Зоны повышенного горного давления (ПГД)

Если разрабатываемый пласт залегает в свите пластов, из которых ранее был отработан один или несколько пластов и в них были оставлены целики или краевые части, то в разрабатываемом пласте возникают опасные зоны, которые называются зонами ПГД.

Неотработанный участок в вынутом пласте называется целиком, если ширина его меньше 2 l (l – ширина зоны опорного давления) и краевой частью, если ширина его более 2 l (рис. 12).

Причиной возникновения зон ПГД является опорное давление, возникающие в ранее отработанном пласте при оставлении целиков и краевых частей. Зоны влияние опорного давления распространяются вверх в породы кровли и вниз в породы почвы.

На участках разрабатываемых пластов, расположенных ниже и выше ранее отработанного пласта, оказавшихся в зонах влияние опорного давления, возникают зоны ПГД. Различают три зоны ПГД (рис. 12):

а) зону повышенной опасности (ЗПО), которая характеризуется резким снижением устойчивости пород кровли, динамическими явлениями, большим пучением почвы, отжимом угля в очистных выработках;

б) опасную зону (ОЗ), которая характеризуется снижением устойчивости нижних слоев кровли, вывалом пород в очистных забоях;

в) прогнозную зону (ПЗ), которая заметного влияния на лавы не оказывает, но на отдельных участках возможно ухудшение устойчивости пород кровли.

Дальность влияния ЗПО обозначается через N₁, дальность влияния ОЗ через N₂ и дальность влияния ПЗ через N₃ (рис. 12).

Различают два взаимных положения линии подвигания очистного забоя в разрабатываемом пласте и направлением длинной оси целика (краевой части) в ранее отработанном пласте. Если направление длинной оси целика примерно перпендикулярно (с отклонением до 25°) направлению подвигания очистного забоя, то такой целик называется перпендикулярным (рис. 13 а).

Если направление целика примерно параллельно направлению подвигания забоя лавы в разрабатываемом пласте, то такой целик называется параллельным (рис. 13 б).

Границы зон ПГД определяются графически на вертикальных разрезах, перпендикулярных длинной оси целика (краевой части). Затем эти границы сносятся на план горных работ.

Для построения зон ПГД должны быть известны: глубина залегания (H) и мощность (m) ранее отработанного пласта, в котором оставлен целик; мощность междупластья по нормали к пласту (h); ширина целика (а); ширина зоны опорного давления (l); угол падения пласта (a).

Размеры зон ПГД определяются по дальности влияния N₁, N₂, N₃ и углам влияния, которые принимаются равными 60°.

Построение зон ПГД производится в следующей последовательности.

1. По глубине H и мощности пласта m по специальному графику (рис. 14) определяется ширина зоны опорного давления l.

2. По ширине целика а определяется к какому типу относится оставленный участок пласта в ранее отработанном пласте. Если а < 2 l, то оставленный участок пласта является целиком, если а > 2 l – краевой частью.

Определяем также каким является оставленный целик: параллельным или перпендикулярным. Положим целик параллельный.

3. Определяются по специальной номограмме дальности влияния целика (краевой части) N₁, N₂, N₃ по нормали к пласту в зависимости от того, где находится разрабатываемый пласт относительно ранее отработанного пласта, в котором оставлен целик: под целиком или над целиком. Номограммы составлены отдельно для условий под целиком и условий над целиком (рис. 15). На каждой номограмме приведены три пары графиков: первая пара для определения N₁, вторая пара для определения N₂ и третья для определения N₃. В каждой паре один график относится к перпендикулярному целику, другой к параллельному целику. По горизонтальной оси номограмм откладывается отношение a/l, по вертикальной – отношение N/l. Таким образом, задавшись величиной a/l определяем N/l, а отсюда определяем и .

4. Строится вертикальный разрез перпендикулярно длинной оси целика. В нашем случае строим разрез в направлении падения пласта. На разрезе (рис. 16 а) показывается ранее отработанный пласт l₆ и оставленный в нем целик шириной а, показываются разрабатываемые пласты l₄ и l₈.

Для определения зоны ПГД в пласте l₈, расположенном выше целика в пласте l₆, откладываются по нормали расстояния N₁, N₂, N₃ и проводятся линии параллельно пласту – это будут границы зон ЗПО, ОЗ и ПЗ. От краев целика (точки 1 и 2) проводятся линии под углом 60° к плоскости пласта до пересечения с границей зоны ЗПО –

получаем точки 3 и 4. Из этих точек проводим нормально к наслоению линии 3-5-7 и 4-6-8, которые являются боковыми границами зон ПГД. Согласно этим построениям пласт l₈ оказался в зоне ОЗ и точки А и Б являются границами этой зоны. Эти границы сносим на план горных работ (рис. 16 б). Производим подобные построения в пласте l₄, расположенном ниже целика. Этот пласт оказался в зоне ЗПО и границы этой зоны в точках В и Г. Эти границы также сносим на план горных работ.

Зоны ПГД являются опасными зонами. Целики в этих зонах не оставляются, но очистные работы в этих зонах необходимо вести с соблюдением особых мер безопасности. Маркшейдерская служба ставит заблаговременно об этом в известность начальника участка для принятия соответствующих мер.

1.9. Опасные зоны под водными объектам
на земной поверхности

При разработке пластов угля под водными объектами на земной поверхности (реки, озера, искусственные водоемы) необходимо обеспечить охрану горных выработок от затопления или увеличения притока воды в количестве, представляющем опасность для людей.

Для предотвращения этих негативных процессов в разрабатываемом пласте строятся зоны опасного влияния водных объектов.

Под зоной опасного влияния водного объекта понимают участок пласта, в пределах которого выемка угля может повлечь за собой недопустимый приток воды в горные выработки, а в отдельных случаях – прорыв воды и затопление выработок.

Границы зоны влияния водного объекта определяются по углам разрыва , и на вертикальных разрезах вкрест простирания и по простиранию (рис. 17). При этом за границу водного объекта на поверхности принимается граница максимального разлива воды во время паводка (точки А, Б, В и Г на рис. 17).

Выемка угля в зонах опасного влияния водного объекта допускается только тогда, когда пласт залегает ниже безопасной глубины разработки (Н_б). Под безопасной глубиной разработки под водными объектами понимается такая глубина, при которой зона водопроводящих трещин над выработанным пространством не достигает дна водного объекта.

При определении безопасной глубины все водные объекты делятся на две группы.

К первой группе относятся водные объекты, у которых мощность глин и суглинков в основании водного объекта более глубины водоема (h ₂– мощность глин и суглинков, l – глубина водоема).

Ко второй группе относятся все остальные водоемы.

Согласно Правилам охраны сооружений для водных объектов первой группы безопасная глубина колеблется от 20 m до 40 m, где m – мощность пласта (более детальные значения Н_б приведены в табл. 6.1 Правил охраны сооружений). Для водных объектов второй группы Н_б колеблется от 30 m до 60 m.

Горные работы ниже Н_б можно производить, но с соблюдением ряда условий:

а) систематическое наблюдение за водопритоком в выработки;

б) улучшение освещения горных выработок и обеспечение надежными средствами связи;

в) инструктаж лиц, работающих в опасной зоне о срочных мерах, надлежащих выполнению в случае резкого увеличения притока воды;

г) своевременная очистка водосточных канав.