Пример 5. Построение предохранительного целика для охраны наклонного шахтного ствола

Пример 5. Построение предохранительного целика для охраны наклонного шахтного ствола (рис. 9.5)

Рис. 9.5. Построение предохранительного целика

для охраны наклонного шахтного ствола

Охраняемый объект, расположенный на одной из шахт Восточного Донбасса, включает:

1) наклонный шахтный ствол, пройденный по пласту с поверхности до горизонта 100 м, закрепленный бетоном;

2) надшахтное здание, каркасное, длиной 20 м, высота колонн 8 м;

3) здание подъемной машины, бескаркасное, кирпичное, длиной 28 м, высотой 7 м;

4) шахтную подъемную машину с барабаном диаметром 4,5 м.

Наклонный ствол пройден по пласту , на расстояниях 132 и 210 м от него по вертикали залегают пласты мощностью 0,9 м, мощностью 1,0 м. Угол падения свиты пластов , плотность угля 1,3 т/куб. м. Расчетная прочность пород на сжатие на контуре охраняемой выработки составляет . Мощность наносов 3 - 4 м, разрывные тектонические нарушения отсутствуют. Грунты - плотные глины. Состояние зданий удовлетворительное.

Выбор мер охраны. Согласно п. 3.14 наклонный шахтный ствол, надшахтное здание, здание подъемной машины и подъемная машина охраняются в соответствии с установленными для каждого из этих объектов нормами. Границы охраняемой площади определяются отдельно для наклонного ствола и для охраняемых зданий.

Согласно п. 8.21 в охраняемую площадь для наклонного ствола включаются наклонный ствол, околоствольные (опорные) целики, оставляемые по пласту, по которому пройден ствол, и берма шириной 10 м, откладываемая от устья ствола в сторону восстания пласта, размеры опорных целиков принимаются по "Указаниям по рациональному расположению, охране и поддержанию горных выработок на угольных шахтах СССР" (Л.: ВНИМИ, 1986, разд. 4). Согласно табл. 16 этих Указаний при глубине разработки до 200 м и ширину опорного целика принимаем равной 40 м.

На плане от устья ствола откладываем в сторону восстания и падения пласта берму шириной 10 м (см. рис. 9.5, точки Г, В и И, К). От нижней границы наклонного ствола откладываем в сторону падения пласта горизонтальную проекцию опорного целика, равную . По простиранию откладываем от ствола ширину опорного целика 40 м и получаем контур охраняемой площади для наклонного ствола АБКВГИ. Согласно п. 8.1 границы охраняемой площади для зданий и сооружений включают охраняемый объект и берму вокруг него. Согласно п. 8.2 для определения ширины бермы необходимо определить допустимые показатели деформаций для охраняемого объекта по формуле (4.19):

.

Нормативные величины показателя допустимых горизонтальных деформаций для промышленных зданий (надшахтное здание и здание подъемной машины) определяем по формуле (4.21):

.

Надшахтное здание и здание подъемной машины с трехсменным производством согласно табл. 4.7 относятся ко второму разряду. По табл. 4.8 находим величины , равные соответственно 40 и 35 мм. Расстояние принимаем равным половине длины зданий, соответственно 10 и 14 м. В результате для надшахтного здания получим:

;

для здания подъемной машины:

.

Коэффициент определяем по табл. 4.3 в зависимости от несущей способности грунтов, . По табл. 4.6 определяем .

Допустимые горизонтальные деформации для надшахтного здания составят:

;

для здания подъемной машины:

.

Согласно табл. 4.11 допустимый наклон для шахтных подъемных машин наклонных стволов с барабаном диаметром менее 5 м составляет .

Ширину бермы определяем по табл. 8.1 в зависимости от допустимых деформаций . Для надшахтного здания Б = 10 м, для здания подъемной машины Б = 15 м.

Откладываем ее на плане от надшахтного здания, здания подъемной машины и получаем контур охраняемой площади ДЕЖЗ.

