ИНСТРУКЦИЯ
ПО ВЫБОРУ СПОСОБА И ПАРАМЕТРОВ РАЗУПРОЧНЕНИЯ КРОВЛИ НА ВЫЕМОЧНЫХ УЧАСТКАХ
Ленинград 1 !) 8 2
Г код
ПЕРВЫЙ ЗАМЕСТИТЕЛЬ МИНИСТРА УГОЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
СССР
I2ISH0. Моек»*. вросгккт Калинин*. а 23
2I.04.a2 11-35-14/288
____м ___
03.05.26
Минуглепрому Украинской ССР, управлениям, всесоюзным и производственным объединениям, научно-исследовательским и проектным институтам
(по списку)
О вводе в действие Инструкции по разупрочнению трудно-обрушаемой кровли
В соответствии с решением протокола от I8.II.8I № 2-14/24
ПРЕДЛАГАЮ:
1. Ввести в действие с 01.01.82 "Инструкцию по выбору способа и параметров разупрочнения кровли на выемочных участках" (прилагается).
2. Работы по разупрочнению пород кровли производить в строгом соответствии о требованиями "Правил безопасности в угольных и сланцевых пахтах", "Единых правил безопасности при взрывных работах" и настоящей Инструкции.
3. Считать утративптаи силу "Временную инструкцию по выбору способа и параметров разупрочнения труднообруааемой кровли на выемочных участках" (1976г., ВНИМИ), дополнения и изменения к "Временной инструкции" (1980г.).
Контроль за выполнением настоящего директивного указания возложить на начальника Технического управления т.Верзилова М.И.
исп. Павлович К.Н тел. 202-21-43
|
Рис. 1. Схемы построения разупрочненных зон на подрабатываемом пласте: |
а - по простиранию, б - по падению
обрушение кровли путем взрывания шпуровых зарядов, ВГО - вэры-вогидрообработка. Фактическое расположение скважин должно наноситься на специальной выкопировке с плана выемочного участка.
1.9. На шахтах, разрабатывающих угольные пласты с тяжелой кровлей, должен заполняться Журнал учета первых и последующих обрушений тяжелой кровли. В журнале должны регистрироваться все случаи, когда при обрушениях кровли проявляется хотя бы один из признаков, названных в п. 1.6. Журнал должен вестись на всех шахтах, разрабатывающих пласты и участки, включенные в Каталог (см. п. 1.6). Результаты анализа факторов, зарегистрированных в журнале, должны использоваться при планировании работ по разупрочнению. Форма журнала приведена в прил. 7.
2. СУЩНОСТЬ И ВЫБОР СПОСОБА РАЗУПРОЧНЕНИЯ
Сущность способов разупрочнения
2. 1.Передовое торпедирование. Сущность передового торпедирования заключается в ослаблении трудно-обрушаюшихся пород кровли взрыванием скважинных зарядов впереди очистного забоя. Разупрочнение пород происходит за счет образования трешин в результате взрыва ВВ и их развития под действием напряжений в зоне опорного давления по мере подвигания очистного забоя.
Размер зон трещинообразования, созданных взрывом, зависит от типа ВВ, диаметра, массы и конструкции скважинного заряда, способа инициирования, физико-механических свойств пород и параметров волн напряжений. Расчет размеров зоны трешиндобразования приведен в прил. 1.
В результате разупрочнения труднообрушаюшиеся породы разрушаются на блоки меньших размеров, снижаются динамичность осадок кровли и величины внешних активных нагрузок на крепь очистного забоя.
Основными параметрами передового торпедирования являются:
- высота заложения нижнего торца заряда (ближайшего к устью скважины) над угольным пластом;
- высота заложения верхнего торца заряда (противоположного устью скважины) над угольным пластом;
- расстояние между скважинами;
- угол разворота (между скважиной и подготовительной выработкой или очистным забоем на горизонтальной проекции);
- длина скважин;
- количество скважин в вертикальной плоскости;
- диаметр скважин;
- масса заряда и тип ВВ;
- минимальное расстояние от взрываемого заряда до очистного забоя.
2.2. Гидромикроторпедирование. Способ разупрочнения гидромикроторпедированием породного массива является комбинированным, сочетающим элементы передового торпедирования и гидрообработки. В скважинах взрываются небольшие заряды ВВ в оболочке специальной конструкции в водной среде под давлением с последующей гидрообработкой породного массива. Заряды ВВ (торпеды) располагаются в местах залегания ослабленных контактов и прослоев. Перед взрыванием первого заряда ВВ (торпеды) в скважину нагнетается жидкость для заполнения пор и трешин.
