Технологический контроль потолочин камер на гипсовых шахтах

Виділено основні види контролю стану стелини на гіпсових шахтах.

Saved in:

Bibliographic Details
Date:	2010
Main Authors:	Амелин, В.А., Васильев, Б.В., Кучеренко, С.А., Амелина, Л.В.
Format:	Article
Language:	Russian
Published:	Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України 2010
Series:	Геотехническая механика
Online Access:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/33536
Tags:	Add Tag No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Cite this:	Технологический контроль потолочин камер на гипсовых шахтах / В.А. Амелин, Б.В. Васильев, С.А. Кучеренко, Л.В. Амелина // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2010. — Вип. 91. — С. 122-127. — Бібліогр.: 4 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-33536
record_format	dspace
spelling	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-335362025-02-09T22:29:48Z Технологический контроль потолочин камер на гипсовых шахтах Process control potolochin cameras on gypsum mines Амелин, В.А. Васильев, Б.В. Кучеренко, С.А. Амелина, Л.В. Виділено основні види контролю стану стелини на гіпсових шахтах. The basic types of condition monitoring potolochiny on gypsum mines. 2010 Article Технологический контроль потолочин камер на гипсовых шахтах / В.А. Амелин, Б.В. Васильев, С.А. Кучеренко, Л.В. Амелина // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2010. — Вип. 91. — С. 122-127. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/33536 622.02:622.83 ru Геотехническая механика application/pdf Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
description	Виділено основні види контролю стану стелини на гіпсових шахтах.
format	Article
author	Амелин, В.А. Васильев, Б.В. Кучеренко, С.А. Амелина, Л.В.
spellingShingle	Амелин, В.А. Васильев, Б.В. Кучеренко, С.А. Амелина, Л.В. Технологический контроль потолочин камер на гипсовых шахтах Геотехническая механика
author_facet	Амелин, В.А. Васильев, Б.В. Кучеренко, С.А. Амелина, Л.В.
author_sort	Амелин, В.А.
title	Технологический контроль потолочин камер на гипсовых шахтах
title_short	Технологический контроль потолочин камер на гипсовых шахтах
title_full	Технологический контроль потолочин камер на гипсовых шахтах
title_fullStr	Технологический контроль потолочин камер на гипсовых шахтах
title_full_unstemmed	Технологический контроль потолочин камер на гипсовых шахтах
title_sort	технологический контроль потолочин камер на гипсовых шахтах
publisher	Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України
publishDate	2010
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/33536
citation_txt	Технологический контроль потолочин камер на гипсовых шахтах / В.А. Амелин, Б.В. Васильев, С.А. Кучеренко, Л.В. Амелина // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2010. — Вип. 91. — С. 122-127. — Бібліогр.: 4 назв. — рос.
series	Геотехническая механика
work_keys_str_mv	AT amelinva tehnologičeskiikontrolʹpotoločinkamernagipsovyhšahtah AT vasilʹevbv tehnologičeskiikontrolʹpotoločinkamernagipsovyhšahtah AT kučerenkosa tehnologičeskiikontrolʹpotoločinkamernagipsovyhšahtah AT amelinalv tehnologičeskiikontrolʹpotoločinkamernagipsovyhšahtah AT amelinva processcontrolpotolochincamerasongypsummines AT vasilʹevbv processcontrolpotolochincamerasongypsummines AT kučerenkosa processcontrolpotolochincamerasongypsummines AT amelinalv processcontrolpotolochincamerasongypsummines
first_indexed	2025-12-01T10:58:21Z
last_indexed	2025-12-01T10:58:21Z
_version_	1850303266471018496
