К вопросу расположения присечных выработок
Розглянуто геомеханічні умови охорони виробок, пройдених вприсічку до виробленого простору. Розроблено рекомендації щодо охорони виробок, пройдених вприсічку до раніше пройдених виробок, закріплених анкерним кріпленням. Geomechanical conditions for protection of headings driven by coal cutting with...
Saved in:
| Published in: | Наукові праці УкрНДМІ НАН України |
|---|---|
| Date: | 2011 |
| Main Authors: | , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України
2011
|
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/99658 |
| 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: | К вопросу расположения присечных выработок / И.А. Южанин, Д.М. Хламов // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2011. — № 8. — С. 90-98. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859821658220527616 |
|---|---|
| author | Южанин, И.А. Хламов, Д.М. |
| author_facet | Южанин, И.А. Хламов, Д.М. |
| citation_txt | К вопросу расположения присечных выработок / И.А. Южанин, Д.М. Хламов // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2011. — № 8. — С. 90-98. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Наукові праці УкрНДМІ НАН України |
| description | Розглянуто геомеханічні умови охорони виробок, пройдених вприсічку до виробленого простору. Розроблено рекомендації щодо охорони виробок, пройдених вприсічку до раніше пройдених виробок, закріплених анкерним кріпленням.
Geomechanical conditions for protection of headings driven by coal cutting with stone towards mine goaf are reviewed. Guidelines for protection of mine openings driven by coal cutting with stone towards already driven rock-bolted mine entries are worked out.
|
| first_indexed | 2025-12-07T15:25:54Z |
| format | Article |
| fulltext |
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 8, 2011
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 8, 2011
90
УДК 622.016.222
К ВОПРОСУ РАСПОЛОЖЕНИЯ ПРИСЕЧНЫХ
ВЫРАБОТОК
Южанин И. А., Хламов Д. М.
(УкрНИМИ НАНУ, г. Донецк, Украина)
Geomechanical conditions for protection of headings driven by
coal cutting with stone towards mine goaf are reviewed. Guidelines
for protection of mine openings driven by coal cutting with stone to-
wards already driven rock-bolted mine entries are worked out.
Розглянуто геомеханічні умови охорони виробок, пройдених
вприсічку до виробленого простору. Розроблено рекомендації що-
до охорони виробок, пройдених вприсічку до раніше пройдених ви-
робок, закріплених анкерним кріпленням.
При беcцеликовой технологии отработки угольных пластов
широкое распространение получило проведение подготовитель-
ных выработок вприсечку к выработанному пространству ранее
отработанных лав. В соответствии с нормативными документами
[1, 2] применяют следующие основные схемы проведения при-
сечных выработок:
– полная присечка к погашенной горной выработке без ос-
тавления между ними полосы угля, при возможности – с частич-
ным сохранением старой выработки; применяют при легкообру-
шающихся породах кровли на глубине до 600 м;
– присечка с оставлением между выработкой и выработан-
ным пространством полосы (стенки) угля шириной 2-4 м; приме-
няют при устойчивых породах на глубине более 600 м;
– при наличии сильнопучащих пород почвы присечную вы-
работку проходят в массиве, разгруженном скважинами.
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 8, 2011
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 8, 2011
91
Несмотря на длительный опыт проведения и эксплуатации
присечных выработок, практика горного производства вскрывает
вопросы, которые еще не были решены. Одним из них является
проведение подготовительных выработок вприсечку к ранее
пройденным выработкам, закрепленным анкерной крепью.
Подтверждением этому явилась авария на шахте «Добро-
польская» ГП Добропольеуголь, произошедшая 12.11.10 г. при
проведении 7-го северного вентиляционного штрека уклона
пл. m5
1в гор. 450 м. Во время очередного цикла крепления в забое
выработки произошло внезапное обрушение пород кровли на
протяжении около 6 м. Отставание основной крепи от забоя во
время обрушения составляло 0,8 м. Забой 7-го северного венти-
ляционного штрека был закреплен согласно паспорту крепления
(1,25 рам на м). При этом не наблюдалось никаких признаков,
предшествующих обрушению.
Следует отметить, что в забое штрека в течение 2-х месяцев
до аварии никаких работ не производилось, а при обследовании
перед возобновлением проходки не было выявлено каких-либо
существенных нарушений рам крепи и затяжки.