После первого взрывания в той же скважине производятся последующие в таком же режиме. В дальнейшем в скважину нагнетается жидкость в режиме гидрообработки.
В результате этих мероприятий достигается разупрочнение массива за счет образования трещин расслоения и увлажнения; слои обрушаются в несколько стадий и не создают повышенных нагрузок на крепи очистных выработок. При этом способе фильтрационные свойства пород кровли не являются ограничивающим фактором.
Основными параметрами гидромикроторпедироваиия являются:
- высота заложения верхнего конца обсадных труб над угольным пластом;
- высота заложения забоя скважины над угольным пластом;
- длина скважины;
- расстояние между скважинами;
- масса заряда и тип ВВ;
- размер зон гидрообработки и необходимого опережения работ;
- давление, расход и продолжительность нагнетания жидкости;
- угол разворота скважин.
2.3. Принудительное обрушение кровли взрыванием скважинных зарядов. Сущность способа заключается в том, что при минимальной безопасной площади обнажения кровли взрывом зарядов ВВ в длинных скважинах, параллельных линии очистного забоя, пробуренных вблизи целика, осуществляется обрушение труднообру-шаюшихся пород над выработанным пространством на высоту до Юм. Кровля под действием взрыва разделяется на слои, которые затем обрушаются при меньшем зависании по сравнению с естественным шагом обрушения, что исключает воздушные удары и формирование больших активных нагрузок на крепи.
Способ разрешается применять только на шахтах, не опасных по газу и пыли.
2.4. Принудительное обрушение кровли взрыванием шпуровых зарядов. При залегании труднообрушаюшихся пород непосредственно над угольным пластом, которые поддаются бурению ручными
и колонковыми сверлами, возможно производить их ослабление с помощью взрывания шпуровых зарядов ВВ.
В условиях пород кровли с шагом первого обрушения менее 30 м производится разовое взрывание шпуровых зарядов непосредственно у целика, при большем шаге обрушения производится многократное периодическое взрывание шпуровых зарядов из лавы по мере ее подвигания. Этот способ рекомендуется также применять для ликвидации зависаний кровли свыше установленного паспортом шага обрушения.
2.5. Взрывогидрообработка. Сущность способа заключается в предварительном создании трещиноватости в массиве труднообрушаюшихся монолитных пород кровли взрыванием скважинных зарядов небольшого диаметра (36-38 мм) и массы (35-50 кг) и последующего увлажнения от шахтного противопожарного става с напором 0,5-1 МПа. После воздействия взрыва
и увлажнения породы вокруг скважины становятся легкообрушаю-щимися над выработанным пространством.
Скважины бурят с опережением очистного забоя на 20-25 м.
Лля герметизации скважин при нагнетании воды применяются герметизаторы многократного использования. Расстояние между скважинами и параметры нагнетания воды (время, давление, количество) выбирают с учетом фильтрационных свойств пород и радиуса искусственной трещиноватости.
Основными параметрами вэрывогидрообработки являются:
- высота заложения забоя скважины от угольного пласта;
- расстояние между скважинами;
- режим нагнетания;
|
Рис. 2. Схемы расположения скважин для разупрочнения кровли до первой осадки: |
- масса зе-яда.
1 - основные скважины; 2 - отсечные; 3 - скважины первого яруса; 4 - второго яруса; £ - угол разворота скважины; © - угол возвышения скважины над пластом
2.6. Выбор схемы расположения скважин при передовом торпедировании и гидромикроторпедировании зависит от мощности труднообрушающейся породы, толщины слоев, на которые она расслаивается, элементов залегания основных систем естественной трещиноватости, мощности угольного пласта, угла падения и длины очистного забоя. В пределах труднообрушающейся породы скважины должны располагаться таким образом, чтобы значительная часть раз упрочненной зоны находилась в области растягивающих напряжений. Относительно основной системы естественной трещиноватости скважины желательно располагать под углом 50-80°.
По назначению скважины подразделяются на основные 1 (рис. 2), предназначенные для разупрочнения кровли в пределах выемочного столба, и отсечные 2, предназначенные для предотвращения зависаний кровли у границ (целики, штреки) выемочного столба.
