Спосіб визначення дальності захистноі дії під час випереджаючої надробітки пластів

Изобретение относится к области горной промышленности и может быть использовано при определении дальности защитного действия при опережающей надработке пластов, опасных по внезапным выбросам угля и газа. Надработка является основным способом предотвращения внезапных выбросов угля и газа, особенно на пластах, крутого падения, так как при опережающей подработке пластов выемку их необходимо вести с опережением на этаж, в противном случае на подрабатываемом пласте остается незащищенной часть пласта в нижней части этажа. Известен способ определения дальности защитного действия надработки для предотвращения внезапных выбросов угля и газа, заключающийся в том, что в почву защитного пласта бурят шпуры (скважины) или проводят горные выработки вкрест простирания пород и определяют процентное содержание песчаников в породах междупластья а размер защищенной зоны определяют по формуле где - размер защищенной зоны в почву пласта, определяемый в зависимости от ширины надрабатывающей выработки и глубины разработки, м; - коэффициент, учитывающий мощность защитного пласта; - коэффициент, учитывающий процентное содержание песчаников в породах междупластья, определяемый по формуле (Инструкция по безопасному ведению горных работ на пластах, опасных по внезапным выбросам угля, породы и газа. - М.: Минуглепром, 1989. - 192с.). К недостаткам известного способа, определенного в качестве прототипа, можно отнести следующие: 1) не учитывается мощность отдельных слоев песчаника и их удаленность от защитного пласта; 2) не учитываются прочностные свойства слоев песчаника, которые могут изменяться в больших пределах; так предел прочности песчаников на одноосное сжатие изменяется от 9 до 316МПф; 3) не учитываются мощность, прочностные свойства и удаленность от защитного пласта других видов пород, помимо песчаника, прочность которых может превышать прочность песчаника; так, предел прочности на одноосное сжатие составляет; для известняков - 60 - 197,5МПф, аргиллитов - 62 154МПа, песчано-глинистых сланцев - 12 - 133МПа и алевролитов - 9 - 212,5МПа. 4) при расчете коэффициента учитывается состав пород между защитным и рассматриваемым пластами, а не состав пород залегающих от защитного пласта на расстоянии Это приводит в одних случаях к завышению значений а в других - к снижению. Указанные недостатки свидетельствуют о том, что при использовании известного способа определения дальности защитного действия расчетные параметры не соответствуют практике разработки пластов, опасных по внезапным выбросам угля и газа, приводят к ошибочным выводам об эффективности или неэффективности защитного действия и, как следствие, к принятию неправильных решений о комплексе мер по безопасной разработке выбросоопасных пластов. Исследования, проведенные в МАКНИИ, показали, что при междупластье, в породах которого залегают отдельные тонкие соли песчаника, эффект защитного действия будет занижен. В иных условиях, при наличии мощных слоев пород с прочностью, близкой или превышающей прочностью песчаника, эти породы уменьшают деформирование и дегазацию нижележащих слоев пород, и дальность защитного действия будет завышена. В основу изобретения поставлена задача создать такой способ определения дальности защитного действия при опережающей надработке пластов для предотвращения внезапных выбросов угля и газа, в котором более полно учитываются прочностные свойства и расположение слоев пород, слагающих междупластье, и, следовательно повышается безопасность ведения горных работ на выбросоопасных пластах. Поставленная задача решается за счет того, что в способе определения дальности защитного действия при опережающей надработке пластов, заключающемся в том, что определяют глубину ведения горных работ, размеры очистной выработки защитного пласта и его мощность, а размер защищенной зоны в почву пласта определяют из соотношения где - коэффициент, учитывающий мощность защитного пласта; - размер защищенной зоны в почву пласта, зависящий от глубины разработки и размеров очистной выработки, м; согласно изобретению, определяют мощность слоев, слагающих междупластье, и их прочностные свойства, а коэффициент учитывающий влияние пород междупластья, определяют из соотношения где - коэффициент крепости пород по шкале М.М. Протодьяконова; - расстояние по нормали от защитного (надрабатывающего) пласта до почвы рассматриваемого породного слоя, м; - смешение функции при изменении коэффициента крепости пород. Способ осуществляют следующим образом. При проведении горных выработок, вкрест простирания пород или керновом бурении в междупластье между защитным и защищаемым пластами определяют количество слоев, слагающих междупластье, их мощность, расстояние до защитного пласта и отбирают образцы пород. В лабораторных условиях производят испытание образцов для определения коэффициента крепости. При малой прочности образцов коэффициент крепости определяют методом толчения, а при большой прочности определяют временное сопротивление сжатию (предел прочности на одноосное сжатие) а коэффициент крепости пород рассчитывают из соотношения выражают в МПа). Глубину ведения горных работ, мощность защитного пласта и размеры очистной выработки определяют по планам горных выработок, имеющимся на шахте. Вычисляют коэффициент из выражения (размер защищенной зоны), рассчитанная предлагаемому способу, составит Согласно где - эффективная мощность защитного пласта с учетом способа управления горным давлением; - критическая мощность защитного пласта; определяемая по "Инструкции..." в зависимости от глубины ведения горных работ и размеров очистной выработки. В зависимости от глубины работ и размеров очистной выработки определяют по "Инструкции..." размер защищенной зоны в почву пласта Затем определяют коэффициент учитывающий влияние прочностных свойств породных слоев междупластья где - коэффициент крепости пород по шкале М.М. Протодьяконова; - расстояние по нормали от защитного пласта до почвы рассматриваемого породного слоя, м; - смешение функции при изменении коэффициента крепости пород. Величину a определяют из выражения где и - значения функции при изменении коэффициента крепости соответственно с на на расстоянии от защитного пласта, которые вычисляются из выражения (1) при Если состав и свойства пород известны только на величине междупластья а последняя меньше величины то расчет завершают при Пример расчета дальности защитного действия выполнен для условия междупластья шахты имени Карла Маркса ПО "Орджоникидзеуголь". Исходные данные для расчета: - глубина разработки защитного пласта - вынимаемая мощность - способ защитного пласта управления горным давлением удержание боковых пород на кострах, где - коэффициент, учитывающий компрессионные свойства закладочного материала; - ширина выработанного пространства по падению Для этих условий: - эффективная мощность защитного пласта критическая мощность защитного (по "Инструкции..."); пласта - коэффициент - величина (по "Инструкции..."); - значение Исходные данные и расчет коэффициента приведены в таблице. Следовательно, дальность защитного действия действующей коэффициент по "Инструкции...", (при содержании песчаников в междупластье дальность защитного действия, соответственно а Таким образом, по предлагаемому способу дальность защитного действия в данных условиях больше дальности, рассчитанной согласно "Инструкции...", что подтверждается практическими данными: при мощностях междупластья, равных рассчитанной дальности, случаев появления внезапных выбросов угля и газа не отмечено на всех глубинах. В других условиях дальность защитного действия, рассчитанная по предлагаемому способу, меньше величин, определенных согласно "Инструкции..." [1]. В качестве примера приведем расчет дальности защитного действия пласта для шахты им. Карла Маркса (междупластье мощностью 87,15м, 625м). Коэффициент глубина и дальность защитного действия вычисленные по "Инструкции..." [1], составляют соответственно 0,96 и 41,5м. Те же величины, рассчитанные по предлагаемому способу, равны соответственно 0,76 и 33,1м. Последние величины более соответствуют данным практики: при междупластьях порядка 42м на указанных глубинах имели случаи проявления внезапных выбросов угля и газа.