Область восстановления опасных нагрузок на схемах б) и в) (рис. 21.4 и 21.5) образуется лишь при одновременном выполнении двух условий: а ≥ L1 + L2 и в ≥ L3.
Параметры L1 (i = 1, 2, 3), используемые для построения защищенной зоны в надработанном массиве, рассчитываются по формуле
причем значения определяются по номограмме рисунка 21.7.
Рисунок 21.7 – Номограмма для определения величин Li (i = 1, 2, 3)
Дальность эффективной защиты в почву в области восстановления опасных нагрузок составляет 0,7S2. Область восстановления опасных нагрузок включается в зону, защищенную от выбросов, однако в ней вследствие восстановления опасного уровня нагрузок могут происходить горные удары, внезапные обрушения, выдавливания, высыпания угля и другие динамические проявления горного давления, не сопровождающиеся повышенным газовыделением.
Значения допускаемых минимального и максимального опережений очистным забоем защитного пласта горных работ на защищаемом пласте (см. рисунки 21.4 и 21.5) приведены в таблице 21.7.
Таблица 21.7 — Допускаемые опережения для различных условий разработки
| Условия разработки | Величина допустимого опережения |
|---|---|
| Минимальное опережение: в1? – при подработке в2? – при надработке Максимальное опережение: в1 – при подработке в2 – при надработке | h1, но не менее 20 м h2, но не менее 20 м не ограничивается не ограничивается |
Локальная выемка, т.е. отработка ограниченных участков защитных пластов, может применяться для предотвращения выбросов в забоях подготовительных выработок, проводимых по выбросоопасным песчаникам или выбросоопасным пластам угля (рис.21.8, а), в местах вскрытия выбросоопасных пластов угля и выбросоопасных слоев песчаника квершлагами (рис.21.8, б, в) и участков а1 (рис. 21.3, д) выбросоопасных пластов.
Рисунок 21.8 – Схема к определению параметров локальной защитной ввыемки пластов: 1 1 – защитный пласт; 2 – защищаемый пласт; 3 – выбросоопасный песчаник; 4 – квершлаг
Параметры локальной выемки защитных пластов при надработке определяются в соответствии со схемами, показанными на рисунке 21.8. В случае подработки размер защитной выемки определяется аналогичным образом, только размер h2 (h21) заменяется на размер h1 (h11). Локальную выемку целесообразно применягь, когда расстояние между защитным пластом и защищаемым выбросоопасным участком не првышает 30 м.
При разработке любого, в том числе защитного пласта не исключено оставление целиков по гсрно-геологическим условиям (например, в районе разрывного нарушения) или горнотехническим причинам (например, завал лавы). При наличии оставленных целиков, а также краевых частей пласта, на смежных в свите пластах, в том числе над или под защитным, возникают зоны повышенного горного давления (ПГД), вероятность возникновения выбросов угля и газа, в которых выше, чем за их пределами. При этом под целиком понимается часть угольного массива, наименьший размер которого не превышает 2l, где l — ширина зоны опорного давления, определяемая по номограмме (рис.21.9).
Рисунок 21.9 – Номограмма для определения ширины: l зоны опорного давления m – мощность пласта, м; Н – глубина разработки, м
Если указанный размер больше 2l, то следует участок угольного массива относить к краевой части пласта.
Зоны ПГД относят к особо выбросоопасным, построение их границ выполняют в соответствии со схемой, показанной на рисунке 21.10.
Размеры зон ПГД в кровлю d1 и почву d2 от краевой части (при а > 2l) определяют по таблице 21.8 в зависимости от размеров выработаного пространства и глубины разработки пласта, на котором оставлен целик, а значения углов δ1, δ2, δ3, δ4 — по таблице 21.6.