2.7. Схемы расположения скважин различаются на следующие виды:
а) по ориентировке скважин относительно линии очистного забоя - перпендикулярные и диагональные;
б) по количеству сторон выемочного столба или подготовительных выработок, из которых бурятся скважины - одно- и двусторонние;
в) по количеству скважин в одной линии разупрочнения - одно-и двухъярусные (2 скважины).
Примечание. Линия разупрочнения - вертикальная или нормальная к напластованию плоскость, в которой расположены скважины, пробуренные с одного места.
2.8. Для разупрочнения тяжелой кровли в пределах шага первого обрушения (первого предельного пролета) рекомендуются следующие схемы (см. рис. 2);
а) диагональная односторонняя двухъярусная,
б) диагональная двусторонняя двухъярусная,
в) перпендикулярная двухъярусная,
г) с заложением скважин из гезенков.
Диагональную одностороннюю схему следует применять при длине очистного забоя до 120 м (см. рис. 2, а).
Диагональную двустороннюю схему следует применять при длине очистного забоя более 120 м (см. рис. 2, б).
Перпендикулярная схема с отсечными скважинами (см. рис. 2, в) применяется при любой длине забоя; при длине забоя менее 120 м
Рис, 3, Схемы расположения скважин для разупрочнения кровли при последующих обрушениях:
1- основные скважины; 2 - отсечные; 3 - скважины первого яруса
принимать одностороннее двухъярусное заложение отсечных скважин, при большей длине - двусторонее двухъярусное. Схема позволяет наиболее эффективно разупрочнить кровлю, но на пластах мощностью менее 1,6 м требует дополнительных затрат на увеличение высоты разрезной печи для размещения бурового оборудования.
На тонких угольных пластах при залегании непосредственно над ними очень слабых пород, в которых стенки скважины осыпаются, и при небольшой мощности залегающей выше труднообру-шаюшейся прочной породы (4-5 м) может приниматься схема
(см. рис. 2, г), при которой скважины бурятся из гезенков параллельно напластованию непосредственно над труднообрушаюшей-ся породой.
2.9. Для разупрочнения тяжелой кровли при последующих обрушениях (в режиме установившегося сдвижения пород) рекомендуются схемы, показанные на рис. 3:
а) диагональная односторонняя;
б) диагональная двусторонняя;
в) диагональная с отсечными скважинами;
г) перпендикулярная.
Диагональную одностороннюю схему следует применять при длине очистного забоя до 120 м (см. рис. 3, а).
Диагональную двустороннюю схему следует использовать при длине очистного забоя более 120 м (рис. 3, б).
Для ликвидации зависания труднообрушаюшихся пород у штреков при односторонней и двусторонней схемах расположения скважин рекомендуется бурение отсечных скважин под углом разворота к штреку (см. рис. 3, в).
Перпендикулярная схема расположения скважин (см. рис. 3, г) применяется при таких же условиях, как и в п. 2.8.
В зависимости от прочности труднообрушаюшихся пород применяются одно- и двухъярусные схемы заложения скважин.
Для принудительной первой посадки тяжелой кровли взрыванием скважинных зарядов рекомендуется схема, приведенная на рис. 4, а, а взрыванием шпуровых зарядов - на рис. 4, б.
При бесцеликовой технологии выемки угля для охраны подготовительных выработок рекомендуются приведенные схемы (см. рис. 2, в; 3, в, г; 4, в).
Схемы на рисунках 2, в; 3, в и 3, г следует применять в том случае, когда в лаве производится разупрочнение тяжелой кровли.
В тех случаях, когда разупрочнение кровли в лаве не производится и мощность труднообрушаюшихся пород не превышает 18 м для охраны подготовительной выработки нужно применять схему на рис. 4, в.
Выбор способа разупрочнения
2.10. Для выбора способа и его параметров необходимо доразведать кровлю в соответствии с прил. 3 на всю мощность труднообрушающейся породы, но не менее 10-кратной вынимаемой мощности угольного пласта. По результатам доразведки составить детальное описание и разрезы кровли с указанием положения ослабленных контактов и элементов залегания систем естественной трещиноватости. При этом следует считать, что расслоение труднообрушающейся породы произойдет по контактам с
'Л
|
Рис. 4. Схемы расположения скважин и шпуров для принудительного обрушения кровли: |
W - линия наименьшего сопротивления; Нл0- мощность легкообрушаюшихся пород; Нтп - мощность труднообру-шаюшихся пород
зеркалами скольжения, углистыми прослоями и с крупными угле-фицированными растительными осадками.
