ТИПОВЫЕ ПАСПОРТА

РАЦИОНАЛЬНОГО РАСПОЛОЖЕНИЯ, ОХРАНЫ И КРЕПЛЕНИЯ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК, ПОДДЕРЖИВАЕМЫХ В СЛАБЫХ ГЛИНИСТЫХ ПОРОДАХ

Тула —1982

Министерство угольной промышленности СССР ВСЕСОЮЗНЫЙ ОРДЕНА ТИГД0В0Г0 КРАСНОГО ЗНАМЕНИ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ГОРНОЙ ГЕОМЕХАНИКИ И МАРКШЕЙДЕРСКОГО ДЕЛА (ВНИМИ) ПОДМОСКОВНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИй И ПРОЕКТНО-КОНСТРУКТОРСКИЙ УГОЛЬНЫЙ ИНСТИТУТ СПНИУИ)

ТИПОВЫЕ ПАСПОРТА

рационального расположения, охравы и креплевия горных выработок,поддерниваемнх в слабых гливистнх породах

Тула

1982

1.5. Крепь выемочных выработок

Типовые паспорта предусматривают крепление выемочных выработок деревянными и металлическими крепями.

Основной крепью выемочных выработок буроугольных ыесторож-дений является деревянная. К достоинствам этой крепи следует отвести ее дешевизну, простоту конструкции, легкость устеновки. Недостатками деревянной крепи являются: невысокая несушая способность и потеря ее от времени,невозможность повторного использования, малая податливость и огнеопасность.Эти недостатки ограничивают область применения деревянной крепи.

Металлические крепи для выемочных выработок характеризуются высокой нссущой способностью, достаточной податливостью,многократным использованием. Конструкции металлических крепей изготовляются из специального взаимозаменяемого профиля - СВП.

По форме и сечению они подразделяются на арочные (АКК, 1Ш-5), кольцевые (КПК, КМК-П), с плоским перекрытием (ТИК,1ИК-4с,ТПК).

Металлические крепи с плоским перекрытием хорошо вписываются в сопряжение лавы со штреком и позволяют более вадежно крепить кровлю сопряжения, что повышает безопасность ведения работ. Эти крени удобны при применении механизированных крепей сопряжения, упрощают технологию извлечения п доставки элементов крепи.

Арочные и кольцевые крепи, обладающие более высокой несущей способностью по сравнению с крепями с плоским перекрытием,имеют ряд существенных недостатков: трудоемкость возведения, отсутствие крепей сопряжения для этих форм сечения, сложность извлечения и транспортировки элементов крепи.

Металлическую податливую крепь следует применять из СВП17 для I и П групп условий поддержания, из СВП22 или СВП27 для I группы условий поддержания. Допускается в крепях с плоским перекрытием применять для стоек СВП17, а для верхвяков - СВП22 или СВП27.

Соединение элементов металлической крепи ■ придавив е» т>-датливостя осуществляются узлами податливости. Применяемые в бассейне болтовые вампи с плоской пловкой не обеспечивают высокого сопротивления крепи в податливом режиме.

Рекомендуются следующие замковые соединения: болтовой замок с фигурной планкой (рис.2), клиновой замок с одним горизонтальным клином (рис.З), одноклиновой замок (рис.4), клиновой замок с вкладышем из СВП (рис.5), клиновой замок с вертикальным клином (рис.6).

Предусмотренная Типовыми паспортами плотность установки крепежных рам составляет:

-    для деревянной крепи - от 1,4 до 4 рам на I м протяженности выработки (расстояние между рамами - соответственно 0,7 и до крепления выработки всплошную);

-    для металлической крепи - от 1,43 до 2,5 рам на I м протяженности выработки (расстояние между рамами - соответственно от 0,7 до 0,4 м).

Для поддержания выемочных выработок в зоне влияния очистных работ в качестве крепи усиления основной штрековой крепи рекомендуется применять индивидуальные гидравлические стойки с внутренним питанием типа ГСК или стойки трения, деревянные стойки допускаются к применению в качестве крепи усиления, в основном при креплении выработок деревянной крепью.

Стойки крепи усиления устанавливаю. ;я под деревянвые прогоны длиной 2,8-3,5 м, при этом под каждый прогон возводят 3-4 стойки. Допускается установка гидравлических стоек с соответствующей верхней насадкой (для деревянной или металлической крепей) под каждую раму без прогонов. При слабой и оиводвенной почве стойки крепи усиления неоиходиыо устанавливать на лежни. В зависимости от условий поддержавия выработок крепь усиления устанавливается в один, два или три ряда.

