Основной принцип состоит в управлении (снижении) напряженностью пород, т. е. в разгрузке соответствующих частей массива полезного ископаемого или пород от опасных напряжений, в изменении их механических свойств (в первую очередь в повышении способности к пластическим деформациям). Кроме того, при предупреждении внезапных выбросов, производят дополнительно дегазацию пластов, слоев и залежей.
Можно выделить региональные меры предупреждения горных ударов и внезапных выбросов пород и газа, осуществляемые задолго до их проявления и охватывающие добычные участки или же пласты, и локальные меры, относящиеся к отдельным горным выработкам.
К региональным мерам относятся: опережающая отработка защитных пластов (слоев, залежей); предварительная дегазация массива скважинами; профилактическое увлажнение или рыхление пласта впереди очистных выработок или на подготавливаемом горизонте. Локальными мерами являются: бурение опережающих разгружающе-дегазирующих скважин из действующих выработок; обработка опасного массива нагнетанием воды в пласт под давлением в режимах гидрорыхления, гидроотжима и гидроразрыва; гидровымыв полостей и щелей; взрывное рыхление: применение разгрузочных щелей и опережающей крепи.
Опыт показывает, что наиболее радикальным является применение региональных мер, которые позволяют своевременно выявить пласты, слои пород, залежи или крупные участки шахтных полей, опасные по горным ударам или внезапным выбросам, предусмотреть проектом и осуществить на стадии вскрытия и подготовки рациональные решения, приемы и последовательность ведения горных работ, которые полностью устраняли бы опасные динамические проявления горного давления или сводили их к минимуму.
О том, насколько это важно, свидетельствует приводимый пример шахт Кизеловского бассейна, где главные трудности решения проблемы борьбы с горными ударами были тем и обусловлены, что к борьбе с горными ударами приступили лишь тогда, когда они начали проявляться в большом количестве и с большой силой. Однако к этому времени многие основные горные выработки на ряде шахт и горизонтов были пройдены без учета опасности проявления горных ударов, проектами предусматривался неоптимальный по фактору горных ударов порядок развития горных работ, применение неблагоприятных систем разработки. В связи с этим потребовалось свыше десяти лет, чтобы перестроить работу основных шахт бассейна с учетом удароопасиости пластов.
В настоящее время при планировании и ведении горных работ и угрожаемых и опасных но горным ударам и внезапным выбросам месторождениях соблюдаются следующие общие принципы:
· нарезка месторождения на шахтные поля и их отработка производится с учетом обеспечения планомерного извлечения запасов без образования участков с большой концентрацией напряжений;
· максимально возможное использование опережающей отработки защитных пластов (залежей);
· исключение встречных и догоняющих фронтов очистных работ;
· уменьшение количества горных выработок впереди фронта очистных работ в отрабатываемых удароопасных пластах (залежах);
· сокращение камерных систем разработки;
· применение узкозахватной выемки;
· предупреждение зависания кровли над выработанным пространством.
Вскрытие пластов и залежей
Вскрытие одиночных пластов и залежей полезного ископаемого или свит пластов следует осуществлять выработками, проходимыми по породам или пластам, не опасным по горным ударам и внезапным выбросам. В таких случаях возможность динамических проявлений горного давления возникает лишь в момент подхода вскрывающих капитальных выработок к пласту или залежи, опасным по горным ударам или внезапным выбросам, либо при пересечении этого пласта (залежи). Одним из способов устранения опасности динамических проявлений на участке пересечения полезного ископаемого вскрывающей выработкой является разгрузка вскрываемого участка посредством отработки защитного слоя вокруг выработки. Эффективен и другой способ, состоящий в изменении механических свойств вскрываемого участка полезного ископаемого посредством сотрясательного взрывания через глубокие опережающие скважины, буримые из забоя вскрывающей выработки в полезное ископаемое. При вскрытии угольных пластов, опасных по внезапным выбросам, применяют также их увлажнение через передовые скважины, гидровымывание и дегазацию. Гидровымынание особенно целесообразно при сложной структуре угольных пластов и наличии в них перемятых пачек угля.
Для повышения производительности работ при гидровымы-вании применяются различные механизмы, в том числе специально созданная для wntx целей установка УГВ-1. Гидровымыиаппс производится через скважины диаметром 80—200 мм, пробуренные ил квершлага в опасный пласт через породную «пробку» толщиной свыше 4 м, оставленную между забоем квершлага и опасным пластом. Пласт вымывается гидромонитором, оборудованным изогнутой насадкой диаметром 6—10 мм. Скорость гидровымыва полостей при вскрытии пластов составляет в среднем 0,5 м в 1 мин, количество извлекаемого через скважины угля обычно колеблется в пределах 15—40 т. Управление процессом гидровымывания производится дистанционно. При высокой крепости угля опасного пласта применяется восходящий порядок гидровымывания, при низкой (сыпучих и мягких углях) — нисходящий, при этом для предотвращения обрушения нависающего массива угля верхняя часть полости периодически заполняется нагнетаемым через контрольные скважины быстротвердеющим густым бетоном.
