Безопасное ведение горных работ на выбросоопасных пластах вблизи геологических нарушений
Наведено результати досліджень напруженого стану привибійноної частини гірничого масиву. Була отримана залежність визначення відстані до геологічного порушення і параметрів безпечної зони виїмки пласта. The research results of strained condition of the preface of rock massif are given. Dependences o...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Физико-технические проблемы горного производства |
|---|---|
| Datum: | 2005 |
| 1. Verfasser: | |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russisch |
| Veröffentlicht: |
Інститут фізики гірничих процесів НАН України
2005
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/190024 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Безопасное ведение горных работ на выбросоопасных пластах вблизи геологических нарушений / И.Е. Кольчик // Физико-технические проблемы горного производства: Сб. науч. тр. — 2005. — Вип. 8. — С. 171-178. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859608061841244160 |
|---|---|
| author | Кольчик, И.Е. |
| author_facet | Кольчик, И.Е. |
| citation_txt | Безопасное ведение горных работ на выбросоопасных пластах вблизи геологических нарушений / И.Е. Кольчик // Физико-технические проблемы горного производства: Сб. науч. тр. — 2005. — Вип. 8. — С. 171-178. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Физико-технические проблемы горного производства |
| description | Наведено результати досліджень напруженого стану привибійноної частини гірничого масиву. Була отримана залежність визначення відстані до геологічного порушення і параметрів безпечної зони виїмки пласта.
The research results of strained condition of the preface of rock massif are given. Dependences of distance determination to the geological dislocation and safe zone parameters of the layer extraction have been received.
|
| first_indexed | 2025-11-28T08:11:27Z |
| format | Article |
| fulltext |
У Д К 622.831
Б Е ЗО П А С Н О Е ВЕД ЕН И Е ГО РН Ы Х РАБО Т НА
ВЫ Б РО С О О П А С Н Ы Х П Л А С ТА Х ВБЛ И ЗИ Г Е О Л О ГИ Ч Е С К И Х
Н А РУ Ш Е Н И Й
асп. К ольчик И.Е. (ИФГП ИАН Украины)
Наведено результаты досл1джень напруженого стану привибшноно'( час-
тини гХрничого масиву. Була отримана залежнкть визначення вгдсташ до гео-
логгчного порушення I параметрхв безпечноХзоны ви'шки пласта.
8 АУЕ МиЧПЧС ОРЕКАТЮ 1Ч8 ОХ Е Х Р Б 081У Е Б А У Е К 8 \У Ш С Н
А КЕ 1ЧЕАК С Е О Б О С 1С А Е 018БОСАТЮ 1Ч8
Ко1с1пк1.Е.
ТНе гезеагс/г гезиНз о/зХгатей сопЛНоп о / (Не рге - /а се о / госк тазз; / аге
§Неп. Верепдепсез о] йс;1апсе деХегттаНоп Iо IНе рео1орка1 <Из1осаНоп апй за/е
гопе рагатеХегз о/(Не 1ауег ех1гаспоп На\е Ьееп гесеЫеё.
Внезапные выбросы являются одной из главных проблем, возни
кающих перед горняками при подземной угледобыче. При возникновении
внезапных выбросов значительно снижается безопасность работ, темпы
подвигания очистных и подготовительных забоев, производительность
труда и добыча угля.
Более половины всех зарегистрированных газодинамических явлений
происходит в подготовительных забоях. Так, по сведениям МакНИИ за пе
риод с 01.01.1948 по 01.01.2003г в подготовительных забоях произошло в
2,2 раза больше ГДЯ, чем в очистных. Аналогичное распределение, газо
динамических явлений наблюдается и за более ранние периоды [1] Так, с
1992г. по 1997г произошло 916 ГДЯ, что в 1,51 раза больше, чем в 1998
2002гг. При сотрясательном взрывании по углю и породе произошло 698
случаев ГДЯ. что в 1,66 раза больше, чем в 1998-2002гг.
