Рисунок 8.1 – Схема расположения опережающих шпуров при проведении
подготовительных выработок в опасной зоне
Рисунок 8.2 – Схема расположения опережающих шпуров при ведении
очистных работ в опасной зоне
Длина шпуров принимается не более 5 м, диаметр – не более 46 мм. После подвигания подготовительного забоя на расстояние не более 3 м производится осмотр забоя. При отсутствии признаков близости затопленной скважины цикл по бурению опережающих шпуров повторяется.
В очистных выработках при входе в опасную зону опережающие шпуры бурятся через 3-4 м по длине лавы (рисунок 8.2).
Длина шпуров принимается не более 5 м, диаметр – не более 46 мм. Опережение линии очистного забоя шпурами должно быть не менее 3 м. При последующем цикле бурения шпуры располагают посередине между шпурами, пробуренными в предыдущем цикле.
Если в забое, приближающемся к зоне, опасной по прорывам воды, появляются признаки возможного прорыва воды (потение забоя, усиление капежа и др.), люди должны быть немедленно выведены из этой выработки и других, находящихся под угрозой затопления.
К параметрам мероприятий по спуску воды из затопленных скважин относятся:
· давление столба воды в затопленной скважине Но, м вод.ст.;
· объем воды в скважине V, м3;
· ширина (радиус) опасной зоны S, м;
· диаметр водоспускной скважины d, мм;
· длина водоспускной скважины l, м;
· ожидаемый приток воды после вскрытия скважины Q, м3/ч;
· время спуска воды Т, мин.
Давление столба воды Но (м вод.ст) в затопленной скважине определяется по замерам уровня воды в скважине (в расчете для полностью затопленной скважины принимать Но равным глубине горных работ Н).
Объем воды в затопленной скважине V (м3) рассчитывается по формуле:
, (8.1)
где D – диаметр затопленной скважины, м.
Ширина опасных по прорывам воды зон (барьерных целиков) у затопленных выработок S (м) определяется по формуле
, (8.2)
где H - расстояние по вертикали от земной поверхности до пласта в опасной зоне, м;
m - вынимаемая мощность пласта, м;
Dl - погрешность положения затопленной выработки (в расчетах принимать 5 м).
У затопленных вертикальных стволов, шурфов и скважин радиус круговой опасной зоны рассчитывается по формуле (8.2) с увеличением полученного значения на 5 м.
Ширина опасной зоны принимается равной 20 м, если при расчете она получилась менее 20 м.
Диаметр водоспускных скважин принимается не более 46 мм.
Длина скважины до затопленной выработки l (м) принимается не менее ширины барьерного целика S.
Ожидаемый приток по водоспускной скважине Q (м3/ч) при спуске по ней воды из затопленных выработок рассчитывается по формуле
, (8.3)
где d - диаметр водоспускной скважины (принимать 0,045 м);
g - ускорение силы тяжести, g = 9,8 м/с2.
Расчет времени, необходимого для спуска воды из затопленной выработки, проводится с учетом постепенного снижения дебита скважин при
уменьшении напора на их устья, а также притока подземных вод. Среднее значение притока Qср (м3/ч) определяется как половина от максимального значения, рассчитанного по формуле (8.3).
Время спуска воды из затопленной скважины Т (мин) определяется по формуле
, (8.4)
где q – водопроницаемость вскрытых скважиной пород, в расчете принимать 0,03-0,06 м3/ч.
8.3. Построение границ опасных зон у затопленных выработок (барьерных и предохранительных целиков)
Построение границ опасных зон у затопленных выработок (барьерных и предохранительных целиков) производится согласно рисунку 8.3.
Построение границ опасных зон производится по следующим исходным данным.
Рисунок 8.3 – Построение границ опасных зон у затопленных выработок
(барьерных и предохранительных целиков)
Горные выработки вышележащего пласта 1 в контуре АБВГ затоплены. Размеры затопленного пространства по простиранию L пр и падению L падприведены в таблице 8.2.
Расстояние от земной поверхности до нижней границы затопленной выработки Н2 соответствует глубине ведения горных работ Н (таблица 8.2). Расстояние от поверхности до верхней границы затопленной выработки определяется расчетом.
Вынутая мощность пласта 1 соответствует значению m (таблица 8.2). Расстояние h между пластами 1 и 2 приведено в таблице 8.2.
8.3.1. Расчет и построение опасной зоны (барьерного целика) у затопленных выработок
Ширина опасной зоны (барьерного целика) в пласте 1 рассчитывается по формуле (8.2) отдельно для нижней и верхней границы затопленной выработки (соответственно S2 и S1).
Ширина опасной зоны принимается равной 20 м, если при расчете она получилась менее 20 м.
На горизонтальном плане пласта 1 от угловых точек А и Г верхней границы контура затопленных выработок откладываются в направлении простирания значения S1, и в направлении восстания пласта – горизонтальная проекция значения S1 и получаются точки 1, 2, 3, 4.