Построение предохранительного целика для охраны наклонного ствола выполняем следующим образом.

Наклонный шахтный ствол согласно п. 8.21 охраняется предохранительным целиком до безопасной глубины разработки, откладываемой по вертикали от почвы наклонного ствола. Безопасная глубина определяется по формуле (3.7): . Согласно табл. 7.10 при бетонной крепи коэффициент безопасности составит . Тогда безопасные глубины подработки ствола составят: пластом ; пластом .

Так как фактическое расстояние по вертикали, равное 132 м от наклонного ствола до пласта , меньше безопасной глубины, то по нему необходимо оставить предохранительный целик. По пласту необходимости в оставлении предохранительного целика для охраны наклонного ствола нет, потому что фактическое расстояние от наклонного ствола до пласта , равное 210 м, больше безопасной глубины подработки этим пластом.

Предохранительный целик строим от границы охраняемой площади по углам сдвижения ; , значения которых определяем по табл. 7.1.

На разрезе вкрест простирания проводим линии под углами сдвижения: из точки А(Б) , из точки Г(В) , из точки И(К) до пересечения с пластом . Получаем точки а(б), г(в), и(к). Наносы согласно п. 2.3 не учитываются, так как их мощность менее 5 м.

На разрез по простиранию переносим с плана и с разреза вкрест простирания угловые точки охраняемой площади.

Получаем точки А и Б (в толще), В и Г (на земной поверхности). Из этих точек проводим линии под углами сдвижения до пересечения с горизонтальными линиями, проходящими соответственно через точки а(б), г(в) и и(к) на разрезе вкрест простирания и получаем на разрезе по простиранию контур предохранительного целика под наклонный ствол по пласту .

Проектируя на план точки контура предохранительного целика с вертикальных разрезов, получаем границы предохранительного целика под наклонный ствол по пласту .

Построение предохранительного целика под здания на промплощадке выполняем следующим образом.

Границы предохранительных целиков для зданий и сооружений строятся относительно границ охраняемой площади по углам сдвижения. Проектируем границы охраняемой площади под здания ДЕЖЗ с плана на вертикальные разрезы. Получаем на разрезе вкрест простирания точки Д(Е) и З(Ж), а на разрезе по простиранию точки Е(Ж) и Д(З).

На разрезе вкрест простирания из точек Д(Е) и З(Ж) проводим линии под углами сдвижения до пересечения с пластами и . Углы сдвижения определяем по табл. 7.1 и учитывая, согласно п. 8.4, отсутствие в пределах предохранительного целика ранее пройденных очистных выработок, используем формулы (7.2) и табл. 7.3. Получаем

- для пласта : ; ;

- для пласта : ; .

Для определения необходимости оставления предохранительных целиков в пластах свиты под надшахтное здание, здание подъемной машины и подъемную машину подсчитываем по формуле (3.3) безопасные глубины подработки этих объектов. Безопасные глубины подработки пластами и составят:

а) для надшахтного здания:

;

;

;

б) для здания подъемной машины:

;

;

в) для подъемной машины:

;

.

Коэффициенты и приняты при по таблицам 5 и 6 Прил. 1, мощность междупластья (расстояние по нормали между пластами и ).

Безопасная глубина подработки охраняемых зданий превышает глубину залегания границ зоны опасного влияния горных работ, поэтому по пластам и под надшахтное здание и здание подъемной машины необходимо оставление предохранительного целика в пределах границ, построенных по углам сдвижения.

На вертикальном разрезе по простиранию из точек Е(Ж) и Д(З) проводим линии под углами сдвижения и до пересечения с горизонтальными линиями, проходящими через точки з(ж), г(в) и и(к) в пласте и ; в пласте на разрезе вкрест простирания. Перенеся эти точки пересечения на план, получим границы предохранительного целика под охраняемые здания по пласту - . Контур будет являться границами дополнительного целика по пласту ; весь целик для охраны наклонного ствола и зданий определится контуром .

Производим подсчет запасов в предохранительных целиках.