Известно, что кроме прочих факторор, от которых зависит склон
ность угольного пласга к проявлению газодинамических явлений, на фор
мирование выбросоопасных зон оказывает влияние наличие геологических
нарушений. Учитывая интенсивную нарушенносгь угольных пластов Д он
басса, а также существующий опыт разработки выбросоопасных пластов,
можно утверждать, что опасность, связанная с непрогнозируемой встречей
забоя с геологическим нарушением на сегодняшний день не устранена.
Не допустить развязывания Г ДЯ можно правильно установив необ
ходимые технологические параметры проведения выработок. Среди тако
вых основным является глубина заходки При проведении выработок по
выбросоопасным пластам вне зон геологических нарушений глубина за
ходки определяется по формуле [2 ]:
Прогноз и управление состоянием горного массива
171
Прогноз и управление состоянием горного массива
/ \
г = СБ = 0 ,4 * 1 0 '3 ( у + 80) - ^ - + 1,2В 1п(1,51ц) ,м , (1)
[ а уСо5а
где С Б - размер зоны безопасной выемки пласта, м;
у - толщина пластического слоя, мм;
<зв - вертикальная составляющая тензора напряжений в горном мас
сиве на глубине проведения выработки, МПа.;
т - мощность пласта, м;
с у - предел прочности угля на одноосное сжатие, МПа;
а - угол падения пласта, град.;
В - ширина выработки, м;
1Ц- продолжительность цикла, час.
На глубине зоны безопасной выемки пласта величина напряжений не
превышает 0,6* 10‘2уН (где у - объемная плотность пород, т/м3; Н - глубина
проведения выработки, м) [3].
В случае появления геологического нарушения типа вздутия пласта
или малоамплитудного дизъюнктивного нарушения протяженность раз
груженной и безопасной зоны выемки уменьшается и, как следствие, воз
никает высокая вероятность образования выбросоопсной ситуации. Это
происходит из-за зажатия пласта в зоне влияния нарушения и формирова
ния зоны повышенной концентрации напряжений [4].
В результате выполненных исследований установлено, что размер
зоны безопасной выемки при резком увеличении мощности пласта зависит
от угла, под которым происходит это увеличение, и величины, на которую
изменяется мощность. Сам же размер зоны безопасной выемки может быть
определен по формуле [4]:
СБВ = сД1-0,005(ркЛ тк +рпДт„)], м, (2)
где (Зк; Рп ~ угол, под которым происходит увеличение мощности пласта
в кровлю и в почву, соответственно, град;
Д т к; Д т п — прирост мощности пласта в кровлю и почву, соответст
венно, м
При наличии впереди забоя выработки малоамплитудного дизъюнк
тивного нарушения размер зоны безопасной выемки пласта определяется
по формуле:
С в = С Б[1 -0 ,0 0 5 р Д т ,] ,м , (3)
где р, - угол, под которым произошло смещение пласта в кровлю или
почву, град.;
Д т , - амплитуда смещения пласта, м.
В результате выполненных расчетов протяженности зоны безопас
ной выемки установлено, что в случаях возникновения внезапных выбро-
172
сов угля и газа при входе выработки в зону утолщения пласта или в зону
малоамплитудного дизъюнктивного нарушения выемка заходки осущ еств
лялась за зоной безопасной выемки, т.е. в зоне повышенной концентрации
напряжений (табл. 1). Так. при проведении 3-го западного штр< ка по пл. I1
шахты «Суходольская-Восточная» на момент ьыброса расчетная глубина
зоны безопасной выемки составляла всего 0,49 м. При этом величина до
полнительного прироста напряжений (вертикальных и горизонтальных),
рассчитанных по [4] равна Аств = 4,3 МПа; Аог = 12,6 МПа. Глубина заход
ки равнялась г = 0,5м (табл. 1). Выемка заходки осуществлялась на участке,
где концентрация напряжений превышала критическое значение в 1,7 и 2,3
раза, соответственно, для вертикальных и горизонтальных, что привело к
выбросу угля и газа. За критическое значение напряжений принято напря
жение на расстоянии от забоя, равном Сб = 0,4С при отсутствии нарушения
[3]. На этом расстоянии напряжения не превышают 0,6* Ю'2уН, МПа.
