22. Руководитель службы ППГУ имеет право:
требовать от подразделений рудника, шахт. ШСУ обязательного выполнения мероприятий по безопасности ведения горных работ на удароопасных участках и совершенствования мер борьбы с горными ударами;
приостанавливать горные работы на удароопасных участках при невыполнении противоударных мероприятий и ставить в известность руководство предприятия (шахты, ШСУ);
принимать участие в рассмотрении вопросов проведения горно-экспериментальных и исследовательских работ, направленных на разработку методов прогноза и способов борьбы с горными ударами.
23. Руководитель службы (участка) ППГУ несет ответственность за следующее:
осуществление контроля за выполнением утвержденного плана мероприятий по предотвращению горных ударов и внедрение рекомендаций;
состояние, ведение и хранение документации по проводимым работам;
своевременность выполнения указаний и распоряжений вышестоящего технического руководства и решений Комиссии;
выполнение работ по прогнозу степени удароопасности участков месторождения, соответствие применяемых мер предотвращения горных ударов горно-геологическим условиям, а также за своевременную оценку их эффективности;
создание безопасных условий при горно-экспериментальных и исследовательских работах по прогнозу и предотвращению горных ударов;
выполнение требований нормативных документов по прогнозу и предотвращению горных ударов.
24. Возложение на работников СППГУ функций, не связанных с выполнением задач, определенных настоящей Инструкцией, Указаниями и решениями Комиссии, запрещается.
6. ПОЛОЖЕНИЕ О СОСТАВЛЕНИИ «УКАЗАНИЙ
ПО БЕЗОПАСНОМУ ВЕДЕНИЮ ГОРНЫХ РАБОТ
НА МЕСТОРОЖДЕНИИ, СКЛОННОМ К ГОРНЫМ УДАРАМ» (к п. 8)
1 Указания должны содержать следующие разделы: титульный лист прилагается), аннотацию, введение, общие положения, методы прогноза удароопасности участков массива горных пород и горных выработок их приведения в неудароопасное состояние.
В Указаниях не должны повторяться положения настоящей Инструкции.
2 Введение содержит краткою геологическую и горно-техническую характеристику месторождения, его особенностей, достигнутых глубин разведанности, вскрытия и разработки, перспективу развития горных работ; характеристику тектоники, результатов геодинамического районирования, блочного строения и трещиноватости, напряженного состояния нетронутого массива.
3. Во введении приводятся сведения об удароопасности пород, глубине горных работ, с которой месторождение отнесено к угрожаемым или опасным по горным ударам.
4. В разделе «Общие положения» должна быть четко отражена организация работ с указанием подчиненности и ответственности лиц по прогнозу и контролю удароопасности, а также по осуществлению мер предотвращения горных ударов и контролю их эффективности. Необходимо отразить порядок проведения обучения и инструктажа горняков.
При необходимости в этом разделе может быть представлена характеристика горных ударов, других динамических явлений, предупредительных признаков, отражающих специфику геологических условий и технологии отработки месторождения.
5. В разделе «Прогноз удароопасности участков массива горных пород и горных выработок» должно быть отражено:
кем выполняются работы", каким структурным подразделением, организация работ, ответственность, отчетность.
классификация участков массива горных пород и руд по степени удароопасности;
места проведения прогноза и его периодичность;
методы и технические средства для прогноза степени удароопасности (с номограммами определения категорий удароопасности);
основные рекомендации по осуществлению работ по прогнозу и контролю эффективности мероприятий удароопасности участков массива горных пород и горных выработок;
ведение документации и порядок оповещения о результатах прогноза;
меры безопасности при осуществлении работ по прогнозу удароопасности.
6. В разделе «Приведение горных выработок и участков массива горных пород в неудароопасное состояние» должны быть указаны способы приведения и их параметры. Необходимо отразить условия для приведения выработок в неудароопасное состояние, организацию работ и исполнителей, порядок ведения документации, а также критерии эффективности и методы ее оценки. Здесь должны быть отражены технологические особенности и технические средства для осуществления работ по приведению горных выработок и участков массива горных пород в неудароопасное состояние, а также меры безопасности при выполнении этих работ.