Установка основной крепи и крепи усиления должна производиться В соответствии С ТрвиОЕЭПИНШ! "Отраслевой инструкции по применению металлических, сборных железобетонных и анкерных крепей в подготовительных выработках угольных и сланцевых шахт", "Указаний по обеспечению безопасного ведения работ на шахтах (jteapeaax) Подмосковного бассейна" и других нормативных документов.

Конкретные параметры крепления выработок длп различных условий жх поддержания приведены в таблицах разделов ?-4.

’’НС.Г-. (и;ио“-0'! • ег<оа С «^ГТЦ-С ll-

нм хжкоч;

1-схг.сп;

Z -.ta:n.

Рис. э.Нижовой взмок с вк гадов еч ие СЛ: 1-схоСа;г-яклаа/а; мслин.

1.    Уточняются геологические условия проведения и поддержания выемочной выработки и способ ее охран*.

2.    В зависимости от состава и строения пород кровли и почвы угольного пласта у ста но вливаются тип кровли (.табл. I, рис.Х) и группа условий (табл.2).

3.    В соответствии с принятым способом охроны выемочной выработки или схемой ее расположения выбираются по соответствующим таблицам вид и конструкция крепи и параметры крепления выработки (плотность установки рам, запас сечения, длина участков усиления штрековой крепи в зоне влияния очистных работ).

На основании выбранных параметров составляется технологический песпсрт но проведение и поддержание проектируемой выработки.

1.7. Условные обозначения, принятые в Типовых паспортах

-    длина участка впереди очистного забся с крепью усиления, м;

^ - длина участка впереди очистного забоя о крепью усиления при сохранении выработки для повторного использования, м;

-    длина участка позади очистного забоя с крепью усиления при сохранении выработки для повторного использования,*;

^5 - длина участка с крепью усиления впереди очистного забоя повторно используемой выработки, м;

1ц - зона стабилизации горного давления» м;

Ah - запас сечения выработки по высоте, мм;

Я - ширина целика угля, м.

На схемах крепи в таблицах 3-5, 7-9 и на рисунках II-I6 сплошной линией указаны основная и усиливающая крепи, устанавливаемые при проведении выработок, пунктирной линией - крепь усиления, устанавливаемая при ведении очистных работ.

В таблицах параметров крепления цифрами обозначены:

1)    - плотность установки основной крепи в выработке,

2)    - вид крепи усиления и расстояние ее установки а выработке в зоне влияния очистных работ,

3)    - запао сечения выработки по высоте.    trr

2. КРЕЩЕНИЕ ЬЫЕМОЧНПХ ВЫРАБОТОК, РАСПОЛОЖЕННЫХ 3 МАССИВЕ ВПЕРЕДИ ОЧИСТНОГО ЗАБОЯ

Способ поддержания выемочных выработок в массиве впереди очистного забоя и погашения их с одновременным подвиганием забоя девы применяется при отработке первых дав в шахтном поде, крыле иди панели (так называемых "врезных" дав), а также при подготовке и отработке выемочных столбов через один столб (в шахматном порядке). Схема расположения выработок представлена на рис.7.

При этом способе охраны выработок проявления в них горного давления складываются из проявлений горного давления при проведении выработок (при ее службе до влияния очистных работ) и в зоне влияния очистных работ.

Рекомендуемые типы крепи для крепления выработок в различных условиях и параметры крепления выработок представлены в табл. 3-5.

Рис. 7. Схема расположения и крещения вы-раооюк, поддерживаемых в массиве впереди 0ЧМС1Н0Г0 забоя.

1) 1,5 рамы/м    I) 1,7 рамы/м    I) 2 рамы/м

2) 2 ряда сто- 2) 2 ряда стоек, 2) 2 ряда отсек, ек,

| ■ 5 и    5 к    /• 5 к

3) ^ А, » 50 мм    3) 100 им 3) *кт 150 »«

11. Металлическая трапециевидная инвентарная крепь ТИК

Ш. Металлическая инвентарная крепь МИК-4с

I/. Металлическая трапециевидная полкгонельяа* креиь ТПК

1) 1,43 рамы/м I) 1,43 рамы/м    I) 1,43 рамм/м

2) I ряд стоек* 2) I рад отоек, 2) I ряд стоек,

/-5м    /• 5 м    5 м

3) ^/i- 50 мм 3) *А- 100 мм 3) аА=150 мм

Таблица 4 Рекомендуемые типы крепей и параметры крепления выемочной выработки для II группы условий

Схема основной и усиливающей крепи Параметры крепления основной и усиливающей крепью при типе кровли легкой средней тянелой I 2 3 Ч

