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

./ — высота

столба раздробленной

породы, м;

у

— объемный вес пород, т/м 3 :

D

— д и а м е т р

ствола вчерне,

м.

Сила

трения

определяется из

выражения

F

=

Nf,

(11.2)

где

Л' — н о р м а л ь н о е

давление,

кгс'см 2 ;

/

— коэффициент

трения,

равный

дл я

раздробленной

по­

роды

1,7.

Учитывая

мелкое

дробление

породы,

нормальное

давление

м о ж н о принять с некоторым запасом в сторону увеличения,

рав ­

ным

гидростатическому.

Следует

учитывать,

что

выбросоопасный

песчаник — это

по~-

рода,

насыщенная

газом под

давлением . При

разрушении

песча­

ника происходит

выделение газа . В течение небольшого п р о м е ж у т к а

времени

(доли

секунд

или

секунды)

в

части

выработки,

запол ­

ненной

разрушенным

песчаником,

создается

гидростатическое

давление газа, превышающее атмосферное.

Известно, что очень быстрое снижение д а в л е н и я газа при его

расширении

не является процессом изотермическим

и

происходит

с поглощением

тепла,

процесс

механического

разрушения

породы

протекает с выделением тепла.

З а м е р а м и температуры

породы

после

выбросов

на шахте

«Щегловская - Глубокая»

установлено,

что она

лишь

иногда

превышает на

1 — 2° С

температуру

нетро­

нутого породного

массива.

Эффективная пористость песчаника, определенная по п р о б а м ,

отобранным

в

обоих

стволах,

составила

5,5—6,0%.

Естественная

в л а ж н о с т ь

этих

проб

составила

0,7—1,0%.

Пористость

мелкораз ­

дробленной породы составила

30—60%.

М а к с и м а л ь н о е давление газа, замеренное в песчанике под

пластом

h7,

составляет

80 кгс/см2 . Следовательно,

первоначальное

дальнейшего

развития

выброса

° с — °"ст + ° т +

° г ~ 16 — 20 кгс/см2 .

Одним из

способов

борьбы, приводящим к изменению напря ­

женности пород в призабойной части массива,

может явиться

охлаждение

породного

массива по внутреннему контуру выра ­

ботки [64]. Испытания

этого

способа в шахтных

условиях пока­

1. Метод

торпедирования

(камуфлетного взрывания)

эффекти ­

вен при уменьшении

расстояний

м е ж д у с к в а ж и н а м и

цо 0,5—0,6 м.

О д н а к о

для

окончательной

оценки

метода

необходимы

дополни­

тельные

исследования.

2. Предварительное

увлажнение

породного массива

приводит

к снижению

выбросоопасности,

поэтому

его м о ж н о

применять

л и ш ь при наличии

оборудования,

рассчитанного на

увлажнение

при давлении

350—400

кгс/см2 .

Н а

расстоянии 10—12 м от кровли сопряжения

в стволе

воз­

водят

опорный венец и затем п р о д о л ж а ю т проходку

ствола

ниже

с о п р я ж е н и я . При этом ствол крепят специальными

кольцами

(па

форме з а б о я ) . При подходе

забоя ствола

к почве

сопряжения

ра­

боты по проходке

ствола приостанавливают, проводят

с о п р я ж е н и е

в обе стороны

на

необходимую

длину и

закрепляют

временной,

крепью. Закончив

эти работы,

продолжают углубку

ствола,

раз ­

д е л ы в а ю т

вруб

под опорный

венец. После

этого бетонируют

опор ­

ный венец, стены ствола и сопряжения .

В а ж н ы м преимуществом этого способа

являются

м и н и м а л ь н ы е

затраты времени на проведение сопряжения . Почти

во всем

пери­

оде проведения

сопряжения

сохраняется

принцип

п а р а л л е л ь н о г о

ведения работ по проходке и креплению.

При рассечке сопряжений с выемкой

породы

слоями

сверху

вниз забой ствола останавливают на одну

заходку ниже

отметки

пяты свода. Породу выравнивают так, чтобы ее поверхность

сов­

п а л а с отметкой верхнего слоя. Ствол крепят до отметки

свода

сопряжения . П е р е д в и ж н у ю опалубку оставляют на этом

ж е

уров ­

не. Выше

отметки

свода на 3—4 м

з а к л а д ы в а ю т

опорный

венец.

Н а т я ж н у ю

раму-полок раскрепляют

на высоте

12—14 м от

отметт

кн свода сопряжения .

Сначала проходят буровзрывным способом верхний слой соп­

ряжения высотой

2,5—3 м, р а з д е л ы в а я кровлю

под свод. В

стен­

ках сопряжения разделывают врубы глубиной

0,6^—0,8 м. Во

вру­

бах бетонируют

опорный б а ш м а к крепи, на котором

возводят ж е ­

длину сопряжения

возводят

стены в пределах слоя.

После этого в

такой ж е

последовательности производят

р а б о ­

ты во втором слое. При этом взорванную породу частично

мага -

мой на замагазинированной

породе. Аналогично проводят

третий

слой и разделывают и крепят свод

сопряжения .

Проведение сопряжения

слоями

снизу

вверх рекомендуется

при устойчивых и средней устойчивости

породах.

Рассечка сопряжений с выемкой породы независимыми

з а б о я ­

ми является разновидностью рассечки слоями снизу вверх.

В проч­

ных и средней прочности породах при ширине сопряжения

вчерне

5—5,5 м нижний слой сопряжения

проходят

сплошным

з а б о е м .

В породах низкой прочности и неустойчивых при ширине

сопря­

жения более 5,5 м в нижнем

слое

проходят две боковые

выработ ­

ки, оставляя целик м е ж д у

ними.

Сечение

боковых

выработок

ряжения опорного

целика упрощает конструкцию

временной

кре­

пи и обеспечивает

большую

безопасность и удобство работ по

рассечке сопряжения . Когда

боковые выработки

будут пройдены

на длину сопряжения, в них

возводят стены постоянной крепи.

Таким ж е узким забоем проходят две выработки

во втором

слое

жения

и бетонируют его. После полного возведения

постоянной

крепи

производят выемку оставшегося целика

пород.

§ 2. Выбор рациональных схем сооружения сопряжений

для условий выбросоопасных пород

Особенностью сопряжений околоствольных

выработок

со ство­

л а м и

является величина поперечного сечения.

В

последние годы в связи с увеличением

мощности

и

глубины

По данным [35], зависимость вероятности возникновения

выб­

роса

от величины сечения для

круглой

выработки в ы р а ж а е т с я как

а

Р =

1 — е"^" 0 ,

(И.З)

где

р — вероятность возникновения

выброса;

а — радиус выработки,

м.

По данным [65], зависимость силы выброса от величины

попе­

речного сечения д л я условий

шахты

им. Поченкова в ы р а ж а е т с я

уравнением

регрессии

вида

Q

=,-

18S—

160,

(IIA)

где

Q — сила

выброса,

т;

5 — сечение выработки,

м2 .

На рис. 48 приведен график зависимости силы выбросов

поро­

ды,

а на рис. 49 — вероятности возникновения выбросов от

вели­

чины поперечного

сечения:

Q =

125 — 71;

г = 0,92

± 0,03;

Q =

7 j l e o , i 8 s .

r

=

0 ) 9 5 ±

0,03;

p =

0 , 1 7 e ° . ° 7 S ;

г

=

0,97

± 0 , 0 1 ,