7-й северный вентиляционный штрек уклона пл. m5
1в
гор. 450 м предназначен для подготовки и отработки обратным
порядком 7-й северной лавы. Штрек проходится комбайном, се-
чением в проходке 15,5 м2, сечением в свету – 13,8 м2 вприсечку
к 6-му северному конвейерному штреку отработанной 6-й север-
ной лавы. 7-й северный вентиляционный штрек при проведении
отделен от погашенного 6-го северного конвейерного штрека
угольной полосой шириной 2,0 м.
Погашенный 6-й северный конвейерный штрек имел сече-
ние в свету 10,5 м2 при площади выработки трапециевидного се-
чения в проходке 13,5 м2 и был закреплен жесткой крепью сме-
шанного типа. Верхняк длиной 3,8 м из спецпрофиля СВП-22
прикреплялся к породам кровли пласта 5-ю сталеполимерными
анкерами диаметром 22 мм, длиной 2,4 м с глубиной анкерования
не менее 2,25 м и опирался у бортов выработки на деревянные
стойки диаметром 0,2 м. При этом крайние анкеры установлены
под углом 70 – 80°, из расчета выхода их концов на расстояние не
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 8, 2011
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 8, 2011
92
менее 500 мм за борта выработки. 6-й северный конвейерный
штрек был проведен с нижней подрывкой пород.
7-й северный вентиляционный штрек проводился с нижней
подрывкой и закреплялся арочной податливой крепью АП3-13,8
при плотности 1,25 рам на м. Затяжка боков производилась дере-
вом.
К моменту аварии длина 7-го северного вентиляционного
штрека составляла 940 м.
Угольный пласт m5
1в в месте аварии был сложного строения,
состоял из 2-х угольных пачек мощностью 0,76 м (верхняя) и
0,34 м (нижняя), разделенных прослойком аргиллита мощностью
0,06 м. При этом суммарная геологическая мощность пласта со-
ставляла 1,16 м при угле его падения 10°, а его прочность –
15 МПа.
Кровля пласта была представлена алевролитом мощностью
от 5,00 до 15,47 м с прочностью 33 – 36 МПа, малоустойчивым Б3
(в нарушениях – Б2) и среднеобрушаемым А2 по классификации
ДонУГИ.
Непосредственная почва пласта была представлена аргилли-
том мощностью 1,12 м с прочностью 22 – 25 МПа.
Основная почва пласта в верхней ее части представлена
включениями алевролита мощностью от 0 до 10,4 м с прочностью
33 – 40 МПа. Верхняя часть основной почвы переходит в песча-
ник мощностью от 0 до 14,5 м при прочности 40 – 50 МПа.
Проанализировав характер и особенности процесса разру-
шения пород кровли выработки и повреждение крепи в забое
(рис. 1 и 2) 7-го северного вентиляционного штрека, данную ава-
рию можно классифицировать как внезапное обрушение пород
кровли выработки со стороны присекаемого штрека, происшед-
шее вследствие неблагоприятных сочетаний геомеханических и
горнотехнических условий проведения выработки.
По данным исследований УкрНИМИ [3], максимум опорного
давления в стационарной зоне находится на расстоянии от забоя lм,
которое определяется по формуле:
pм ll ,0)20.0...15.0( ×= , (1)
где l0,p – расчетная ширина зоны опорного давления, м.
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 8, 2011
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 8, 2011
93
Рис. 1. Эскиз места обрушения пород кровли в забое 7-го се-
верного вентиляционного штрека
Ширина зоны опорного давления l0 определяется в соответст-
вии с таблицей 6.1 [4].
Указанная зона опорного давления l0 для условий проведения
7-го северного вентиляционного штрека (R = 30 МПа, Н = 665 м)
составляет 103 м. С учетом поправок на обрушаемость основной
кровли и вида применяемой крепи в 7-м северном вентиляцион-
ном штреке, расчетная ширина зоны опорного давления l0,p соста-
вит 61,8 м.
Расстояние до максимума опорного давления lм в соответствии
с формулой (1) составит:
lм =(0,15... 0,20) × 61,8 = 9,27 ... 12,36 ≈ 9,3 ... 12,4 м.
При разработке средств и способов охраны подготовительных
выработок считается, что обрушение (обрез) пород кровли в лаве,
создающей опорное давление, происходит по границе выработки
со стороны массива или, по крайней мере, они, разрыхляясь и об-
рушаясь, не создают опорных нагрузок на массив. В этом случае
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 8, 2011
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 8, 2011
94
проводимая выработка находится вне зоны максимума опорного
давления (рис. 3а).
