Формування вихідних даних

СТРУКТУРА І, НЕОБХІДНИХ ДЛЯ РОЗРАХУНКУ ПАРАМЕТРІВ ТЕХНОЛОГІЧНИХ СХЕМ

Для визначення параметрів технологічних схем необхідні відповідні вихідні дані, які можуть бути отримані при натурних спостереженнях і дослідженнях, в лабораторних умовах, з виробничого досвіду, тобто з використанням гірничої графічної документації, експериментальних даних або розрахунковим шляхом. В гірську графічну документацію включають геологічні звіти за результатами геологорозвідувальних робіт, результати експлуатаційної розвідки, плани гірничих робіт і т.д.

Надійність розрахунку параметрів технологічної схеми зменшується залежно від способу отримання вихідних даних у послідовності, зазначеної вище.

1. Вихідні дані, що характеризують гірничогеологічні умови розроблюваного пласта і вміщуючих порід, способи їх отримання, фізичний зміст, умовні позначення та одиниці вимірювань наведені в табл. 1 (поміщені в кінці цього додатка). У графі "Примітки" вказані номери пунктів і малюнків, що пояснюють зміст програми.

Частина вихідної інформації з табл. 1 (рядки 2.24 без 6), а саме дані по найближчій або усередненої геологорозвідувальної свердловині необхідно представляти аналогічно рис. 1 і 2.

2. Щільність вугілля і вмісних порід при відсутності результатів лабораторних досліджень та даних звітної гірничої графічної документації приймати для вугілля. gy = 1.3 т/м3, вміщуючих порід g = 2.5т/м3.

3.Мощность порід безпосередньої покрівлі при відсутності натурних спостережень і досліджень беруть по гірській графічної документації згідно каталогу / 5 /, при відсутності таких даних у безпосередню покрівлю включають шари порід потужністю не більше (8-10) m, тобто h нк £ (8-10) m.

4.Мощность порід основної покрівлі при відсутності натурних спостережень і досліджень з гірничої графічної документації, згідно каталогу / 5 / за відсутності таких даних в основну покрівлю включають шари порід на потужність не більше 15m, за вирахуванням потужності шарів порід безпосередньої покрівлі, тобто

h ок £ 15m - h нк. При розробці вугільного пласта під наносами h ок приймають рівною H.

5. Потужність порід безпосередньої грунту при відсутності натурних спостережень і досліджень беруть по гірській графічної документації, згідно каталогу / 5 / за відсутності таких даних у безпосередню грунт включають шари порід на потужність не більше 8m тобто h нп £ 8m.

6. Коефіцієнти фортеці окремих верств вугілля і вміщуючих порід за шкалою М. М. Протодьяконова, що визначаються за методикою / 3 /, беруть ио звітної геологічної і геологорозвідувальної (гірничої графічної) документації.

7. Середньозважені коефіцієнти міцності вугілля в пласті розраховують:

7.1. За формулою (1) табл. 1 при наявності в пласті разнопрочних пачок вугілля з мінливістю fi - x в межах до 30% / 6 /;

7.2. За формулою (2) табл. 1 за умови, що потужність слабкою пачки менше половини висоти виробки, тобто m сл <0.5h вир, у слабку пачку (| сп) включають шари з? i <0.6, в міцну (? кр) з? i> 0.6 / 25 /.

Розрахунок ширини цілика виконують за найбільш слабкою пачці, якщо mсп> 0.5 hвир.

7.4. Середньозважені коефіцієнти фортеці порід безпосередньої, основної покрівлі, всієї налягаючих товщі порід, безпосередній грунту, вугілля і порід грунту розраховують за формулами (3-7) табл.1.

8. При розрахунку середньозваженого коефіцієнта фортеці всій налягаючих товщі порід враховуються всі шари порід (безпосередньої, основної покрівлі і т.д.), на потужність не більше 30m і не менш 15m (рис.1).

