П.А. Марченко Маркшейдерское обеспечение безопасности горных работ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

"КУЗБАССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ"

Кафедра маркшейдерского дела и геодезии

МАРКШЕЙДЕРСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТИ ГОРНЫХ РАБОТ

Программа курса, индивидуальные задания и методические указания к лабораторным работам

для студентов специальности 090100 "Маркшейдерское дело" дневной формы обучения

Составители П.А. Марченко Т.Б. Рогова

Утверждены на заседании кафедры Протокол № 56 от 29. 11. 02

Рекомендованы к печати учебно-методической комиссией специальности 090100 Протокол № 43 от 29. 11. 02

Электронная копия хранится в библиотеке главного корпуса ГУ КузГТУ

Кемерово 2003

1

ВВЕДЕНИЕ

Согласно учебному плану подготовки инженеров по специальности 090100 "Маркшейдерское дело" по направлению подготовки 550600 "Горное дело" курс "Маркшейдерское обеспечение безопасности горных работ" является специальной дисциплиной и изучается студентами в девятом семестре.

Безопасное ведение горных работ является одной из главных задач всех инженерно-технических работников горного предприятия. Особенно остро этот вопрос встает при ведении горных работ в зонах, опасных по горным ударам, внезапным выбросам угля и газа, по прорывам воды из затопленных выработок, и зонах повышенного горного давления.

Горный инженер-маркшейдер, решивший связать свою профессиональную деятельность с подземной разработкой полезных ископаемых, должен знать, по каким признакам отнести тот или иной участок горных работ к опасному, уметь строить границы опасных зон, обозначить их в натуре, обеспечить все технические службы, ответственные за разработку мероприятий безопасного ведения горных работ, необходимой документацией, организовать маркшейдерское обеспечение всех запроектированных мероприятий по безопасному ведению горных работ в опасных зонах.

Задачи, которые студенты должны научиться решать при изучении данной дисциплины, необходимы инженеру-маркшейдеру в профессиональной деятельности для обеспечения безопасных условий труда − одной из главных функций маркшейдера.

ПРОГРАММА КУРСА

Введение (цели, задачи и содержание курса).

1. Порядок и контроль безопасного ведения горных работ в опасных зонах. Общие положения, виды опасных зон. Ответственность служб шахт (объединений) за безопасное ведение горных работ в опасных зонах. Порядок и обязанности служб шахт при разработке и реализации мероприятий по безопасному ведению горных работ в опасных зонах. Содержание проекта по безопасному ведению горных работ в опасных зонах.

2

2.Управление горным давлением в очистных забоях под (над) це-

ликами и краевыми частями при разработке свиты угольных пластов мощностью до 3,5 м с углом падения до 350 (построение зон ПГД на неудароопасных пластах). Общие сведения. Построение зон ПГД от целиков и краевых частей. Особые случаи построения зон ПГД. Мероприятия по безопасному ведению горных работ в зонах ПГД. Обязанности маркшейдерской службы при ведении горных работ в зонах ПГД.

3.Ведение горных работ в зонах, опасных по горным ударам. Общие сведения, основные понятия и терминология. Построение защищенных зон и зон восстановления опасных нагрузок. Построение зон ПГД. Особенности вскрытия, подготовки и очистных работ при разработке удароопасных пластов. Маркшейдерское обеспечение безопасного ведения горных работ в зонах, опасных по горным ударам.

4.Ведение горных работ в зонах, особо опасных по внезапным выбросам угля и газа. Общие сведения, особенности вскрытия и подготовки шахтных полей. Опережающая разработка защитных пластов. Построение границ защищенных зон. Построение и учет зон ПГД на выбросоопасных пластах. Маркшейдерское обеспечение безопасного ведения горных работ в опасных зонах.

5.Ведение горных работ у затопленных выработок. Определение границ зон, опасных по прорывам воды в действующие выработки. Построение предохранительных целиков под (над) затопленными выработками. Содержание проекта безопасного ведения горных работ в зонах, опасных по прорыву воды из затопленных горных выработок. Мероприятия по спуску воды и безопасному ведению горных работ вблизи затопленных выработок.

6.Условия безопасной выемки свит пластов под водными объектами. Общие положения. Безопасная глубина разработки под водными объектами. Построение границ опасных зон (предохранительных целиков) под водными объектами на поверхности. Мероприятия по ведению горных работ в опасных зонах под водными объектами.

3

ПЕРЕЧЕНЬ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

Лабораторная работа № 1. Расчет и построение границ опасных зон повышенного горного давления (ПГД) от целиков и краевых частей при разработке сближенных пластов (неудароопасных и не склонных к внезапным выбросам угля и газа).

Лабораторная работа № 2. Выбор пласта свиты, разрабатываемого в первую очередь в качестве защитного.

Лабораторная работа № 3. Построение границ защищенной зоны при отработке защитного пласта в свите пластов опасных и угрожаемых по внезапным выбросам угля и газа.

