Изучение классификации пород кровли и почвы угольных пластов, разработанной донуги для условий донецкого бассейна

 

Работа выполняется в течение 3 часов.

Цель работы: самостоятельное изучение классификации пород кровли и почвы угольных пластов Донбасса, разработанной ДонУГИ.

 

Порядок выполнения работы

 

1. Ознакомиться с табл. 2.1, 2.2, 2.3 и 2.4, в которых представлена классификация боковых пород угольных пластов, разработанная ДонУГИ для условий Донецкого бассейна.

2. Для каждой категории обрушаемости массива пород кровли по данным табл. 2.1 выписать:

- ориентировочный литологический состав и величины среднего коэффициента крепости пород по Протодьяконову;

- значения геомеханических критериев (конвергенция на 1м ширины призабойного пространства в долях от мощности пласта, коэффициент вариации величины конвергенции, шаг первой посадки массива пород кровли, шаг последующих осадок массива пород, а также шаг схождения кровли с почвой при плавном прогибе (категория А );

- технологические признаки (рекомендуемые способы управления кровлей, мероприятия для обеспечения способа управления кровлей полным обрушением до первой посадки массива пород кровли в случае применения полного обрушения, а также нижний предел суммарного сопротивления крепи и необходимое суммарное сопротивление посадочного ряда).

3. Для каждой категории устойчивости нижнего слоя кровли по данным табл. 2.2 выписать:

- ориентировочный литологический состав и величины коэффициента крепости пород по Протодьяконову;

- значения геомеханических критериев (высота нижнего слоя непосредственной кровли, расстояние между трещинами в нижнем слое и возможная величина зависания кровли в выработанном пространстве);

- рекомендуемые мероприятия по повышению устойчивости нижнего слоя кровли (технологический признак).

4. Для каждой категории устойчивости верхнего слоя почвы по данным табл. 2.3 выписать:

- ориентировочный литологический состав и величины коэффициента крепости пород по Протодьяконову;

Таблица 2.1 – Классификация массива пород кровли по обрушаемости

 

Категория по ДонУГИ	Значения геомеханических критериев	Ориентировочный литологический состав	Технологические признаки категории
Сэк	Мпо	Мпо'	Qн для пластов мощностью, м	g	Рпк	Рп	Рп'
до 1,0	1,01-2,0	2,01-3,5	до 0,7	0,71-1,2	1,21-2,5
А1	α=0,04 К≤15% Шо≤10 Шп-не наблюдается	Массив из чередующихся слоев сланцев, углей, песчаников и известняков (fср<4)	Поб	Не требуется	Не требуется	0,30	0,30	0,40		0,67- 1,0	0,84-1,17	0,93-1,27	1,5	1,5
А2	α=0,025 15%≤К≤25% Шо≤25 Шп≤15%	Массив чередующихся слоев сланцев, песчаников, известняков (4<fср<6)	Поб	Не требуется	Вбк Вбп Проб	0,25	0,35	0,45		0,50-0,84	0,67- 1,0	0,78- 1,1	2,0	2,5
А3	α=0,015 30%≤К≤50% 25≤Шо≤50 15≤Шп≤30%	Достаточно однородный массив сланцев, песчаников, известняков или массив с «породами-мостами» (6<fср<10)	Чоб Чз	Пт Гмт	Пт Гмт Проб Удем	0,40	0,60	0,80		0,33-0,50	0,50-0,84	0,60-0,93	2,5	3,0
А4	α=0,015 К>50% Шо>50 Шп≤30%	Однородный массив монолитных песчаников, известняков или сланцев (fср>10)	Пз Уц	Проб	Пт Удем	0,40	0,60	0,80		0,33-0,50	0,50-0,84	0,60-0,93	2,5	3,0
А4'	α=0,015 К<15% Шс<15	Прогибающиеся известняки, сланцы, реже – песчаники при мощности пластов < 1м и поддувании почвы (6<fср<12)	Плоп	Не требуется	Удем	0,20	0,30	0,40		0,67- 1,0	0,84-1,17	0,93-1,27	1,5	2,0

