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

20

Рис. 7. Определение границ предохранительных целиков при залегании пластов в синклинальных складках при α > 350 и расположении сооружения над крылом складки:

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

			21
		sinα cosα ∑n mКi		- для свиты пластов,
dn	=		1
		[ε Д ]

где К1, Кi....Кn - коэффициенты влияния первого, второго, n-го пластов, К1=0,9; К2=0,7; К3......Кn=0,5; m1, m2.....mn - вынимаемые мощности пластов, причем пласты располагаются в порядке убывания степени их влияния; α - средний угол падения пород; [ε Д] - допустимые горизонтальные деформации поверхности для охраняемого объекта.

2) Расстояния (по горизонтали) от точек пересечения осевых поверхностей с пластом до нижних границ целиков должны быть не менее величины l=0,2 Нос (рис.7,а).

5. Границы целиков на вертикальном разрезе по простиранию (рис. 7,б) и в плане (рис.7,в) определяются так же, как и в примере 1.

Б. Синклинальные и антиклинальные складки с наклонным залеганием осей

При построении предохранительных целиков в замковых частях антиклинальных или над выходами под наносы осевых поверхностей синклинальных наклонных складок нет общего понятия «простирание»

и«падение» пласта.

Вданном случае возникают затруднения в определении на плане направлений границ целика, которые устанавливаются на вертикальном разрезе вкрест простирания пласта.

Если при горизонтальном залегании оси складки эти границы являются горизонтальными, т.е. параллельными горизонталям крыльев складки, то при наклонном залегании оси складки они будут наклонными, так как плоскости сдвижения будут пересекать крылья наклонной складки на разных глубинах.

Вот построение этих границ на плане и является особенностью построения целиков в этих условиях.

Пример 3. Построение предохранительного целика в замковой части наклонной синклинальной складки.

Порядок построения:

1.Строится охраняемая площадь на плане, границы которой параллельны и перпендикулярны оси складки - а,б,с,д (рис.8,в).

2. Строятся минимум два (совмещенных) вертикальных разреза, перпендикулярных оси складки по линиям aб и сq.

22

Рис. 8. Построение предохранительного целика в замковой части наклонной синклинальной складки:

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

23

На разрезе (рис.8,а) изображают поверхность земли (по горизонталям поверхности), наносы, границы охраняемой площади - а(q) и b(с) и пласт (по изогипсам почвы пласта на плане) - это а′о1б′ в одном сечении и q′о2с′ - в другом.

3.Определяют на разрезе углы падения крыльев складки α 1 и α 2, по которым устанавливают углы сдвижения β 1, β 2 и ϕ .

4.От границ охраняемой площади на поверхности (точек а(q) и

б(с) под углами сдвижения ϕ в наносах и β 1 и β 2 - в коренных породах проводят линии до пересечения их с почвой пласта в точках А,Д и Б,С, которые и являются границами целика.

5.Границы целика - точки А,Д,Б и С проецируют на план на соответствующие линии разрезов - точки А′,Д′,Б′,С′, через которые проводят границы целика на плане - А′Д′ и Б′С′ (рис.8,в).

6.Строят вертикальные (совмещенные) разрезы по простиранию оси складки (проекцию на вертикальную плоскость) - рис.8,б.

На разрезе изображают поверхность земли, границы охраняемой

площади б(а) и с(q), наносы, ось складки О1О2 и границы целика БС и АД, которые проецируются с разреза вкрест простирания оси складки.

Определяют на разрезе угол падения оси складки α 3, по которому устанавливают углы сдвижения γ и β 3.

7. По углам сдвижения ϕ ,γ и β 3 определяют на разрезе (рис.8,б) границы целика - точки 1,2; 3,4 и 5,6, которые проецируют на план, на соответствующие линии А′Д′, О1О2 и Б′С′. На плане определяется контур целика 1,2,6,4,3,5. Производится подсчет запасов в целике.

Пример 4. Построение предохранительного целика в замковой части наклонной антиклинальной складки при переходе ее в синклинальную складку.

Порядок построения:

1. Строится охраняемая площадь на земной поверхности, границы которой параллельны и перпендикулярны оси антиклинальной складки

а,б,с,q (рис.9,в).

2. Как и в примере 3, строится разрез вкрест простирания оси складки минимум по двум линиям - аб и qс.

В разрез включают не только антиклинальную складку, но и крыло смежной синклинальной складки. На разрезе изображают поверхность земли, границы охраняемой площади и пласт, который отстраивают по изогипсам почвы.

