НПАОП 10.0-5.07-88Инструкция по безопасному ведению горных работ на шахтах, разрабатывающих пласты, склонные к горным ударам

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

1— защитный пласт (базовый), 2—защитный пласт (дополнительный), 3 — удароопасный пласт

по номограмме (рис. 5.6), гдеmэф1иmэф2,— эффективные мощности, соответственно, базового пласта и дополнительного, используемого для повторной над- или подработки; N = КmЭф2/m, где К = 1,67 — 0,67h i /S i — степень влияния на дополнительный пласт зоны разгрузки от базового пласта. ЗначениеN = 0 соответствует влиянию одиночной разработки базового пласта.

1.8. При разработке мощных пластов с использованием опережающей выемки подкровельного защитного слоя размер защищенной зоны в почву находят умножением параметра 52, определяемого по формуле п. 1.2, на коэффициент, определяемый по табл. 5.4.

Таблица 5. 4

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

В случае подработки размер защитной выемки определяют аналогично, но размерh2(h2́) заменяют наh 1(h1́).

2. Построение зон повышенного горного давления

2.1. Зоны повышенного горного давления (зоны ПГД) формируются под и над целиками и краевыми частями смежных угольных пластов свиты.

Целиком при построении зон ПГД называют часть угольного массива, наименьший размер которойL не превышает 2l , гдеl — ширина зоны опорного давления, определяемая по номограмме (см. рис. 4). Если указанный размер больше 2/, то речь идет о краевой части угольного массива.

Построение границ зон ПГД на разрезе вкрест простирания пластов и по простиранию выполняют в соответствии с рис. 5.8.

2.2. Размеры зон ПГД в кровлюd1и в почвуd2(в метрах) от краевой части определяют в зависимости от размеров выработанного пространства α и глубины разработкиH по табл. 5.5.

При отработке этажей без целиков или при оставлении межэтажных целиков размером по падению менее величины 0,1l за величину а принимают суммарную ширину выработанного пространства; при размерах целика более 0,1l за величину а принимают наклонную высоту этажа.

Рис. 5.7. Схемы к определению параметров локальной защитной выемки;

а — защита горизонтальной выработки на опасном пласте, б — защита на клонной выработки на опасном пласте, в — защита забоя квершлага, гтрово димого по удароопасной породе, 1 — опасный пласт, 2 — .защитный пласт, 3- удароопасная порода

Рис. 5.8. Схемы к построению зоны ПГД:

а — на разрезе вкрест простирания пластов, б — на разрезе по простиранию пластов 1 — зона ПГД

Таблица 5.5

Приα <100 м величиныd1иd2принимают равными их значениям дляα =100 м, а приα α > 250 м параметрыd1иd2принимают равными значениям дляα = 250 м.

Значения углов δ1, δ2, δ3и δ4берут из табл. 5.2.

При построении зоны ПГД в сечении по простиранию углы δ1(δ2) и δ3(δ4) принимают, соответственно, равными 80° и 75°.

2.3. При построении зоны ПГД от целиков (рис. 5.8) размерыd1иd2рассчитывают умножением соответствующих для краевой части величинd1иd2на коэффициент К, учитывающий ширину целикаL и определяемый по табл. 5.6.

Таблица 5.6

В этом случае за глубинуH принимают расстояние от нижней кромки целика до земной поверхности, а за размер а — максимальный размер выработанного пространства, прилегающего к целику (при α> 250 м принимать α = 250 м). От целиков ширинойL , менее 0,1l зоны ПГД не строятся.

От целиков с изменяющейся шириной значениеI определяют следующим образом Если в наиболее широкой частиL <l , то за размер целика принимают его наибольшую ширину. Если в наиболее узкой частиL >l , то за размер целика принимают его наименьшую ширину. Если в наиболее широкой частиL >l , а в наиболее узкойL <l , то размер целикаL принимают равным ширине зоныl .

2.4. В случае наложения зон ПГД от нескольких краевых частей или целиков соседних пластов на один и тот же участок рассматриваемого пласта построение зон ПГД производится отдельно от каждой краевой части или целика по принципу, положенному в основу схемы (см. рис. 5.8)

2.5. Наиболее опасна в отношении динамических явлений ситуация выхода очистного забоя из зоны ПГД в защищенную. Горные работы следует планировать так, чтобы переход створов осуществлялся в направлении из защищенной зоны в сторону зоны ПГД. В отдельных случаях (с разрешения технического директора объединения) допускается переход створов в направлении защищенной зоны при условии применения мер предотвращения горных ударов с расстояния / до подхода к границе зоны ПГД.

