П.А. Марченко Маркшейдерские работы при сдвижении и охране природы

10

нице опорного целика), наносы и положение нижележащего пласта в этих точках.

3.7.По углам сдвижения β , γ (β′ , γ′ ) построить на разрезах плоскости сдвижения и установить границы целика. Границы целика с разрезов перенести на план на соответствующие линии разрезов и построить контур предохранительного целика.

3.8.Произвести подсчет запасов в целике.

Б. Для способа перпендикуляров

Пункты 3.1, 3.2 и 3.3 остаются в силе как и для способа вертикальных разрезов.

3.4′. Для участка охраняемой площади на поверхности (площади по охране устья ствола) строят ее границы на контакте коренных пород с наносами.

3.5′. Намечают на плане из характерных точек охраняемой площади линии, перпендикулярные к ее границам.

3.6′. Для каждой охраняемой границы, указанной на плане, опре-

деляют углы θ и вычисляют углы сдвижения в диагональных направлениях (β′ , γ′ ).

3.7′. По известным формулам вычисляют длину перпендикуляров. Вычисление удобнее производить в таблице, как указано в методических указаниях (табл.3).

3.8′. От охраняемых точек по намеченным на плане перпендикулярным направлениям (п.3.5′) откладывают значения перпендикуляров. Через полученные точки проводят линии до их взаимного пересечения и отстраивают контур целика.

Порядок построения целика показан на примере 5 (рис.10 и 11).

Практическое занятие № 4

Построение предохранительного целика под наклонный шахтный ствол, пройденный по породе с пересечением пласта

1. Цель работы Изучить способы построения целиков под наклонные горные вы-

работки, пройденные по породе с пересечением согласно и несогласно падающих пластов.

2. Исходные данные.

11

2.1. Схемы взаимного положения наклонной выработки и выхода пласта под наносы (рис.3 и 4).

2.2.Название бассейна (месторождения), углы падения пласта и наклонной выработки, мощности пласта и наносов указаны в табл.2.

2.3.Наклонные горные выработки пройдены по породе в направлении, перпендикулярном простиранию пласта.

2.4.Наклонную длину выработок принять равной 300м.

2.5.Среднюю крепость слоев пород, пересекаемых выработкой, принять равной f=3,0.

2.6.Выработки закреплены металлической арочной крепью с податливостью 300мм.

3. Содержание работы

3.1.В соответствии с исходными данными (рис.3, 4 и табл.2) построить в масштабе 1:2000 вертикальный разрез по оси ствола, изобразив на нем поверхность земли, наносы, наклонный ствол и пласт.

3.2.Пользуясь «Указаниями...» [2], произвести расчет ширины опорного целика L0.

3.3.Построить план изогипс почвы пласта и изобразить на нем выход пласта под наносы, наклонную выработку, границы опорного целика и границы бермы на поверхности, а также зону пересечения пласта выработкой.

3.4.Определить углы сдвижения, установить по ним на вертикальном разрезе по оси выработки границы целика со стороны падения

ивосстания пласта и перенести их на план.

3.5.Построить разрез по линии, перпендикулярной оси выработки,

иизобразить на нем поверхность земли, наносы, границы охраняемой площади, а также нижнюю и верхнюю границы целика и зону пересечения пласта выработкой, проецируя их с разреза по оси выработки.

3.6.По углам сдвижения определить границы целика на разрезе и перенести их на соответствующие границы на плане.

3.7.Установить контур целика на плане и подсчитать запасы в пределах этого контура.

Методика построения предохранительного целика под наклонную горную выработку для аналогичных условий рассмотрена на примерах

6 и 7 (рис.12 и 13).

12

Рис. 3. Схемы к построению предохранительного целика под наклонный шахтный ствол

Рис. 4. Схемы к построению предохранительного целика под наклонный шахтный ствол:

а – при синклинальном залегании пласта; б – при антиклинальном залегании пласта

14

Методические указания к выполнению практических занятий

Впрактике маркшейдеру очень часто приходится производить построение целиков под наклонные горные выработки и под охраняемые объекты на поверхности при складчатом залегании пластов.

Вучебной маркшейдерской литературе и в «Правилах охраны...»