24

Рис. 9. Построение предохранительного целика в замковой части наклонной антиклинальной складки при переходе ее в синклинальную складку:

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

25

3. Определяют углы падения крыльев складок α 1, α 2 и α 3. По углам α 1 и α 2 устанавливают углы сдвижения γ 1 и γ 2. Так как при разработке смежного крыла синклинальной складки сдвижение пород будет происходить под углом β , то по углу падения крыла складки α 3 определяют угол сдвижения (β )1.

4. На разрезе (рис.9,а) по углам ϕ ,γ 1,γ 2 и (β )1 отстраивают плоскости сдвижения и определяют границы целика А,Д; Б,С и E,F.

Полученные точки (границы целика) проецируют на план на соот-

ветствующие линии разрезов и проводят границы целика на плане - линии А′Д′, В′С′ и E′F′ (рис.9,в).

5. Строят вертикальный (совмещенный) разрез по оси складки. На разрезе изображают: поверхность земли, границы охраняемой площади, наносы и проецируют с вертикального разреза, перпендикулярного оси складки, ось антиклинали О1О2, ось синклинали О3О4 и границы целика АД, ВС и EF. Устанавливают углы наклона осей складок α 4 и α 5.

6. По углу наклона оси синклинальной складки α 4 устанавливают углы сдвижения γ 3 и (β )2, а по углу α 5 - углы сдвижения γ 4 и (β )3. По углам сдвижения ϕ в наносах, γ 3 и (β )2 в коренных породах строят плоскости сдвижения для элементов антиклинальной складки, т.е. для границ АД, ВС и О1О2, а по углам сдвижения γ 4 и (β )3 - для границ ЕF и О3О4 и определяют границы целиков на разрезе - точки 1,2; 3,4; 5,6; 7,8;

9,10.

7. Полученные точки с разреза переносят на план на соответствующие границы и оси складок и определяют контур целиков 1,3,4,2,6,5 в замке антиклинальной складки и 7,8,10,9 на крыле синклинальной складки.

Подсчитывают запасы в целиках.

II. Построение предохранительных целиков под наклонные горные выработки

В зависимости от назначения наклонные горные выработки - шахтные стволы, бремсберги, уклоны и др. могут быть проведены непосредственно по пласту или по породе с пересечением одного или свиты согласно или несогласно падающих пластов.

Обычно наклонные горные выработки оборудуются конвейерны-

ми установками и поэтому углы наклонов их не должны превышать 180-200.

26

Всвязи с этим на пологих пластах с углами падения до 200 эти выработки целесообразно проводить по направлению падения пласта. Обычно в таком же направлении проводятся и шахтные стволы по породе, т.е. вкрест простирания пластов. При наклонном и крутом залегании пластов наклонные выработки, как правило, с целью уменьшения их углов наклона проводят в направлении, диагональном простирании пласта.

Вучебной маркшейдерской литературе и «Правилах охраны...» [1] обычно приводятся пример и методика построения целика по нижнему параллельному пласту под наклонный ствол, проведенный по верхнему пласту строго по падению.

Внастоящем пособии рассматривается методика и примеры построения предохранительных целиков под наклонные горные выработки для различных возможных случаев их расположения относительно рассматриваемых пластов.

Пример 5. Построение предохранительного целика под диагонально расположенный наклонный ствол.

Исходные данные.

На одной из шахт Кузбасса по пласту Р1 пройден наклонный шахтный ствол с ходком с поверхности до горизонта 190м. Ствол закреплен металлической арочной крепью с податливостью 300мм. Ниже пласта Р1 на расстоянии 100м по вертикали залегает пласт Р2. Угол падения свиты пластов - 300, угол наклона ствола - 180. Мощность пластов: mP1 = 2,2м, mP2 = 1,5м. Расчетная прочность пород на сжатие на

контуре охраняемой выработки составляет RC=35 МПа. Наносы сухие, мощностью 16м. Средняя абсолютная отметка земной поверхности в районе устья ствола 280м.

Ствол с ходком и изогипсы почвы нижележащего пласта Р2 изображены на плане рис.10,а.

Согласно п.8.21 «Правил охраны...» [1] в охраняемую площадь для наклонных стволов включаются наклонный ствол, околоствольные (опорные) целики, оставляемые на пласту, по которому пройден ствол, и берма шириной 10м, откладываемая от устья ствола в сторону восстания и падения пласта. Размеры опорных целиков принимаются по «Указаниям...» [2]. Согласно табл.16 этих указаний, при глубине разработки до 200м и RC=35 МПа ширину опорного целика с учетом податливости крепи принимаем равной 38м.