9. Межа міцності на одноосьовий стиск окремих верств вугілля в пласті, порід грунту та покрівлі, що визначаються за методиками / 3, 4, 14 /, можна знайти в звітній гірничої графічної документації / 5 /. По окремих пластів, на яких виконувалися дослідження, межі міцності наведені в табл. 2. При відсутності даних експериментальних досліджень межі міцності окремих верств вугілля в пласті, покрівлі, грунту, вугілля і порід розраховують за формулами (8 - 11) табл. 1.

9.1. Середньозважений межа міцності вугілля в пласті на одновісний розраховують за формулою (12) табл. 1 при наявності середньозваженого коефіцієнта фортеці вугільного пласта (Fу), за формулами (13) або (14) - при наявності міцнісних характеристик окремих шарів (пачок) аналогічно розрахунку середньозважених коефіцієнтів фортеці вугільного пласта п. 6.

При визначенні середньозваженого межі міцності на одноосьовий стиск вугілля в пласті при наявності середньозваженого коефіцієнта міцності вугілля в пласті коефіцієнт R1, (т/м2) перед fyi, fy у формулах (8), (12) приймають в залежності від тріщинуватості вугільного масиву по табл. 3 згідно з / 26 /.

9.2. Середньозважений межа міцності порід безпосередньої покрівлі розраховують за формулою (15) табл. 1 при наявності середньозваженого коефіцієнта міцності порід безпосередньої покрівлі f нк за формулою (16) - при наявності міцнісних характеристик окремих шарів безпосередньої покрівлі.

9.3. Середньозважений межа міцності порід основної покрівлі розраховують за формулами (17) або (18) аналогічно п. 9.2.

9.4. Середньозважений межа міцності на одноосьовий стиск всієї товщі налягаючих порід розраховують за формулами (19) або (20) табл. 1 аналогічно п. 9.2.

9.5. Середньозважений межа міцності на одноосьовий стиск порід безпосередньої грунту розраховують за формулами (21) або (22) табл. 1 аналогічно п. 9.2.

9.6. середньозважений межа міцності на одноосьовий стиск вугілля і порід грунту розраховують за формулою (23) табл. 1 при наявності середньозваженого коефіцієнта міцності вугілля порід (fуп), за формулою (24) - при наявності середньозважених меж міцності на одноосьовий стиск вугілля і безпосередньої грунту.

10. Коефіцієнти Пуассона вугілля і вміщуючих порід, що визначаються за методиками / 3, 4 /, можуть бути вказані у звітній геологічної і геологорозвідувальної документації. При відсутності даних натурних спостережень і досліджень або гірничої графічної документації коефіцієнти Пуассона розраховують за формулами (25), (26), (27) табл. 1.

11. Модулі пружності окремих верств вугілля в пласті порід грунту та покрівлі, що визначаються за методиками / 14 або 10 /, можна знайти в звітній графічної документації.

За відсутності експериментальних досліджень модулі пружності окремих верств розраховують за формулами (28-32). Коли використовують результати лабораторних досліджень з визначення модулів пружності / 4 /, то в цьому випадку необхідно враховувати коефіцієнт структурного ослаблення, який за відсутності відповідних досліджень рекомендується приймати 0,6-0,7, тобто Еу (Ек) в масиві = (0,6-0,7) Е0 у зразку.

Таблиця 2

Результати експериментальних досліджень

Примітка: у графах s сж.у і Еу ± вказані середньоквадратичні відхилення від середньої величини.

Таблиця 3

Значення коефіцієнта R1 в залежності від тріщинуватості вугільного масиву

11.1 Середньозважений модуль пружності вугільного пласта розраховують за формулою (33) табл. 1 при наявності середньозваженого межі міцності на одноосьовий стиск вугілля в пласті s сж.у, за формулами (34) або (35) - при наявності пружних характеристик Еу i, Ey. kp., Ey. cл окремих пачок вугільного пласта.

При визначенні середньозваженого модуля пружності вугільного пласта при наявності середньозваженого межі міцності на одноосьовий стиск вугілля в пласті коефіцієнт R2, (т/м2) перед s сж.у у формулі (28) приймати залежно від тріщинуватості вугільного масиву згідно / 26 / по табл. 4.

