МЕТОДИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПО ВЫБОРУ СПОСОБОВ И ОПРЕДЕЛЕНИЮ ПАРАМЕТРОВ УПРАВЛЕНИЯ ТРУДНООБРУШАЮЩИМИСЯ КРОВЛЯМИ

Министерство угольной промышленности СССР Академия наук СССР Ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени 1 Inc I и г у г горного дела им. А. А. Скочинского

Утверждены

J*M. НВЧНЛЫШК4

Техническою управления

К А Осмянииоы 30 июня 1960 г

МЕТОДИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПО ВЫБОРУ СПОСОБОВ И ОПРЕДЕЛЕНИЮ ПАРАМЕТРОВ УПРАВЛЕНИЯ ТРУДНООБРУШАЮЩИМИСЯ КРОВЛЯМИ

Москва

1980

Высота искусственного обрушения кровли определяется в за* внешности от мощности отслоившегося массива основной кровли по контактам ослабления, устанавливаемым разведочным бурением окв&жии [i]*

3.3. При передовом торпедировании устанавливаются шаг и высота зоны торпедирования,а также оптимальное расстояние от забоя до линии проведения взрывных работ, при котором взрывные скважины не попадают в зону повышенных напряжений. Шаг торпедирования равен шагу искусственного обрушения кровли, определяемому в зависимости от мощности пласта, строения кровли и параметров применяемой крепи (см, рис. Высота зоны торпедирования зависит от мощности отслаивающейся основной кровли по контактам ослабления. Оптимальное расстояние от забоя до линии проведения взрывных работ устанавливается из условия проведения их вне области повышения напряжений в зоне опорного давления L_on , размеры которой в зависимости от мощности пласта т , размеров зависающих консолей основной кровли L_6CH и глубины разработки Н опреде* дяются по номограмме (рис. 3).

3.4. Основными параметрами гидрообработки кровли являются предел снижения прочности пород, при котором обеспечивается определенный шаг обрушения крошш, размеры зоны гидрообработки По мощности кровли, а также в режимах высоконапорного увлажнения и гидрораэрыва впереди забоя. Для установления предела снижения прочности пород можно воспользоваться номограммой (ом. рис. I), по которой определяется взаимосвязь основных влияющих факторов И шага обрушения кровли. При этом шаг обрушения кровли также, как й при передовом торпедировании, необходимо рассчитывать с учетом параметров применяемой крепи, строения кровли и мощности пласта* Размеры зоны гидрообработки над пластом должны быть не менее высоты зоны естественного обрушения (рио. 4), Гидрообработка кровли в режиме гидрораэрыва должна осуществляться от забоя до начала зоны высоконапорного увлажнения пород на раоотоянии, равном 1/3 зоны опорного давления впереди забоя, которая может быть определена по номограмме (ом. рио. 3). На остальном участке зоны опорного давления гидрообработка ведется и режиме высоконапорного увлажнения кровли.

Рио. 4. Номограмм АЛЯ определения шооты мш естественного обрушения кроша: • - лагкооОруемаиае порош;— - порош среднее ойдоммосте

Таким образом, и определенных горко-геологических а горнотехнических условиях возможно применение рвчлжчнмх способе»

II

ft средств управления горным давлением, эффективность которых определяется выбором рациональных параметров, соответствующих этим условиям.

А. ТШШ0-ЗК0Н0МИ¹ШСКАЯ ОЦШКА ЭШКШШиС1М СПОСОБОВ И СРЕДСТВ УПРАВЛЕНИЯ ГОРНЫМ даш;шш

Экономическая оценка оптимальных способов и средств управления труднообрушающамиоя кровлями в определенных условиях осуществляется ко годовому экономическому эффекту $_Г02 (X) , получаемому при их применении:

⁹пЬ    РУб.

где C_itC_A и    соответственно себестоимость угля и удвлышв

капитальные вложения по базовому варианту и при применении способов и средств управления трудно-ебрутающимиоя кровлями, руб/т;

£_н - нормативный коэффициент сравнительной эффектив-ности дополнительных капитальных вложений в новую технику, равный 0,15;

D_t - годовой объем добычи при применении способов и средств управления труднооорушющимися кровлями, т;

В_кос- дополнительный годовой экономический эффект,руб.

Себестоимость угля определяется исходя из эксплуатационных затрат 3, и объема добычи угля Л_Су_М для каждого варианта управления труддообрушающиыися кровлями, включая базовый:

Ь качества базового принимается вариант без применения специальных способов и оредств управления кровлей.