Рис. 2. Эскиз поперечного сечения купола обрушения пород
кровли в забое 7-го северного вентиляционного
штрека
Однако применение комбинированной (рамно-анкерной)
крепи в 6-м северном конвейерном штреке внесло коррективы в
характер формирования зоны опорного давления. Анкеры, скреп-
ляя нижние слои пород кровли пласта, не только препятствуют их
обрушению, но и увеличивают длину консоли зависающих пород
кровли по отношению к проводимой выработке (7-й северный
вентиляционный штрек). В результате этого охраняемая выработка
оказалась в зоне максимума опорного давления (рис. 3б). При на-
личии дополнительных факторов, о чем будет сказано ниже, про-
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 8, 2011
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 8, 2011
95
изошло обрушение пород кровли в зоне максимума опорного дав-
ления.
Рис. 3. Схема расположения 7-го северного венттиляционного
штрека относительно зоны максимума опорного давления:
а) без учета зависшей консоли; б) фактическая
Мощность слоя пород (h, м), достаточная для преодоления
сопротивления крепи АП3-13,8 м2, согласно [4], определяется по
формуле:
γ⋅
⋅
=
в
nNh , (2)
где N – рабочее сопротивление крепи, кН;
n – плотность крепи в выработке, согласно паспорта крепле-
ния, рам на м;
в – ширина выработки в проходке, м;
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 8, 2011
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 8, 2011
96
γ – объемный вес нависающих пород, кН/м3.
h = (200 × 1,25) / (5,3 × 25) = 1,87 ≈ 2,0 м.
Обрушение пород кровли в забое 7-го северного вент. штрека
произошло по крайнему ряду анкеров в 6-м северном конвейерном
штреке как наиболее ослабленной плоскости пород кровли. Об-
рушению способствовала также длительная (2 мес.) остановка за-
боя по производственной необходимости.
Установлено, что при проведении выработок у забоя на рас-
стоянии от него до 20 м и более, образуется зона т.н. активного
влияния забоя, в которой смещения изменяются от 0 (у забоя) до
определенной величины (в данных условиях – 320 мм). Ввиду
крайней неравномерности смещений пород по длине выработки в
этой зоне происходило изменение деформированного состояния
пород (накапливались деформации растяжения в массиве вокруг
выработки). В результате этого произошло снижение прочностных
и деформационных свойств пород, т.е. образовалась ослабленная
зона. Длина этой зоны составляет 5 – 6 м с максимумом в 2 –
2,5 м от забоя.
Таким образом, зона обрушения пород в забое 7-го северно-
го вентиляционного штрека характеризовалась высоким напря-
женным состоянием (попала в зону максимума опорного давления
от 6-й северной лавы) и ослаблением прочностных свойств, про-
изошедших в результате длительной остановки забоя.
Кроме того, необходимо обратить внимание на следующее
немаловажное обстоятельство. Впереди проходческого забоя рас-
стояние до максимума опорного давления (lм,n) определяется по
формуле [5]:
вnм ml ⋅= )6...3(, , (3)
где mв – вынимаемая мощность пласта, м.
Подставив в формулу (3) входящие параметры, получим ис-
комое значение опорного давления (lм,n):
lм,n = (3 . . . 6) × 1,2 = 3,6 … 7,2 м.
Таким образом, среднее значение lм,n составляет 5,0 м, при ко-
тором проходческий забой находился в зоне отжима и разгрузки
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 8, 2011
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 8, 2011
97
пласта, что явилось дополнительным фактором, способствующим
обрушению пород кровли на этом участке.
Границы зоны обрушения проходили: со стороны восста-
ния – по плоскости, ослабленной анкерами в присечном целике;
со стороны падения – по границе зоны максимума опорного дав-
ления; по простиранию – по границам зоны ослабленных пород.
На основании анализа характера обрушения пород кровли в
забое 7-го северного вентиляционного штрека представляется
возможным сформулировать геомеханические и горнотехниче-
ские причины внезапного обрушения пород кровли в забое 7-го
северного вентиляционного штрека:
1) влияние стационарного опорного давления 6-й северной
лавы, максимум которого, вследствие зависания пород над 6-м
северным конвейерным штреком, закрепленным сталеполимер-
ными анкерами, расположился непосредственно над серединой
проводимого 7-го северного вентиляционного штрека;
2) остановка забоя на 2 месяца, вследствие чего под воздей-
ствием зон активного влияния забоя позади и опорного давления
впереди него сформировалась зона ослабленных пород протя-
женностью порядка 10 м.
