Способ прогнозирования пучения пород в подготовительных выработках Советский патент 1986 года по МПК E21C39/00 

Изобретение относится к горному делу и предназначено для определения участков выработок с пучащими почвами при их расположении на глубине более 450 м.

Цель изобретения - повышение достоверности прогноза на больших глубинах.

На фиг. 1 изображено положение слоя слабых пород в почве разрабатываемого пласта, контролируемое стратиграфическим положением угольного пропластка /з; на фиг. 2 - положение слабых слоев, контролируемое стратиграфическим положением угольного пропластка / ; на фиг. 3 - пример прогнозирования пучения пород в районе уклона 35; на фиг. 4 - разрез А-А на фиг. 3.

Способ осуществляется следуюа1им образом.

В подощве выработки фиксируют ближай- щие слои слабых пород, склонных к вяз- копластическому течению, т. е. к пучению.

На основании теоретических и широких экспериментальных работ к таким слабым породам относятся: уголь, углистые, углисто- глинистые, глинисто-углистые, глинистые сланцы с прослоями и линзами углистого, гидрослюдистого, монтмориллонитового и др. материала, отличающегося слабыми связями между слоями при коэффициенте крепости по шкале М. М. Протодьяконова, не превышающем 3.

Фиксируют слои хрупких пород, залегаю- шИх между подошвой выработки и слоями слабых пород. Определяется их мощность и прочность.

Хрупкие породы можно разделить на два типа.

Хрупкие породы, условно называемые песчаниками: песчаники и близкие к ним по текстурным и физико-механическим свойствам песчаные и песчано-глинистые сланцы, а также переслой всех или части упомянутых пород при условии прочных связей между слоями и высокой крепости. (Коэф- фициент крепости по М. М. Протодьяконову более 8).

Хрупкие породы, условно называемые пес чано-глинистыми сланцами: все перечисленные породы при наличии углистых и угли- сто-глинистых прослоев мощностью более 1 см или иных поверхностей осхлабления; песчаные, песчано-глинистые, песчанистые сланцы и их переслой в любой последа- вательности при условии прочных связей между слоями, отсутствии углистых проело- ев, высокой крепости (более 5-6 по М. М. Протодьяконову).

Определяют мощность хрупких пород и их тип и сравнивают эту величину с предельной мощностью хрупких пород. Под предельной мощностью хрупких пород понимается ее критическая мощность, т. е. та мощность, при которой происходит разлом хрупких пород в результате горного давления и выдавливание пород в горную выработку в форме пучения.

В качестве примера можно привести случай прогнозирования участка пучения в районе уклона 35 (фиг. 3).

К моменту прогнозирования по разрабатываемому пласту fe s пройдены три наклонные выработки уклона 35, а программой развития горных работ предусмотрено прохождение конвейерных штреков 353, 354, 355, 356, 357, 358.

Нижележащий пласт k, находящийся на расстоянии 8-15 м от разрабатываемого, имеет нерабочую мощность и к разработке на рассматриваемом участке не принят.

Изучение пород междупластия производилось по скважинам 1932, 10146, 10174, 2931 и 2033, в результате этого изучения породы междупластия отнесены к хрупким песчано-глинистым сланцам; для этих пород предельной величиной мощности, при которой проявляется пучение, является 9,0 м (установлено по наблюдениям на других шахтах).

Задача прогнозирования в данном случае заключается в оконтуривании зоны участка шахтного поля с мощностью хрупких пород менее 9,0 .м. Это решается путем построения литологических разрезов. Методика построения литологических разрезов проста. Разрабатываемый пласт (), по которому предполагается проходить подготовительные выработки, наносится в виде условной горизонтальной линии. В почве пласта на расстоянии от него 3,2 или 9,0 м (как в рассматриваемом примере) строится параллельная горизонтальная линия. Наносятся буровые скважины согласно положению их на плане и откладываются в масштабе точки пересечения скважин с пластом kf (СКВ. 1832 - 11,6 м, СКВ. 10146 - 8,7 м, СКВ. 10174 - 10,4 м). Путем построения определяется положение этого пласта по отношению к разрабатываемому. Точки пересечения пласта с горизонтальной линией 9,0 м (А и В ) проектируются на почву пласта kl в разрезе(А и В) и на саму линию разреза (А и В).

По другим разрезам устанавливаются аналогичные Точки С, F, D, Е. Соединяющая эти точки кривая А Е В D F С оконтуривает участок с мошностью песчано-глинистых сланцев менее 9,0 м, т. е. участок с прогнозируемым интенсивным пучением пород почвы.

При проведении конвейерных штреков 353 355, 356 и 357 наблюдениями установлены участки фактического пучения с интенсивностью 0,6-2,0 м/г., что полностью подтверждает прогноз.

Экспериментальными наблюдениями за пучением установлено, что предельными мощностями являются: для песчаников (при ширине подготовительной выработки, равной

4,7 м) 3,2 м, что примерно соответствует 2/3 ширины выработки; для Песчано-глинистых сланцев (при ширине выработки 4,5 м) 9,0 м, что соответствует двойной ширине выработки.

Зона 2

(nyi/ение интенсибносглью 2м/год)

В зависимости от соотношения мощности слоя хрупких пород и критической мош,- ности для данного типа породы и судят о наличии участков выработки со склонными к пучению породами почвы.

J

-/

f i/f/enue npo/f/77(/- KLf отсутсш- )

Успобнь/е о означени

угольный плосгп,по иотоЬому прои,дена подготоВитепьиая быработна

спои сла5ь1х пород

Х)эупкие породы типа пес ониноб

Хрупкие пороЭы типа Нёсмоно-глинмстыл слонцеб

Фиг. 2

Ск&. 2033

Фиг.З

СкВ. 1932

А- А Сн6.

. 70Г74

«

«S

Sf

8

Услобнь/е о$озна1 ения

прогнозируемая зона лужения

угольнь/е пласты

участ/ и фактического пииенил с интенсивностью ,0м/год

Фиг. It