ю

Продолжение табл.4

V.    Металлическая бочкообразная инвевтаризя

крепь с выполешейный лежнем МИК-5

Применение I) 1,43 рамы/м 1)1,67 рамы/м нецелесообраз- 2)1 ряд стоек, 2)1 ряд стоек, но    f    = 5 к    /    =    8    м

l)i/i = 200 им 3)d/f=250 **

VI.    Металлическая тоапециевидво-полиговал&*-

нзя крепь ТПК

1) 1,43 рамы/м 1)1,67 рамы/м 1)2,0 рамы/*

2) 1 ряд стоек, 2)1 ряд стоек, 2)1ряд стоек,

^ *5 »    /    = 5 «    8    «

3) Л/4. = 150 uu 3)/J Л. =200 ив 3)4/4=250 мм

VII.    Металлическая кольцевая податливая

крепь с пологим ленвем КМК-П

Применение 1)1*43 рамы/м 1)1,67 рамы/* нецелесооб- 2)1 ряд стоек, 2)1 ряд стоек, раэво    /=    5    м    /з 5 |

3)4>*=200 мм 3)4 А =250 ш

УШ. Металлическая арочная инвентарная кпеяь с продольным лзжнем АИК

1) 1,43 рамы/м 1)1,43 рамы/м 1)1,67 рамы/*

2) 1^ряд стоек, 2)1 ряд стоек, 2)1 ряд стоек,

5 м    /=    5    м    8    *

3) 4/4=150 мм    3)4^=200 uu 3)4/t= 250 м»

Типовые паспорта рацяовального расположения, охрани и крепления горных выработок, поддерживаемых в слабых глинистых породах /ВНИМИ, ПНИУИ.-Тула,1982, оО с.

Типовые паспорта составлены для условий разработки бурого угля в Подмосковном и других бассейнах с аналогичными условиями поддержания выработок.

Приводятся способы охравы, рациональвые схемы расположения, типы крепи и параметры крепления пластовых выемочвых выработок в условиях отработки одиночных пластов бурого угля мощвостью до 3,5 м, пологого залегания на глубинах разработки до 120 м.

Типовые паспорта разработали: Н.П.Бажин, Л.К.Нейман,

П.И.Смирнов (ВНИМИ), Ф.А.Карасев, Б.В.Цыплаков, В.И.Шапошников (ПНИУИ), В.В.Герасимов, А.Г.Коновалов, Г.С.Фридман (ПО "Тулауголь"), С.Ф.Бусаров, М.Д.Минаикив (ПО "Новомосковску голь").

Идл.17, табл.II.

Рекомендуемые типы крепей и параметры крепления выемочной выработки для Ш группы условий

I. Деревянная трапециевидная неполная крепежная рама с прогонами понизу и расстрелами между ними

1)    3    рамы/м    I)    3,5 рамы/м    Не

2)    3    ряда стоек,    2)    3 ряда стоек,    рекомендуется

£ * 10 м    /    •    15 м

3)    Л к • £50 ми 3) лк - 300 ММ

И. Деревянная полигональная восьмигранная крепь

1)    Всплошную    I)    Всплошную    I)    Всплошную

2)    3    ряда стоек,    2)    3 рА° стоек,    2)    Зряда стоек,

£ ^я Юм    / « 15 м    ^ ■ 20 м

3) дА ■ 100 мм 3) дА* 150 мм 3) Л А* 200 мм

Щ. Металлическая трапециевидная инвентарная крепь о пологим лежнем ТИК-П1

U.Металлическая инвентарная крепь ТИК-14

1) 1,43 рамы/м    I) 1,67 рамы/м    I) 2 рамы/м

2) I ряд отоек, 2) I ряд стоек, 2) I ряд стоек,

/ • 10 и    /    »    Ю    «    ^ - 15 м

3)    Д А - 250 мм 3) Л А - 300 мм 3) Л А - 350 им

Достижение высоких технико-экономических показателей работы шахт, повчление производительности труда и безопасности горных работ в большей степени связаны с состоянием горных выработок, которое кечьая назвать ппояне удоелетбориге/ъкА1.

Так, на шахтах Подмосковного бассейна ежегодно ремонтируется более 60 км горних выработок, из них свыше 60# составляют выемочные штреки. На ремпнте и поддержании горных выработок занято более 12# от общего числа подземных рабочих.