Таблица 2.2 – Классификация нижнего слоя кровли по устойчивости

Категория по ДонУГИ	Значения геомехнических критериев	Ориентировочный литологический состав	Технологические признаки категорий
Cмк	Тип паспорта крепления при индивидуальной крепи	lмк	lр	lрс	Мероприятия по повышению устойчивости нижнего слоя
Б1	В=0,01-0,2 Г=0,05-0,1 Д=0	Слой углисто-глинистого сланца с характерными плоскостями ослабления (f<10)	С1	Принимается с учетом результатов мероприятий по повышению устойчивости нижнего слоя	Принимается с учетом результа-тов мероприятий по повышению устойчивости нижнего слоя		0,6-0,7	Опу Св Пнс
Б2	В=0,05-0,3 Г=0,1-0,4 Д=0	Слой глинистого или песчано-глинистого сланца, реже непрочного песчаника или известняка (2<f<3)	С2	4У, 1Ш 2К, 1П	0,5-0,8	0,7-0,8	0,6-0,7	Нхр, Ах Ошк, Ам
Б3	В=0,01-0,5 Г=0,3-0,5 Д<2	Слой сланца, реже песчаника или известняка (2<f<5)	С3	2У, 3У, 2Ш 2К, 4К	0,6-1,0	0,7-0,8	0,6-0,8	Зк, Усп
Б4	В=0,2-0,7 Г=0,5-1,0 Д<2	Слой прочного сланца или песчаника, реже известняка (5<f<7)	С4	2У, 1С, 2С, 3С 3С, 2П, 3П, 4П	0,8-1,2	0,8-0,9	0,7-0,8	Не требуется
Б5	В=0,5-2,0 Г=1,0 Д>2	Монолитный слой прочного песчаника, известняка, реже сланца (f>7)	С5	5У, 3Ш, 1К	до 1,5	0,9-1,1	0,8-0,9	Не требуется

 

 

Таблица 2.3 – Классификация нижнего слоя почвы по устойчивости

Категория по ДонУГИ	Значение геомеханического критерия	Ориентировочный литологический состав	Технологические характеристики	Тип нижней опоры стоек или секций	Мероприятия по повышению устойчивости верхнего слоя
П1	σвд<10	Сланцы «кучерявой» текстуры с зеркалами скольжения (f<2)	Не пригодны в качестве опоры для всех технологических средств	Выбирается после выполнения мероприятий по повышению устойчивости верхнего слоя почвы	Пнс, Св
П2	10<σвд<25	Сланцы, реже песчаники «кучерявой» текстуры (2<f<4)	Внедряются в почву основания секций мехкрепей и стойки индивидуальной крепи	Увеличенной площади	Дв, Усп
П3	σвд>25	Однородный массив из сланцев или песчаников (f>4)	Служат хорошей опорой для любых технологических средств	Обычная	Не требуется

- величины сопротивлений верхнего слоя почвы вдавливанию (геомеханический критерий);

- технологические признаки и характеристики (пригодность в качестве опоры для крепи; тип нижней опоры крепи и рекомендуемые мероприятия по повышению устойчивости верхнего слоя почвы).

