Расчет сечения подготовительных пластовых выработок после их погашения
У статті представлено новий спосіб розрахунку перерізу пластових виробок після їхнього погашення, який необхідний для визначення обcягу води при розробці проектів затоплення шахт. Це дозволить дати найбільш точний попередній прогноз заповнення виробок водою при консервації гірничих підприємств. We p...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Наукові праці УкрНДМІ НАН України |
|---|---|
| Дата: | 2011 |
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України
2011
|
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/99687 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Расчет сечения подготовительных пластовых выработок после их погашения / Е.И. Питаленко, В.В. Васютина, Н.А. Дроздова // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2011. — № 9, ч. 1. — С. 145-153. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859788526060568576 |
|---|---|
| author | Питаленко, Е.И. Васютина, В.В. Дроздова, Н.А. |
| author_facet | Питаленко, Е.И. Васютина, В.В. Дроздова, Н.А. |
| citation_txt | Расчет сечения подготовительных пластовых выработок после их погашения / Е.И. Питаленко, В.В. Васютина, Н.А. Дроздова // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2011. — № 9, ч. 1. — С. 145-153. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Наукові праці УкрНДМІ НАН України |
| description | У статті представлено новий спосіб розрахунку перерізу пластових виробок після їхнього погашення, який необхідний для визначення обcягу води при розробці проектів затоплення шахт. Це дозволить дати найбільш точний попередній прогноз заповнення виробок водою при консервації гірничих підприємств.
We present a new method to calculate cross-section of in-seam workings after their liquidation, which is required to determine water volume when developing projects for mine flooding. This will allow giving a more accurate preliminary prediction of flooding workings with water in closing-down of mining plants.
|
| first_indexed | 2025-12-02T10:48:06Z |
| format | Article |
| fulltext |
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 9 (частина I), 2011
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 9 (part I), 2011
145
УДК 622.83
РАСЧЕТ СЕЧЕНИЯ ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫХ
ПЛАСТОВЫХ ВЫРАБОТОК ПОСЛЕ ИХ ПОГАШЕНИЯ
Питаленко Е. И., Васютина В. В., Дроздова Н. А.
(УкрНИМИ НАНУ, г. Донецк, Украина)
У статті представлено новий спосіб розрахунку перерізу
пластових виробок після їхнього погашення, який необхідний для
визначення обcягу води при розробці проектів затоплення шахт.
Це дозволить дати найбільш точний попередній прогноз запов-
нення виробок водою при консервації гірничих підприємств.
We present a new method to calculate cross-section of in-seam
workings after their liquidation, which is required to determine water
volume when developing projects for mine flooding. This will allow
giving a more accurate preliminary prediction of flooding workings
with water in closing-down of mining plants.
В процессе реструктуризации угольной промышленности
Украины намечено закрытие угольных шахт, эксплуатация кото-
рых в современных условиях является нерентабельной. За более
200 летнюю историю Донбасса было закрыто и затоплено боль-
шое количество шахт, но необходимый опыт по оценке влияния
возникающих при этом процессов на изменение геомеханическо-
го состояния горного массива отсутствует. Поэтому актуальным
для угольной промышленности и региона в целом является изу-
чение процессов, происходящих в горных массивах при консер-
вации угольных предприятий, что позволит выбрать наиболее оп-
тимальные мероприятия при закрытии шахты или группы шахт [1].
При реализации программы закрытия угольных шахт Укра-
ине предполагается полное или частичное прекращение водоот-
лива. Опыт ведения горных работ на разных глубинах позволяет
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 9 (частина I), 2011
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 9 (part I), 2011
146
определить степень заполнения выработок (погашенных и дей-
ствующих) шахтными водами.
Увеличение глубины разработки угольных пластов и прове-
дение очистных работ приводит к интенсивному воздействию
горного давления на устойчивость подземных выработок.
На этот процесс также оказывают влияние влияния целый
ряд горногеологических и горнотехнических факторов, присущих
условиям каждой шахты. В среднем 15 % из них по протяженно-
сти на конец каждого года не удовлетворяют эксплуатационным
требованиям. Несмотря на снижение общей протяженности гор-
ных выработок угольных шахт Донбасса в связи с интенсивным
их закрытием за последние годы, увеличением затрат на их ре-
монт, состояние последних не улучшается. Потеря устойчивости
выработок и нормативного сечения является первопричиной
ухудшения их рабочего состояния. Чтобы проанализировать при-
чины потери пластовыми выработками нормативных сечений
рассмотрим общую картину рабочего состояния выработок и
причины, влияющие на их устойчивость [3].