Основными факторами неудовлетворительного состояния подземных горных выработок являются наличие весьма слабых, мало литифицированных и зачастую обводненных песчано-глинистых пород, влияние на выработки, особенно выемочные, очистных работ и применение крепей, не соответствующих условиям поддержания выработок. На шахтах производственных объединений "Тулауголь" к "Ново-московскуголь" доля металлических крепей в общей протяженности поддерживаемых выработок составляет немногим более 26#. На аналогичных месторождениях Днепровского буроугольного бассейна (ПО "Александрияуголь") и Средней Азии (ПО "Средазуголь") этот показатель составляет соответственно 50 и 70#.

Действующие в угольной промышленности нормативные документы: "Указания по рациональному расположению, охране к поддерга-нию горных выработок на угольных пахтах СССР* и "Типовые паспорта охраны, крепления и поддержания подготовительных выработок без целиков" предназначены в основном для выработок, поддерживаемых в условиях отработки каменноугольных месторождений с глубиной разработки более 100 м и значительно более лктифици-рованными и прочными вмещающими породами. Настоящие "Типовые паспорта рационального расположения, охраны я крепления горных выработок, поддерживаемых в слабых глинистых породах" (далее по тексту - Типовые паспорта) являются дополнением к вынеука-эенным нормативным документам.

Условия поддержания выработок зависят от многих герио-гео-логических факторов: типа н состава вменяющих пород, наличия и кровле щ по^вэ выработок защитных пачек угля п их мощности,

обводненное!и угля й иормд и ар.

По причинен чистой изменчивости днюлогического состава пород и непостоянство гипсометрии угихьного пльгта отдельные участки протяженных выработок могут оказаться б ресничных условиях поддержания, поэтому выбор типа крепи и параметров крепления выработок по их длине допей производиться диЗДеренцирован-но.

Типовые паспорта составлены на оонсвоьни материалов исследований проявлений горного давления в подготовительных выработках, проведенных ВНИМИ,ПНИУИ и ТПИ в основном на шахтах Подносит» ього бассейна, а также обобщения передового опыта крепления и охраны выработок на вахтах ПО "Тулауголь" и "Новомосковскуголь'.'

Ь Типовых паспортах наши отражение широко применяемые и новые, прошедшие опытную проверку крепи выемочных выработок для условий в основном бесцеликовой отработки угольных пластов, но в них введен раздел, посвященный креплению выработок при охране их целиками угля. Этот способ охраны выработок может применяться как исключение, в особых, указанных далее условиях,

I. ОШЕ ПЗДОШИИ

I.I. Назначение и область применения Типовых паспортов

Типовые паспорта прелназначены для выбора рациональных схем расположения, способов охраны, типов крепи и параметроэ крепления ьыемочных выработок на шахтах, разрабатывающих пласты бурого угля мощность» до 3,5 м, пологого залегания, на глубинах разработки до 120 м.

Вмещающие породы представлены слабо литифицированными глинами, насыщенными в разной степени песком и органическими остатками, слабосцементированными песхами на глинистом цементе известняками и песками. Пласты угля и породы, как правило, обводнены.

Выемочные выработки проводятся по пласту угля или с подрывкой пород в почве пласта.

Для выемочных выработок Типовые паспорта ограничиваются условиями правильного ведения горноподготовительных работ, т.е выполнением предусмотренных технологией требований к сечению контура проводимых выработок п возведению крепив также установ ленных требований к эксплуатации выработок.

При этих условиях применение Типовых паспортов обеспечивает эксплуатационное состояние выемочных выработок з течение всего срока службы.

1*2. Физихо-иеханяческие свойства пород

В Подмосковном басоейне вметающие угольный пласт породы представлены глинами, песками к известняками, йаибольяее рас -пространение имеют глины, которые по своим физическим свойствам м гранулометрическому составу отличаются большим разнообразием и делятся на четыре типа: пластичные иля жирные глины; неплао тичные, плотные, углистые глипн; песчанистые и песчаные глины.

Пластичные глины синеватого или теиносерого цвета# обрезу ют кровлю и почву пластов. Глины тоикодиспероные, глинистые фракции (размер частиц 0,005 мм и менее) составляют более 50*. Прочность на сжатие 1.7-4.*1 МПа.(17-М кго/см^), прэчнозт* иа

вдавливание 2,J-2.C йма (23-26 wo/c*i*\), коэффициент llydeccna равен 0,354', ч, угол внутреннего трения 5-10°. Глине интенсивно попотеет влагу, при этом порода размокает и почти полностью теряет свою несущую способность, а коэффициент Пуассона возрастает до 0,5. Порода в основном однородна и изотропна.

Непластичние плотные глины часто встречаются в непосредственной кровле пласта. Они имеют темносерый цвет до черного, содержат большое количество растительных остатков. Сравнительно слабо размокает в воде. Прочность непластичных глин 5,0-7,5 МПа (50-75 кгс/см^), коэффициент Пуассона равен 0,3-0,4, угол внутреннего трения до 20°.

