состоянии в течение установленного срока службы всех вскрывающих, подготавливающих и примыкающих к очистным забоям подготовительных выработок на угольных шахтах с глубиной от поверхности до 1600 м.

Применительно к вертикальным стволам Указания распространяются на:

—    стволы диаметром до 9 м;

—    проходку и крепление стволов обычными способами;

—    расположение стволов в недеформирующемся массиве, а также в деформирующемся массиве (при сокращенных размерах и выемке целиков, пересечении стволом ранее отработанных пластов, в зонах сжатия пород от водопонижения) при выполнении регламентируемых Указаниями требований к горным и конструктивным мерам защиты.

Применительно к околоствольным выработкам и горизонтальным и наклонным вскрывающим и подготавливающим выработкам Указания распространяются на:

—    выработки сечением до 30 м², а камеры — до 100 м²;

—    проходку и крепление выработок и камер обычными способами;

—    охрану выработок и камер предохранительными целиками, исключающими влияние очистных работ, а также в условиях влияния на них очистных работ и других выработок при выполнении регламентируемых Указаниями требований к горным и конструктивным мерам защиты.

Применительно к примыкающим к очистным забоям подготовительным. выработкам Указания распространяются на условия:

—    выработки сечением до 20 м²;

—    проходку и крепление выработок обычными способами;

—    различные бесцеликовые способы охраны выработок, а также охрану их угольными целиками.

Примечание. Область действия Указаний не распространяется на выработки в многолетнемерзлых породах с заполненными льдом трещинами.

1.2.    Предусмотренные для области действия Указаний расположение, способы и параметры охраны и средства поддержания выработок являются обязательными. В случае принятия других решений, вызванных производственной необходимостью, они должны быть соответствующим образом обоснованы и согласованы с ВНИМИ и технологическими бассейновыми НИИ Мин-углепрома СССР.

1.3. При проведении выработок в условиях, отличающихся от приведенных в п. 1.1, выбор их расположения, способов и параметров охраны и средств поддержания должен производиться на основе действующих для этих условий нормативно-методических документов, а при их отсутствии — на основе рекомендаций специализированных (ВНИМИ, ВНИИОМШС) и технологических НИИ Минуглепрома СССР.

2. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

2.1.    Принимаемые расположение, способы и параметры охраны и средства поддержания выработок должны обеспечивать их рабочее состояние в течение всего срока службы при минимальных суммарных затратах на проведение и поддержание и минимальных потерях угля либо за счет применения способов охраны выработок без оставления угольных целиков, либо применения горных и конструктивных мер их защиты, позволяющих производить эффективную выемку временно оставляемых целиков.

Проектирование главных вскрывающих и подготавливающих выработок следует производить, как правило, из условия их безремонтного поддержания с проведением только планово-профилактических мероприятий. Для пластовых выработок на выемочных участках (панелях, блоках) при соответствующем обосновании допускается предусматривать плановые ремонтные работы по замене отдельных деформированных элементов крепи и увеличению сечения путем подрывки пород почвы.

2.2.    Выбор для конкретных условий расположения, способов и параметров охраны и средств поддержания выработок следует производить на основе расчетов величин смещений пород по контуру выработки и нагрузок на крепь по исходным данным инженерных изысканий в соответствии со СНиП П-94-80 с учетом:

—    важности, назначения, срока службы, особенностей проведения и эксплуатации выработки;

—    требований общесоюзных нормативных документов, стандартов и законодательных актов, утвержденных или согласованных Госгортехнадзором СССР, Госстроем СССР и Государственным санитарным надзором СССР.

Перечень определяемых исходных данных устанавливается проектной организацией в задании на инженерно-геологические и гидрогеологические изыскания.

2.3.    Выбор рационального места расположения выработок в горном массиве является важнейшим условием, определяющим сложность и стоимость их проведения, обеспечения рабочего состояния в течение всего срока службы и уровня потерь угля.

При технической возможности, определяемой условиями залегания пластов и рациональной технологией их разработки, основные вскрывающие и подготавливающие выработки, особенно их сопряжения, следует размещать в более прочных устойчивых породах за пределами крупных тектонических нарушений, разломов и интенсивного дробления пород, напорных водоносных горизонтов, карстов и плывунов.

2.4.    Для охраны выработок от вредного воздействия очистных работ необходимо применять в комплексе меры охраны выработок и конструктивные меры защиты крепи. Выбор мер охраны и защиты следует производить на основе сравнения ожидаемых сдвижений горного массива и смещений по контуру выработки

с допускаемыми деформациями выработки и крепи по условиям эксплуатации. В выработках, расположенных в зоне влияния очистных работ, следует предусматривать податливые конструкции крепи.

2.5.    При выборе средств поддержания выработок в рабочем состоянии, в связи с недостаточной надежностью определения свойств массива по результатам инженерных изысканий на стадии проектирования и изменчивостью условий поддержания на различных участках в период проведения и эксплуатации выработки, следует учитывать целесообразность применения комбинированных средств, включающих сочетание поддерживающих конструкций крепи со способами упрочнения пород и повышения несущей способности крепи.

2.6.    Выбор средств поддержания выработок и их параметров должен производиться с учетом изменчивости механических свойств горного массива и проявлений горного давления по их протяженности. При колебаниях расчетных свойств массива пород по контуру выработки в пределах 30 % (± 15 % от среднего значения) геомеханические условия поддержания допускается считать одинаковыми и принимать на всем протяжении выработки одинаковые средства и параметры ее поддержания. При большем различии указанных величин выбор средств и параметров поддержания выработки должен производиться отдельно по ее участкам. Объединение соседних участков небольшой протяженности в общий следует, по возможности, производить без изменения технологии проведения и типа поддерживающей крепи за счет изменения ее параметров (толщины, податливости, плотности), применения дополнительных мероприятий по снижению смещений пород и нагрузок на крепь (упрочнение пород цементацией, анке-рованием), повышения несущей способности крепи тампонажем закрепного пространства и установки крепей усиления.

2.7.    Выбор средств поддержания выработок следует производить с учетом Типовых проехтов. Условием применения Типового проекта в рассматриваемых конкретных условиях должно быть обеспечение рабочего состояния выработки в течение срока ее службы по определяемым в соответствии с Указаниями величинам смещений пород на контуре и нагрузкам на крепь. Например, Типовые проекты с податливой арочной трехзвенной крепью типа АП-3 следует применять только в условиях, когда расчетные смещения пород в кровле выработки меньше конструктивной податливости этой крепи.

2.8.    При определении необходимого сечения вчерне всех выработок должны учитываться определяемые по Указаниям величины смещений пород по контуру: при применении жестких крепей — за период до их возведения; при применении крепей ограниченной податливости — за период до исчерпания податливости крепи; при применении податливых крепей — за весь срок службы выработки.

2.9.    При проектировании особо ответственных выработок в сложных горно-геологических условиях, требующих применения дорогостоящих средств поддержания, для контроля их состояния и принятия своевременных обоснованных мер по недопущению нарушения крепи, в проектах следует, как правило, предусматривать установку специальных замерных станций. Проекты замерных станций должны разрабатываться с привлечением специализированных НИИ Минуглепрома СССР.

2.10.    Принимая решения по настоящим Указаниям, необходимо выполнять требования, установленные действующими нормативами по ведению горно-подготовительных работ и эксплуатации выработок в течение всего срока их службы.