Лабораторная работа № 4. Построение зон повышенного горного давления (ПГД) от целиков и краевых частей на пластах, склонных к горным ударам.

Лабораторная работа № 5. Построение границ опасных зон (предохранительных целиков) на пластах под затопленными горными выработками.

Лабораторная работа № 6. Построение границ опасных зон при выемке угля под водными объектами.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1 Расчет и построение границ опасных зон повышенного горного

давления (ПГД) от целиков и краевых частей при разработке сближенных пластов (неудароопасных и не склонных к внезапным выбросам угля и газа)

1. Цель работы Научиться производить построение границ опасных зон повы-

шенного горного давления, ознакомиться с мероприятиями по безопасному ведению горных работ в этих зонах и с маркшейдерским обеспечением этих мероприятий.

2. Исходные данные На одной из шахт Кузнецкого бассейна залегают четыре рабочих

сближенных пласта. Два из них отработаны до горизонта конвейерного штрека, указанного в табл. 1, с оставлением на одном перпендикулярного целика и параллельной краевой части, а на другом − перпендикулярной краевой части.

4

Указанные пласты являются влияющими по отношению к двум другим, которые относятся к разрабатываемым. Система разработки пластов − длинные столбы по простиранию с обрушением кровли.

Влияющие пласты для каждого варианта указаны в графе 9 табл. 1. Схема к построению плана горных работ по влияющему пласту показана на рис. 1. Причем, для нечетных вариантов эта схема относится к верхнему влияющему пласту, а для четных вариантов − к

нижнему влияющему пласту.

Необходимые исходные данные − мощность пластов, мощность наносов, мощность междупластья, угол падения свиты пластов, глубина залегания конвейерного штрека, размеры лав по падению и пласт, проектируемый к разработке с учетом опасных зон, - представлены в табл. 1.

3. Содержание работы

3.1.На основании исходных данных (табл. 1) и схемы (рис. 1) построить план горных работ по влияющему пласту в масштабе 1:1000.

3.2.Построить вертикальные разрезы свиты пластов по линиям, перпендикулярным к границам целика и краевых частей, и изобразить на них границы целика и краевых частей.

3.3.Для каждого влияющего пласта определить ширину зоны

опорного давления l и дальность влияния зон ПГД Ni в кровлю и N'i в почву пласта. Дальности N1 и N'1 определяют зону повышенной опас-

ности (ЗПО), N2 и N'2 − опасную зону (ОЗ) и N3 и N'3 − прогнозную зону (ПЗ).

3.4.По углу и дальности влияния построить границы опасных зон на вертикальных разрезах.

3.5.Границы опасных зон с разрезов перенести на план соответствующего разрабатываемого пласта (графа 13, табл. 1) с указанием степени опасности этих зон (ЗПО, ОЗ, ПЗ) и предусмотреть мероприятия по безопасному ведению горных работ в пределах границ построенных опасных зон.

3.6.Разработать мероприятия по маркшейдерскому обеспечению проведения горных выработок вблизи и в пределах границ опасных зон.

0

									Исходные данные к лабораторным работам № 1, 2, 3 и 4												Таблица 1
	Мощность пластов, м									Мощность междупластья							Глубина	Угол	Длина	Пласт,	Содержание
Ва-										(нормальная), м						Влия-	залегания	падения	лавы	проекти-	песчаников в
ри-																ющие	конвей-	свиты	по па-	руемый к	составе пород
	mР		m		mР		m			hP −P	hP				hP −P
ант				Р2				Р4				2	−P	3		пласты	ерного	пластов,	дению,	разра-	между-
		1				3				1 2					3 4		штрека, м	град	м	ботке	пластья, %
1	2		3		4		5			6		7			8	9	10	11	12	13	14
1	1,8		2,3		1,6		2,0			45		40			25	Р1, Р2	400	25	140	Р3	45
2	2,0		1,6		1,8		2,3			50		35			45	Р2, Р3	500	20	150	Р1	50
3	2,1		1,8		2,3		2,0			35		55			30	Р3, Р4	350	30	130	Р2	40
4	2,3		2,0		2,2		1,6			40		50			45	Р1, Р3	450	34	125	Р4	54
5	1,5		2,5		3,0		2,8			50		35			45	Р2, Р4	375	35	120	Р3	48
6	2,5		1,6		3,2		1,8			45		35			30	Р1, Р2	400	20	150	Р3	60
7	1,6		1,8		2,6		3,0			40		50			40	Р2, Р3	375	25	140	Р1	55
8	2,2		3,0		1,5		2,0			35		50			50	Р3, Р4	400	30	130	Р2	46		5
9	1,5		2,6		1,8		2,1			45		35			40	Р1, Р3	450	35	120	Р2	53
10	2,1		1,9		2,6		1,5			40		50			50	Р2, Р4	350	33	125	Р3	50
11	2,02		2,3		1,6		1,8			40		45			30	Р1, Р2	500	25	110	Р3	40
12	2,3		1,7		2,1		1,5			50		35			45	Р1, Р3	400	20	120	Р4	45
13	2,1		1,6		1,8		2,2			35		55			30	Р1, Р4	450	30	105	Р4	50
14	1,4		2,3		2,0		1,9			40		50			35	Р2, Р3	350	35	100	Р4	40
15	1,7		2,2		1,5		2,4			45		35			45	Р2, Р4	400	40	125	Р3	48
16	1,8		1,3		2,3		2,0			30		25			45	Р3, Р4	450	34	110	Р2	52
17	2,4		2,2		1,4		1,7			40		50			40	Р1, Р2	500	28	120	Р3	38
18	1,6		2,1		2,5		1,8			35		50			50	Р2, Р3	350	30	100	Р1	42
19	1,4		1,6		2,3		2,4			45		35			40	Р3, Р4	375	32	90	Р1	30
20	1,7		2,1		1,5		2,5			40		50			55	Р2, Р4	450	25	125	Р3	25