7. В разделе «Порядок вскрытия, подготовки к выемке и отработки выемочных участков, блоков» необходимо дать рекомендации по перспективному планированию горных работ, направлениям и расположению полевых выработок, а также по порядку отработки выемочных участков и блоков, использованию опережающей защитной выемки и другим региональным и локальным мероприятиям по снижению удароопасности массива горных пород.
8. В разделе «Проведение и поддержание горных выработок» необходимо отразить:
перечень мер предотвращения горных ударов при проведении л поддержании выработок в удароопасных условиях;
меры безопасности, организацию и особенности работ по осуществлению мер предотвращения горных ударов.
9. В Приложениях к Указаниям должны содержаться необходимые формы ведения документации и отчетности, отражающие специфику месторождения, а также рекомендуемые методики прогноза и контроля удароопасности с номограммами, параметрами, нормативами и рекомендациями по условиям их применения.
Приводится положение о службе (участке) прогноза и предотвращения горных ударов, составленное для данного предприятия.
10. Указания должны включать все вопросы, касающиеся особенностей методов определения степени удароопасности и предотвращения горных ударов на данном месторождении. Они могут корректироваться и дополняться Комиссией на основании практических результатов и достижений науки и техники.
ФОРМА ТИТУЛЬНОГО ЛИСТА УКАЗАНИЙ
МИНИСТЕРСТВО ИНСТИТУТ. РАЗРАБОТАВШИЙ УКАЗАНИЯ
| УТВЕРЖДАЮ: Главный инженер предприятия "___"_______ 19 г | СОГЛАСОВАНО Директор ВНИМИ "___ » _______________ 19 г |
| ' | СОГЛАСОВАНО Директор головного института «_________"___________ 19 г |
УКАЗАНИЯ
по безопасному ведению горных работ на месторождении, склонном к горным ударам
19____ г.
7. ПРОГНОЗ СТЕПЕНИ УДАРООПАСНОСТИ ОТДЕЛЬНЫХ УЧАСТКОВ МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД (к п. 4)
Прогноз степени удароопасности основан на оценке напряженного состояния и физико-механических свойств горных пород в зоне опорного давления геомеханическими и геофизическими методами.
Геомеханический метод
1. По дискованию керна при ведении горных работ. Толщина
выбуриваемых из скважин дисков tпри неизменном соотношении между осевыми и радиальными по отношению к скважине напряжениями σ ос/ σ р1и прочих одинаковых факторах зависит от величины максимальных радиальных напряжений σ р1,. Чем больше максимальные радиальные напряжения σ р1, тем интенсивнее процесс диско-образования.
Диски имеют выпукло-вогнутую форму с выпуклостью в направлении массива Толщина дисков не превышает половины их диаметра
Наименьшую среднюю толщину дисков с единицы длины скважины устанавливают при наиболее высоких уровнях напряженности σр1/ σсж, и минимальных соотношениях σос/ σр1. Вторая составляющая радиальных напряжений σР2практически не оказывает влияния на процесс дискообразования.
Количественные зависимости толщины дисков от уровня напряженности и вида напряженного состояния массива являются универсальными для многих разновидностей горных пород (рис. 6)
С увеличением диаметра керна d ктолщина дисков керна возрастает, а относительная ее величина t/ d куменьшается. Пересчет параметров дискования керна с одного диаметра на другой производят с помощью поправочного коэффициента kt если известны толщина дисков или их количество с единицы длины скважины хотя бы одного диаметра:
t 1= t 2 kt или N 2= N 2 k 1
где k 1= 0,33 + 0,67 d К1/ d К2, при d к1< d К2; t 1-диаметром d К1; t 2— толщина дисков диаметром dk2, N 1— количество дисков при диаметре керна dk1; N 2— количество дисков при диаметре керна dk2.
Дискообразование происходит с наибольшей интенсивностью при расположении скважин перпендикулярно действию максимальных
Рис. 6. Зависимость параметров дискования керна t/ dот уровня напряженности массива σ р1, σ сжпри различных соотношениях между осевыми н радиальными напряжениями
напряжений. При бурении скважин под углом к указанному направлению происходит изменение параметров дискования керна.