2.6. Определение степени влияния зоны ПГД и выбор способа ведения горных работ при разработке удароопасных пластов в ней производится в соответствии с табл. 5.7.

Таблица 57

2.7. В районах влияния ранее оставленных целиков и краевых частей по смежному пласту угля (участкиd на рис. 5.9) ширину защитной зоны следует принимать равной 1,3n (приd = 0,4h2, но не менее 5 м и не более 25 м).

Рис. 5.9. Схема определения зон влияния участков пластаd . при надработке и подработке

3. Пример построения зон ПГД и выбора комплекса мер

Определение параметров зон ПГД и выбор комплекса мер безопасности в этих зонах производят в следующей последовательности:

По номограмме (рис. 4) с учетом глубины горных работ Н и мощности влияющего пласта т определяют ширину зоны опорного давления в плоскости пластаl

Для краевых частей размеры зоны ПГД в кровлюd1и почвуd2определяют по таблице 5.5 с учетом ширины выработанного пространства а и глубины горных работ Н.

При построении зон ПГД от целиков угля предварительно определяют минимальный размер целиков, подлежащих учету, и дополнительно величину коэффициента К, учитывающего ширину целикаL . Для целиков переменной ширины параметрL определяют в соответствии с п. 2.3 Размеры зоны ПГД от целиков в кровлю и почву рассчитывают умножением табличных значенийd1иd2на коэффициент К (см. табл. 5,6).

С учетом установленных размеров зон ПГД в кровлюd1и почвуd2и значений углов δ1, δ2, δ3, δ4(см. табл. 5.2) в соответствии со схемой (см. рис. 5.8) производят построение зон ПГД на разрезах по простиранию и падению пластов. Полученные границы зон ПГД в плоскости удароопасного пласта переносят на планы горных работ.

В зависимости от степени влияния зон ПГД производят выбор комплекса мер безопасности при разработке пластов (см.

Ниже приведен пример расчета зон ПГД и выбора комплекса мер в этих зонах.

Исходные данные. Шахта

разрабатывает свиту пластовI ,II иIII (рис. 5.10). На вентиляционном горизонте защитного пластаI оставлен чежэтажный целик ширинойL =15 м, очистной забой остановлен из-за геологического нарушения. Необходимо оценить влияние целика и краевой части пластаI на удароопасные пластыII иIII

Рис. 5.10. Пример построения зон ПГД:

α — разрез вкрест простирания, б — разрез по простиранию

до начала их разработки и предусмотреть меры по предотвращению горных ударов.

Построение зон ПГД производится в определенной последовательности.

От целика. По номограмме (см. рис. 4) для условий разработки пластаI (H = 770 м иm = 1 м) определяем размер зоны опорного давленияl = 48 м. В соответствии с п. 2.3 прил. 5 минимальный размер целика, подлежащего учету на этом пласте, составляет 0,1l = 4,8 м. ПосколькуL = 15 м, то целик подлежит учету как источник ПГД. Для условийα = 150 м и Н = 770 м по табл. 5.5 принимаемd2=139 м. ОтношениеL /l = 15/48 = 0,3l .

Принимаем по табл. 5.6 К = 0,87 и вычисляем размерd2зоны ПГД от целикаI :d2= 139x0,87= 121 м

От краевой части. Размерd2принимаем из табл. 5.5 дляH = = 910 м иα =150 м равнымd2= 144 м. Параметрl = 50 м (см. рис. 4).

Углы защиты δ3и δ4определяем по табл. 5.2: приα = 55° δ3= 80° и δ4= 70°

На разрезе по простиранию (см. рис. 5.10,6) углы защиты равны δ = 75°.

Строим зоны ПГД от каждого целика и краевой части и, сравнивая значенияd2с расстояниями до удароопасных пластовII иIII , оцениваем степень влияния зоны ПГД по табл. 5.7

Участок пластаII под целиком и краевой частью находится в зоне ПГД сI степенью влияния. Горные работы в этих зонах должны вестись как на особоопасных участках в соответствии с п. 6.2 Инструкции. На пластеIII под целиком и краевой частью зоны ПГД имеютII степень влияния. При его разработке на этих участках прогноз степени удароопасности следует производить в соответствии с пп. 5.7 и 5.8 Инструкции.

