Ведение горных работ при отработке свит пластов (жил)

Существенное влияние на деформации земной поверхности и сооружений при разработке свит пластов или жил оказывают взаимное положение горных выработок в разных пластах, порядок и сроки отработки пластов. Так, при расположении границ очистных выработок в сближенных пластах (жилах) примерно в одной вертикальной плоскости происходит однозначное наложение деформаций, и сумма их в несколько раз превышает значения деформаций, возникающих от влияния одного из этих пластов. И, наоборот, при соответствующем относительном смещении границ очистных работ в разных пластах (жилах) происходит полная или частичная взаимная компенсация деформаций разных знаков, а на отдельных участках подрабатываемой площади суммарные значения деформаций могут оказаться меньше возникающих от влияния каждого из пластов этой свиты.

На указанном принципе основано одно из наиболее эффективных горных мероприятий — гармоническая отработка пластов (жил), т. е. отработка, предусматривающая такое взаимное расположение очистных выработок, при котором деформации земной поверхности в районе подрабатываемого объекта частично или полностью взаимно компенсируются.

При необходимости организации гармонической отработки пластов (жил) составляют специальный проект, в котором определяют деформации от влияния лав, положение которых предопределено защищенными (от горных ударов или внезапных выбросов) зонами, технологией горных работ, пройденными капитальными выработками и другими факторами. Суммируют полученные деформации и полученную сумму с обратным знаком распределяют между остальными пластами (очистными выработками) пропорционально их мощности, отношению мощности к глубине или по другому признаку, приемлемому для данных условий. Затем определяют положение очистных выработок, при котором деформации земной поверхности в районе подрабатываемых объектов будут соответствовать значениям, заданным указанным выше способом.

В практике подработки сооружений редко стремятся к полной компенсации деформаций, так как это чрезвычайно сложно и дорого. К тому же в этом, как правило, нет необходимости. Более рациональна частичная компенсация, получаемая при таком расположении очистных работ, когда деформации земной поверхности не превышают значений, допустимых для подрабатываемого объекта.

При такой постановке задачи требуется лишь, чтобы деформации в процессе подработки и остаточные деформации в районе объекта не превысили допустимых для него значений.

При разработке свит пластов часто ограничиваются нахождением такого взаимного расположения выработок, когда суммарные деформации земной поверхности от очистных выработок в нескольких пластах не превышают деформаций, возникающих от каждой из этих выработок, т. е. когда не происходит существенного однозначного суммирования деформаций одновременно. Это требование выполняется в тех случаях, если граница влияния на земную поверхность каждой последующей очистной выработки совпадает с точкой максимальной деформации от предыдущей выработки, как это показано на рис 12.3.

Рис 12.3 Взаимное расположение выработок, исключающее накопление однозначных деформаций.

Графики горизонтальных деформаций: 1 — обусловленных проведением работ по пласту I; 2 — возникающих при разработке пласта II.

Ориентироваться можно на любой вид деформаций, но обычно за основу берут горизонтальные деформации, так как они являются наиболее опасными для большинства зданий и сооружений. Определение взаимного положения очистных выработок производят графически, с помощью номограмм или аналитически. При этом в последнем случае определяют оптимальное горизонтальное расстояние L между нижними границами очистных выработок в соседних пластах (рис. 12.3) по формулам нормативных документов:

для нисходящего порядка отработки

L = H_B sin (s - b₀) + h cos b₀; (12.11)

для восходящего порядка отработки

H_Н sin (s - b₀) cos a cos s

L = ----------------------------- + h ---------------; (12.12)

sin b₀ sin (s + a) sin (s + a)

где H_B и H_Н - глубины залегания нижней границы очистной выработки соответственно в верхнем и нижнем из рассматриваемых пластов; b₀ - граничный угол со стороны падения пласта; a угол падения пластов; s - угол максимального влияния, определяемый по данным натурных наблюдений, на большинстве месторождений его значения колеблются в пределах от (p/2 - 0.7a) до (p/2 - 0.9a); h - расстояние между пластами по нормали.

При отработке свит крутопадающих пластов, вскрываемых вертикальными стволами и квершлагами, расстояние между пластами, при котором не будет существенного однозначного наложения деформаций, вычисляют из выражения

L = H(ctg b₀ - ctg s), (12.13)

где Н — глубина расположения откаточного квершлага.

Степень деформирования подрабатываемых объектов зависит не только от взаимного расположения горных выработок в пространстве, но и от развития горных работ во времени.

В частности, для компенсации деформаций необходим минимальный разрыв во времени между отработкой пластов. Если пласты отрабатываются способом, когда не происходит существенного однозначного суммирования деформаций, разрыв во времени между отработкой пластов имеет второстепенное значение. При раздельной отработке пластов, когда возможно однозначное наложение деформаций, разрыв во времени между отработкой пластов должен быть не менее общей продолжительности процесса. Это необходимо для снятия напряжений, возникших от предыдущей подработки (преимущественно в стальных трубопроводах), или устранения появившихся деформаций в охраняемых объектах.