Для прогноза удароопасности и оценки напряженности массива может быть использовано буровое оборудование со следующими характеристиками режима бурения: скорость вращения бурового става 350—450 об/мин, усилие подачи 1 МПа, скорость бурения 1—2 см/мин, количество воды, подаваемой на забой скважины — 3—7 л/мин. При бурении рекомендуются керновые полусферические коронки диаметром 59 мм.
Для прогноза степени удароопасности необходимо определить направление действия главных напряжений и уровень напряженности в зоне максимума зоны опорного давления.
Напряженное состояние пород по дискованию керна количественно оценивается только в максимуме зоны опорного давления на основе зависимости t/ d= f(σp1/ σ сж) (рис. 7), которая опредыяется
напряжениямиσ ос/σ р1= 0,2. Радиальные напряжения σ р1, являются тангенциальными σ θ≈ σ р1по отношению к выработке.
Напряженное состояние массива по разделению керна на диски
Рис. 7. Номограмма для определения напряжений в максимуме зоны опорного давления по днскованию керна
вне зоны опорного давления можно количественно оценивать с достаточной достоверностью по зависимости рис. 6.
Для оценки напряженного состояния участков массива бурят скважину по нормали к поверхности обнажения, либо к плоскости.
являющейся касательной к ее поверхности, на глубину, равную наибольшему размеру выработки h. При бурении отбирают керновый материал через каждые 0.5 или 1 м.
Результаты измерений толщины дисков представляют в виде гистограмм. Прямолинейные участки гистограммы, соединенные плавной линией, имеют вид параболы, обращенной ветвями вверх.
Расстояние от устья скважины до середины участка с минимальной толщиной дисков является расстоянием до максимума зоны опорного давления.
При наличии на гистограмме нескольких участков с минимальной толщиной дисков (лепестков) следует определять на этих участках прочность на сжатие σ сжпород (руд). Определение σ сжможет быть выполнено, например, прибором БУ-39 конструкции ВНИМИ.
Положение зоны максимума опорного давления при различиях в прочностных свойствах горных пород необходимо определять по наибольшей величине σ р1,/ σ сж, устанавливаемой с учетом средней толщины дисков и их прочности из зависимости:
√ ( d/ t ср)= (0,54 + 0,1√ d) + 0.78 + О, 165√ d)( σ р1/σ сж).
В крепких разновидностях пород — вблизи контактов крепких
и слабых пород — может наблюдаться увеличение дискообразования с ограниченной протяженностью, не превышающей 0,2—0.25 м. Эти экстремумы представлены, как правило, не более чем 5—10 дисками и не определяют зоны максимума опорного давления.
Положение зоны максимальных нагрузок при неизменной прочности пород необходимо устанавливать по наиболее удаленному экстремуму.
Прогноз степени удароопасности пород и руд выполняется исходя из определения величины напряжений в максимуме зоны опорного давления и расстояния до максимальных нагрузок от обнажения.
Прогноз степени удароопасности должен производиться в скважинах, ориентированных перпендикулярно действию максимальных напряжений. Для определения направления максимального напряжения в сечении выработки следует бурить веер скважин в соответствии с методикой для данного месторождения. Скважина, из которой керн вышел в виде дисков наименьшей толщины, показывает направление максимальных напряжений, перпендикулярное ее оси.
Удароопасность массива при дисковании керна в нескольких скважинах должна определяться также по скважине с наименьшей толщиной дисков в зоне максимума опорного давления. Прогноз степени удароопасности — при неизменных горно-технических и горно-геологических условиях — может проводиться только по одной скважине с минимальной толщиной дисков.
Иногда у обнажения образуется зона разрушенных пород (руд) X2. Эта зона может возникать и в результате буровзрывных работ. Дискования керна в этой зоне не наблюдается. Начало зоны дискования керна характеризует границу между зонами Х 2и Х 1(рис. 8).
Рис. 8. Схема, иллюстрирующая положение зоны дискования Х 1:
Х- растояние до зоны максимума опорного давления , Х 2- зона разрушенных пород, Х 1=Х - Х 2
Рис. 9. Номограмма для определения степени удароопасности участков массива по днскованию керна
По параметрам t ср/ d, Х 1и Х 2определяют категорию удароопасности участка горного массива (рис. 9).