2 11 Способ передового торпедирования может применяться при любой мощности и прочности труднообрушающихся пород, в том числе при отсутствии ясно выраженной слоистости и ослабленных межслоевых контактов, при всех категориях шахт по газу и пыли.
Способ передового торпедирования рекомендуется также для охраны повторно используемых подготовительных выработок на пластах с тяжелой кровлей.
Способ запрещается применять непосредственно в зонах с раскрытыми трещинами и перемятыми породами.
2.12. Способ гидромикроторпедирования можно использовать при любой мощности труднообрушающихся пород и прочности, если имеются ясно выраженная слоистость и ослабленные межслоевые контакты, при всех категориях шахт по газу и пыли.
Необходимым условием применения этого способа является наличие сведений о расположении в труднообрушающихся породах ослабленных контактов и прослоев, на уровне которых должны закладываться торпедозаряды.
Способ запрещается применять непосредственно в зонах с раскрытыми трещинами и перемятыми породами.
2.13. Способ принудительного обрушения для первичной посадки кровли путем взрывания скважинных зарядов следует применять только на шахтах, не опасных по газу и пыли.
2.14. Способ принудительного обрушения кровли путем взрывания шпуровых зарядов следует применять в случаях, когда труд-нообрушаюшиеся породы имеют небольшую мощность (до 10 м) и залегают непосредственно над угольным пластом или отделены от него легкообрушающимися породами мощностью до 1 м.
2.15. Способ взрывогидрообработки рекомендуется применять при малых размерах выемочных участков (между геологическими нарушениями) при прочности труднообрушающихся пород 50-60 МПг
3. ПЕРЕДОВОЕ ТОРПЕДИРОВАНИЕ
Передовое торпедирование на шахтах, опасных по газу и пыли разрешается применять только при столбовой системе разработки угольных пластов.
На шахтах, не опасных по газу и пыли, передовое торпедирование допускается при сплошной системе разработки угольных пластов.
Для передового торпедирования кровли должны использоваться патроны ВВ заводского изготовления.
Патроны ВВ применять для снаряжения торпедозарядов, моноэа-рядов и для непосредственного заряжения скважин.
Параметры заложения скважин и зарядов при разупрочнении кровли на выемочных участках
3.1. Высота заложения нижнего торца заряда для первых и последующих посадок кровли.
При залегании непосредственно над угольным пластом пород прочностью при сжатии менее 80 МПа высоту заложения нижнего торца заряда следует принимать:
Ннт = *5 ~ 6)|V
где t*T - радиус зоны трещинообразования, м, определяемый в соответствии с прил. 1.
Показатели механических свойств пород, необходимые для расчетов по прил. 1, полагается определять путем соответствующих испытаний пород в бассейновых НИИ.
При отсутствии сведений, необходимых для определения у т, высоту заложения нижнего торца заряда следует принимать:
Ннт в 6 - 8 м . (2)
При залегании непосредственно над угольным пластом трудно-обрушаюшихся пород прочностью при сжатии более 80 МПа высоту заложения нижнего торца заряда полагается принимать:
Чт “ (3 - 4) гт- (3)
При отсутствии сведений, необходимых для определения у , высоту заложения нижнего торца нужно принимать:
Ннт “ 4 - 5 м. (4)
При наличии под такими породами легкообрушающихся пород мощностью Vi^o более 2 м следует принимать ^нт по (2), а при
мощности до 2 м принимать:
Н„т - (4-5) + \о,
МИНИСТЕРСТВО УГОЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ СССР
Всесоюзный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела В Н И М И
СОГЛАСОВАНО Госгортехнадзор СССР
УТВЕРЖДЕНО Министерство угольной промышленности СССР
16 октября 1981 г. hfe 02-27/37
18 ноября 1981 г. № 2-14/24
СОГЛАСОВАНО ЦК профсоюза рабочих угольной промышленности
29 сентября 1981 г. N? 5-268/26
ИНСТРУКЦИЯ
ПО ВЫБОРУ СПОСОБА И ПАРАМЕТРОВ РАЗУПРОЧНЕНИЯ КРОВЛИ НА ВЫЕМОЧНЫХ УЧАСТКАХ
Ленинград 19 8 2
3.2. Высота заложения верхнего ториа заряда. Высота заложения верхнего торца заряда Н принимается в зависимости от вынимаемой мощности угольного пласта m , исходя из следующих условий:
т
m ^ 1,5 м 10 < nv ^ 15. (6)
Нет
Для первой посадки тяжелой кровли высота заложения верхнего торца заряда должна быть принята не более 15 м.