ПРИЛОЖЕНИЕ 6

МЕТОДИКА ПРОГНОЗА СТЕПЕНИ УДАРООПАСНОСТИ

УЧАСТКОВ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ И КОНТРОЛЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОФИЛАКТИЧЕСКИХ МЕРОПРИЯТИЙ

1. Прогноз степени удароопасности участков угольных пластов в процессе бурения шпуров

1.1. Для прогноза степени удароопасности и контроля эффективности мероприятий по выходу буровой мелочи из шпуров диаметром 43 ± 1 мм на участке угольного пласта определяют следующие показатели: выход буровой мелочи, ее крупность, сейсмоакустическую активность и естественную влажность угля. Регистрацию данных производят через каждый метр подвигания забоя скважины,

При появлении в пределах защитной зоныn сильных сейсмо-акустических импульсов, сопровождающихся зажатием бурового инструмента, бурение скважин следует прекратить, а участок отнести кI категории удароопасности.

Результаты шахтных измерений и их обработки заносят в журнал по форме, приведенной в настоящем приложении. В этом же журнале помещают сведения о параметрах противоударных мероприятий и эскизы выработок с привязкой точек определения удароопасности.

Определение категории удароопасности по выходу буровой мелочи производят в соответствии с номограммой (см. рис. 6).

На каждом метре шпура измеряют объем (или массу) буровой мелочи, относят каждое измерение к середине интервала и откладывают на номограмме.

Для примера определена степень удароопасности участка пласта Соленый на шахте им. Артема ПО «Артемуголь». Результаты выхода буровой мелочи представлены в табл. 61. Если хотя бы одна точка кривой выхода буровой мелочи попадает вI илиII категорию, то участок пласта считается опасным по горным ударам (рис. 6.1).

1.2. Прогноз удароопасности по показателю крупности буровой мелочи выполняют в соответствии с номограммой (рис. 6 2). Проба буровой мелочи подвергается ситовому анализу для определения процентного содержания крупного класса.

Таблица 6.1

Рис 6.1 Пример определения категории удароопасности по выходу буровой мелочи

Рис 6 2 Пример установления категории удароопасности по показателю крупности

За показатель крупности принимается процентное содержа ние фракции класса более 2 или 3 мм в зависимости от физико механических свойств угля

В напряженных участках, несмотря на измельчение штыба на 2,5—4% на каждом метре, процентное содержание крупных фракции с глубиной скважины возрастает

Прогноз удароопасности участка производят по изменению процентного содержания крупного класса буровой мелочи по длине скважины За начальное значение содержания крупного класса буровой мелочи принимают его величину г0 на первом метре скважины Показатели крупности на последующих интервалах скважины сравнивают с этим значением (r±r i )

Для условий Кизеловского, Партизанского бассейнов и Баренцбургского месторождения за показатель крупности принимают процентное содержание класса крупности более 3 мм, для остальных бассейнов класс крупности должен быть более 2 мм

Исходные данные примера определения категории удароопасности по крупности штыба в охранных целиках на пласте Мощном шахты «Комсомольская» ПО «Воркутауголь» по результатам замеров буровой мелочи крупностью более 2 мм приведены в табл 6. 2

Таблица 6.2

Определение степени удароопасности производят по номограмме рис 6 2

1 3 Прогноз степени удароопасности по сейсмоакустической активности производят в соответствии с номограммой (см рис 7), где по вертикали откладывают максимальную зарегистрированную на данном метре амплитуду импульса

Участок оценивают как удароопасный, если хотя бы одна из полученных точек кривой сейсмической активности попадает вI иII категорию Регистрацию сейсмоакустической активности осуществляют переносной станцией ЭУ-7 конструкции ВНИМИ, в искробезопасном исполнении, датчик которой располагают на расстоянии 1—5 м от скважины и крепят с помощью клинового устройства, забиваемого в уголь, или к реперу, устанавливаемому в шпурах длиной 20 - 30 см

Возникающие при бурении скважин импульсы регистрируют по микроамперметру и одновременно прослушивают при помощи головного телефона

1 4 Прогноз степени удароопасности по изменению естественной влажности на Шурабском буроугольном месторождении производят в соответствии с номограммой (рис 63)

Отбор проб для определения влажности производят поинтервально через каждые 0,5—1 м С каждого интервала штыб хорошо перемешивают и набирают пробу с крупностью не более 1 мм

Рис. 6.3. Номограмма для установления категории удароопасности по изменению естественной влажности:

W ¯ — среднеарифметическая из всех единичных показателей влажность, определяемая через интервалы 0,5 м на ширине защитной зоныn ;WКР— влажность угля, соответствующая сте-пени его водонасыщения 0,85, Х1— расстоянние от обнажения пласта до участка с мини мальной влажностью угля При контроле эф фективности_ мероприятий участки пласта со значениемW ¯ \WКР=<0,9 относят коII категории удароопасности независимо от величины

X1

в металлические бюксы. Последние помещают в герметическую упаковку и в химлаборатории немедленно производят определение влажности по ГОСТ 11014 — 81, а затем рассчитывают сред-неарифметическую_влажностьW по всей скважине. Далее определяют значениеW ¯ \WКРи Х1(см. рис. 6.3),

Пример определения степени удароопасности участка пласта «В» на шахте 8 им. В И. Ленина ПО «Средазуголь» представлен в табл. 6.3.