Рисунок 21.10 – Схема к построению зоны ПГД от краевой части пласта: а – на разрезе вкрест простирания; б – на разрезе по простиранию;
Таблица 21.8 — Размеры зон ПГД для различных глубин разработки
| Глубина разработки Н, м | Значения d1, м | Значения d2, м | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| при размере ыработанного пространства «a», м | ||||||||||
| 100 | 125 | 150 | 200 | 250 | 100 | 125 | 150 | 200 | 250 | |
| 300 400 500 600 800 1000 1200 | 92 105 115 120 135 145 155 | 98 113 125 130 145 155 165 | 105 120 130 135 150 160 173 | 110 122 132 138 155 165 177 | 115 125 135 140 157 168 180 | 80 93 105 117 125 132 140 | 92 105 115 127 133 140 148 | 104 115 125 135 140 148 155 | 108 118 128 138 145 150 158 | 110 120 130 140 146 153 160 |
При построении зон ПГД в сечении по простиранию углы δ1, (δ2,) и δ3, (δ4) принимают соответственно равными 80º и 75º.
Размеры зон ПГД d1 и d2 от целика рассчитывают умножением сответствущих для краевой части величин d1 и d2 на коэффициэнт К, определяемый в зависимости от соотношения ширины целика L и ширины зоны опорного давления l:
| L/l | ≤0,1 | 0,15 | 0,20 | 0,25 | 0,35 | 0,5 | 1,0 | 1,5 | ≥2,0 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| К | 0 | 0,25 | 0,50 | 0,75 | 1,0 | 1,13 | 1,25 | 1,13 | 1,00 |
За величину «а» при построении зон ПГД от целика принимают наибольшую ширину выработки, прилегающей к целику.
При построении зон ПГД от целиков с изменющейся его шириной величину L определяют следующим образом. Если в наиболее широкой части L < l, то за размер целика принимают его наибольшую ширину. Если в самой узкой его части L > l, то за размер целика принимают его наименьшую ширину. Если в самой широкой части L > l, а самой узкой L < l, то размер целика принимают равным l.
В случае наложения зон ПГД от нескольких краевых частей или целиков соседних пластов на один и тот же участок рассматриваемого пласта построение зон ПГД производят отдельно от каждой краевой части или целика.
Оценку эффекктивности защитного действя выполняют с целью установления наличия защиты и определения границ защищенных зон в следующих условиях:
- при расстояниях между защитным и выбросопасным пластом h1 > S1 и h2 > S2;
- в зонах ПГД, надработанных или подработанных очистной выработкой третьего пласта, расположенного выше выбросопасного пласта на растоянии большем 0,4S2 или ниже на расстоянии больше0,6S1;
- при надработке защитными пластами с эффективной мощностью mэф < 0,5 м, за исключения случаев когда h2 < 0,7S2;
- при использовании в качестве защитных пластов мощностью менее 0,5 м;
- при дегазации крутых надрабатываемых пластов.
Оценка эффективности защитного действия включает анализ опыта разработки пласта и экспериментальную оценку напряженного и газодинамического состояния пласта по выходу буровой мелочи и начальной скорости газовыделения в контрольных шпурах.
При разработке защитных пластов следует применять способы управления кровлей полным обрушением или плавным опусканием. Управление кровлей полной закладкой выработанного пространства допускается при эффективной мощности mэф, достаточной для обеспечения защиты. При надработке защитными пластами мощностью 0,5 м и менее допускается оставление в выработанном пространстве отбитой горной массы, за исключением случаев, когда h2 < 0,7S2.
Главный маркшейдер шахты наносит границы защищенных, незащищенных зон и зон ПГД на планы горных работ; представляет маркшейдерскую документацию для составления проектов ведения горных работ; разрабатывает мероприятия по маркшейдерскому обеспечению ведения горных работ вблизи и в пределах границ зон ПГД; не позднее, чем за месяц до подхода горных выработок к границам незащищенной зоны и ПГД письменно в Книге указаний и уведомлений маркшейдерской службы уведомляет об этом главного инженера шахты, начальника соответствующего участка и горнотехнического инспектора; при подходе горных выработок к границе зоны ПГД на расстояние не менее 20 м, но не позднее, чем за трое суток до подхода выдает начальнику участка под расписку эскиз выработок с указанием на нем границ входа и выхода, а также расстояний до них от маркшейдерских пунктов или от характерных элементов горных выработок.