Документ утратил силу или отменен. Подробнее см. Справку
"Инструкция по безопасному ведению горных работ на шахтах, разрабатывающих угольные пласты, склонные к горным ударам. РД 05-328-99" (утв. Постановлением Госгортехнадзора РФ от 29.11.1999 N 87) (вместе с "Методикой прогнозирования удароопасности...

Приложение 10. ПРОГНОЗ И ПРЕДОТВРАЩЕНИЕ ГОРНЫХ УДАРОВ С РАЗРУШЕНИЕМ ПОЧВЫ ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫХ ВЫРАБОТОК ПЛАСТА МОЩНОГО, РАЗРАБАТЫВАЕМОГО ШАХТАМИ ОАО "ВОРКУТАУГОЛЬ"

Приложение 10

ПРОГНОЗ И ПРЕДОТВРАЩЕНИЕ ГОРНЫХ УДАРОВ С РАЗРУШЕНИЕМ

ПОЧВЫ ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫХ ВЫРАБОТОК ПЛАСТА МОЩНОГО,

РАЗРАБАТЫВАЕМОГО ШАХТАМИ ОАО "ВОРКУТАУГОЛЬ"

1. Прогноз горных ударов с разрушением почвы подготовительных выработок состоит из двух этапов: регионального и локального.

Для выполнения регионального и локального прогноза необходимы следующие исходные данные:

глубина расположения выработки Н, м;

мощность угольного пласта m, м;

ширина выработки вчерне а, м;

литологический состав, мощность и физико-механические свойства пород почвы определяются организацией, имеющей лицензию Госгортехнадзора России, по результатам кернового бурения, выполняемого шахтой на глубину не менее 2а;

границы опасных зон ведения горных работ (зон ПГД, у передовых выработок, у геологических нарушений и др.).

Полученные материалы передаются ВНИМИ, на основании которых дается заключение об опасности участка выработки.

Шаг заложения геологоразведочных скважин принимается равным 100 м. В районах передовых выработок с учетом параметров слоистости заложение скважин осуществляется по схеме (рис. 10.1). По заключению ВНИМИ шаг заложения может быть скорректирован.

2. Региональным прогнозом вдоль подготовительной выработки

выявляются участки, в пределах которых в почве залегают слои

пород, потенциально склонные к горным ударам, т.е. с

сигма > 50 МПа и мощностью m >= 0,5 м (рис. 10.2).

сж п

Потенциально опасными зонами (ПОЗ) считаются участки, на

которых выполняется условие 2 <= а / m <= 6, где а -

п сл п

приведенная ширина подготовительной выработки, м; m - мощность

сл

прилегающей к почве выработки толщи, включающей породный слой,

склонный к горным ударам.

Приведенная ширина подготовительной выработки учитывает зону

разгрузки угольного пласта в ее боках и определяется по формуле:

а = а + 2b = а + m / 2 (для пласта Мощного на Воркутинском

п

месторождении зона разгрузки b = m / 4).

В пределах ПОЗ толщу пород мощностью m , включающую слой

сл

(слои) пород, склонный к горным ударам, считают опасным слоем.

3. Локальным прогнозом в пределах ПОЗ выделяются опасные

участки с учетом горно-геологической и горно-технической

обстановки в районе выработки. Участки подготовительной выработки

считаются опасными зонами (ОЗ), если выполняется условие:

1

хи гамма Н (сигма + 1) >= 0,8 сигма ,

x сж

где:

хи - коэффициент пригрузки, учитывающий влияние

горно-геологической и горно-технической обстановки.

Выявленные ОЗ наносят на план горных работ красным цветом.

Коэффициент пригрузки хи принимается равным:

в зоне влияния очистной выработки хи = 1,4;

в зоне подхода очистной выработки к передовой выработке по

графику - рис. 10.3;

в зонах влияния геологических нарушений и зонах хи определяют

ПГД по результатам экспертной оценки, проводимой ВНИМИ;

гамма - удельный вес пород, МН/куб. м;

1

сигма - параметр, отражающий сжимающие напряжения,

х

действующие в опасном слое и определяемые по графику рис. 10.4;

лямбда - коэффициент бокового отпора (лямбда = 0,7);

сигма - предел прочности на одноосное сжатие опасного слоя,

сж

МПа.

Для слоистых толщ значения сигма , Е и Е определяются как

сж сл *

средневзвешенные по мощности отдельных слоев, например для:

Е m + E m + ...E m

1 1 2 2 n n

Е = ------------------------,

сл m + m + ...m

1 2 n

где Е , Е , Е - модули упругости и m , m , m - мощности

1 2 n 1 2 n

слоев.

Все работы по прогнозу опасных зон и мер по предотвращению горных ударов в почве выработок организует технический руководитель - главный инженер шахты. На эксплуатационном участке должна находиться необходимая документация с нанесенными ОЗ. В службе прогноза и борьбы с горными ударами должен быть журнал с занесенными результатами прогноза и контроля эффективности локальных мер борьбы с горными ударами в почве выработок.

4. Предотвращение горных ударов с разрушением почвы выработок может быть достигнуто изменением положения выработки относительно слоев, склонных к горным ударам, или разупрочнением опасного слоя.