fulltext	122 "Геотехническая механика" УДК 622.02:622.83 В.А. Амелин, гл. технолог, Б.В. Васильев, гл. технолог, С.А. Кучеренко, инж. (ИГТМ НАН Украины) Л.В. Амелина, препод. (ДНУЖТ) ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ ПОТОЛОЧИН КАМЕР НА ГИПСОВЫХ ШАХТАХ Виділено основні види контролю стану стелини на гіпсових шахтах PROCESS CONTROL POTOLOCHIN CAMERAS ON GYPSUM MINES The basic types of condition monitoring potolochiny on gypsum mines В процессе горно-подготовительных и очистных работ на отработанных участках гипсовых шахт, как подтверждение геологических прогнозов, вскры- вается значительное количество геологических нарушений. В нарушенных зо- нах невозможно обеспечить устойчивое состояние потолочин камер, предот- вратить обрушение горных пород в выработках. В связи с этим возникает необ- ходимость изменения трассировки выработок, остановки очистных работ из-за чего увеличиваются затраты на выполнение незапланированных работ, возрас- тают потери полезного ископаемого и нарушается технология ведения работ. Однако, в ряде случаев дополнительные расходы можно уменьшить. Для этого необходимо выполнение контроля состояния приконтурной зоны породного массива вокруг выработки с целью своевременного принятия профилактиче- ских инженерных мероприятий по ее охране. Устойчивость выработок зависит как от геолого-литологических свойств пород разрабатываемого пласта и вмещающих пород, так и от параметров тех- нологии разработки, принятой для данного месторождения. При подготовке данного материала учитывался методический опыт и ре- зультаты длительных (более 30 лет) наблюдений за состоянием горных вырабо- ток на основных гипсодобывающих предприятиях, разрабатывающих гипсовые месторождения Украины и России (Артемовское, Новомосковское, Бебяевское, Камско-Устинское и Анастасово-Порецкое). Основные горно-геологические характеристики изучаемых гипсовых место- рождений приведено в табл. 1. По литолого-структурным особенностям можно выделить три основных ти- пов гипсовых пластов. К первому типу отнесены однородные простого сложения пласты массивной текстуры (Камско-Устинское месторождение гипса). Второй тип включает пласты сложного строения, представленные слоями мелко- и крупнозернистого гипса, разделенными глинистыми или известняко- во-доломитовыми породами (Артемовское месторождение гипса). К третьему типу отнесены пласты весьма сложного строения – гипсоангид- ритовые, отличающиеся ангидритовыми включениями и наличием прослоев глинисто-карбонатных пород (Новомосковское и Анастасово-Порецкое место- рождения). Выпуск № 91 123 м о щ - н о ст ь , м 0, 5– 5, 0 8– 10 2, 0- 2, 1 2, 2- 2, 5 2, 0 2, 3 3, 2 15 -1 8 16 -2 0 0- 19 3, 6- 13 ,8 1, 2- 3, 0 5, 3 1, 2- 3, 3 4, 7- 10 ,8 П о д ст и л аю щ и е п о р о д ы н еп о ср ед - ст в ен н ая п о д о ш в а ал ев р о л и т, д о л о м и т д о л о м и т ан ги д р и т д о л о м и т д о л о м и т д о л о м и т д о л о м и т д о л о м и т д о л о м и т ан ги д р и т, ги п с д о л о м и т ги п с д о л о м и т ги п с м о щ - н о ст ь , м 3, 5 – 5, 0 20 –4 0 25 -5 0 25 -5 0 25 -5 0 25 -5 0 25 -5 0 3, 0- 4, 5 15 -1 8 30 -3 5 10 -2 8 0- 19 3, 6- 13 ,8 1, 2- 3, 0 5, 3 1, 2- 3, 3 о сн о в н ая к р о в л я ал ев р о л и т, д о л о м и т гл и н а, и зв ес тн я к ал ев р о л и т и зв ес тн я к и зв ес тн я к и зв ес тн я к и зв ес тн я к п ес ч ан и к д о л о м и т д о л о м и т ги п с ан ги д р и т ги п с д о л о м и т ги п с д о л о м и т м о щ - н о ст ь , м 1, 0– 14 ,0 1, 4– 2, 0 0, 3– 1, 0 8- 12 2, 0- 2, 1 2, 2- 2, 5 2, 0 2, 3 3, 0- 6, 0 3, 0- 5, 0 П о к р ы в аю щ и е п о р о д ы н еп о ср ед - ст в ен н ая к р о в л я ар ги л л и т д о л о м и т, и зв ес тн я к д о л о м и т ан ги д р и т д о л о м и т д о л о м и т д о л о м и т м ер ге л ь , д о л о м и т д о л о м и т д о л о м и т ги п с ан ги д р и т ги п с д о л о м и т ги п с д о л о м и т У го л за л ег а н и я , гр ад 3– 7 0- 2 0- 3 0- 1 0- 1 0- 2 ср ед - н я я 18 ,3 14 ,0 4, 2 4, 4 6, 6 12 ,0 7, 0 4, 5 12 ,5 16 ,3 9, 8 5- 10 2, 0 5, 3 2, 0 7, 4 m in 5, 8 9, 0 1, 0 0, 3 2, 7 6, 8 6, 6 3, 0 10 ,0 10 ,0 0 3, 6 1, 2 1, 2 4, 7 М о щ н о ст ь , м m ax 25 ,2 19 ,0 9, 0 12 ,4 12 ,5 19 ,0 12 ,3 7, 5 13 ,5 28 ,2 19 ,0 13 ,8 3, 0 3, 3 10 ,8 И н д ек с и ст р о ен и е п л ас та I – V III V -с л о ж н о е I – V III сл о ж н о е I- п р о ст о е III -с л о ж н о е V + V I V III X III -п р о ст о е IV -с л о ж н о е I- ги п с II- ан ги д р и т III -г и п с V I- д о л о м и т V -г и п с IV -д о л о м и т V II- ги п с Г л у б и н а за л ег ан и я , м 99 – 1 11 12 0 - 13 0 46 – 7 7 50 – 8 1 59 – 9 0 73 – 1 04 82 - 1 13 80 – 9 0 10 0 - 13 0 50 – 6 0 Т аб л и ц а 1 – Г о р н о -г ео л о ги ч ес к ая х ар ак те р и ст и к а о сн о в н ы х р аз р аб ат ы в ае м ы х м е ст о р о ж д ен и й г и п са М ес то р о ж д ен и е А р те м о в ск о е м ес то р о ж д ен и е ги п са Н о в о м о ск о в - ск о е м ес то р о ж - д ен и е ги п са Б еб я ев ск о е м е - ст о р о ж д ен и е ги п са К ам ск о - У ст ь и н ск о е м е- ст о р о ж д ен и е ги п са А н ас та со в о - П о р ец к о е м е- ст о р о ж д ен и е ги п са и а н ги д - р и та 124 "Геотехническая механика" Выделено три основные класса кровель. К первому отнесены неустойчивые кровли, нижние слои которых сложены глинами или слабыми горными поро- дами (Артемовское месторождение). Во втором классе (средней устойчивости) они представлены чередующими- ся породами средней прочности (Новомосковское, Бебяевское, Анастасово- Порецкое месторождения). Кровли, сложенные прочными мергелями, окремненными доломитами, габбро-долеритами и др. породами, отнесены к третьему классу (Камско- Устьинское месторождение). Основой для разработки прогноза состояния приконтурной зоны породного массива и возможных последствий его воздействия на целостность горных вы- работок является контроль потолочин камер. К основным методам контроля относятся: а) визуальный, включающий в себя обследование горных выработок с фиксацией участков аномалий в потолочине, почве и целиках; проверка состоя- ния крепи; контроль за расхождением трещин в потолочине с помощью различ- ных маяков; б) инструментальный, включающий в себя оперативный контроль обнару- жения участков расслоений и заколов с помощью различных геофизических приборов и контроль состояния приконтурной зоны породного массива потоло- чины выработок средствами постоянного наблюдения; в) контрольное бурение с отбором проб; г) аналитический, включающий в себя анализ наблюдений визуального обследования и результатов измерений средствами постоянного и оперативно- го контроля потолочин камер. Приоритет применения того или иного метода контроля состояния потоло- чин камер или их комбинация находится в зависимости от сложности горно- геологических условий залегания месторождения и технологических особенно- стей его разработки. Наиболее трудоемким, но и наиболее информативным из технологических методов контроля является бурение с отбором проб. Из всех рассмотренных выше месторождений наиболее характерным по сложности разработки (наличие вышерасположенного над продуктивным пла- стом гипса водоносного горизонта) является Анастасово-Порецкое месторож- дение гипса и ангидрита. Рассмотрим на примере Порецкой шахты использова- ние наиболее приемлемых методов технологического контроля. Продуктивная толща месторождения приурочена к самарскому ярусу ниж- него отдела пермской системы. Она сложена двумя пачками