Эксплуатационные затраты рассчитываются по расходам на заработную плату о доплатами в начислениями, материалы, амортизации крепи и оборудования, монтахно-лемонтажгше работы, электроэнергию.

Затраты на заработную плату определяются ос рабочим пронесем иля профессиям в соответствии с табл. 2.

ь*

T i d I х ц • 2

Рабочие процессы едя профес см Бов- а*ца взме- ревжя Обьеи работ ва сутм Норме BlfpR- ООТК1 па сиену Трудоемкость И сутм, чвл-омем : Тариф-; иол ставке, руб/сут Доплаты Всего зарплата, руо/сут

Доплаты и начиолекия на заработную плату принимаются по расчетным коэф|тцивнтам И*

Стоимость материалов расочитываетоя по технологическим паспортам я нормативам для рассматриваемых горно-геологических условий о учетом затрат на омаэочнуе и взрывчатые материалы, буровой инструмент, зубки и другие вспомогательные материалы.

Амортизационные отчисления на крепь и оборудование определяются по действующим нормативам (табл, 3).

Т« dI I q | 3

Оборудование Коли чест во еде- виц Капитальные затраты, руб. Норматив на кадрено ят в сутки Итого затрет, руб/сут На единицу Общие

Затраты на монтажно-демонтажные работы определяются о учетом необходимого числа монтажей s демонтажей (тебя, 4), предусмотрен* кых графиком.

ТжОлвпа 4

Обердомаве Копгм- ©тю «лакая Мае©*, т Трудоеюсостъ Тариф, руб7витом Затрет *& «онтаано-деыонтяя-кы* пвботи* руб/суг tsa- *жия Обмая Норма- тайная, т/вкзеод Общая, вмход/комплект Deer© выходов в супах

Для базового варианта необходимо также учитывать расходы вл ремонт к замену крепя в связи о ее деформацией.

13

Затраты на электроэнергию определяются исходя из суммарной мощности одновременно работающих двигателей, времени их работы 8а сутки, коэффициента загрузки двигателей по мощности и тарифов 8а электроэнергию.

На основе выполненных расчетов по элементам затрат определи* ютоя суммарные эксплуатационные затраты и себестоимость.При атом нагрузка очистного забоя рассчитывается о учетом скорости крепления, лимитирующей добычу угля

^сут ~ ^т У Тем * ^псм' ^хр » ^Т/^СУ*| где т - вынимаемая мощность пласта, м;

I - плотность угля, т/м³;

ширина захвата комбайна, м;

Т_См- продолжительность рабочей смены, мин; ^псм~ ^чиоло рабочих смен по добыче в сутки;

V_Hp- скорость крепления, м/мин.

Скорость крепления для базового варианта определяется с учетом ее снижения из-за ухудшения состояния и обрушения кровли в призабойном пространстве в периоды осадок труднообрушающихся пород [ 3 ],

Чтобы определить удельные капитальные затраты, необходимо сумму общих капитальных затрат на основное и дополнительное оборудование (электрооборудование, приборы, аппаратуру ж др*), проведение камер, один монтаж-демонтаж на весь срок службы и доставку оборудования разделить на годовую производительнооть очистного забоя.

Годовой объем добычи рассчитывается по формуле

Л ~ ^ Cym ' N _f

где N - количество рабочих дней в году.

Дополнительная годовая экономия, получаемая вследствие повышения нагрузки на очистной забой при применении способов и оредств управления труднообрушающейся кровлей, определяется по формуле

$кос “ ^ct °^а С г '*

где Cg и с! - соответственно годовые условно постояшше расходы ^f    *    по обслуживанию данного очистного забоя участковым

транспортом до применения и при применении специальных способов и средств управления трудиообру-шающейся кровлей;

оС_А - коэффициент увеличения нагрузки на очистной забой.

На основе приведенных выше расчетов можно определить годовой экономический эффект для каждого из применяемых способов управления труднообрушаюншмися кровлями- В качестве экономически эффективного принимается способ, при котором для достижения одинаковой годовой добычи угля потребуются минимальные затраты.

ДИТЕГАТУТА

1.    Временная инструкция по выбору способа ■ параметров разупрочнения Труднообрушаемой кровли яа выемочных участках. Л., ВНИМИ. 1976, 143 о.

2.    Методика определения экономической эффективности использованы в угольной ороитеакосп новой техники, изобретений и рационализаторских предложений. М., ЦНИЭИутоль, 1979.