Таблиця 4

Значення коефіцієнта R2, (т/м2) залежно від ступеня тріщинуватості вугільного масиву

Середньозважений модуль пружності вугільного пласта при наявності середньозваженого коефіцієнта міцності вугілля в пласті визначається за формулою (29), коефіцієнт R3, (т/м2 '105) перед (fy) приймати в залежності від тріщинуватості вугільного масиву згідно / 26 / по табл. 5.

Таблиця 5

Значення коефіцієнта R3, (т/м2) залежно від ступеня тріщинуватості вугільного масиву

По окремих вугільних пластах, на яких виконувалися дослідження, модулі пружності наведені в табл. 2.

11.2. Середньозважений модуль пружності порід безпосередньої покрівлі розраховують за формулою (36) табл. 1 при наявності пружних характеристик окремих шарів безпосередньої покрівлі.

Середньозважений модуль пружності порід основної покрівлі розраховують за формулами (38) або (39) аналогічно п. 11.2.

11.4. Середньозважений модуль пружності всій налягаючих товщі порід розраховують за формулами (40) або (41) аналогічно п. 11.2.

11.5. Середньозважений модуль пружності порід безпосередньої грунту розраховують за формулами (42) або (43) аналогічно п.11.2.

11.6. Середньозважений модуль пружності вугілля і порід грунту розраховують за формулою (44) табл. 1 при наявності середньозваженого межі міцності вугілля і порід грунту (s сж.уп.), за формулою (45) - при наявності пружних характеристик порід грунту Eп й вугілля в пласті Eу.

12. Розміри кроків обвалення безпосередній і основний покрівель, що визначаються в результаті натурних спостережень і досліджень можуть бути приведені у звітній гірничої графічної документації або в каталозі / 5 /. За відсутності таких даних кроки обвалення розраховують за формулами (46) або (47) табл. 1.

13. Величина, що характеризує спільну податливість вугілля і порід грунту Ку.п, розраховується за формулою (48) табл. 1, є допоміжним параметром і використовується для розрахунку інтегральної характеристики порід покрівлі, вугільного пласта.

14. Інтегральна характеристика жорсткості порід покрівлі, вугільного пласта і порід грунту розраховується за формулою (49). Табл. 1, використовується для визначення кутів обвалення гірських порід, коефіцієнтів концентрації напружень, ширини виїмкових стовпів / 27 /.

15. Параметр повзучості a змінюється в межах від 0.6 до 0.8, визначається за методикою / 28 /. За відсутності експериментальних даних для вугілля рекомендується приймати a = 0.7. Параметр a використовується для розрахунку змін деформацій у часі.

16. Параметри повзучості d у і d п, що характеризують реологічні властивості вугілля і порід покрівлі, грунту, визначається за методикою / 28 /. За відсутності експериментальних даних - за формулами (40), (51), табл. 1, в якій Е0 - модуль пружності вугілля у зразку / 29 /. При використанні в формулах (49), (50), табл. 1 модулів пружності Еу, Еп, отриманих в натурних умовах, Е0 = Еу (0.6-0.7).

17.Функція jt може бути визначена за формулою (52) табл. 1 або по номограммам / 30 /, представленим на рис. 3.

18.Угол обвалення гірських порід змінюється в межах від 65 до 85о, визначається за результатами вимірювань зрушення гірського масиву і даної поверхні. За відсутності експериментальних даних розраховують за формулою (52) табл. 1.

ДОДАТОК 3

МЕТОДИКА ПОБУДОВИ ІНТЕГРАЦІЙНИХ палетки І ВИЗНАЧЕННЯ КОЕФІЦІЄНТІВ КОНЦЕНТРАЦІЇ НАПРУЖЕНЬ ЗА ПЛАНОМ ГІРНИЧИХ РОБІТ

1. Коефіцієнти концентрації вертикальних напружень визначаються за допомогою інтеграційної палетки при відпрацюванні пологих вугільних пластів і складної топології гірських виробок, тобто при взаємному впливі двох і більше вибоїв, уступної формі контуру виробленого простору та інших нестандартних варіантах відпрацювання пластів / 31, 27 /.