При выемке заходки глубиной, где величина напряжений меньше
критического значения, газодинамические явления не происходят. Так, при
проведении выработок на шахте «Красноармейская-Западная № 1» по вы
бросоопасному пласту с14 отношение напряжений на глубине выемки пла
ста к критическому значению на глубине зоны безопасной выемки изменя
лось от 0,6 до 0,9 (см. табл. 1). В связи с этим газодинамические явления не
происходили В случае выемки заходки на глубине, где напряжения за счет
наличия геологических нарушений больше 0,6*10 ‘2 уН (МПа), происходи
ли выбросы угля и газа. Причем, в этих ж е выработках при отсутствии гео
логических нарушений величина напряжений на глубине выемки пласта не
превышала критического значения, и выбросы не происходили.
На основании выполненных исследований установлена зависимость
изменения расстояния от забоя выработки до геологического нарушения от
величины критического выдавливания (отжима) пласта и глубины заложе
ния выработки, которая описывается уравнением:
1Н = 33496Н 18 ДС,ф, м, (4)
где 1„ - расстояние от забоя выработки до утолщения или малоампли
тудного дизъюнктивного нарушения, м;
Н — глубина заложения выработки, м;
ДСкр — величина выдавливания (отжима) пласта в выработку при на
личии нарушения, см., определяется по формуле:
ДС,ф = (1,02 - 0,32Дгп) АС, см, (5)
где АС - величина отжима при не нарушенном пласте, см;
Ат — величина смещения или утолщения пласта, м
Проверка отклонения фактических значений расстояния от забоя вы
работки до нарушения от расчетных оказала, что максимальные отклоне
ния не превышают 25 %. Среднеквадратическое отклонение фактических
Прогноз и управление состоянием горного массива
173
Таблица 1. Изменение напряжений в призабойной части пласта.
№
п/п
Шахта,
выработка
кк
в:XI
а>*схсе
В
ск
н
-о
о
к«5
«К
В
а
§н
севвв
в
цо
да
зВсвв 2
1)
е- 5
8 *
СХ о
Л я
н 3.о >> о СХ
в 2 в 32
XI СО
* “в ю
вуссо
8со
се
В
Вю
&
и
зВ
О
В
Осе
ЯО
* 5:
5 «т X
Я 8
I ®ю в >, *
г* ЕXI
А ав/Д аг
о
&ов
со
эввВX)
*«схс
сеВ
сев
ввввX)
да
X
х»сов
о
осе
5он
В
в о
В У х> се У со
вс В
§ I С
се м
5 х*
5 32
§ « §
$ * са и
С* Осх сог XI
се Ю
в
у В да
в* осо
аX» а.
Е Вв ь
нв ю в
сх в у
в и
се се хв X Я
В
Е зВ
В
зВ
О
в в
X» X)
Ш * С
кр
Ли
сг„
10 11 12
ш. «Глубокая»
8-Й зап. конв. штрек
пл. Ь]0_____________
П 0.8 3.0 1.5 1,2 9,3/9,3 30 39,3 39,3 18
13
2,1
ш. им. 60-летия Совет
ской Украины, вент.
ходок лавы № 1 цен-
тральной панели пл. Ь4
Д 0,35 1,6 1,5 0,64 0,87/2,6 18,8 19,7 21,4 11,3 1,7
14
2.1
1,9
-//- д 0,34 1,6 1,5 0,64 0,86/2,5 18,8 19,7 21,3 11,3 1,7 1.9
-//- д 0,37 1.6 1.5 0,64 0,88/2,7 18,8 19,7 21,5
-//- Д 0,40 1,6 1,5 0,64 0,91/2,9 18,8 19,7 21,7
11.3
11.3
1,7
т г
1,9
1 .9
-//- д 0,39 1,6 1,5 0,64 0,90/2,8 18,8 19,7 21,6 11,3 1,7 1,9
П
рогноз
и
управление
сост
оянием
горного
м
ассива
П родолж ение таблицы 1.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
7 -//- д 0,35 1,6 1,5 0,64 0,87/2,6 18,8 19,7 21,4 11,3 1,7 1,9
8
ш. «Суходольская-
Восточная», 3-й зап.
