05 марта 2016г.
При проведении и поддержании параллельных выработок с формированием между ними податливых целиков характер деформирования пород вокруг них имеет свои особенности и различия по отношению к таким же выработкам, но разделенным жесткими или разрушаемыми целиками. Эти особенности и различия характеризуются, прежде всего, «уходом» целиков из под нагрузки за счет придания им предварительной податливости. Податливость целика должна формироваться при проведении опережающей выработки путем создания щелей, бурения разгрузочных скважин, взрывания камуфлетных зарядов и т.д. В этом случае проведение отстающей выработки будет мало оказывать влияние на рост смещений пород как вокруг опережающей выработки, так и отстающей.
Обязательным условием здесь является недопущение расслоений кровли при подвигании проходческих забоев. Это обеспечивается качественным закреплением кровли вслед за проходкой. Наиболее эффективным видом крепи в данном случае является сталеполимерная анкерная крепь, сразу вступающая в работу и скрепляющая слоистую кровлю выработки на всю глубину анкерования. Механизм работы всей системы «выработка-целик-выработка» в массиве до влияния очистных работ и в зоне их влияния включает закономерности, представленные на Рисунках 1 и 2.
Смещения пород в опережающей и отстающей выработках при их проведении
будут мало отличаться друг от друга, но незначительный рост смещений в опережающей выработке от влияния проходки
отстающей и в самой отстающей все же следует
учитывать в пределах 15-20%.
Основными факторами, влияющими
на смещения пород в выработках, являются: принятый вид крепи, форма сечения выработок, строение, состав и свойства
пород кровли и почвы,
воздействие очистных работ.
С учетом конструктивных особенностей податливости применяемых в настоящее время
крепей и предельно допустимых
смещений пород для них, предварительно задаваемая податливость целика между спаренными выработками должна быть не более Uц≤300мм. В этом случае смещение
пород в обеих выработках от взаимного
влияния при проходке не скажется
существенно на их состоянии,
поскольку целик несколько подастся на незначительную величину
и напряжения в нем снизятся до К3 γ H< γ H. При этом коэффициент концентрации
напряжений К3 будет находиться в пределах
0,9-0,95. Напряжения в боках обеих выработок со стороны массива
составят К1 γ H> γ H. Коэффициент К1 не превысит величины
1,8-2,2. Величину Uц задают в зависимости от прочности пород кровли, чем прочнее, тем меньше Uц. При отработке пласта и попадании участков спаренных выработок
в зону опорного давления величина
податливости целика
∆ Uц в этой зоне возрастет и может достигнуть
значения ∆ Uц=(0,3-0,6) Uц о общей величины податливости.
При этом напряжения в целике будут мало отличаться от К3 γ H. Напряжения
в боках обеих выработок со стороны массива
увеличатся до значения
К2 γ H, где коэффициент К2
будет находиться в зависимости от размера целика, глубины
ведения работ и типа кровли по обрушаемости: К2=1+(К0-1)(0,1Н-lц)/0,1Н (11)
Здесь К0 принимается равным 2 при I и
II типах кровли и равным 3- при III типе кровли по классификации ВНИМИ. Смещения
в выработках возрастут как со стороны кровли, так и со стороны боков за счет их деформирования .
За
первой лавой конвейерная выработка погашается, а вентиляционная (для второй) сохраняется. На участке интенсивных
сдвижений пород за лавой заданная
величина податливости целика Uц может полностью
реализоваться.
Кроме того, из-за деформирования краевых частей целика
как со стороны конвейерной выработки
- в большей степени,
так и стороны вентиляционной- в меньшей степени,
общий размер целика
Вц снижается, и за счет этого смещения
пород кровли в вентиляционной выработке могут несколько увеличиться, если принятая ширина целика не обеспечит его работу в режиме заданной деформации при обрушении пород в выработанном пространстве до исчерпания податливости Uц. В этой связи
важными и взаимоувязываемыми параметрами целика для поддержания спаренных
выработок в эксплуатационном состоянии за весь срок службы остаются принятые величины Вц и
Uц .