[1] приводятся общие сведения о построении предохранительных целиков на пластах, залегающих в синклинальных и антиклинальных цилиндрических складках и целиков под наклонные шахтные стволы, но только для условий, которые в практике почти не встречаются. Так при складчатом залегании пластов рассматриваются случаи построения целиков в синклинальных и антиклинальных складках только с горизонтальным залеганием осей складок и под наклонные шахтные стволы, расположенные строго по падению пласта на параллельно залегающем пласте.

Такие идеальные условия в практике встречаются весьма редко. Наоборот, наиболее распространенными являются синклинальные

и антиклинальные складки с наклонными осями или погружающиеся складки, а наклонные горные выработки, как правило, проводят по пластам в диагональном к простиранию направлениях или по породе с пересечением пластов.

I. Построение предохранительных целиков при складчатом залегании пластов

Основными видами складок по форме являются цилиндрические и конические, а по условиям залегания синклинальные и антиклинальные. При построении предохранительных целиков основное значение имеют положение оси складки и охраняемого объекта. При всем разнообразии видов складок их оси могут быть горизонтальными или наклонными, а охраняемый объект может располагаться в замковой части антиклинальной складки, над выходом под наносы осевой поверхности синклинальной складки или над одним из крыльев этих складок.

А. Синклинальные и антиклинальные цилиндрические складки с горизонтальным залеганием осей

Признаком пластов, залегающих в синклинальных и антиклинальных цилиндрических складках с горизонтальными осями, является то, что изогипсы почвы (кровли) пластов в этих случаях параллельны между собой и параллельны осям складок. Особенности построения предо-

15

хранительных целиков в этих условиях зависят от расположения охраняемого объекта.

Пример 1. Построение предохранительного целика по пласту в замковой части антиклинальной складки.

На одной из шахт Кузбасса 2-этажный кирпичный жилой дом расположен над выходом под наносы осевой поверхности антиклинальной складки. Изогипсы почвы пласта и охраняемый объект изображены на плане (рис.5,в). Мощность пласта - 1,8м. Наносы сухие. Мощность наносов - 10м. Здание относится к III категории охраны. Средняя отметка рельефа земной поверхности - 300м.

Порядок построения:

1. По табл.8.1 «Правил охраны...» [1] определяют ширину бермы -

Б=10м.

2.Отстраивают границы охраняемой площади. Для этого через угловые точки здания проводят линии, параллельные и перпендикулярные оси складки до их взаимного пересечения. Параллельно этим линиям на расстоянии, равном ширине бермы (Б=10м), проводят границы охраняемой площади а,б,в,г (рис.5,в).

3.Строится вертикальный разрез вкрест простирания пласта по линии, проходящей через центр охраняемой площади.

На разрезе изображают поверхность Земли (по горизонталям рельефа или по средней отметке земной поверхности), наносы, пласт (по изогипсам почвы пласта), осевую поверхность складки, а также границы охраняемой площади на поверхности - точки а(г), б(в) (рис. 5,а).

4.По углам падения крыльев складки α 1 и α 2 по табл.7.11 «Правил охраны...» [1] определяют углы сдвижения γ 1, γ 2, δ и ϕ .

5.От границ охраняемой площади на земной поверхности (точки а

иб) в наносах проводят линии под углом сдвижения ϕ и далее в корен-

ных породах под углами сдвижения γ 1 и γ 2 до пересечения их с почвой пласта в точки Е и Д. Точки Е и Д являются границами целика на разрезе вкрест простирания пласта, которые проецируют на план в виде ли-

ний ДД′ и ЕЕ′, параллельных изогипсам пласта.

6. Строится вертикальный разрез по простиранию пласта (проекция на вертикальную плоскость). На разрезе (рис.5,в) изображают поверхность земли, границы охраняемой площади - точки б(а), в(г), наносы, границы целика ДД′, ЕЕ′ и ось складки ОО′, которые проецируются с разреза вкрест простирания пласта.