3.3. Расстояние между скважинами. При прочности труднообрушаюшихся пород на сжатие до 80 МПа расстояние между скважинами (по нормали к ним) принимать равным (16-20) VT.
Если прочность труднообрушаюшихся пород на сжатие более 80 МПа, то расстояние между скважинами принимается равным (10-15) уг
При отсутствии исходных данных для определения гт, расстояние между скважинами принимается при прочности пород на сжатие до 80 МПа - 18-20<м, при большей прочности пород -14-18 м.
3.4. Угол разворота скважин. Угол разворота скважин р при диагональной схеме их расположения (угол между подготовительной выработкой и проекцией скважины на плоскость напластования) выбирается в зависимости от ориентировки основной системы естественной трещиноватости.
Угол между проекцией скважины и простиранием основной системы естественной трещиноватости (за исключением перпендикулярной схемы и отсечных скважин) рекомендуется принимать не менее 50°. Наиболее благоприятным для развития трещиноватости является угол 90°.
3.5. Длина скважин ы. При односторонней схеме расположения скважин длину их принимать такой, чтобы расстояние от проекции верхнего торца заряда на пласт до подготовительной выработки, в сторону которой пробурена скважина, было не более 10 м.
При двусторонней схеме расположения скважин длину их принимать такой, чтобы расстояние между торцами зарядов встречных скважин было 5-10 м.
При перпендикулярной схеме расположения скважин, применяемой для разупрочнения кровли до первой посадки, длину скважин принимать
(8)
УДК 622.831.242.4:/622.236.4+622.236.54/
Инструкция по выбору способа и параметров разупрочнения кровли на выемочных участках. Л., 1982, 120 с. (М-во угольной пром-сти СССР. Всесоюэ. ордена Трудового Красного Знамени науч.-исслед. ин-т горн, геомех. и маркшейд. дела)
Инструкция разработана на основе Временной инструкции по выбору способа и параметров разупрочнения труднообрушаемой кровли на выемочных участках (Л., 1976), Дополнений и изменений к Временной инструкции по выбору способа и параметров разупрочнения труднообрушаемой кровли на выемочных участках (М., 1980) и уточнения Временной инструкции на основании обобщенного опыта применения способов разупрочнения на шахтах Карагандинского, Печорского, Кузнецкого, Донецкого бассейнов, а также шахтных, лабораторных и аналитических исследований проявлений горного давления, процессов разрушения и взаимодействия тяжелой кровли с крепью очистных выработок.
Инструкция рассмотрена в Минуглепроме УССР, производственных объединениях, Макнии, согласована с Госгортехнадзором СССР и ЦК профсоюза рабочих угольной промышленности СССР и утверждена Минуглепромом СССР.
Предназначена для использования инженерно-техническими работниками производственных объединений, шахт, проектных и научно-исследовательских институтов Минуглепрома СССР при разработке проектов и практическом осуществлении разупрочнения тяжелой кровли в очистных забоях.
Ил. 50, табл. 14, прил. 9.
Всесоюзный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела ВНИМИ. 1982.
ВВЕДЕНИЕ
В угольных бассейнах СССР более 100 разрабатываемых угольных пластов с углом падения до 35° (примерно 15% очистных забоев) имеют тяжелые кровли, которые в периоды первых и последующих обрушений создают повышенные внешние активные нагрузки на механизированные и индивидуальные крепи очистных выработок.
Для повышения технико-экономической эффективности управления тяжелой кровлей и безопасности труда ведутся работы в двух основных направлениях: по созданию механизированных крепей с повышенным сопротивлением и по применению способов разупрочнения кровли.
