Определение групп совместно разрабатываемых пластов

На стадии генеральных схем раскройки шахтного поля целесообразно определять группы совместно разрабатываемых пластов по допустимым условиям подработки объектов.

1. При углах падения свит пластов a ≤ 25° группы совместно разрабатываемых пластов определяются на основании сравнения допустимых горизонтальных деформаций (показателей деформаций) [e_д] (допустимых скоростей горизонтальных деформаций [w_д]) с их ожидаемыми значениями:

а) на разрезе по простиранию

≤ [e_д]; (4)

≤ [w_д],

где m₁; m₂; m_n - соответственно вынимаемые мощности первого, второго и n-го пластов в группе;

H₁; H₂; H_n - соответственно глубины залегания первого, второго, n-го пластов в группе в точках пересечения с плоскостью, проведенной под углом s = 90° - 0,8a через рассматриваемую точку; угол падения пластов;

V₁, V₂, V_n - соответственно скорости подвигания очистных забоев в первом, втором, n-м пластах группы;

- коэффициент, определяемый по табл. 9 для различных бассейнов;

- коэффициент, определяемый по табл. 6 для различных бассейнов.

Таблица 6

Значения коэффициента

Бассейн, месторождение
Восточный Донбасс, Кузбасс, Кизеловский, Воркутинский, Партизанский, Подгородненское	2,4
Челябинский, Артемовское, Тавричанское, Шкотовское	2,2
Буланашское, Интинское, Липовецкое	2,0

б) на разрезе вкрест простирания

≤ [e_д]; (5)

≤ [w_д].

2. При углах падения свит пластов a > 25° суммарная вынимаемая мощность одновременно разрабатываемых пластов может определяться следующим образом.

По допустимым горизонтальным деформациям и допустимым наклонам (показателям деформаций), исходя из выражений:

m_c ≤ ;

m_c ≤ , (6)

где m_c - приведенная суммарная вынимаемая мощность одновременно разрабатываемых пластов в зоне влияния на рассматриваемый объект;

H_г - глубина отрабатываемого горизонта, м.

Зона влияния определяется по углам b₀ и g₀ на разрезе вкрест простирания или углом d₀ на разрезе по простиранию (см. рис. 3.1, б).

, (7)

где h_1-2, h_1-3, h_1-n - соответственно мощности междупластий по горизонтали между первым и вторым, первым и третьим, первым и n-м пластами.

3.4. Прогноз вероятных сдвижений и деформаций при перспективном планировании горных работ

3.4.1. Вероятные сдвижения и деформации земной поверхности при углах падения пластов a ≤ 25°, когда границы выработок не располагаются в одной горизонтальной плоскости, определяются по формулам:

1) оседание

; (8)

2) горизонтальные сдвижения вкрест простирания пластов,

x_в = ±(0,3 + tga)cosa(m₁ + C₂m₂ + C₃m₃), (9)

где m₁, m₂, m₃ - вынимаемые мощности трех наиболее влияющих пластов; (пластов, имеющих максимальные отношения m₁/H₁, m₂/H₂, m₃/H₃, в порядке их убывания,

H₁, H₂, H₃ - глубины залегания пластов в точке пересечения с плоскостью, проведенной под углом s = 90° - 0,8a, через охраняемый объект (рис. 5);

C₂, C₃ - соответственно коэффициенты влияния второго и третьего пластов, зависящие от расстояний между проекциями границ выработанного пространства по напластованию в первом и втором Dl_1-2, первом и третьем наиболее влияющих пластах Dl_1-3, а также мощностей междупластья между ними h_1-2, h_1-3.

В тех случаях, когда значения Dl могут быть заданы, величины коэффициентов C₂ и C₃ могут определяться по табл. 7 в зависимости от отношений и < 1,0, где H₁ - глубина залегания наиболее влияющего пласта свиты в точке пересечения с плоскостью, проведенной под углом s = 90° - 0,8a через охраняемый объект (см. рис. 5); Dh - мощность междупластья между первым, наиболее влияющим, и рассматриваемым пластом.

Рис. 5. Схема к прогнозу вероятных сдвижений и деформаций при залегании пластов под углом a ≤ 25°

Значения коэффициентов d₂; d₃ и C₂; C₃

Dl/H1	Dh/H1
d	C
	0,5	1,0		0,5	1,0
	0,9	0,9	1,0	1,0	1,0	1,0
0,25	0,9	0,9	1,0	0,9	0,85	0,85
0,5	0,2	0,6	0,8	0,5	0,6	0,7
1,0			0,2		0,1	0,2

Примечание. Промежуточные значения коэффициентов определяются интерполяцией.