16

Рис. 5. Построение предохранительного целика в замке горизонтальной антиклинальной складки:

а – разрез по оси ствола; б – разрез по линии, перпендикулярной оси ствола; в - план

17

7.От границ охраняемой площади - точек б(а) и в(г) проводят линии в наносах под углом сдвижения ϕ и далее в коренных породах под углом сдвижения δ до пересечения с границами целика в точках Д, Д′, Е, Е′ и с осью складки в точках О и О′.

8.Полученные на разрезе по простиранию точки проецируют на план на соответствующие границы и определяют контур

предохранительного целика на плане ЕОДД′О′Е′. 9. Подсчитывают запасы в целике.

Аналогичным образом производится построение предохранительного целика под охраняемым объектом, расположенным на выходах под насосы осевой поверхности синклинальной складки. В этом случае целик строится по углам сдвижения β , δ и ϕ (рис.6).

При этом следует иметь в виду, что при переменных углах падения пород складки, границы целика определяются следующим образом

(рис.6,а).

1. От границ охраняемой площади проводится линия в наносах под углом ϕ до пересечения с коренными породами (точка I) и продолжается в коренных породах под углом β I до пересечения со слоем пород в точке II, в которой угол падения α II отличается не менее чем на 100 от α I - угла падения пород в точке I. Угол β I определяется по углу падения пород в точке I.

2. По углу α II определяется угол сдвижения β II и под этим углом из точки II проводится линия до пересечения со слоем пород в точке III, в которой угол падения α III отличается на 100 от α II.

3.Аналогичные построения продолжаются до тех пор, пока линия,

проведенная под соответствующим углом β i, не пересечет угольный пласт.

4.Таким же образом определяется граница целика и на другом крыле складки. Расстояние по горизонтали l от оси складки до границ целика должно быть не менее 0,2 Нос, где Нос - глубина залегания оси

складки от поверхности. При l< 0,2 Нос за границу целика принимается точка расположения на расстоянии 0,2Нос от оси складки.

5. Нижняя граница целика определяется или безопасной глубиной разработки Нб или, как показано на рис.6,а, глубиной залегания складки на разрезе вкрест простирания - точка О.

Пример 2. Построение предохранительного целика при расположении охраняемого объекта над крылом синклинальной складки.

18

Рис. 6. Определение границ предохранительных целиков при залегании пластов в синклинальных складках и расположении сооружения над осевой поверхностью складки:

а – разрез по линии, перпендикулярной оси складки; б – разрез по оси складки; в - план

19

В данном примере, как и в последующих, в качестве охраняемого рассматривается тот же объект, что и в первом примере.

Изогипсы почвы пласта и охраняемый объект изображены на плане рис.7,в.

Порядок построения:

1. Отстраивают границы охраняемой площади на земной поверхности (п.2, пример 1).

2.Строят вертикальный разрез вкрест простирания пласта по линии, проходящей через центр охраняемой площади (п.3, пример 1).

3.Определяют углы падения крыльев складки α 1 и α 2.

4.Верхняя граница целика на разрезе - точка 1 (рис.7,а) определя-

ется углами сдвижения ϕ в наносах и β в коренных породах, который определяется по таблицам Правил охраны в зависимости от величины угла падения крыла складки α 1.

Нижняя граница целика, если она располагается ниже безопасной глубины разработки, определяется следующим образом.

а) При углах падения крыльев складки не более 350 - по углам ϕ в наносах, по углу γ в коренных породах до пересечения с осевой поверхностью и далее по углу β .

б) При углах падения крыльев складки более 350 нижняя граница целика определяется линией, проведенной под углом ϕ в наносах и далее, - под углом α с в коренных породах до пересечения с осевой поверхностью складки - точка А (рис.7,а), где α с - средний угол падения пластов крыла складки, над которым расположен охраняемый объект, за осевой поверхностью линия проводится от точки А под углом сдвижения β , до пересечения с пластом - точка 2.

Если глубины нижних границ целиков, построенных по углам сдвижения, меньше соответствующих безопасных глубин разработки, то их положение определяется следующим образом:

1) Нижняя граница целика должна располагаться на расстоянии по горизонтали от проекции выхода почвы верхнего пласта под наносы не меньше, чем на величину d, определяемую по формулам:

d1	=	К1m1 sinα	cosα	- для одиночного пласта;
		[ε Д	]