27

Для определения границ охраняемой площади откладывают на плане в направлении, перпендикулярном оси ствола, величину L0 cosα′ и в направлении оси ствола (в сторону падения) - величину L0 cosα С. Здесь α′ - угол падения пласта в направлении перпендикулярном оси ствола (α′ =260); α С - угол наклона ствола (α С=180).

Отстраивают границы охраняемой площади 1,2,3,4,5,6 (рис.10,а). Часть этой площади - 1,2,3,6, предназначенная для охраны устья ствола, располагается на земной поверхности и является горизонтальной. Другая часть - 3,4,5,6 является наклонной и располагается в плоскости пласта.

Построение предохранительного целика может быть выполнено способом вертикальных разрезов или способом перпендикуляров.

А. Способ вертикальных разрезов

При построении вертикального целика способом вертикальных разрезов для любой конфигурации охраняемой площади, вертикальные разрезы строятся только по линиям, перпендикулярным охраняемым границам.

Порядок построения:

По «Правилам охраны...» для Кузнецкого бассейна, при углах па-

дения пластов α =300, углы сдвижения составляют

γ =δ =800, β =82-α =520 и ϕ =550.

Так как γ =δ , то угол γ =γ′ =800.

Угол β′ для разрезов по линиям: б-в, 1-1′, 2-2′, 3-3′ и 6-6′ (рис.10,а) при угле θ =370, будет равен 570.

Для построения границ целика под наклонную часть охраняемой площади (3,4,5,6) достаточно построения разрезов по линиям а-а′ (рис.10,б) и б-в (рис.10,в). На первом разрезе (вкрест построения пласта) угол падения пластов α , на другом α′ . Расстояние между пластами hP1 − P2 = 100 м. Углы сдвижения на первом разрезе γ =800, на втором

γ′ =800, β′ =570. Границы целика - точки а′,б′,в′ с разрезов переносят на план на соответствующие линии разрезов и проводят через них параллельно охраняемым границам границы целика.

Границы целика для горизонтального участка охраняемой площади определяются на разрезе по линии г-д (по линии вкрест простирания пласта) рис.10,г и на совмещенном разрезе по линиям 1-1′, 2-2′, 3-3′ и 6- 6′ (рис.10,д) - по линиям, перпендикулярным оси ствола (или к охраняе-

28

Рис. 10. Построение предохранительного целика под наклонный диагонально рас-

положенный ствол (способ вертикальных разрезов): а – план; б, в, г, д - разрезы

29

мым границам). На первом разрезе угол падения пласта Р2 равен α , а на втором - α′ . Глубину залегания пласта Р2 в точках 1,2,3 и 6 определяют по разности отметок поверхности земли и отметок почвы нижележащего пласта в этих точках (по изогипсам почвы пласта). Углы сдвижения на первом разрезе (рис.10,г) - γ и β , на втором (рис.10,д) - γ′ и β′ . Границы целика с разрезов - точки 2′,q′,1′,2′,3′,6 переносят на план на соответствующие линии разрезов, последовательно их соединяют и полу-

чают контур целика на плане I, II, III, IV, V, VI, VII,VIII.

Б. Способ перпендикуляров

Границы охраняемой площади отстраиваются так же, как и при способе вертикальных разрезов (пункт А).

Для горизонтального участка охраняемой площади 1,2,3,6 строятся ее границы на контакте коренных пород с наносами (1′,2′,3′6′) (рис.11), которые проводятся параллельно границам на поверхности земли на расстоянии от них ∆ = hH ctgϕ , где hH - мощность наносов.

Из концов охраняемых границ 1′-2′, 2′-3′, 3′-6′, 6′-1′, 3-4, 4-5, 5-6 откладывают перпендикуляры: q - в сторону восстания пласта и l - в сторону падения длину которых определяют по формулам: для горизонтального участка охраняемой площади

q =

(H − hH )ctgβ '

,

1+

tgα

cosθ ctgβ

'

l =

(H −

hH )ctgγ '

.

1−

tgα

cosθ ctgγ

'

и для наклонного участка

hP

−

P ctgβ

q =

1

2

,

1+

tgα

cosθ ctgβ

hP

−

P ctgγ

q =

1

2

,

где hP

1−

tgα

cosθ ctgγ

− P

- величина междупластья - расстояния по вертикали между

1

2

пластами; θ - острый угол между границей охраняемой площади и простиранием пласта.

Расчет длины перпендикуляров представлен в табл.3.