В тех случаях, когда значение Dl неизвестно, и при Dh/H₁ >1 следует принимать C₂ = 0,9; C₃ = 0,8;

3) горизонтальные сдвижения по простиранию

; (10)

4) наклоны вкрест простирания пласта

, (11)

где H₁, H₂, H₃ - глубины залегания трех наиболее влияющих пластов свиты в точках их пересечения с линией максимального влияния, проведенной на разрезе вкрест простирания из рассматриваемой точки площадки под углом s = 90° - 0,8a к горизонту в сторону восстания пласта, см. рис. 5 (пластов, имеющих максимальные отношения m₁/H₁; m₂/H₂; m₃/H₃ в порядке их убывания);

- коэффициент, определяемый по табл. 8;

Таблица 8

Значения коэффициента

Бассейн, месторождение
Воркутинское	2,0
Восточный Донбасс, Кузбасс, Челябинский, Интинское, Буланашское, месторождения Приморского края	1,8
Подмосковный	1,6
Кизеловский	1,4

5) наклоны по простиранию

; (12)

6) горизонтальные деформации вкрест простирания пластов

, (13)

где - коэффициент, определяемый по табл. 9;

d₂ и d₃ соответственно коэффициенты влияния второго и третьего пластов, зависящие от расстояния Dl² в плоскости напластования между проекциями границ выработанного пространства в первом и втором, первом и третьем наиболее влияющих пластах и мощности междупластий между ними (см. рис. 5).

Таблица 9

Значения коэффициентов

Бассейн, месторождение
Буланашское, Подмосковный	1,2
Вост. Донбасс, Кузбасс, Челябинский, месторождения Приморского края	0,9
Воркутинское, Интинское	0,7
Кизеловский	0,5

В тех случаях, когда значения Dl могут быть заданы, величины коэффициентов d₂ и d₃ можно определять по табл. 7 в зависимости от отношений Dl/H₁ и Dh/H₁. При неизвестных значениях Dl и при Dh/H₁ > 1 - следует принимать d₂ = 0,8; d₃ = 0,6;

7) горизонтальные деформации по простиранию

; (14)

8) радиус кривизны вкрест простирания пластов

, (15)

где - коэффициент, определяемый по табл. 10;

Таблица 10

Значения коэффициента

Бассейн, месторождение
Челябинский, Буланашское	0,17
Восточный Донбасс, Кузбасс, Подмосковный, Воркутинское	0,2
Интинское, месторождения Приморского края	0,25
Кизеловский	0,3

; ; - коэффициенты, определяемые по табл. 11 в зависимости от глубины разработки соответственно первого, второго и третьего наиболее влияющих пластов;

Таблица 11

Значения коэффициента k_н

H, м	До 300				1000 и более
kн	1,0	1,5	2,8	3,9	4,3

Примечание. Промежуточные значения определяются интерполяцией.

9) радиус кривизны по простиранию

. (16)

3.4.2. Вероятные сдвижения и деформации при углах падения пластов a > 25°, когда нижние границы выработок располагаются в одной горизонтальной плоскости (за исключением Прокопьевско-Киселевского района Кузбасса) рассчитываются на основании следующих данных:

- из опыта работ на соседних шахтах (участках) определяется вероятная высота этажа и намечается наиболее вероятное положение горизонтов на разрезах вкрест простирания;

- из рассматриваемой точки поверхности (точка А, рис. 6) под углами b₀ и y₁ + a к горизонту проводят линии АА¢ и АА², которые определяют границы зоны влияния выработок на рассматриваемую точку А (углы b₀ и y₁ определяются по разд. 7 Правил); в пределах зоны влияния АА¢А² выбирается наиболее влияющий пласт 1 (см. рис. 6); в качестве наиболее влияющего пласта принимается пласт с максимальной вынимаемой мощностью; при вынимаемых мощностях пластов, отличающихся не более чем в 1,5-2,0 раза, в качестве наиболее влияющего пласта может использоваться пласт, расположенный в середине свиты (группы) пластов;

- расчет вероятных сдвижений и деформаций земной поверхности выполняется от влияния каждого намеченного горизонта в пределах зоны влияния АА¢А².