гипса – нижней и верхней – разделенными прослоем ангидрита. Мощность нижней пачки изме- няется от 16,4 до 33,0 м, при средней величине – 24,1 м, ангидритов – 0,9-19,0 м, при средней мощности равной 10 м и верхней пачки гипсов – 10-28,0 м, со- ставляя в среднем 17,3. Полезная толща, являющаяся водоупором, перекрыта казанскими доломи- тами, содержащими водоносный горизонт, имеющий значительную водообиль- Выпуск № 91 125 ность. Глубина залегания продуктивной толщи до 76 м с практически горизон- тальным распространением. Проектом предусмотрено извлечение I пласта гипса и II пласта ангидрита. Большая мощность продуктивного пласта гипса, незначительная глубина и горизонтальное залегание предопределили выбор камерно-столбовой системы разработки месторождения со следующими параметрами: высота камер – до 15 м, ширина – 9,0 м, ширина целика – 12,0 м. Для долговременной и безопасной эксплуатации горных выработок мощность защитной пачки в потолочине камер составляет 5,0 м. Под термином (защитная гипсовая пачка) следует понимать минимальную мощность гипсовых пород над камерой, при которой обеспечивается ее дли- тельная устойчивость по геомеханическому фактору (грузонесущей способно- сти) и предотвращается водопоступление в подземные камеры из вышераспо- ложенных водоносных горизонтов, находящихся в продуктивной толще над выработанным пространством разрабатываемого гипсового пласта. Гидрогеологические условия разработки Анастасово-Порецкого месторож- дения сложные. Над отрабатываемым I гипсовым пластом залегают обводнен- ные казанские отложения, мощность которых колеблется от 2,5 до 39,4 м. Во- довмещающими породами являются доломатизированные известняки и доло- миты трещиноватые, разрушенные и закарстованные, выдержанные по разрезу и простиранию. Дебит в скважинах составил 20 л/м при понижении 0,46 м. Ко- эффициент фильтрации составляет 645-754 м/сут. Таким образом, для обеспечения условий безопасной отработки месторож- дения необходим постоянный контроль защитной пачки гипса над подземными камерами. Соблюдение безопасных параметров защитной пачки потолочины должно предотвратить гидросуфозионные явления при долговременном неак- тивном водопоступлении в камеры, а также внезапный прорыв воды в шахту. Оценка горногеомеханического состояния потолочины камер выполняется по результатам технологического контроля, включающего метрические и гео- физические измерения Контроль состояния массива осуществляется по данным метрических изме- рений и результатов замеров электросопротивления гипса, являющегося в су- хом состоянии практически диэлектриком, а при увлажненном – средой с суще- ственно уменьшающимся электросопротивлением. В качестве главных факторов определяющих физико-механическое состоя- ние верхнего слоя потолочины и водосодержащего доломитового слоя, принята зависимость изменения прочности гипса от степени его увлажнения. Снижение прочности пород характеризуется линейной зависимостью. Прочность гипса снижается в 2,4-2,7 раза, в среднем в 2,5 раза, ангидрита – 2 раза. Наиболее интенсивное снижение прочности гипсов отмечается в течении 10-15 суток после влагонасыщения. Наиболее достоверным, при оценке состояния потолочин камер является контрольное бурение с постоянным опережением забоя выработок в зонах с по- вышенной вероятностью внезапного водопоступления (прорыва) воды. Массив можно характеризовать по прямым и косвенным признакам. 