конв. штр. пл. 13'
п 0 ,6 2 ,0 0,5 0 ,8 4,3/12,6 23,0 24,5 32,0 14 1,7 2,3
9
ш. им. Бажанова, вент.
штрек вост. лавы па
нели №30 пл. т 3
д 1,1 2 ,6 0,5 1,04 4,2/13,0 25,0 17,5 2 2 ,8 15 1,2 1.5
10
ш. им. Бажанова, вент.
штрек панели № 2 2 пл.
ш3
д 0 ,8 2,3 0,5 0.92 1,3/8,0 2 2 ,0 13,8 6,5 3 1,6 1,3
11
ш. «Красноармейская-
Западная №1», 2-й
южн. конв. штр. бл.
№ 8
д 0 ,6 ,9 0,5 1,56 1,1/3,1 14.0 5,0 5,7 8,3 0 ,6 0,7
12
ш. «Красноармейская-
Западная №1»,
конв.ходок бл. № 8
д 0 ,8 3,6 0,5 1,44 1,7/5,1 14,0 5,8 7,2 8,3 0,7 0,9
13
ш. «Красноармейская-
Западная №1», 4-й
южн. конв. штр. бл.
№3
д 0,83 3,8 0,5 1,52 1,2/3,5 10 ,0 4,0 4,9 6 0,7 0 ,8
14
ш. «Красноармейская-
Западная №1», 1-й
штрек 1-й южной лавы
бл. № 8
д 0 ,6 ОО 0,5 1,52 1,6/5,0 14,0 5,8 7,2 0° 0,7 0.9
Д - малоамплитудное дизъюнктивное нарушение;
П - пликативное нарушение (утолщение пласта).
П
рогноз
и
управление
сост
оянием
горного
м
ассива
замеров от рассчитанных по формуле П ) равно а = 0,179. Следовательно,
данной зависимостью можно пользоваться при определении расстояния до
геологического нарушения.
Величина напряжений в разгруженной зоне, при наличии геологиче
ского нарушения, нарастает вглубь массива более интенсивно, чем при от
сутствии нарушения. Так, напряжения, равные 60% от геостатического на
блюдаются на расстоянии 0 ,21„, в отличие от условий без нарушения, когда
такие напряжения наблюдаются на расстоянии 0,4С. Из этого следует, что
при ьыемке заходки протяженностью, не превышающей 20% от 1н ГДЯ не
произойдут Справедливость этого утверждения подтверждает и анализ
случаев возникновения ГДЯ произошедших в подготовительных выработ
ках, которые проводились по выбросоопасным пластам (рис. 1).
г
Прогноз и управление состоянием горного массива
1,4
1,2
1
0 , 8
0,6
0,4
0.2
0
0 1 2 3 4 5 6 7 8 м
Рис. 1. Влияние глубины заходки на проявления ГДЯ у геологиче
ских нарушений- 1 - глубина заходки 1,5 м, 2 - глубина заходки 0,5 м; ♦ -
случаи возникновения ГДЯ; 0 - случаи выемки заходки без ГДЯ.
Таким образом, при подходе к нарушению, глубина заходки не
должна превышать зону безопасной выемки, равную
г < С6 = 0,21,, м (6 )
Максимальную глубину заходки при подходе к нарушению в зави
симости от расстояния до нарушения, величины утолщения или смещения
пласта и его мощности до геологического нарушения можно определить по
номограмме (рис. 2 ).
176
Прогноз и управление состоянием горного массива
Дт=1 м
Рис. 2. Номограмма к определению максимальной глубины заходки.
Выводы.