Направление действия максимальных напряжений уточняется для каждого месторождения и должно быть приведено в Указаниях.
Метод дискования керна является базовым. Существующие и вновь вводимые методы, методики и критерии определения степени удароопасности в обязательном порядке должны быть сверены на сходимость с результатами базового метода для каждого месторождения и приведены в Указаниях.
Прочие методы
Приведенные методы определения степени удароопасности могут применяться на месторождениях после проведения опытно-экспериментальных работ и опробования методик. Порядок ввода в практическое использование данных методов определяется Указаниями с обязательным рассмотрением на Комиссии.
2. По трешиноватости. Трещиноватость поперечной направленности условиях пластообразной залежи служит показателем удароопасности. Степень удароопасности определяют по ориентировке трещин поперечных систем относительно выработок и по их густоте.
Прогноз производят на основании данных съемки трещиноватости. Замеры азимутов простирания трещин А и углов падения и выполняют горным компасом или угломером. Измерению подлежат трещины с гладкими, иногда до зеркальности, поверхностями образующих плоскостей. На плоскостях возможны полосы и борозды скольжения. Трещины могут быть с заполнителем или без него.
При измерениях необходимо пользоваться правилом «правой руки". Длинную сторону компаса располагают по линии простирания замеряемой, трещины. Нуль азимутальной шкалы компаса должен быть направлен таким образом, чтобы в поле зрения скат трещины
был справа. Каждую плоскость замеряют 2—3 раза. Окончательное значение элементов залегания трещины принимают как среднеарифметическое. Съемку ведут с выделением трещин последовательно на каждом метре. При измерениях определяют значения щетинных азимутов простирания.
К поперечным системам относят трещины с параметрами
А 1= = (70± υ) + (110± υ); А 2= (250° ± υ) + (290° ± υ) и В 1, 2= 50—90°, где υ — магнитное склонение, β — угол падения.
При съемке трещиноватости учитывают только трещины поперечного класса. Для получения объективных результатов и полного охвата прогнозируемой области рудной залежи необходимо, чтобы расстояние между выработками не превышало 20 м.
По результатам съемки проводят изолинии густоты трещин поперечного класса. С этой целью данные замеров густоты усредняются на пятиметровых интервалах и наносят на план горных работ масштаба 1:500. Проводят изолинии густот 0,2; 0,4: 0,6; 1; 3; 5; 10; 15 линий на 1 м.
Области шахтного поля, оконтуренные изолиниями густоты трещин 0,6 на 1 м и выше, относят к опасным по горным ударам,
Определяют интенсивность развития (густоту) в поперечных системах трещин (рис. 10, а). Для этого усредняют густоту трещин на участке съемки длиной не более 5 м. Если колебаний густоты (отклонение максимального значения от минимального) не превышает двух на метр погонной длины, то ее усредняют на. участке
Рис. 10. Определение интенсивности трещин:
а — определение густоты трещин; б, в — примеры оценки равномерности распределения трещин
длиной 5 м (рис. 10, б). В случае колебания густоты на участке замера более двух на метр погонной длины усреднение принимают на участке не более 2 м (рис. 10, в).
При значениях усредненной густоты трещин менее одной на 1 м систему считают неразвитой. При густоте трещин от одной на 1 м и выше степень удароопасности участка устанавливают в зависимости от ориентировки трещин поперечных систем относительно обнажений залежи. Ориентировка трещин определяется углом встречи α и направлением их падения относительно обнажения. Угол встречи определяют как разность азимутов простирания трещин и плоскости обнажения. В направлении падения трещин относительно обнажения различают два положения — в массив и на обнажение (см. рис. 10. а. б).
По выявленным показателям трещиноватости непосредственно в выработке предварительно определяют степень удароопасности участка рудной залежи (табл. 2).
