Файл: Проходка шахтных стволов в условиях выбросоопасных пластов..pdf

обеспечения минимальных нагрузок на одни стержень

(т. е.

нор­

мально

к плоскости

п л а с т а ) .

Однако такое условие неприемлемо по двум причинам: во-пер­

вых, оно чаще всего не будет удовлетворять

требованиям произ­

водства

вследствие

значительной

длины стержней и скважин

под

них

и,

во-вторых,

крепь

в

этом случае не будет выпол­

нять

своей

непосредствен­

ной

функции — упрочнения

прилегающей

к стволу

части

массива. Поэтому опреде­

лить максимальный угол за­

ложения

стержней

можно из

условия наибольшей и ра­

ционально

возможной

дли­

ны

скважины

при

бурении

оборудованием,

применяю­

щимся

при

проходке

ство­

лов. Эта величина при буре­

нии

составными

штангами

может

быть

принята

рав­

ной

6

м.

Возможные

схемы

к

определению

углов

з а л о ж е ­

ния

стержней

каркасной

крепи

представлены

на

рис. 41. Минимальный

угол

з а л о ж е н и я

стержней

по

к а ж д о й

из

схем

для

поло­

гих

пластов

и

для

этапа

пересечения

крутых

пластов

Рис.-

41.

Схемы к определению

углов

за­

определяется

с

учетом

наи­

ложения стержней каркасной

крепи:

6 —

более

возможного

радиуса

а — при вскрытии

пологого

тонкого

пласта;

ослабления

массива

буро­

при

пересечении

мощного

пласта: в — при обна­

жении крутого пласта; г — при подходе к крутому

взрывных работ

на

отметке

пласту.

забоя

очередной

заходки .

Р а д и у с

активного трещинообразования

д л я

угольного

массива

мо­

ж е т

быть принят около 1 м.

Тогда минимальный угол з а л о ж е н и я стержней каркасной крепи

(рис. 41, а) определится из

в ы р а ж е н и я

cos а

(1.58)

t g ß

= 2 -f- m — sin а

где

а

— угол залегания пласта,

град;

m — мощность пласта,

м.

Д л я

условий

пересечения

мощного

пологопадающего

пласта

(рис. 41, б) угол

ß определяют по

формуле

t g ß =

7 ^ ,

(1.59)

' з а х

где / з а х

— величина очередной

заходки, м.

пересекается, а

В случаях, когда за одну

заходку

пласт не

только

обнажается, угол з а л о ж е н и я

стержней

каркасной

крепи

максимально

возможной длиной скважин ( ^ б у р ) , а т а к ж е

величи­

ной защитного пояса ниже забоя

очередной

заходки ( / З а щ ) .

Тогда

угол ß в соответствии со схемой

(рис. 41, в)

определится

из

вы­

ражения

sin ß =

.

^бур

^защ

О б н а ж е н и е пласта за один прием возможно только до опреде­

ленного угла

залегания пласта . М а к с и м а л ь н ы й угол залегания

пла­

2

cos о я х =

— - — .

' б у р c o s Р — ' з а щ

Д л я крутопадающих пластов

обнажение производят под за­

ределяющее

пространственное

расположение

стержней

каркасной

крепи

на этапе обнажения пласта

следующее: л ю б а я точка

забоя

очередной заходки д о л ж н а иметь защитную

зону

не

менее

2 м,

считая по нормали к наслоению

пород.

Соответственно этому величина угла ß

на этапе

обнажения

(рис. 41, г) определяется из в ы р а ж е н и я

t g ß =

2

!

Т

•

(1.60)

' з а х

+

2 cos а

При вскрытии пластов крутого залегания каркасную крепь воз­

водят не по всему периметру ствола, а только в области

пересе­

чения

с пластом. При этом условиями

безопасности,

определяю ­

щ и м и расположение крайних стержней, являются:

при обнажении пласта в любой заходке

пласт

д о л ж е н

быть

огражден до

точки, отстоящей

от

плоскости

з а б о я

не

менее

чем

на 2 м

(из условий безопасности принято по

аналогии

с квершла ­

г а м и ) ,

считая по нормали к напластованию пород;

при

пересечении пласта в момент выхода

забоя

ствола

в

поро­

ды лежачего бока пласт д о л ж е н быть огражден до точки,

отстоя­

щей от плоскости забоя не менее 0,5 м при крепких

породах

почвы

пласта и не менее 1 м при очень слабых породах,

так ж е

считая

по нормали к напластованию пород.