1

вентиляционный штрек

20	10 20	α
Лава 2		Лава 3	Краевая часть
	3		по смежному пласту
3,5

конвейерный штрек

3

9

ходок

бремсберг

Рис. 1. Схема к построению плана горных работ по влияющему пласту

6

7

Методические указания к выполнению работы

Границы зон ПГД определяют по углу и дальности влияния в кровлю и почву влияющего пласта. При построении границ зон ПГД по дальности исходной является ширина зоны опорного давления по влияющему пласту, т.е. пласту, на котором оставлены целик или краевая часть. Ширина зоны опорного давления l (м) определяется по номограммам (рис. 2) в зависимости от глубины залегания целика или краевой части Н (м) и вынимаемой мощности mв (м) влияющего пласта.

Границы зон ПГД по дальности строят при помощи графиков (рис. 3 и 4). По осям абсцисс графиков отложены величины отношения а / l, по осям ординат − Ni / l, где а − ширина целика, м; l − ширина зоны опорного давления по влияющему пласту, м; i (i = 1, 2, 3) − название зоны ПГД (ЗПО, ОЗ, ПЗ); Ni − дальность влияния зоны ПГД, м.

При построении границ зоны ПГД целиками следует считать неотработанные участки на смежных угольных пластах шириной до 2l. Участки шириной более 2l нужно рассматривать как краевые части.

Для целиков шириной менее 2m границы зон не строят. Границы зон ПГД определяют геометрически, построением на вертикальных разрезах по сечениям, перпендикулярным к границам целиков или краевых частей. На разрезах показывают влияющие и разрабатываемые пласты, а также границы целиков и краевых частей.

Порядок определения положения границ зон ПГД в плоскости пласта на разрезах:

а) по номограммам (рис. 2) определяют ширину зоны опорного давления l по влияющим пластам;

б) для целиков вычисляют величину отношения а / l (для краевых частей а / l = const = 2);

в) на графиках (рис. 3 или 4) из точки на оси абсцисс, соответствующей величине отношения а / l, восстанавливают перпендикуляр до пересечения с кривыми (1, 2, 3) зон ПГД по дальности.

Проводя из этих точек линии, параллельные оси абсцисс до пересечения с осью ординат, получают значения Ni / l для каждой зоны. При Ni / l = хi дальность зоны ПГД (м) определяют по формуле

N i = xi l .

(1)

			8
а	l, м
						mв	≥ 4 м
							3,5
	90						3
							2,5
							2
	70						1,5
							1
	50						0,5
	30
	10	400	600	800	1000		Н, м
	200
б	l, м
	50				mв = 4 м
						3
	30					2
						1
						0,5
	10
	0 0	40	80	120	160	Н, м
Рис. 2. Номограмма для определения ширины зоны опорного давления:
	а − для глубины 200÷1200 м; б − для глубины 40÷200 м

				9
Ni / l
5					3
4					2
3					1
2
1
0	0	0,4	0,8	1,2	1,6	а/ l
	−	для перпендикулярных целиков и схода
		с перпендикулярных краевых частей;

− для параллельных целиков, краевых частей и входа на перпендикулярные краевые части

Рис. 3. Безразмерные значения дальности влияния зон ПГД при проходе лав над целиками (краевыми частями)

Если разрабатываемый пласт расположен над целиком или краевой частью, то определение дальности производят по номограммам (рис. 3), т.е. определяют значения Ni − дальности влияния в кровлю и наоборот, при проходе лав под целиком (краевой частью) используют номограммы (рис. 4), т.е. определяют дальность влияния в почву − N'i;

г) на разрезах параллельно напластованию проводят границы зон ПГД по дальности на расстояниях по нормали от влияющего пласта N'1, N'2, N'3 (в почву) и N1, N2, N3 (в кровлю);