В таблице 1 представлены данные о состоянии горных вы-
работок на шахтах ГП «Дзержинскуголь», ГП «Артемуголь» и ГП
«Орджоникидзеуголь» по состоянию на 01.01.11 г.
Как следует из приведенных данных, из общего объема вы-
работок, требующих перекрепления из-за несоответствия норма-
тивным требованиям, т.е. размеров поперечного сечения и зазо-
ров примерно 30 % требуют ремонта. Тем самым из года в год
нарастает объем выработок, не соответствующих по своим пара-
метрам нормативным требованиям. Причиной неудовлетвори-
тельного состояния горных выработок на шахтах крутого паде-
ния являются, как горно-геологические, так и горнотехнические
условия. Одной из таких причин является относительно низкая
прочность пород кровли и почвы [2]. Наиболее тяжелое состоя-
ние выработок наблюдается в зонах активного влияния очистных
работ на откаточных горизонтах и практически по всей протя-
женности вентиляционных штреков, где уровень выработок, не
отвечает паспорту по зазорам и сечению и составляет 45-56 %.
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 9 (частина I), 2011
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 9 (part I), 2011
147
Таблица 1
Состояние пластовых подготовительных выработок
на шахтах ЦРД
Вид
выработки
Общая
протя-
жен-
ность,
км
Неудовлетвори-
тельное
состояние
Объем перекрепления
от общего объёма вы-
работки находящейся
в неудовлетворитель-
ном состоянии
протяжен-
ность, км % протяжен-
ность, км %
Вентиляци-
онные
штреки
165,8 35,34 21,13 9,75 27,6
Откаточные
штреки 145,5 27,23 18,70 8,21 30,1
Проведенный практически на всех шахтах района анализ со-
стояния выработок на базе как инструментальных наблюдений и
замеров, так и расчетным путем позволяет в зависимости от глу-
бины работ, прочности вмещающих пород и мощности пласта
дать обобщенную картину деформации горизонтальных вырабо-
ток, приведенных в таблице 2 [3].
Наиболее тяжелое состояние выработок наблюдается в зо-
нах активного влияния очистных работ на откаточных горизонтах
и практически по всей протяженности вентиляционных штреков,
где уровень выработок, не отвечает паспорту по зазорам и сече-
нию и неудовлетворительное состояние которых составляет 45-
56 %.
Установлено, что наиболее интенсивное смещение вмеща-
ющих штрек пород при сплошной системе разработки, приводя-
щее к деформациям крепи и изменению сечения выработки
вплоть до нерабочего состояния происходит в зоне погрузочного
пункта очистного забоя с границами 30–40 м впереди груди за-
боя [6].
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 9 (частина I), 2011
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 9 (part I), 2011
148
Таблица 2
Величины смещения пород в выработке (в мм)
Глуби-
на раз-
работ-
ки, м
Характеристика
прочности вмещаю-
щей породы
Мощность пласта, м
0,5 1,0 1,5 2,0
Вне зоны влияния очистных работ
600
прочная 25 30 35 40
средней прочности 110 132 154 176
слабая 220 264 308 352
800
прочная 30 36 42 48
средней прочности 140 168 196 224
слабая 270 324 378 432
1000
прочная 35 42 49 56
средней прочности 160 192 224 256
слабая 310 372 434 496
В зоне влияния очистных работ
600
прочная 240 290 340 380
средней прочности 380 470 540 620
слабая 730 880 1020 1180
800
прочная 300 350 420 480
средней прочности 480 590 680 780
слабая 910 1100 1270 1470
1000
прочная 340 410 480 550
средней прочности 550 660 770 890
слабая 1050 1240 1440 1670
Картина характерных деформаций выработок в конкретных
горно-геологических условиях представлена на рисунке 1 [3, 5].
В результате ведения горных работ под воздействием горно-
го давления сечение выработок существенно уменьшается.
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 9 (частина I), 2011
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 9 (part I), 2011
149
1. Шх. им. Калинина, пл. m5
1, восток горизонта 850 м;
2. Шх. им. Гагарина, пл. m4
4, восток горизонта 740 м;
3. Пл. m5
1
, запад горизонта 850 м;
4. Шх. «Александр–Запад», пл. m4
4, восток горизонта 740 м;
5. Пл. m5
1, запад горизонта 850 м;
6. Пл. l8
1, запад горизонта 850 м;
7. Пл. m2, запад горизонта 740 м;
8. Шх. им. Ленина, пл. l2
1, восток горизонта 860 м.