В десятой пятилетке работы по второму направлению производились в соответствии с Временной инструкцией по выбору способа и параметров разупрочнения труднообрушаемой кровли на выемочных участках, утвержденной Минуглепромом СССР в 1976 г. В 1976-1980 гг. количество очистных забоев, в которых произведено разупрочнение кровли, составило 345 и возросло с 44 (1976 г.) до 90 (1980 г.); в конце десятой пятилетки разупрочнение кровли применилось примерно в 10% очистных забоев с механизированными крепями. Способы разупрочнения применялись в Донецком (до 43 забоев в год), Карагандинском (до 25), Кузнецком (до 15) и Печорском (до 13) бассейнах. Наиболее широкое распространение получил способ передового торпедирования с заряжанием скважин торпедоза-рядами (Карагандинский бассейн), монозарядами (Донбасс) и патронами ВВ (Кузбасс). Способ гидрообработки, применявшийся в Печорском бассейне, из-за недостаточной естественной проницаемости пород и уменьшения ее с увеличением глубины работ, в конце пятилетки уже не применялся. В течение пятилетки разработан способ гид ро микро торпедирования, сочетающий торпедирование с гидрб обработкой, которой прошел широкое апробирование и получил промышленное внедрение в Печорском бассейне.
Работы по разупрочнению пород должны производиться в строгом соответствии с требованиями Правил безопасности в угольных и сланцевых шахтах (М.: Недра, 1976), Единых правил безопасности при взрывных работах (М.: Недра, 1972) и настоящей Инструкции.
С выходом в свет настоящей Инструкции прекращается действие Временной инструкции по выбору способа и параметров разупрочнения труднообрушаемой кровли на выемочных участках (Л., 1976, ВНИМИ), Дополнений и изменений к Временной инструкции по выбору способа и параметров разупрочнения труднообрушаемой кровли на выемочных участках (М., 1980).
Инструкция составлена ВНИМИ, институтом горного дела им.
А. А. Скочинского, Всесоюзным научно-исследовательским и проектно-конструкторским угольным институтом (КНИУИ), Государственным научно-исследовательским, проектно-конструкторским и проектным угольным институтом (Печорниипроект), Донецким научно-исследовательским угольным институтом (Донуги), Шахтинским научно-исследовательским и проектно-конструкторским угольным институтом им. А. М. Терпигорева (Шахтниуи), Восточным научно-исследовательским институтом по безопасности работ в горной промышленности (Востнии), Производственно-экспериментальным управлением по буровзрывным работам Минуглепрома УССР (ПЗУ БВР), Всесоюзным научно-исследовательским угольным институтом (Кузниуи), Государственным научно-исследовательским институтом по безопасности работ в горной промышленности (Макнии), Ленинградским горным институтом, ПО Интауголь, при участии производственных объединений Карагандауголь, Воркутауголь, Сев-кузбассуголь, Южкузбассуголь, Гуковуголь, Сахалину голь, Красно-донуголь, Донбассантрацит, Первомайскуголь и Донецкуголь.
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1.1. Способ управления кровлей и паспорта крепления очистных забоев следует выбирать в зависимости от устойчивости, обрушае-мости, нагрузочных свойств и управляемости пород кровли.
Устойчивость и обрушаемость являются важнейшими интегральными свойствами пород кровли. По существу они характеризуют общее свойство пород кровли разрушаться над поддерживаемым и выработанным пространством. Поэтому их количественные характеристики обусловлены одинаковыми природными факторами: прочностью пород, толщиной слоев, интенсивностью естественной трещиноватости, глубиной залегания. Толщина слоев в свою очередь зависит от расстояния между смежными слабыми контактами и прослоями, по которым происходит расслоение толщи пород. Применительно к очистным выработкам эти понятия (устойчивость и обрушаемость) имеют самостоятельное значение, так как относятся к различным слоям кровли, количественно оцениваются различными параметрами и используются при принятии различных технических решений по управлению горным давлением в очистных забоях.
1.2. Устойчивость - свойство нижних слоев пород кровли (суммарной мощностью до 1 м) сохранять целостность и не выпадать в поддерживаемое (подкрепное) пространство очистной выработки. Устойчивость кровли характеризуется размерами и продолжительностью устойчивого состояния обнажений кровли за исполнительным органом выемочных машин.
Количественные показатели устойчивости должны использоваться при обосновании мероприятий по предотвращению выпадения пород в поддерживаемое пространство с образованием локальных полостей в кровле (вывалов), требований к полноте затягивания кровли, к допускаемым размерам обнажений за исполнительным органом комбайна, между крепью и забоем, между рамами и секциями крепи. По устойчивости нижних слоев пород рекомендуется подразделить кровли на четыре типа: 1 - устойчивые, 2 - среднеустойчивые, 3 - неустойчивые, 4 - весьма неустойчивые (ложные).