3.    Методика расчета среднесуточной нагрузки на очистной иабой- -В "Прогрессивных технологических схемах разработки пластов на угольных вахтах*. Ч. П., И., ИГЛ им. А.А.Скочинокого, 1978.

содашнв

Введение............ 3

1.    Общие положения ............. 3

2.    Выбор способов управления    труднообрупшпцимися кровлями    6

3.    Определение рациональных параметров способов и средств

управления труднообрушапцимися кровлями ........ 7

4.    Техш1 ко-эко комическая оценка эффективности способов и

средств управления горным    давлением    12

Литература ........... ...... ......    10

Шсщтвсш ПОЛОЖЕНИЯ ПО ВЫБОРУ СПОСОБОВ ИОПРРДЕЛЕВИЮ ПАРАМЕТРОВ УПРАВЛЕНИЯ ТРУДНООБРУМШШСЯ КРОВЛЯМИ Редактор Л.П.Петрамовкч T-17U9 Тираж 500 Дела 10 коп. Изд. % 8541 Закаа

Тшюграфхя Института горного дела им. Л.А.Скочжнского 1,1 уч.-жзд.д.    Подписано    к    печати *3/1а 1>80 г*

УДК 622.вЗЬ24

Настоящее методические положения разработав на основе вксперямея-т&яъно~8на’гитическвх исследований, выполненных в ИГД им. А, Л. Скота нс ко го в 1978-1980 гг* по теме 0133 отраслевого плана*

В работе дано определение труднообрутюиихся кровель, выявлены особенности проявлений горного давления, установлены способы управления трудно-о б ручающимися кровлям*, приведена методика выборе оптимальных способов > с(юдств управления труднообрушашимвся кровлям» с учетом проявлений горного давления и определена технико-экономическая эф^ктивность.

методические положений разработаны под научным руководством докт.техн, наук Г.И.Каткова и 1лМ.Дзбермана каавитехн.яаук А.А.Хурило и них. К.А,Лобовым я предназначены для работников шадт, производственных объединений, научных и проектно-конструкторских организаций, зашпиатаихся волосами совершснотво&анжя способов и средств упряадвяия труднообруввюишмиоя кровлями.

Иигшт>? горною дела им. Л. А. Скочмисипю ( И1 Д им. А, А. Сночннг *ою>, I9K0

ввидкний

Дальнейшее увеличение добычи угля подземным способом в значительной степени зависит от эффективности разработки угольных пластов с труднообрушающьшися кровлями, которых на шахтах Мин-углепрома СССР в 1979 г, было более 100* При ©том особое знача-ние имеет правильный выбор споообов и средств управления этими кровлями.

В настоящее время БШШИ совместно о бассейновыми научно-исследовательскими институтами разработана временная инструкция по выбору способа и параметров разупрочнения труднообрушаемой кровли на выемочных участках", в которой определены ооиоише способы и параметры снижения прочности труднооорушашихоя кровель, технология выполнения работ, а также мероприятия по обеспечению их безопасности [l]. Однако разработанные рекомендации не позволяют выбирать рациональные способы управления кровлей и их параметры о учетом проявлений горного давления в определенных горно-геологических условиях.

Б настоящих методических положениях такой выбор осуществляется с учетом строения, прочностных и деформационных овойств кровли, мощности пласта, глубины разработки и других факторов.

Методические положения разработаны на основе экспериментально-аналитических исследований, выполненных в ИГД иы.А.А.Ско-чинского, и обобщения экспериментальных данных, полученных ВНИМИ, КНЙУИ, КузНИИ, ПечорВИИпроектом, ДояЛМ, ШахтНИУИ в различных бассейнах.

I. ОЩЕ ШШШШ

1 Л. К труднообрушанщмся относятся кровли, проявления осадок которых в призабойном пространстве связаны с разрешением зависящих на значительных площадях прочных слоев пород основной

3

кровли. Они характеризуются отроением» отношением мощности непосредственной кровли к мощности пласта, свойствами ямещпкчпнх пород н шагом обрушения основной кровли*

При труднообрушашихоя породах оскоштй кроила непосредственная Кровля может быть представлена:

дегкообрушщимися породами мощностью до 3,5 мощностей пласта;

породами оредней обрутоаемостж, отношение мощности которых и мощности пласта не превышает 5,0*

Обращаемость пород оценивается совокупностью показателей, приведенных в табл* I.