Песчанистые и песчаные глины темносерого или серого цвета, имеют ярко выраженную слоистость и содержат песка от 17-25# (песчанистые глины) до 25-55# (песчаные глины). При содержании песка вблизи нижнего предела эти глины по своим свойствам близки к непластичным и пластичным глинам. В зависимости от структуры расположения в глине песчаного материала они либо анизотропны, либо изотропны. У песчанистой глины прочность на сжатие 2,5-4,5 МПа (25-45 кгс/см^), угол внутреннего трения 25-30°, коэффициент Пуассона 0,3-0,43. У песчаной глины прочность на сжатие 1,7 МПа (17 кгс/см^), угол внутреннего трения 30°, коэффициент Пуассона 0*23. Эти глины легко размокают в воде, существенно снижая при этом свою несущую способность.

Пески - порода серого цвета. По своему гранулометрическому составу мелкозерниста, до 70# составляют частицы размером 0,25-0,05 мм. Прочность слабосцементированных песков на сжатие О,1-0,3 МПа (1-3 кгс/см2), у_Г0Д внутреннего трения 30-35°. При насыщении водой пески становятся подвижными, а с примесями мелкодисперсных глинистых частиц приобретают свойства плывунов.

Известняки залегают выпе и ниже пласта угля, в отдельных случаях полностью отсутствуют. Они кавернозны и трещиноваты.

1.3. Характеристика горно-геологичсскиг условий поддержания выработок

Ь Подмосковном бассейне непосредственную кровлю угольного пласта принято делить на три типи: легкая, средняя и тяжелей.

Характеристика этих типов кровли и их литологический состав представлены в табл.1 и но рис.1.

Кроме того,условия поддержания Еьгработок в Пошосховнок бассейне во многом зависят от состава и свойств перед почвы п/вста (точнее, почда выработок, так как в болытлнетве сдучаев при гас проведении производится подрывка пород почем).

По строению и составу пород в почве условия поддержания выработок делятся на три группы (I, II, ГО), в которые также включены степень обводненности выедающих пород, наличие прослойков в угольной пласте и величина подрывки пород почвы.Характеристика групп условий поддержания выработок представлена в табл.2.

1.4. Горнотехнические условия поддержания выработок

Выемка угля на буроугольных месторождениях осуществляется длинными столбами с обратным порядком их отработки. Длина выемочных столбов составляет от 400 до 2000 м, средняя длина столба 500 м. Длина лавы 70-120 м, средняя длина лавы 65 м.

Подготовка выемочных столбов производится проведением двух выемочных штреков (конвейерного и вентиляционного) и монтажной камеры. Охрана выемочных выработок осуществляется следующими способами:

1.    Поддержанием выемочных выработок в массиве впереди очистного забоя, с погавением их одновременно о подвиганиеи лавы.

2.    Проведением выработок вприоечку к выработанному Пространству.

3.    Сохранением выработки позади очистного забоя и ее повторным использованием при отработке соседнего выемочного отол-ба.

4.    Целиками угля. Этот способ допускается применять в случаях наличия в пласте угля карстовых и иных геологических нарушений, при сложной гидрологической обстановке ( больна притоки воды, наличие плывунов), вблизи пожароопасных учаотков или зон само возгорания угля.

Характеристика кровли угольного пласта

Тяжелая Средняя Легкая 1 Непоооедствакмо нал угольных пластом залегаот ножные (оо-лее 5 м) слои песка, иногда отделанные от пласта угля слоем глины ло 1,5 м. Влм-жвчяие шжележажие известняки залегает не ближе 15 м от угольного пласта или известняки отсутствует Непосредственно над*угольным пластои залегает слой плотных глин мсшмостьв 1.5-3,0 м.выяе которого залегает песок с ма-лсиокныни прослойками других пооол. Расстояние дс олижай-аих известняков оолее 7 н. Или же непосредственная кровля представлена песчано-глинистыми посылами лооои мокмос-ти. но олижа^лие известняки залегает на расстоянии 7-15 и от ялаота угля

Непосредственно над пластом угля залегает монолитный плотный или пластичный пласт глины мосяостьь более Э м, при регличиом расстоянии до выпелекагегс пласта известняка. Непосредственно над пластом угля зелггегт лебые породы, но расстояние до ближайшего пласта известняка менее 7 м. В толке пород, равной по нежности пестик ратной вынимаемой модности пласта, содержится плотных и пластичных глин болез 75i при отсутствии в коипледое пород пластов известняке

---