Рис. 6. Схема к прогнозу вероятных сдвижений и деформаций при залегании пластов под углом a > 25°

Для выбора мер защиты объектов используются максимальные значения сдвижений и деформаций, полученные от влиянии горных выработок на каждом из рассматриваемых горизонтов.

Расчеты выполняются по формулам:

а) оседание

, (17)

где m_i -вынимаемые мощности пластов, расположенных в зоне влияния АА¢А² на рассматриваемую точку поверхности (см. рис. 6);

б) горизонтальные сдвижения вкрест простирания при мощности наносов h_н ≤ 0,2H_ср (H_ср - cредняя глубина разработки):

x_в = ±(0,3 + tga)cosa . (18)

При мощности наносов h_н ≤ 0,2H_ср для выполнения прогноза горизонтальных сдвижений вкрест простирания необходимо привлечение специализированных организаций;

в) горизонтальные сдвижения по простиранию

x_в = ±0,3cosa(m₁ + m₂ + m₃), (19)

где m₁, m₂, m₃ - мощности трех наиболее влияющих пластов свиты в зоне АА¢А² (см. рис. 6);

г) наклоны вкрест простирания

, (20)

где m₁ - вынимаемая мощность первого наиболее влияющего пласта;

m₂, m₃, ..., m_n - вынимаемые мощности пластов в пределах зон АА¢А² (см. рис. 6);

H_г - глубина рассматриваемого горизонта;

h_1-2, h_1-3, h_1-n - расстояния по горизонтали, соответственно между первым и рассматриваемым пластом; в тех случаях, когда h/H_г > 1, принимается h/H_г = 1; k_i - коэффициент, определяемый по табл. 5 (при a > 25°);

д) наклон по простиранию пластов

; (21)

е) радиус кривизны вкрест простирания пластов при углах падения 25...45°

, (22)

Примечание. При углах падения пластов менее 25° расчет сдвижений и деформаций выполняется по методике разд. 3.4.1 Прил. 1, где k_к определяется по табл. 12.

Таблица 12

Значения коэффициента k_к

Бассейн, месторождение	a, (...°)	kк
Восточный Донбасс, Буланашское,		3,75
Интинское, Партизанский		2,5
Кузбасс, Челябинский, Воркутинское,		4,5
Артемовское, Тавричанское, Шкотовское, Липовецкое		3,0
Кизеловский, Подгородненское		2,5
		2,0

Примечание. Промежуточные значения k_копределяются интерполяцией.

Коэффициент k_н определяется по табл. 11 в зависимости от глубины H_г рассматриваемого горизонта;

ж) радиус кривизны по простиранию

; (23)

з) горизонтальные деформации вкрест простирания при мощности наносов h_н < 0,2H_ср

, (24)

где k - коэффициент, определяемый по табл. 4, при h/H_г > 1 принимается h/H_г = 1.

При мощности наносов h > 0,2H_ср прогноз горизонтальных деформаций вкрест простирания выполняется специализированными организациями;

и) горизонтальные деформации по простиранию пласта

. (25)

В тех случаях, когда к моменту проектирования мер защиты объектов пласты отработаны до определенного горизонта, расчеты сдвижений и деформаций выполняются следующим образом:

1. В соответствии с изложенными рекомендациями определяются суммарные сдвижения и деформации в рассматриваемой точке поверхности от влияния наиболее неблагоприятного положения горизонта S_в и при отработке пластов до проектной глубины S_пр.

2. Определяются суммарные сдвижения и деформации от влияния ранее отработанных (до проектирования мер защиты) горизонтов S_с.

3. Находятся разности сдвижений и деформаций S_в – S_с и S_пр – S_с, наибольшие из которых используются для проектирования мер защиты объектов.

В тех случаях, когда угольные пласты к моменту проектирования мер защиты отработаны до различных горизонтов, расчеты вероятных сдвижений и деформаций выполняются с привлечением специализированных организаций.

Прогноз вероятных уступов выполняется там, где они установлены по результатам наблюдений, исходя из значений вероятных наклонов.

Прогноз вероятных сдвижений и деформаций в Кузбассе при разработке свит крутопадающих пластов, залегающих в шарнирных складках с углами падения a > a_п, выполняется по рекомендациям п. 5.2 Прил. 1.