Построение междушахтных барьерных целиков

При разработке угольных пластов двумя шахтами между полями этих шахт проходит техническая граница и около этой границы оставляются целики, которые также являются барьерными целиками. В пределах этих целиков работы запрещены и они являются опасными зонами.

Если соседними шахтами разрабатывается один и тот же пласт, то ширина барьерного целика d определяется по формуле (1) и половина этой ширины приходится на одну шахту, а другая половина – на другую шахту (рис. 8).

Если соседние шахты разрабатывают несколько пластов и расстояние между пластами менее 40 m (где m – мощность нижнего пласта), то барьерный целик в нижнем пласте строится по углам разрыва , откладываемым от границ барьерного целика в верхнем пласте. Если расстояние между пластами более 40 m, то в каждом пласте строится самостоятельный барьерный целик, так же как и в верхнем пласте.

1.6. Опасные зоны (барьерные целики) у незатампонированных
разведочных скважин

На полях шахт имеется много разведочных скважин, которые пересекают затопленные выработки или обводненные породы и могут быть причиной прорыва воды в действующие выработки.

Разведочные скважины после их ликвидации должны быть затампонированы глиной, что должно быть подтверждено соответствующими документами (актом). Если такой документ имеется, то скважина считается неопасной и опасная зона вокруг неё не строится.

Однако в большинстве случаев документы о тампонаже отсутствуют и скважины считаются незатампонированными. Далее, разведочные скважины делятся на две категории: скважины с известным искривлением и скважины с неизвестным искривлением. У незатампонированных скважин с известным искривлением опасные зоны (барьерные целики) строятся во всех пластах, пересеченных скважинами, а ток же в пластах, удаленных от забоя скважины на расстоянии по нормали менее 40 m (m – мощность удаленного пласта), в виде окружности с центром в точке пересечения пласта скважиной.

Радиус окружности рассчитывается как ширина барьерного целика по формуле

,

но не менее 20 м.

В пластах, залегающих ниже забоя скважины, за центр окружности принимается точка пересечения пласта нормалью, проведенной из забоя скважины. Детали построения барьерных целиков приведены на рис. 9. Отметим только, что барьерные целики имеют форму окружности в плоскости пласта, то есть в наклонной плоскости, а на плане они имеют форму эллипса с длинной осью в направлении простирания пласта и короткой осью в направлении вкрест простирания, за исключением горизонтально залегающих пластов, когда на плане барьерные целики имеют форму окружности.

При отсутствии данных искривления скважины и углах падения пластов скважины считаются вертикальными и за центр окружности барьерного целика принимается вертикальная проекция устья скважины на план. Радиус окружности барьерного целика определяется по формуле

(2),

где H – расстояние по скважине от устья до пласта;

К₂ – коэффициент, принимаемый при Н £ 500 м равным 0,1 и при Н > 500 м равным 0,15;

d определяется по формуле

.

В пластах с углом падения a > 45° границы опасных зон у незатампонированных скважин определяются по заключению специализированных организаций.

1.7. Опасные зоны у разрывных (дизъюнктивных)
геологических нарушений,
пересекающих затопленные выработки

Породы зоны дизъюнктивных нарушений до получения других данных считаются обводненными и при установлении опасных зон их приравнивают к затопленным выработкам.

Для проверки обводненности пород зоны дизъюнктива бурят не менее двух опережающих скважин: одну по ходу выработки, другую по нормали к поверхности сместителя.

Границу опасной зоны для подготовительной выработки до бурения опережающих скважин определяют в зависимости от погрешности изображения на плане дизъюнктива, но не менее 30 м от ближайшего контура зоны перекрытия пород по нормали.

При слабой обводненности пород зоны дизъюнктива, границу опасной зоны устанавливают на обоих крыльях пласта на расстоянии, равном ширине барьерного целика d, определенного по формуле (1), в которой равна погрешности определения положения дизъюнктива. При этом ширина барьерного целика не должна быть менее 20 м от линии скрещения плоскости пласта с плоскостью сместителя.

Если пересечение дизъюнктива с затопленными выработками попадает в зону сдвижения пород над очистными выработками в лежачем крыле сброса, то ширина барьерного целика устанавливается из условия, что расстояние по нормали к пласту до вышележащей плоскости сместителя должно быть равно 40 m, где m –мощность разрабатываемого пласта.

Положение границы барьерного целика в этом случае определяется графически или по формуле

(3),

где y – расстояние в плане от линии скрещения пласта по нормали к ней до границы барьерного целика (рис. 11 а);

a – угол падения пласта;

d – угол падения пласта сместителя;

w – угол на плане между направлениями линий падения пласта и плоскости сместителя;

l – угол на плане между линией падения пласта и линией скрещения.

Графическое определение границы барьерного целика состоит в следующем (рис. 11).

1. Подготавливаем необходимый материал:

а) совмещенный гипсометрический план пласта и дизъюнктивного нарушения (рис. 11 а);

б) мощность пласта.

2. По исходным материалам строятся изогипсы пласта (к) и одноименные изогипсы плоскости сброса (с). Соединяя точки пересечения одноименных изогипс пласта и плоскости сброса получаем линию скрещения в лежащем крыле (ад) и в висячем (еж).

3. Через точку пересечения нижней изогипсы пласта и плоскости сброса – точку а проводим в направлении восстания пласта линию I-I, по которой будет строиться вертикальный разрез.

4. Строим вертикальный разрез по линии I-I (рис. 11 б). На этом разрезе проводим в масштабе плана две горизонтальные линии, соответствующие верхней и нижней изогипсам. На нижней изогипсе наносим произвольно точку а, а затем – точку пересечения линии разреза с верхней изогипсой плоскости сброса (точка б) и верхней изогипсой пласта (точка в). Проектируем эти точки на верхнюю горизонтальную линию с отметкой -50, получим точки б ¢ и в ¢. Соединяем эти точки с начальной точкой а – получаем след плоскости сброса на вертикальную плоскость и след плоскости пласта.

5. Между следом плоскости сброса и пласта ищем расстояние по нормали к пласту, равное 40 m – получаем точку 2¢. Проектируем эту точку на нижнюю горизонтальную линию – получим точку 2. Откладываем расстояние а 2 по линии I-I на плане – получим точку 2 на плане. Проведем на плане линию через точку 2 параллельно линии скрещения ад – получаем границу барьерного целика в лежачем крыле сброса (линия II-II).

6. В висячем крыле от линии скрещения еж откладываем по нормали ширину барьерного целика d и проводим границу барьерного целика параллельно линии скрещения.