1.2.    В отличив от обычных условий при выборе способов я средств управления труднообрушяющимися кровля»» необходимо учитывать существенные изменения в формировании и проявлениях горного давления в различные периоды работы забоя. В периоды между осадками труднообрушшшхоя пород в связи о их зависанием значительно* повышаются вертикальные сжимающие напряжения в зоне опорного давления. Над призабойным пространством в основной кровле имеют место повышенные горизонтальные растягивающие напряжения. Непосредственная кровля расслаивается, и в ней образуются наклонные трещины. Однако смещения не превышают величин, при которых кровля сохраняет несущую способность над поддерживаемым пространством.

При осадках.достигающих предельных размеров зависаний трудно-обрутаютхся слоев пород, напряжения в зоне опорного давления и над призабойным пространством уменьшаются. Однако при этом разоружается непосредственная кровля, резко повышаются величина и скорость смещений кровли, а также нагрузки на крепь.

1.3.    Управление труднообрушаюашшоя кровлями осуществляется следующими способами:

применением крепей повышенного сопротивления; принудительным первичным обрушением; передовым торпедированием;

^дрообработкой кровли.

Приме наша крепей повышенного оещротивдешш способствует уменьшению смешная! и интенсивности осадок, а также улучшению гбрушемооти непосредственной кровли за пределами поддерживаемого пространства.

Принудительное первичное обрушение кровли производятся путем вэг&вакид в кроете выработанного пространства скважинных или

4

I <9 1 I И I I

^oaa: j \ состав ваеко^й j пород Расстояние (м) между Предел прочности пород HaJ сжатие, кгс/смЗ (в осраэце) | I шаг' обрушения, м i Категория по-род по устой-чжвости ПЛОСКОСТЯЙЕ ослабления по напластования трепанами Первй I. .Веема 1 ^€CS* а*жоС5у* | Тлжвя ! ВШЖ:5Д ;! ^.дддпгац ! . i | j До 50 0,01-0,20 j 0,05-0,30 ! До 200 Т До 5 1 До I Неустойчивее 2. Лгтееад^- 1 Идгжддиты 1 0,03-0,30 : 4гевроджты j 0,05-0,30 0,10-0,50 j 200-700 | ' 0,20-0,50 j Дв 900 J 5-15 j 1-6 Средней устойчивости ] йргидшгян Зм, Ср*дз.*й : йлеврсджты •асгткмжэ- j Весчанжга ДгЗЙ j | йзэествякж 0,20-0,70 0,10-0,50 0,10-0,30 0,05-0,30 0,20-0,60 0,20-0,60 0,20-0,80 0,30-1,00 | 700-1000 ; 900-1200 До 1200 До 1200 . 15-30 5-10 Устойчивее 1 Дрг*длжты ХУч ТдаааоййН Адеврожы ; | ^еоч&Ешос* - feBfcCTSEKI 0,50-2,70 0,30-0,80 0,20-0,80 0,20-0,70 0,50-2,50 0,30-1.20 0,30-1,50 0,30-1,50 1000-1300 1200-1500 j 1200-1800 30-90 I 1200-1800 | 1 1 t 10-30 |УстиЙчжвме 1 ; - А;ргидззгтм У, Веема . ■. Аддав^лотг» ТрУ^ДООйрУ«4г*. ~.а/*та;й.ц''Я'лг» пгдеся ’ *-^ ^ГТЖ1 !Дазедтяазви 2,00-5,00 0,70-2,00 0,80-2,00 0,70-1,30 2,00-10,00 1.00- 3,00 1.00- 3,50 1,30-2,00 1300-2000 I50O-2OOC 1800-2500 1800-2500 ! Более 90 ! Более 3017оти1чшне i 1 ! 1

■пуровых зарядов ВВ при отходе от разрезной печи. Этим предотвращается проявление первичных осадок кровли над поддерживаемым пространством.

Передовое торпедирование заключается в предварительном ослаблении труднообрушагхцихся пород путем взрывания в кровле скважинных зарядов В& впереди очистного забоя» что приводит к снижению шага обрушения основной кровли.

Гидрообработка кровли осуществляется посредством нагнетания жидкости в скважины» пробуренные впереди очиотного забоя. При етом в результате снижения прочности кровли также уменьшается шаг ее обрушения.

При передовом торпедировании и гндрообработке осадки кровли над поддерживаемым пространством не исключаются» однако уменьшается интенсивность их проявлений,

2» ВЫБОР СПОСОБОВ УПРАВЛЕНИЯ ТРУД11(ЮБтЛЩИМИСЯ КРОВЛЯМИ

Способы и средства управления горным давлением необходимо выбирать с учетом горно-геологических условий разработки и технико-экономической эффективности.