Концентрация напряжений, равная К4 γ H> γ H, будет проявляться в боку вентиляционной выработки со стороны массива, а со стороны выработанного пространства она не превысит величины
γ H. В данном
случае коэффициент К4 будет на уровне или
несколько меньше коэффициента К2 за счет перераспределения
нагрузок на участке массива
Вц+В2
при обрушении пород в выработанном пространстве за первой лавой.
Таким образом, учитывая
изложенное выше, расчет
параметров крепи спаренных выработок с учетом рассчитанных величин целика Вц и Uц можно производить по методикам ВНИМИ, изложенным в нормативных документах.
Порядок выбора размеров сечений и расчета параметров крепи для конкретных горных выработок следующий:
а)
выбирают размеры расчетного поперечного сечения выработки
в свету, учитывая
требования по условием транспорта, вентиляции, водоотлива и общие компоновочные решения;
б)
определяют размеры поперечного сечения выработки в проходке с учетом
толщины и податливости крепи, затяжки
и забутовки, при этом ориентировочно увеличивают принятые
размеры поперечного сечения выработки в свету на 0,6
м по ширине и
0,5 м по высоте;
в) рассчитывают ожидаемые смещения
пород дифференцированно для рамных крепей в кровле, боках и почве выработки
с учетом влияния
геологических и горнотехнических факторов, а для анкерных
только в кровле; г) при расчете смещений пород
по нормативным методикам уточнения
и
дополнения,
вызванные применением податливого целика, касаются определения следующих величин: величины ∆
конструктивной податливости крепи, коэффициента Кв, учитывающего степень увеличения смещений а счет взаимного влияния выработок, коэффициента Кк, характеризующего долю смещений
пород кровли в общих смещениях пород в выработках при креплении рамной
крепью, величин
U1, Uл , Uц1 , ∆U1 , Кц, учитывающих дополнительные смещения от влияния
опорного
давления первой лавы, интенсивных сдвижений пород
за
первой
лавой
и опорного давления второй
лавы при креплении
выработок рамной или анкерной крепью;
д)
по величине максимальных смещений пород на контуре выработки
определяют нормативную и расчетную нагрузку на крепь, выбирают
тип и конструкцию основной крепи и крепи усиления и с учетом сопротивления крепей рассчитывают плотность их установки;
е)
если смещения пород почвы более допустимой величины по технологическим требованиям, то предусматривают
мероприятия по уменьшению их смещений (разгрузка массива, упрочнение пород и т.д.);
ж) с учетом расчетных смещений пород и плотности установки крепи, а также дополнительных мероприятий по уменьшению смещений пород определяют податливость крепи ∆ и окончательно устанавливают необходимые размеры
сечения выработки
в проходке путем увеличения размеров в свету на значение
∆;
з) по типовым проектам
выработок с учетом
требуемых размеров в свету
и в проходке выбирают наиболее близкое сечение выработки.
Результатом использования
предположенных методик является возможность применения
технических решений по улучшению охраны и состояния
подготовительных выработок, уменьшению потерь полезного ископаемого в целиках,
повышению производительности очистных
забоев и применению прогрессивных схем подготовки. Это позволит решить техническую проблему повышения эффективности и безопасности отработки антрацитовых пластов.
Список литературы
1.
Н.В. Титов, А.А. Привалов, Ю.В. Турук Пути повышения эффективности разработки тонких и средней мощности пологих
антрацитовых пластов.- Ростов
н/Д: Изд-во журн. «Изв. Вузов. Сев.-Кавк. Регион», 2006.-196с.
2.
Авершин С.Г. Вопросы определения параметров
камерных
систем
разработки
полезных
ископаемых //Методы определения размеров целиков
и полочи н: сб.ст.- М.:изд-во АН СССР, 192.-С.9-16.