1.3. Обрушаемость - свойство отдельных слоев и совокупности слоев пород кровли разрушаться над поддерживаемым пространством и обрушаться за его пределами. Обрушаемость количественно оценивают размерами блоков (кусков), на которые разрушаются слои пород, шагом первых (предельных пролетов при отходе от целиков) и последующих обрушений. По обрушаемости слои пород рекомендуется подразделять на четыре типа: 1 - легкообрушаюшие-ся, 2 - среднеобрушаюшиеся, 3 - труднообрушаюшиеся, 4 - весьма труднообрушающиеся.
1.4. Нагрузочные свойства (тяжесть) кровли - свойства кровли создавать внешние активные нагрузки на крепи. Внешней активной нагрузкой называется нагрузка на крепь, создаваемая весом пород кровли, утративших собственную несущую способность. Внешняя активная нагрузка мало зависит (а в экстремальных случаях не зависит) от характеристики податливосги крепи.
Характеристикой податливости крепи называется функциональная связь между развиваемым крепью сопротивлением и величиной сокращения размера в направлении ее сжатия. Если крепь не в состоянии уравновесить вес этих пород, то перемещение их в сторону почвы выработки превысит допустимую величину и закончится разрушением или зажатием крепи. Кроме сил, вызванных внешней активной нагрузкой, в крепи формируются реактивные силы отпора, вызванные сближением боковых пород, сохранивших собственную несущую способность; реактивные силы отпора или пассивные силы зависят от характеристики податливости крепи.
Нагрузочные свойства кровли количественно должны оцениваться как ожидаемая (потенциально возможная) или фактическая внешняя нагрузка, которая должна уравновешиваться или уравновешивается крепью. Величину ожидаемой внешней активной нагрузки с тем или иным приближением можно получить в результате матема-
тического (аналитическим расчетом) или физического моделирования. Фактическая нагрузка может быть измерена теми или иными силоизмерительными приборами.
Типы кровли по нагрузочным свойствам или тяжести отличаются друг от друга наличием сочетаний легко- и среднеобрушаюших-ся слоев пород с трудно- и весьма труднообрушаюшимися и их расположением относительно угольного пласта. Тяжесть кровли повышается по мере приближения трудно- и весьма труднообрушаю-шихся пород к угольному пласту.
Основным геологическим признаком потенциальной тяжести кровли является величина отношения суммарной мощности легкообрушаю-шихся и среднеобрушающихся слоев пород (^ло)( залегающих непосредственно над угольным пластом под трудно- и весьма трудно-обрушающимися породами, к вынимаемой мощности угольного пласта (т). В зависимости от этого отношения кровли по нагрузочным свойствам рекомендуется делить на следующие три типа:
легкие;
- 4) - средние;
- тяжелые.
при ^(6 - 7)
при (6 - 7)>^2£_>(3 WV
при (3 - 4Ь^ло ^>0 УП
В скобках первую цифру принимать прит>1,3 м, а вторую при т^1,3 м.
1.5, Управляемость - свойство кровли подвергаться воздействию комплекса практических мероприятий, предотвращающих выпадение (высылание) пород в поддерживаемое пространство, зажатие или разрушение крепей, частичные или полные завалы лав. Управляемость зависит от сочетания устойчивости и нагрузочных свойств кровли.
По управляемости кровли рекомендуется делить на три типа:
1 - легкоуправляемые, 2 - среднеуправляемые, 3 - трудноуправляемые. К легкоуправняемым следует относить кровли, сочетающие первый тип по устойчивости (устойчивые) с первым типом по нагрузочным свойствам (легкие). К среднеуправляемым относить кровли, сочетающие второй тип по устойчивости с первым и вторым типом по нагрузочным свойствам (легкие и средние), а также второй тип По нагрузочным свойствам (средние) с первым типом по устойчивости (устойчивые). К трудноуправляемым относить неустойчивые и весьма неустойчивые кровли в сочетании со всеми типами по нагрузочным свойствам и тяжелые кровли в сочетании со всеми типами по устойчивости.
В очистных забоях с неустойчивыми и весьма неустойчивыми кровлями, которые по нагрузочным свойствам относятся к легким и средним, трудность управления кровлей обусловлена только б
неустойчивостью кровли; в таких очистных забоях не требуется повышать сопротивление крепей, а необходимо обеспечить предотвращение локального выпадения пород в поддерживаемое пространство.