2. Інтеграційна палетка являє собою систему розташованих по певній закономірності точок. Шляхом підрахунку точок, що потрапили у вироблений простір, здійснюється інтегрування ваги підроблених порід та обчислення коефіцієнта концентрації напружень / 27 /.

3. Для побудови інтеграційної палетки та визначення коефіцієнта напруг необхідні наступні дані:

інтеграційна характеристика жорсткості порід покрівлі, грунту і вугільного пласта Lінт = (5-150) м, яка визначається за формулою (49) додатка 2 або наближено за формулою (3.5) п.3.1 основного тексту "Методики ...";

план гірничих робіт або проектована топологія гірських виробок, накреслені в масштабі.

4. При побудові інтеграційної палетки на аркуші прозорою паперу або іншого прозорого матеріалу (наприклад, синтетична калька) намічається центр сітки, щодо якого через 15о проводяться прямі лінії (промені) за формулою:

r i = Lінт × x i

Обчислюються відстані ri і відкладаються від центру палетки на одному з променів або променях в масштабі плану гірничих робіт (рис. 1); безрозмірні координати xi визначаються за таблицею 1.

Таблиця 1

Безрозмірні координати xi, які відповідають положенням точок на палітрі

Далі проводяться концентричні окружності через точки на промені палетки і на перетині кіл і променів отримують точки інтеграційної палетки (рис. 2).

5. Для визначення коефіцієнта концентрації напружень центр інтеграційної палетки поєднується з точкою на плані гірничих робіт, в якій потрібно визначити коефіцієнт концентрації напружень, підраховуються точки палетки, що потрапили в контур виробленого простору.

Коефіцієнт концентрації напружень обчислюється за формулою

(2)

Розташування променів і точок при побудові інтеграційної палетки

Рис. 1

Інтеграційна палетка на плані гірничих робіт

Рис. 2

де n - число точок палетки, що потрапили в контур виробленого простору;

N - кількість усіх точок на палітрі, N = 384.

6. Як приклад розглянуто визначення коефіцієнта концентрації для одного з вугільних пластів. Припустимо, по вихідної гірничо-геологічної інформації згідно з додатком 2 або формулою (3.5) п.3.1 основного тексту "Методики ..." була обчислена інтегральна характеристика Lінт = 28 м. За формулою (1) обчислюються відстані від центру палетки до i-тої точки на промені палетки. Результати обчислення полярних координат ri наведено в табл. 2.

Таблиця 2

Результати обчислення координат r i-х для Lінт = 28 м і М 1:2000

Продовження табл. 2

На аркуші прозорою паперу (кальки) намічається центр палетки і через нього проводяться прямі лінії через 15о (див. рис. 1). На променях палетки від її центру відкладаються в масштабі плану гірничих робіт (1:2000) відстані Рi (див. табл. 2), тобто 8.7.м, 14.8 м, 21.6 м і т.д., що відповідає в масштабі плану 4.3 мм, 7.4 мм, 10.8 мм і т.д. Через зазначені точки проводяться концентричні кола (див. рис. 2).

Накреслені палетка накладається на план гірничих робіт і її центр поєднується з точкою гірничих робіт, де потрібно визначити коефіцієнт концентрації напружень (на рис. 2 центр палетки суміщений з центром очисної заходки). Шляхом безпосереднього рахунку визначається число точок палетки (перетинів променів і концентричних кіл), що потрапили в відпрацьовану площа пласта (враховуються всі крапки в очисних і підготовчих виробках). На рис. 2 число таких точок n = 168 (число всіх точок на палітрі N = 384). Тоді коефіцієнт концентрації вертикальних напружень над заходки згідно з формулою (2) дорівнює:

Вихідні дані для визначення параметрів технологічної схеми

Таблиця 1