126 "Геотехническая механика" Прямыми признаками являются: а) контроль длины буримого шпура, по которому пересчетом определяется мощность продиагностированной защитной пачки; б) уменьшение электросопротивления гипса, контролируемое специальными приборами; в) изменение влажности гипса по длине буримого шпура (мощность потоло- чины), оцениваемое экспресс или лабораторным способом. Косвенными признаками являются: а) изменение фракций буровой мелочи (начальное бурение); б) изменение степени пылевыделения при бурении шпуров; в) выход более мелкой (тонкоперетертой) фракции бурового шлама (кон- тролируемое при ручном бурении); г) изменение влажности бурового шлама; д) уменьшение усилия подачи бурового инструмента на забой (контроли- руемое при ручном бурении). Таким образом, контроль потолочины камеры может выполняться опере- жающим контрольным бурением длинных наклонных шпуров (скважин) и от- стающими от забоя выработки – короткими, перпендикулярными к плоской по- толочине шпурами. Результаты бурение могут быть охарактеризованы следующими особенно- стями: 1) пробуренные шпуры остаются сухими, как при бурении, так и при даль- нейшей эксплуатации камер; 2) наблюдается незначительное поступление воды в шпуры (скважины); 3) наблюдается активный приток воды в камеры через шпуры. В первом случае не требуется дополнительных мер при контрольном буре- нии, во втором случае должны устанавливаться герметизирующие устройства, а в третьем случае потребуется выполнение работ по герметизации и тампонажу контрольных шпуров. Выбор схемы контрольного бурения в каждом отдельном случае определя- ется горно-геологическими, гидрогеологическими условиями, горнотехниче- скими факторами. Исходя из указанных возможных ситуаций и типов условий контроля пото- лочин камер, приняты следующие параметры контрольного бурения. При мощности потолочины камер 5,0 м (пролет 9,0 м) контроль осуществ- ляется бурением коротких (2,5 м), ортогональных к плоскости потолочин шпу- ров с расстоянием между ними равным 7,5 м и с отставанием от забоя выработ- ки не более 10 м (рис. 1). При выявлении нехарактерных изменений и структу- ры свойств гипса потолочины, они уточняются бурением шпуров (возможно наклонных) на глубину мощности потолочины до 4,5 м. Расстояние между глу- бокими шпурами может быть принято в пределах 10,0 м. При этом обязательным является контроль потолочины мощностью 4,5 м и неснижаемое опережение забоя контрольной скважины по отношению к забою выработки не ниже 2,5 м. Выпуск № 91 127 Рис. 1 – Оптимальные схемы контрольного бурения из выработки Конечным результатом выполнения комплекса работ (технологического контроля) является принятие различных инженерных профилактических меро- приятий, предотвращающих разрушение потолочин камер и прорывы воды в выработки. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Усаченко Б.М. Геомеханика подземной добычи гипса. – Киев: Наук. Думка, 1985. – С. 316. 2. Амелин В.А. Технологические решения по предотвращению поступления в подземные выработки Арте- мовской гипсовой шахты обрушающейся геомассы из провальных воронок на поверхности горного отвода. //Геотехническая механика: Сб. науч. Тр. ИГТМ НАН Украины. – Днепропетровск: Полиграфист. – 2000, - Вып. № 23. – С. 184 – 189. 3. Калмыков Е.П. Борьба с внезапными прорывами воды в горные выработки. М., Недра, 1973, 237 с. 4. Борьба с подземными водами при проведении горных выработок / Н.В.Мамонтов, Ю.А.Веселов, В.А.Рыбачук. – К.: Техника,1988.– 152 с. б) схема с наклонным расположением шпуров опережающего бурения а) схема с вертикальным расположением шпуров вслед за комбайном; 4, 4 м 2, 5 м 4, 5 м 5, 0 м 7,5 м 7,5 м 10,0 м ангидрит гипс влагонасыщенный доломит влагонасыщенный песок 4, 4 м 4, 5 м 5, 0 м ангидрит влагонасыщенный доломит влагонасыщенный песок гипс 7,5 м 300

Технологический контроль потолочин камер на гипсовых шахтах

Institution

Similar Items