Рис. 1. Характерные деформации откаточных штреков: (f –
коэффициент прочности пород по М. Протодъяконо-
ву)
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 9 (частина I), 2011
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 9 (part I), 2011
150
Проявления горно-механических процессов в породах во-
круг выработки всегда сопровождается смещением боковых по-
род и взаимодействующей с ними крепи. При разрушении масси-
ва и прежде всего кровли в результате различных причин техно-
логического процесса, выработки теряют свои нормативные раз-
меры сечения [4].
Этим стадиям соответствуют определенные граничные зоны
распространения различной степени трещинной нарушенности.
На указанные параметры при других равных условиях основное
влияние оказывает неоднородность массива, плотность природ-
ной трещиноватости слагающих его пород, их слоистость, а так-
же положение выработки относительно плоскостей напластова-
ния и природной трещиноватости [2, 6].
Наиболее влияющими факторами на процесс потери выра-
боткой нормативного сечения является:
- глубина заложения выработки;
- способ её крепления и поддержания;
- физико-механические свойства горных пород;
– способы управления кровлей в очистных выработках;
- время с момента прохождения выработки.
По опыту эксплуатации выработок и их вскрытия горными
работами после погашения при прохождении нижележащего го-
ризонта (панели) зафиксировано большое количество данных по
величине остаточного сечения выработки. В таблице 3 приведены
значения по коэффициенту заполнения выработок боковыми по-
родами.
Объем заполнения оставшегося пространства в подготови-
тельных выработках после их длительной эксплуатации можно
определить из выражения:
( )∑=
n
запKвLV
10 , (1)
где Lв – протяженность заполнения пространства подготови-
тельной выработки вследствие проявления горного давления до и
после закрытия шахты.
Кзап – коэффициент заполнения пространства штреков.
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 9 (частина I), 2011
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 9 (part I), 2011
151
Таблица 3
Коэффициент заполнения (Kзап.) пространства штреков по
результатам воздействия на них горного давления
(крепление арочной крепью)
Крепость боко-
вых пород
по шкале
М.М. Протодья-
конова
(fкр.=0,1 σп.сж.)
Глубина, м
<200 201 –
400
401 –
600
601 –
800
801 –
1000 >1000
f < 4,0 0,6 0,6 0,6 0,6 0,7 0,8
f = 4,1–6,0 0,5 0,5 0,5 0,6 0,7 0,7
f = 6,1–8,0 0,4 0,4 0,4 0,5 0,6 0,6
f > 8,1 0,3 0,3 0,3 0,4 0,5 0,5
При рассмотрении причин потери выработкой нормативного
сечения на крутом падении необходимо учитывать оставленную в
выработках крепь и целики.
При определении степени заполнения выработанного про-
странства обрушенными породами следует учитывать в первую
очередь угол падения пласта, степень метаморфизма (крепление
выработанного пространства) и ряд горногеологических и горно-
технических факторов.
К примеру, если до начала 60-х годов и на пологом и на кру-
том падении в качестве способа управления кровлей в очистном
забое применялись множество способов:
- удержание на угольных целиках;
- удержание на кострах (деревянных или металлических);
- удержание на бутовых полосах;
- частичное обрушение на бутовые полосы;
- обрушение за механизированной крепью (единичные слу-
чаи).
То с середины 60-х годов механизированные крепи и ком-
плексы стали применяться практически на всех шахтах, что сле-
дует учитывать при определении коэффициента заполнения вы-
работанного пространства обрушенными породами.
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 9 (частина I), 2011
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 9 (part I), 2011
152
В таблице 4 приведены данные по коэффициенту заполне-
ния выработанного пространства для различных горно-
геологических условий.
Для сопоставления условий и объемов затопления характер-
ны следующие примеры.
Таблица 4
Величины коэффициента заполнения выработанного
пространства в зависимости от горногеологических условий
Угол
падения
пласта,
градус
Легко-
обрушаю-
щиеся
породы
Средне-
обрушаю-
щиеся
породы
Трудно-
обруша-
ющиеся
породы
Плавное
обруше-
ние
> 18 0,98 0,95 0,85 0,98
18-35 0,95 0,85 0,80 0,96
> 35 0,90 0,80 0,75 0,95
Объемы затопления выработок по отдельным шахтам изме-
нялись в очень широких пределах. Наименьший объем затоплен-
ных выработок (8 тыс. м3) имела шахта им. Ю. Гагарина ГК «Ар-
темуголь», где к началу откачки оказался затопленным только
нижний горизонт, верхние же горизонты не подвергались затоп-
лению, т.к. вода через сбойку на отметке 105 м перетекала в ш.
«Комсомолец» ГК «Артемуголь».