Таблица 6.3

В тех случаях, когда распределение влажности в краевой части пласта имеет сложный характер, параметр Х\ принимают в соответствии с рис. 6 4

1.5. На Кызыл-Кийском месторождении удароопасность определяют по значению степени водонасыщенияG е. Участок относится к удароопасному приG е<0,85. При этом периодически должно проводиться контрольное определение степени удароопасности по выходу буровой мелочи.

Для определенияG е используют следующую упрощенную методику. Из свежеобнаженного забоя отбирают 6—8 образцов однородного угля без включений породы массой по 100—150 г каждый и помещают их в полиэтиленовый мешок. В химлаборатории определяют исходную массу Р1каждого из образцов и помещают их на 1 час в сосуд с водой; вынимают из воды, с поверхности образцов удаляют свободную воду и определяют их массу

Рис. 6.4. Характерные зависимости для определения параметра Х1

Р2. По ГОСТ 11014 -81 определяют весовую влажностьW (в процентах) для каждого образца, но с пересчетом к сухому остатку. Степень естественного водонасыщенияGe рассчитывают по формуле:

Ge = ( P 1- ((P 2- P 1)\ 0,01 W)) \ P 2- α,

где а поправочный коэффициент, учитывающий расхождения со стандартной инженерно-геологической методикой. Для пласта Основного Кызыл-Кийского месторожденияα = 0,05.

При использовании рассмотренной методики на других буроугольных пластах необходимо провести специальные работы согласно авторскому свидетельству № 834354, либо принять ориентировочноα = 0,05.

На Ткибули-Шаорском месторождении степень удароопасносги определяют в соответствии с номограммой (рис. 6.5).

Рис. 6.5. Номограмма для установления категорий удароопасности для Ткибули-Шаор-ского месторождения

2. Расположение шпуров для прогноза степени удароопасносш

Для прогноза степени удароопасности расположение шпуров и их количество устанавливают с учетом следующих положений.

Из забоя выработки шпуры следует бурить в двух точках, отстоящих друг от друга не ближе 1,5 м.

В боках проводимой подготовительной выработки шпуры бурят в обе стороны. В прямолинейном очистном забое — в зависимости от горно-технических условий разработки и особенностей проявления горных ударов — удароопасность оценивают в нижней, верхней или средней частях очистного забоя. При этом длина прогнозируемого участка должна составлять не менее 0,5l . На этом участке бурят не менее 3—4 шпуров.

В потолкоуступном очистном забое шпуры бурят: в нижней части лавы — в кутках магазинного и первого уступов, в верхней части — в середине верхнего и кутке второго от верха уступов "В средней части лавы шпуры бурят в кутках через один уступ Направление шпуров следует выдерживать горизонтальным или с небольшим подъемом.

В ранее пройденных капитальных и подготовительных выработках вне зоны опорного давления лавы шпуры бурят в обе стороны на расстоянии не более 100 м друг от друга, а в выработках, охраняемых целиками угля, — на расстоянии не более 25 м друг от друга. На сопряжениях выработок удароопасность оценивают с каждой стороны по двум шпурам, пробуриваемым на расстоянии 5 и 10 м от сопряжения.

Перед проходкой ниш, камер, водосборников, заходок, располагаемых в пределах пласта угля,а также перед засечкой печей и ортов, осуществляют прогноз удароопасности, как и в забоях подготовительных выработок.

В подготовительных выработках впереди действующих очистных забоев прогноз удароопасности осуществляют на ширине зоны опорного давления лавы в обоих боках выработки. С каждой стороны выработки бурят не менее 3—4 скважин.

Прогноз удароопасности пласта вблизи мест, где произошли горные удары, выполняют на участках выработок, равных ширине зоны опорного давления.

Контроль эффективности мероприятий обязателен на всех участках приведения выработок в неудароопасное состояние; при этом скважины располагают в тех же местах, где был произведен прогноз удароопасности. При нагнетании воды в пласт оценку эффективности производят в средней части интервала между соседними нагнетательными скважинами. В местах разгрузочных скважин прогнозные шпуры следует бурить на середине интервала между двумя смежными скважинами и на расстоянии от плоскости расположения осей этих скважин не менее двух диаметров разгрузочной скважины.