Таблица 2.4 – Сущность условных обозначений, принятых в табл. 2.1, 2.2 и 2.3

Условные обозначения	Сущность условных обозначений	Номер таблицы
Категория боковых пород
А1	Легкообрушаемые
А2	Среднеобрушаемые
А3	Труднообрушаемые
А4	Весьма труднообрушаемые
А4'	Склонные к плавному прогибу
Б1	Весьма устойчивые
Б2	Неустойчивые
Б3	Малоустойчивые
Б4	Среднеустойчивые
Б5	Устойчивые
П1	Весьма неустойчивые
П2	Малоустойчивые
П3	Устойчивые
Геомеханические категории
α	Конвергенция на 1м ширины призабойного пространства в долях от мощности пласта
К	Коэффициент вариации величины конвергенции
Шо	Шаг первой осадки массива пород, м
Шп	Шаг последующих осадок массива пород, м
Шс	Шаг схождения кровли с почвой при плавном прогибе, м
В	Высота нижнего слоя непосредственной кровли, м
Г	Расстояние между трещинами в нижнем слое, м
Д	Зависание пород кровли в выработанном пространстве, м
σвд	Сопротивление верхнего слоя почвы вдавливанию, МПа
f, fср	Соответственно коэффициент крепости пород по Протодьяконову и его среднее значение
Технологические признаки, параметры, характеристики
Сук	Способ управления кровлей
Поб	Полное обрушение
Продолжение табл. 2.4
Условные обозначения	Сущность условных обозначений	Номер таблицы
Чоб	Частичное обрушение
Чз	Частичная закладка
Пз	Полная закладка
Плоп	Плавное опускание
Уц	Удержание на целиках
Мпо	Мероприятия для обеспечения способа управления кровлей полным обрушением
Пт	Передовое торпедирование
Гмт	Гидромикроторпедирование
Проб	Принудительное обрушение
М΄по	Мероприятия для обеспечения способа управления кровлей полным обрушением до первой посадки
Вбк	Выкладка бутокостров
Вбп	Выкладка бутовых полос
Удем	Устройство демпферов
Qн	Нижний предел суммарного сопротивления, МПа
g	Необходимое сопротивление посадочного ряда крепи, КН/м
Рпк	Рациональная плотность стоек призабойной индивидуальной крепи сопротивлением 300 кН, стоек/м
Рп	Плотность установки стоек в посадочном ряду, стоек/м
Р΄п	Плотность установки стоек в посадочном ряду до первой посадки, стоек/м
Смк	Типы механизированных крепей и схемы их работы
С1, С2	УКП, МК75, Т13К и другие оградительно-поддерживающие крепи
С3	1М88, М87, 1М103, КД80 и т.д. с резервированием хода на шаг передвижки
С4	МК97, МК98, "Донбасс" и др. без резервирования хода на шаг передвижки
С5	Все крепи поддерживающего типа; допускается отстаивание передвижки секций на цикл
lмк	Шаг расстановки секций крепи вдоль лавы, м, рекомендуемый при создании новых типов механизированных крепей
lр	Расстояние между рамками (стойками) индивидуальной крепи вдоль лавы, м
lрс	Расстояние между рамками (стойками) индивидуальной крепи вдоль лавы на сопряжениях лавы с выемочными выработками
Продолжение табл. 2.4
Условные обозначения	Сущность условных обозначений	Номер таблицы
Опу	Оставление пачки угля в кровле
Нхр	Нагнетание химических растворов
Ах	Химическое анкерование
Ам	Механическое анкерование
Ошк	Опережающая штанговая крепь
Зк	Затяжка кровли
Св	Селективная выемка неустойчивого слоя кровли (почвы)	2 и 3
Пнс	Присечка неустойчивого слоя кровли (почвы)	2 и 3
Усп	Увеличение скорости подвигания забоя	2 и 3
Дв	Дренаж воды

 

5. Ознакомиться со следующей информацией. Полная характеристика класса вмещающих пласт пород записывается как сочетание категорий А _i, Б _к и П _п, где i, к и п – индексы соответствующих категорий, например: запись А΄₄Б₄П₂ означает – склонный к плавному прогибу массив пород кровли со среднеустойчивым нижним слоем и малоустойчивыми породами почвы.

Используются также записи, позволяющие детализировать горно-геологические условия. Например:

А_2-3 – массив пород кровли средней обрушаемости со свойствами, близкими к труднообрушаемому массиву;

Б_3-4 – малоустойчивые породы нижнего слоя со свойствами, близкими к среднеустойчивым;

П_2-3 – почва малоустойчивая, со свойствами, близкими к устойчивой;

А΄_3-4 – массив труднообрушаемых пород кровли со свойствами, близкими к весьма труднообрушаемым, склонный к плавному прогибу.

6. Ответить письменно на следующие вопросы:

а) При каких категориях массива пород кровли по обрушаемости возможно применение способа управления кровлей полным обрушением без дополнительных мероприятий?

б) Какие мероприятия применяются для осуществления способа управления кровлей полным обрушением при труднообрушаемых и весьма труднообрушаемых массивах пород кроили?

в) При каких категориях массива пород кровли по обрушаемости для обеспечения способа управления кровлей полным обрушением необходимы дополнительные мероприятия до первой посадки пород?

г) При каких категориях массива пород кровли по обрушаемости можно применять в качестве управления кровлей частичную закладку, полную закладку, частичное обрушение, удержание на целиках и плавное опускание?

д) Какова взаимосвязь между категориями массива пород кровли по обрушаемости и величиной нижнего предела суммарного сопротивления крепи?

е) Какова взаимосвязь между категориями массива пород кровли по обрушаемости и необходимым суммарным сопротивлением посадочного ряда крепи?

ж) При каких категориях устойчивости нижнего слоя кровли не требуются мероприятия по повышению его устойчивости?

з) Какие применяются мероприятия по повышению устойчивости нижнего слоя кровли?

и) Как изменяются шаг установки секций механизированной крепи и расстояние между рамками индивидуальной крепи при увеличении устойчивости нижнего слоя кровли?

к) Какая категория почвы не пригодна в качестве опоры для всех технологических схем?

л) Какие используются мероприятия по повышению устойчивости верхнего слоя почвы?

 

 

РАБОТА 3