В очистных забоях с тяжелой кровлей в сочетании с устойчивой и среднеустойчивой трудность управления кровлей обусловлена только необходимостью создания повышенного сопротивления крепей. В очистных забоях с тяжелой кровлей в сочетании с третьим и четвертым типами по устойчивости (неустойчивые и весьма неустойчивые) трудность управления кровлей обусловлена как тяжестью нагружения крепи,так и неустойчивостью нижних слоев.
Примечания: 1. В угольной промышленности СССР ко
личество очистных забоев с углом падения до 35° с легкоуправляемыми кровлями составляет менее 30% от общего числа забоев. Количество забоев с трудноуправляемыми кровлями составляет более 70%, в том числе из-за неустойчивости кровель примерно 60%, а из-за тяжести нагружения около 10-15%.
2. В очистных забоях с неустойчивыми и весьма неустойчивыми кровлями необходимо осуществлять ряд мероприятий по предотвращению локальных обрушений кровли, в том числе упрочнение пород путем применения синтетических вяжущих веществ.
1.6. В очистных забоях с тяжелой кровлей осуществляется разупрочнение труднообрушаюшихся пород, а также создаются мехини-зированные крепи с повышенным сопротивлением.
Выявление выемочных участков, на которых необходимо производить разупрочнение труднообрушаюшихся пород тяжелой кровли, производится комиссией в составе представителей производственного объединения (председатель - технический директор объединения) и бассейнового НИИ ежегодно при рассмотрении плана ведения горных работ на следующий год или безотлагательно в случае неожиданного проявления тяжелых обрушений кровли. Комиссиям рекомендуется использовать Каталог пологих угольных пластов с тяжелыми кровлями в угольных бассейнах СССР (Л., 1981), в который включены угольные пласты с потенциально тяжелой кровлей по основному геологическому признаку (п. 1.4). Каталог составлен бассейновыми НИИ под руководством и при участии ВНИМИ, периодически уточняется и переиздается.
Разупрочнение тяжелой кровли (с основным геологическим признаком по п, 1.4) должно производиться в тех случаях, когда при отработке угольного пласта на соседних выемочных участках с прочими аналогичными условиями имел место хотя бы один из следующих дополнительных признаков: воздушные удары при первых и последующих осадках и обрушениях кровли, групповое зажатие гидростоек механизированной крепи (при их удовлетворительной герметичности), разрушение элементов крепей, частичные или полные завалы очистных забоев при отходе от целика или последующих обрушениях кровли, управление кровлей с помощью целиков-
ножей, применение усиленных паспортов крепления до применения механизированных крепей.
Использование механизированных крепей с повышенным сопротивлением на участках с тяжелой кровлей не исключает осуществление ее разупрочнения, если при их применении также имели место перечисленные признаки.
1.7. На подработанных выемочных участках с тяжелой кровлей (при наличии ранее перечисленных признаков, выявленных при отработке соседних участков) можно обойтись без разупрочнения кровли, если подработка произведена при следующих условиях: а. Максимальная относительная мощность междупластья удовлетворяет величинам, указанным в табл. 1.
Таблица 1 |
иг.м |
0,5 |
1.0 |
1.5 |
2.0 |
2.5 |
3,0 |
3,5 |
4.0 |
М
m |
60 |
42 |
33 |
27 |
24 |
21 |
19 |
17 |
|
Примечание. М - мощность междупластья, м; vtv -вынимаемая мощность подрабатывающего пласта, м.
б. Подработанный выемочный участок полностью расположен в зоне, границы которой определяются углами разупрочнения £р, (табл. 2, рис. 1).
Pi Р2
Таблица 2 |
Угол падения пласта, градус |
|
|
% |
0 |
72 |
72 |
|
10 |
69 |
74 |
|
20 |
65 |
78 |
53 |
30 |
62 |
81 |
|
35 |
50 |
83 |
|
|
1.8. На плане выемочных участков, на которых признано необходимым производить разупрочнение кровли, должно быть показано проектное положение скважин и сокращенное наименование способа разупрочнения: ПТ - передовое торпедирование, ГМТ -гидромикроторпедирование, ПОС - принудительное обрушение кровли путем взрывания скважинных зарядов, ПОШ - принудительное