Изменение положения подготовительной выработки относительно слоев, склонных к горным ударам, планируется на стадии составления паспортов выемочного участка, рекомендуется комиссией по горным ударам с учетом заключения ВНИМИ и утверждается техническим руководителем организации.

5. Предотвращение горных ударов с разрушением почвы выработки достигается путем разупрочнения опасного слоя с помощью камуфлетного взрывания по технологии гидромикроторпедирования шпуровым или скважинным способом до подхода очистного забоя к границе ОЗ на ширину зоны опорного давления.

Паспорта на ведение буровзрывных работ (БВР) по разупрочнению почвы выработок в ОЗ разрабатываются институтом "ПечорНИИпроект", согласовываются с ВНИМИ и территориальным органом Госгортехнадзора России.

Шпуровой способ применяют для разупрочнения опасного слоя мощностью не более 1,5 м и при глубине залегания не далее 3 м от поверхности почвы выработки. При мощности опасного слоя более 1,5 м рекомендуется применять скважины. Для реализации способов рассчитывается радиус трещинообразования:

3 __________

R = 1,6 \/Q / сигма , м,

т р

где:

Q - величина заряда, кг;

сигма - предел прочности пород.

р

Для Q = 3 кг R = 1,1 - 1,3 м, соответственно для Q = 6 кг

т

R = 1,3 - 1,5 м, Q = 10 кг R = 1,6 - 1,9 м.

т т

Другие параметры рассчитываются в соответствии с действующими нормативными документами по взрывным работам.

При расположении торпедозарядов на расстоянии до 5 м от устья скважины предусматривается установление дополнительных распорок на момент взрывания.

6. Контроль эффективности разупрочнения почвы выработок проводит организация, имеющая лицензию Госгортехнадзора России, методом преломленных волн (МПВ) посредством сопоставления результатов продольного сейсмического профилирования в ОЗ до и после проведения профилактических мероприятий. Сущность метода состоит в возбуждении и регистрации в почве выработки сейсмического волнового поля, представленного прямыми и преломленными (преломленно-рефрагированными) на границах раздела упругих слоев волнами. Регистрируемые волны содержат информацию о строении этих слоев.

В теоретическом обосновании МПВ заложена возможность определения границ смены литотипов пород в почве выработки при соблюдении условия, что скоростная характеристика каждого последующего (с глубиной) слоя выше предыдущего. Преломленно-рефрагированные волны возникают в случае нарастания значений скорости с глубиной в пределах одного литотипа.

Метод преломленных волн применяют в модификации продольного профилирования с применением следующих основных параметров наблюдений:

база приема - 29 м, 35 м;

шаг расстановки сейсмоприемников - 1 м;

расстояние между соседними пунктами взрыва - 6 м;

количество сейсмограмм на одном пункте взрыва - 2.

При использовании 24-канальных сейсмостанций вынос пунктов взрыва составляет 1 м, 7 м, 13 м, количество сейсмограмм на одном пункте - 2, при использовании 12-канальных сейсмостанций вынос пунктов взрыва - 1 м, 7 м, 13 м, 19 м, 25 м, а количество сейсмограмм - 3.

Обработка сейсмограмм реализуется с помощью имеющихся пакетов прикладных программ на ПЭВМ.

Первым итогом обработки является построение сейсмического разреза по профилю, на котором наносятся положение и форма преломляющих границ. В результате сопоставления материалов сейсмических наблюдений с данными разведочного бурения сейсмическому разрезу придается геологическое содержание.

Для выполнения исследований на участке работ разбуривается профиль шпуров (взрывных и для установки сейсмоприемников) глубиной 0,6 - 0,8 м на расстоянии 1 м от борта выработки со стороны лавы. Шпуры, предназначенные для установки сейсмоприемников, оборудуются металлическими стержнями для крепления на них датчиков.

Возбуждение упругих колебаний осуществляется взрывом связки электродетонаторов в количестве 3 - 5 штук. Запись колебаний производится по z-компоненте волнового поля.

В процессе обработки сейсмограмм строят графики зависимости

времени прихода волны от величины пройденного ею расстояния

(годографы), по которым определяют скорость волн V

соответствующих литотипов пород с последующим расчетом глубин их

преломляющих границ. Расчет глубины залегания преломляющей

границы (h) производится с использованием способа t по формуле:

0

_____________________

h = [X \/(V - V ) / (V + V )] / 2, м,

2 1 2 1

где:

X - координата точек пересечения годографов;

V - скорости упругих волн в верхнем и нижнем слоях.

1,2

Критерием оценки эффективности мероприятий является положение верхней преломляющей границы (h*), соответствующее положению кровли верхнего не нарушенного обработкой слоя породы и соотношение скоростей продольных волн в прочном слое до (V) и после (V*) обработки. Данный параметр по результатам опытно-методических работ меняет свое значение от 1 до 0,6 и менее.

Обработка считается эффективной, если одновременно

выполняются следующие неравенства: h* > m и V* / V <= 0,6.

сл

Контроль эффективности мероприятий по предотвращению горных ударов в почве выработки может быть скорректирован или изменен по заключению ВНИМИ.

2. Камуфлетное взрывание и бурение разгрузочных скважин