Наибольший объем затопленных выработок имела группа
гидравлически связанных между собой шахт № 1-3, «Кочегарка»,
им. Ленина ГК «Артемуголь» и «Комсомолец» – более
20 млн. м3, а по самому крупному комплексу шахт (им. Гаевого
ГК «Артемуголь», им. К.Маркса ГК «Дзержинскуголь», «Крас-
ный Профинтерн» и «Юнком ГК «Орджоникидзеуголь») – соста-
вила более 45 млн. м3.
Выводы.
1. Представленные данные дают возможность при разработ-
ке проектов затопления шахт рассчитать размеры сечения подго-
товительных пластовых выработок после их погашения и опреде-
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 9 (частина I), 2011
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 9 (part I), 2011
153
лить необходимый объем воды для заполнения выработанного
пространства при консервации горного предприятия.
2. Расчет по предложенной формуле коэффициента заполне-
ния (Kзап) пространства штреков боковыми породами позволит
дать более точные результаты при расчете затопления пластовых
выработок с учетом конкретных горно-геологических условий.
СПИСОК ССЫЛОК
1. Янукович В. Ф. Решение геоэкологических и социальных
проблем при разработке и закрытии угольных шахт /
В. Ф. Янукович, Н. Я. Азаров, А. Д. Алексеев, А. В. Анцифе-
ров, Е. И. Питаленко - Донецк: ООО «Алан» – 2002. – 480 с.
2. Борисов А. А. Механика горных пород и массивов. М., Недра,
1980. – 360 с.
3. Инструкция по выбору рамных податливых крепей горных
выработок: Утв. Минуглепромом СССР 30.04.91. Изд. 2-е, пе-
рераб. и доп. – С.-Петербург, 1991. – 125 с.
4. Калфакчиян А. П., Александров В. Г., Воробьев Е. А., Пита-
ленко Е. И. Совершенствование средств и способов поддер-
жания подготовительных выработок на шахтах Центрального
района Донбасса. – Днепропетровск, «Січ», 1994.
5. Борзых А. Ф. Содержание, ремонт и ликвидация выработок
угольных шахт: Монография / А. Ф. Борзых, Ю. Е. Зюков,
С. Н. Княжев. – Алчевск: ДонГТУ, 2004. – 614 с.
6. Питаленко Е. И. Управление геомеханическими процессами
при отработке крутых угольных пластов: Диссертация на по-
лучение научной степени д-ра техн. наук / УДК 622.838. –
Донецк, 2003. – 320 с.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-99687 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1996-885X |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-02T10:48:06Z |
| publishDate | 2011 |
| publisher | Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Питаленко, Е.И. Васютина, В.В. Дроздова, Н.А. 2016-05-02T10:14:54Z 2016-05-02T10:14:54Z 2011 Расчет сечения подготовительных пластовых выработок после их погашения / Е.И. Питаленко, В.В. Васютина, Н.А. Дроздова // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2011. — № 9, ч. 1. — С. 145-153. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. 1996-885X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/99687 622.83 У статті представлено новий спосіб розрахунку перерізу пластових виробок після їхнього погашення, який необхідний для визначення обcягу води при розробці проектів затоплення шахт. Це дозволить дати найбільш точний попередній прогноз заповнення виробок водою при консервації гірничих підприємств. We present a new method to calculate cross-section of in-seam workings after their liquidation, which is required to determine water volume when developing projects for mine flooding. This will allow giving a more accurate preliminary prediction of flooding workings with water in closing-down of mining plants. ru Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України Наукові праці УкрНДМІ НАН України Расчет сечения подготовительных пластовых выработок после их погашения Article published earlier |
| spellingShingle | Расчет сечения подготовительных пластовых выработок после их погашения Питаленко, Е.И. Васютина, В.В. Дроздова, Н.А. |
| title | Расчет сечения подготовительных пластовых выработок после их погашения |
| title_full | Расчет сечения подготовительных пластовых выработок после их погашения |
| title_fullStr | Расчет сечения подготовительных пластовых выработок после их погашения |
| title_full_unstemmed | Расчет сечения подготовительных пластовых выработок после их погашения |
| title_short | Расчет сечения подготовительных пластовых выработок после их погашения |
| title_sort | расчет сечения подготовительных пластовых выработок после их погашения |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/99687 |
| work_keys_str_mv | AT pitalenkoei rasčetsečeniâpodgotovitelʹnyhplastovyhvyrabotokposleihpogašeniâ AT vasûtinavv rasčetsečeniâpodgotovitelʹnyhplastovyhvyrabotokposleihpogašeniâ AT drozdovana rasčetsečeniâpodgotovitelʹnyhplastovyhvyrabotokposleihpogašeniâ |