Наиболее технологичным способом является применение крепей, параметры которых соответствуют мощности пласта, строению ■ обру maeмости кровли, а удельные давления на почву и кровлю не превышают их прочности.

Если параметр» крепей, применяемых для труднообрушающяхоя кровель, не соответствуют проявлениям горного давления в заданных горно-геологических и горнотехнических условиях, необходимо устаноэить следующее:

возможность применения способов ослабления кровли в сочетании о выбранным типом крепи, применяемой в обычных условиях;

рациональные параметры применяемое способов ослабления труднообрушающихоя пород» соответствующие проявлениям горного давления н параметрам применяемых крепей;

технико-экономическую эффективность применения различных способов и оредотв управления горным давлением.

Возможность применения известных способов ослабления кровли определяется следующим £1].

Принудительное обрушение применяется при первичной посадке кровли на пахтах, не оп&оных по газу и пыли.

Передовое торпедирование кровли можно осуществлять во всех условиях, ее исключением весьма легкообрутааювдкхся, Неустойчивых

в

непосредственных кровель, при которых возможна полная потеря ее устойчивости. На шшотах, опасных по горным ударам, внезапным выбросам угля, пород в газа, этот оиоооб можно драме пять при условна соблюдения режама оотрясательного вэрывання согласно "Единым правилам буровзрывных работ*.

Гидрообработку кровлн до сравнению о передовым торпедированием предпочтительнее дроаэводать на пластах, опасных по горным ударам, внезапным выбросам угля в газа. Однако этот способ не применяется при недостаточной влв большой проницаемоотя пород. При низкой проницаемости пород эффективность гидрообработки снижается из-за недостаточного увлажнения массива, а при высокой -не обеспечивается соответствующее давление в массиве, так как жидкооть свободно проникает по микротрещннам. Этот способ нельзя применять также при весьма легхообрушающихоя неустойчивых породах непосредственной кровли и в зонах тектонических нарушений.

з. определение рациональных параметров способов

И СРЕДСТВ УПРАВЛЕНИЯ ТРУД1100БРУ1иАиЩ,«СЯ КРОВЛЯМИ

Основной задачей эффективного управления кровлей является снижение интенсивности проявлений осадок труднообрушающихся пород в очистной выработке.

При применении крепей повышенного сопротивления необходимо на оонове данных о строении кровли и шаге естественных обрушений основной кровли установить экстремальные значения параметров проявлений горного давления: нагрузку на крепь, величину и скорость смещений кровли. Затем определяются соответствующие параметры крепи при естественном обрушении кровли.

С целью установления параметров принудительного обрушения, торпедирования или гидрообработки кровли определяются мощность и шаг искусственного обрушения труднообрушающихся пород, которые необходимо обеспечить при заданных параметрах принимаемой крепи. Технологические параметры ослабления кровли при размерах зависания труднообрушающихся пород, равных шагу искусственного обрушения, можно определить согласно [l].

Ниже приводятся номограюды, позволяющие установить наиболее рациональные параметры способов я средств управления труднообру-шающейся кровлей в определенных условиях.

3.1. Параметры крепи выбираются в соответствии с мощностью пласта, строением и шагом последующего обрушения кровли. Шаг естественного обрушения основной кровли рассчитывается с учетом

7

Номограш» для апредадеявд шаге оОрувеявя ппяпждпф хровш

мощности пласта т ш непосредственной кровли к_м , мощности к_9щ ■ прочности пород 75^основной кровля, а также глубины разработки// и длины лавы 1*_л (риоЛ). Для этого, отметив точкиА₉8₉С₉ отроим параллелограмм и находим четвертую вершину - точку Л , которая дает искомое значение шага обрушения.

т

т

Рио. Z. Номогршма для определения параметров крепи

По номограмме, представленной на рис. 2, можно определить сопротивление крепи, необходимое ддя поддержания кровли, величину и скорость смете ни А кровли, которые учитываются при расчете податливости крепи, установлении соответствия крепи динамическим перемещениям кровли при ее осадках с известным шагом обрушения.

3.2. При принудительном первичном обрушении определяются расстояние от забоя до линии взрывания скважин в высота искусственного обрушения кровли. Расстояние от забоя до линии взрывания скважин не должно превышать шаг естественного или искусственного п осле душе го обрушения кровли, причем скважины вэры веются в средин» выработанного пространстве, где имеют место максимальные растягивающие напряжения.