Выводы и рекомендации.
1. Присечные выработки при расположении их на значи-
тельном расстоянии от выработанного пространства попадают в
зону максимума стационарного опорного давления от отработан-
ной ранее лавы, поэтому они должны располагаться по возмож-
ности ближе к выработанному пространству. Для этого необхо-
димо снять ограничение применения полной присечки (без отде-
ления выработки от обрушенных пород угольной полосой) [1]
глубиной 600 м.
2. В непогашенных выработках, закрепленных по кровле ан-
керами, в породах кровли образуется жесткая плита, которая уве-
личивает консоль зависших в выработанном пространстве пород,
создающих зону стационарного опорного давления. В результате
максимум опорного давления располагается ближе к выработан-
ному пространству, по крайней мере, на ширину этой выработки.
Поэтому при проектировании выработок, проводимых вприсечку
к выработкам с анкерной крепью по кровле, расстояние до мак-
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 8, 2011
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 8, 2011
98
симума стационарного опорного давления следует определять за
вычетом ширины выработки, закрепленной анкерами.
3. Чтобы не допускать ослабления боковых пород в присеч-
ных выработках в результате их остановки, необходимо не оста-
навливать их проведение на период более одного месяца. В слу-
чаях вынужденной остановки необходимо выработку на протя-
жении 20 м до и после остановки закрепить усиленной крепью.
4. Расчет крепи выработок, проводимых вприсечку к ранее
пройденным непогашенным выработкам с анкерами в кровле,
следует производить с учетом влияния стационарного опорного
давления отработанной лавы согласно [4].
СПИСОК ССЫЛОК
1. Указания по рациональному расположению, охране, и поддер-
жания горных выработок на угольных шахтах СССР: Утв.
Минуглепромом СССР 26.12.84. – Л.: ВНИМИ, 1986. – 222 с.
2. Прогрессивные паспорта крепления, охраны и поддержания
подготовительных выработок при беcцеликовой технологии
отрабоки угольных пластов: Утв. Минуглепромом СССР
16.01.84. – Л.: ВНИМИ, 1985. – 112 с.
3. Охрана подрабатываемых подготовительных выработок /
Н.П. Бажин, О.И. Мельников, В.С. Пиховкин, В.В. Райский. –
М.: Недра, 1978. – 254 с.
4. Расположение, охрана и поддержание горных выработок при
отработке угольных пластов на шахтах. Методические указа-
ния: КД 12.01.01.201-98. – Утв. Минуглепромом Украины
25.06.98. Изд. офиц. – Донецк: УкрНИМИ, 1998. – 154 с.
5. Теория защитных пластов / И.М. Петухов, А.М. Линьков,
В.С. Сидоров, И.А. Фельдман. – М.: Недра, 1976. – 443 с.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-99658 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1996-885X |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T15:25:54Z |
| publishDate | 2011 |
| publisher | Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Южанин, И.А. Хламов, Д.М. 2016-05-01T16:29:55Z 2016-05-01T16:29:55Z 2011 К вопросу расположения присечных выработок / И.А. Южанин, Д.М. Хламов // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2011. — № 8. — С. 90-98. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. 1996-885X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/99658 622.016.222 Розглянуто геомеханічні умови охорони виробок, пройдених вприсічку до виробленого простору. Розроблено рекомендації щодо охорони виробок, пройдених вприсічку до раніше пройдених виробок, закріплених анкерним кріпленням. Geomechanical conditions for protection of headings driven by coal cutting with stone towards mine goaf are reviewed. Guidelines for protection of mine openings driven by coal cutting with stone towards already driven rock-bolted mine entries are worked out. ru Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України Наукові праці УкрНДМІ НАН України К вопросу расположения присечных выработок Article published earlier |
| spellingShingle | К вопросу расположения присечных выработок Южанин, И.А. Хламов, Д.М. |
| title | К вопросу расположения присечных выработок |
| title_full | К вопросу расположения присечных выработок |
| title_fullStr | К вопросу расположения присечных выработок |
| title_full_unstemmed | К вопросу расположения присечных выработок |
| title_short | К вопросу расположения присечных выработок |
| title_sort | к вопросу расположения присечных выработок |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/99658 |
| work_keys_str_mv | AT ûžaninia kvoprosuraspoloženiâprisečnyhvyrabotok AT hlamovdm kvoprosuraspoloženiâprisečnyhvyrabotok |