П а р а л л е л ь н о

кровле пласта на расстоянии 2

м проводят

линию

A B , я в л я ю щ у ю с я

следом секущей плоскости. Из

точки пересечения

линии AB со следом

плоскости

забоя

очередной

заходки

I I — I I

(точка

С)

опус­

кают перпендикуляры до плоскости кров­

ли пласта.

Точки

Сц

и С"ц

являются

точками входа

крайних

скважин

в

пласт.

Д л я

отыскания

точек

расположения

скважин

на

плоскости

забоя

проводят

линии

ОС

и

и ОС'ц.

Точки

С\ и С"\

яв­

ляются

точками

расположения

крайних

скважин

иа

плоскости

забоя,

а

линии

С\С\\ — следом

крайних

скважин

для

каркасной крепи.

Р а с п о л о ж е н и е крайних скважин кар­

касной крепи при выходе забоя ствола из

пласта

отыскивают

аналогичным

обра­

зом. Плоскость,

отсекающую

безопасную

величину породной «пробки», в этом слу­

чае проводят

на расстоянии

0.5

м

(или

1 м) от плоскости почвы пласта.

Следующим

этапом

является

расчет

параметров,

определяющих

эффектив ­

ность каркасной крепи как способа пред­

отвращения

выброса,

а

т а к ж е область

ее

применения.

При

расчете

каркасной

крепи

необ­

ходимо

решить

следующие

основные

во­

Рис.

42.

Графическое опре­

просы.

д о л ж н о

быть

число

стерж­

деление

течек

заложения

1. Каково

ней в одном ярусе

крепи.

крайних

стержней

каркас-

быть

нон

крепи

при

обнажении

2. Какой

длины

д о л ж н а

крутого пласта

часть

стержней,

з а д е л а н н а я

в

крепь

ствола.

3.

Н а

какую глубину

д о л ж н ы

быть

з а д е л а н ы

стержни

ниже

за-

•боя очередной

заходки .

Решение этих вопросов м о ж н о рассматривать как решение не­

скольких

задач .

Условие равновесия прилегающей к стволу части массива опре­

деляется соотношением сил, вызывающих движение угля в

сто­

рону

ствола

и

сил,

препятствующих

этому

движению . Схемы

рас­

угольный пласт при пересечении пласта за один прием

(рис. 43, а ) .

При этом

д л я удобства будем рассматривать условие

сдвижения

в сторону

ствола не всего блока угля, а элемента,

равного по

ширине

диаметру

ствола,

по

высоте — мощности

пласта.

Д л я

того

чтобы

выпол-

а

нить

условие

равновесия

массива,

нужно

приложить

дополнительную

противо­

действующую

силу,

равную

разности

действующих

сил.

Эта

дополнительная

сила

при

установке

каркасной

крепи

воспринимается

стержнями

крепи.

Расчет

стержней крепи можно про­

Расчетная схема

вести

по

схеме,

показанной

на

рис. 43, а.

Тогда

из

[58]

имеем

Ah max

5 < а б

(1.61)

3 8 4 £ г г /

где

ДАшах — величина

мак­

Расчетная схема

симально

допу­

Я

стимого

проги­

т ш

Ъ

С

ба

стержня

крепи,

см;

<7 — величина

рав­

номерной

на­

грузки на

стер­

жень,

кгс/см;

раб

•длина

рабочей

Рис.

43.

Схемы

расположения

стержней

части

стержня,

каркасной крепи

и

действующих

сил при

см;

вскрытии

пологого

тонкого

пласта

(а), Я

F

_ модуль

упру­

при пересечении мощного пласта

(б)

гости

материа ­

л а

стержня,

кгс/см2 ;

/ — момент инерции стержня, см 4 .

Величину

Д / г т

а х

можно

принять

из

условия

величины деформа ­

ций упругого восстановления, которая может

быть в ы р а ж е н а

сле­

дующим

образом

Д Й т і Х

=

10,015,

(1.62)

где

L — ширина рассматриваемой

выработки

(блока

у г л я ) .

С другой стороны,

величина

4 = dcn(P„

—

Ртр)>Т

(1.63)

где

иске — диаметр

скважины

под каркасный

стержень;

Рдв — с о с т а в л я ю щ а я

удельных

сдвигающих

усилий,

р а в н а я