1 Наличие утолщений пласта и малоамплитудных дизъюнктивных
нарушений в призабойной части горного массива приводит к уменьшению
размеров разгруженной зоны и зоны безопасной выемки пласта;
2. Расстояние до утолщения и малоамплитудного дизъюнктивного
нарушения можно определить по величине выдавливания (отжима) пласта
в выработку;
3. При выемке заходки глубиной, не превышающей 20% расстояния
от забоя до геологического нарушения, ГДЯ не происходят
4. Максимальная глубина заходки при подходе выработки к утолще
нию или малоамплитудному дизъюнктивному нарушению определяется в
зависимости от расстояния до нарушения, мощности пласта и величины
утолщения или смещения пласта
С П И С О К Л И Т Е Р А Т У РЫ
1. Сведения о разработке шахтопластов склонных к ГДЯ / МакНИИ. -
Макеевка - Д он басс МакНИИ, 1997. - 354 с.
2. Кольчик Е.И., Кольчик И.Е. Формирование разгруженной зоны у забоя
пластовой подготовительной выработки // Физико-технические пробле-
177
мы горного производства. - Донецк: ООО «Апекс». - № 6 . - 2003. - <
167-172.
3. Кольчик Е.И. Влияние технологических параметров проведения горны»
выработок на размеры разгруженной зоны. — Известия вузов. Горный
журнал. - 1982. - № 5. - С. 12-14.
4. Кольчик И.Е. К вопросу о фоомировании выбросоопасных зон у забоя
подготовительной выработки // Сб. научных докладов Межд. науч.
техн. конференции «Горная геология, геомеханика и маркшейдерия». •
Донецк: УкрНИМИ НАН>', 2004. - Часть 2. - С. 456-458.
Прогниз и управление состоянием горного массива
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-190024 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 2664-1771 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-11-28T08:11:27Z |
| publishDate | 2005 |
| publisher | Інститут фізики гірничих процесів НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Кольчик, И.Е. 2023-05-17T14:09:55Z 2023-05-17T14:09:55Z 2005 Безопасное ведение горных работ на выбросоопасных пластах вблизи геологических нарушений / И.Е. Кольчик // Физико-технические проблемы горного производства: Сб. науч. тр. — 2005. — Вип. 8. — С. 171-178. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. 2664-1771 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/190024 622.831 Наведено результати досліджень напруженого стану привибійноної частини гірничого масиву. Була отримана залежність визначення відстані до геологічного порушення і параметрів безпечної зони виїмки пласта. The research results of strained condition of the preface of rock massif are given. Dependences of distance determination to the geological dislocation and safe zone parameters of the layer extraction have been received. ru Інститут фізики гірничих процесів НАН України Физико-технические проблемы горного производства Прогноз и управление состоянием горного массива Безопасное ведение горных работ на выбросоопасных пластах вблизи геологических нарушений Save mining operations on explosive layers which are near geological dislocations Article published earlier |
| spellingShingle | Безопасное ведение горных работ на выбросоопасных пластах вблизи геологических нарушений Кольчик, И.Е. Прогноз и управление состоянием горного массива |
| title | Безопасное ведение горных работ на выбросоопасных пластах вблизи геологических нарушений |
| title_alt | Save mining operations on explosive layers which are near geological dislocations |
| title_full | Безопасное ведение горных работ на выбросоопасных пластах вблизи геологических нарушений |
| title_fullStr | Безопасное ведение горных работ на выбросоопасных пластах вблизи геологических нарушений |
| title_full_unstemmed | Безопасное ведение горных работ на выбросоопасных пластах вблизи геологических нарушений |
| title_short | Безопасное ведение горных работ на выбросоопасных пластах вблизи геологических нарушений |
| title_sort | безопасное ведение горных работ на выбросоопасных пластах вблизи геологических нарушений |
| topic | Прогноз и управление состоянием горного массива |
| topic_facet | Прогноз и управление состоянием горного массива |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/190024 |
| work_keys_str_mv | AT kolʹčikie bezopasnoevedeniegornyhrabotnavybrosoopasnyhplastahvblizigeologičeskihnarušenii AT kolʹčikie saveminingoperationsonexplosivelayerswhichareneargeologicaldislocations |