Таблица 2
| Категория удароопасности | Ориентировка трещин поперечных систем относительного обнажения | Густота трещин поперечных систем,количество на 1 м | |
| Угол встречи с обнажением а | Направления падения | ||
| 0—30 | В массиве | ||
| I | 60—90 | Любое | 1 — 15 |
| 11 | 30—60 | В массиве | 1 — 1,5 |
| III | 0—60 | На обнажение | 1 — 15 |
| 0—90 | Любое | Свыше 15 |
Для окончательного установления степени удароопасности обрабатывают результаты съемки Трещин с помощью круговой диаграммы (рис. 11). Трещины на ней отмечают условными знаками (точками) с цифрами, указывающими конкретный метр из замера. Выделяют максимумы систем при помощи метода «скользящего окна» — сектора круговой диаграммы размером 20X20 о. Перемещая сектор по кругу с шагом 10°, отмечают каждый раз в центре «окна» количество попавших в него трещин. Если точка находится в поле сектора, то ее обозначают цифрой 1, а при ее расположении на линии сектора — 0,5 и в углу— 0,25. После этого перемещают сектор к центру диаграммы с шагом также 10°. По нанесенным данным проводят изолинии равных частот встречаемости трещин. Максимумы систем трещин находятся в центре площадок, ограниченных изолиниями наибольших частот встречаемости. При построений изолиний необходимо учитывать особенности положения трещин, попадающих на круговой диаграмме между концентрическими окружностями, соответствующими углам падения 80—90°. Точки максимумов соединяют с центром диаграммы. Проведенные линии соответствуют
Рис. 11. Ориентировка трещин относительно обнажения выработки:
а - разрез, 6— план, в — круговая диаграмма
азимутам простирания плоскости максимума системы. Нормали, проведенные вправо от этих линий, если смотреть из центра диаграммы, указывают направление падения трещин в системах.
Угол встречи и направление падения относительно обнажений выработки на круговых диаграммах определяют следующим образом.
На круговую диаграмму наносят пространственное положение выработки (см. рис. 11, в), в которой замеряли трещины. Линию, имитирующую обнажение выработки со стороны массива, штрихуют. Относительно этой штриховки рассматривают направление падения
трещин. Направление на штриховку соответствует положению падения трещин в массив, противоположное направление — на обнажение.
Одновременно определяют угол встречи трещин с обнажением выработки, т. е. острый угол а между диаметральной линией, соединяющей центр круговой диаграммы с максимумом системы трещин, и соответствующей линией простирания обнажения.
Наиболее достоверные результаты измерений достигаются при непрерывной съемке трещин в условиях проведения очистной или подготовительной выработки. Обязательной является съемка трещин в забое и в стенках выработки. Трешиноватость в этом случае снимают на пятиметровых интервалах при каждом подвигании забоя выработки на 3 м.
Допускается съемка трещин отдельными участками. В этом случае протяженность участка измерений должна быть не менее 10м.
3. Метод вдавливания пуансона в стенки шпуров (скважин). Прибор МГД (многоточечный гидравлический датчик) с самописцем предназначен для определения потенциальной удароопасности горных пород и степени удароопасности выработок и целиков. Склонность пород к хрупкому разрушению под действием предельных сжимающих напряжений определяется по диаграммам вдавливания пуансона" в стенки скважин, записываемым автоматически на приборе в координатах «нагрузка—деформация».
Геофизические методы
Физической основой использования акустических и электромагнитных методов является зависимость энергии, амплитуды, длительности, частоты, скорости распространения и других параметров акустических и электромагнитных колебаний от напряженного состояния и физико-механических свойств горных пород.
Прогноз степени удароопасности участков массива горных пород состоит в изменении одного или нескольких параметров акустических или (и) электромагнитных колебаний по методикам, учитывающим особенности каждого конкретного месторождения. Методики могут включать в себя, геомеханические методы.
Область применения каждого метода и категории удароопасности должны быть регламентированы Указаниями.
Акустические и электромагнитные методы делятся на две группы по способу возбуждения колебаний.
Первая группа методов использует колебания естественного возбуждения, которые возникают при изменении структуры горных пород (например, при образовании микроктрещин, трещин, уплотнении горной породы) под воздействием горного давления. К этой группе относятся методы акустической и электромагнитной эмиссии.