При вскрытии выбросоопасных крутых угольных пластов квершлагами дает эффект применение каркасной опережающей крепи. С этой целью через породную «пробку» и вскрывающий пласт бурят в один или два ряда серию скважин по контуру верхней части квершлага. Длина скважин должна быть такой, чтобы они полностью пересекли пласт и углубились во вмещающую породу на глубину до 1,5 м. В скважины заводят металлические балки или трубы, под выступающие из скважин концы которых подводят металлическую или железобетонную арку. Получаемое сооружение может воспринять давление покрывающих пород при вскрытии пласта сотрясательным взрыванием. Пробуренные скважины способствуют также частичной дегазации угольного пласта на участке вскрытия.
Капитальные и подготовительные полевые выработки по выбросоопасным песчаникам Донбасса целесообразно располагать вблизи почвы или кровли пласта песчаника, избегая проведения их в средней части пласта, где выбросоопасность максимальна.
Рекомендуемая литература: основная [1-10], дополнительная [11-15].
Контрольные задания для СРД (тема 5) [1- 4]
1. Изложите основные принципы выбора способа управления горным давлением при ведении очистных работ
2. Каковы способы предупреждения и борьбы с горными ударами и внезапными выбросами
3. Как управляют горным давлением при вскрытии пластов и залежей
4. Что представляет собой опережающая отработка защитных пластов
5. Как горное давление влияет на выбор системы разработки
5. Методические указания для выполнения практических (семинарских) занятий
Тема 4 Расчет напряженно-деформированного состояния вязко-упруго-пластического массива горных пород вокруг протяженной горизонтальной выработки (2 часа)
План занятия:
1. Получение задания и анализ задачи.
2. Магистрант производит обработку и подготовку исходной информации для решения задачи.
3. На основании полученных исходных данных определить распределения напряжений вокруг горизонтальной одиночной выработки круглого сечения
4. Рассчитать величину смещения контура выработки
5. Выполнение задания. Получение консультаций у преподавателя.
6. Оформление отчета.
Рекомендуемая литература: основная [1-10], дополнительная [11-15].
Контрольные задания для СРД (тема 4) [1-9]
1 – Самостоятельно определить НДС вокруг одиночной выработки и величину смещения ее контура;
Тема 4 Определение податливости крепи (1 час)
План занятия:
1. Получение задания и анализ задачи.
2. На основании полученных исходных данных или произведенных ранее расчетов магистрант определяет податливость крепи с учетом возможных смещений контура, которые развиваются вследствие деформации ползучести и разрыхления пород.
3. Выполнение задания. Получение консультаций у преподавателя.
4. Оформление отчета.
Рекомендуемая литература: основная [1-10], дополнительная [11-15].
Контрольные задания для СРД (тема 4) [1-9]
1 – Самостоятельно рассчитать податливость крепи с учетом возможных смещений контура выработки;
Тема 4 Расчет нагрузки на крепь (1 час)
План занятия:
1. Получение задания и анализ задачи.
2. На основании полученных исходных данных или произведенных ранее расчетов систематизации данных о взаимодействии крепи и массива горных пород магистрант определяет основную расчетную схему режимов ее работы.
3. На основании выбранной схемы магистрант производит расчет нагрузки на крепь.
4. Выполнение задания. Получение консультаций у преподавателя.
5. Оформление отчета.
Рекомендуемая литература: основная [1-10], дополнительная [11-15].
Контрольные задания для СРД (тема 4) [1-9]
1 – Самостоятельно рассчитать нагрузку на крепь выработки;
Тема 5 Напряженно-деформированное состояние угольного пласта и вмещающих пород вокруг очистной выработки (4 часа)
План занятия:
1. Получение задания и анализ задачи.
2. На основании полученных исходных данных с помощью метода конечных элементов определить НДС массива вокруг очистной выработки.
3. По результатам расчетов строятся диаграммы напряжений и перемещений в массиве в окрестности механизированного комплекса
4. Выполнение задания. Получение консультаций у преподавателя.
5. Оформление отчета.
Рекомендуемая литература: основная [1-10], дополнительная [11-15].
Контрольные задания для СРС (тема 4) [1-9]
1 – Самостоятельно определить НДС массива вокруг очистной выработки;
Тема 6 Расчет параметров управления труднообрушающимися кровлями в очистных выработках (4 часа)
План занятия:
1. Получение задания и анализ задачи.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 |