Аналогично от угловых точек Б и В нижней границы контура затопленных выработок откладываются в направлении простирания значения S2, и в направлении падения пласта – горизонтальная проекция значения S2 и получаются точки 5, 6, 7, 8.
Соединяем точки 1 и 5, 3 и 7 прямыми линиями и продолжаем их до пересечения с прямыми, соединяющими точки 2 и 4, 6 и 8.
Полученные точки а, б, в, г являются угловыми точками контура опасной зоны (барьерного целика) в пласте 1.
8.3.2. Построение границ опасной зоны (предохранительного целика) под затопленными выработками
Граница опасной зоны (предохранительного целика) в нижележащем пласте 2 определяется по углам разрывов.
Для условий Кузнецкого бассейна значения углов разрывов принимаются согласно таблице 8.1.
Таблица 8.1 – Значения углов разрывов
| Угол падения пласта α, град. | β, град. | γ, град. |
| 0-50 | (92-α)* | |
| 51-55 | ||
| 56-90 | - |
*Примечание: если полученное значение превышает 90о, то принимается 90о.
На вертикальный разрез вкрест простирания пластов 1 и 2 проектируются с плана точки а, б, в, г. Получаем точки а(г) и б(в).
Из точки а(г) проводится линия под углом β до пересечения с пластом 2 и получаем точку к(л).
Из точки б(в) проводится линия под углом γ до пересечения с пластом 2 и получаем точку д(е).
Полученные точки л, к, е, д являются угловыми точками контура опасной зоны (предохранительного целика) в пласте 2.
8.4. Порядок выполнения работы
1. Перед началом выполнения работы студент внимательно изучает теоретические сведения, изложенные в п.8.1, методики расчета параметров мероприятий по спуску воды из затопленных скважин и построения границ опасных зон у затопленных выработок (барьерных и предохранительных целиков), приведенные в пп.8.2 и 8.3.
Усвоение материала проверяется контрольными вопросами, приведенными в п.8.5.
2. Производится расчет параметров опасной зоны и мероприятий по спуску воды из затопленных скважин по формулам (8.1)-(8.4). Строятся схемы расположения опережающих шпуров в подготовительной выработке и очистном забое согласно схемам рисунков 8.1 и 8.2. Схемы строятся с соблюдением масштаба и указанием численных значений параметров.
Исходными данными для расчета являются:
· глубина ведения горных работ Н, м;
· вынимаемая мощность пласта m, м;
· диаметр затопленной скважины D, м.
Варианты исходных данных приведены в таблице 8.2.
3. Производится расчет и построение границ опасных зон (барьерных и предохранительных целиков) согласно рисунку 8.3. Построение границ опасных зон производится строго с соблюдением масштаба.
Исходными данными для расчета и построения являются:
· нижняя граница ведения горных работ Н, м;
· вынутая мощность m пласта 1, м;
· угол падения пластов α, град.
· длина затопленного пространства по падению L пад, м;
· ширина затопленного пространства по простиранию L пр, м;
· расстояние между пластами h, м.
Варианты исходных данных приведены в таблице 8.2.
4. После изучения теоретических сведений, выполнения расчетов, построения схем и границ опасных зон работа представляется к защите.
8.5. Контрольные вопросы
1. Зоны, опасные по прорывам воды.
2. Назначение барьерных и предохранительных целиков.
4. Мероприятия по спуску воды из затопленных выработок.
5. Методика расчета параметров опасной зоны и мероприятий по спуску воды из затопленных скважин.
6. Методика построения границ опасных зон у затопленных выработок (барьерных и предохранительных целиков).
Таблица 8.2 – Исходные данные к расчету параметров зон, опасных
по прорывам воды, и мероприятий по спуску воды
Из затопленных скважин
| № варианта | Н, м | m, м | D, м | α, град | L пад, м | L пр, м | h, м |
| 3,6 | 0,076 | ||||||
| 3,5 | 0,100 | ||||||
| 3,4 | 0,116 | ||||||
| 3,3 | 0,076 | ||||||
| 3,2 | 0,100 | ||||||
| 3,1 | 0,116 | ||||||
| 3,0 | 0,076 | ||||||
| 2,9 | 0,100 | ||||||
| 2,8 | 0,116 | ||||||
| 2,7 | 0,076 | ||||||
| 2,6 | 0,100 | ||||||
| 2,5 | 0,116 | ||||||
| 2,4 | 0,076 | ||||||
| 2,3 | 0,100 | ||||||
| 2,2 | 0,116 | ||||||
| 2,1 | 0,076 | ||||||
| 2,0 | 0,100 | ||||||
| 1,9 | 0,116 | ||||||
| 1,8 | 0,076 | ||||||
| 1,7 | 0,100 | ||||||
| 2,0 | 0,116 | ||||||
| 2,4 | 0,076 | ||||||
| 2,8 | 0,100 | ||||||
| 3,2 | 0,116 | ||||||
| 3,6 | 0,100 |