Управление состоянием массива (стр. 5 из 8)

гидрокарбонатов от 70 до 1200мг/л.

при общей жёсткости от 2,8 до 107 мг.экв/л.

По химическому составу шахтные воды преимущественно хлоридно-сульфатно-натриевые, обладают повышенной минерализацией (от 3 до 11,2 г/л.), общей жёсткости до 55,4 мг.экв/л. и агрессивны по отношению к несульфатостойкими портландцементу и железу.(Средний приток воды 20 м^/час.)

Основной приток воды в шахту происходит из выработанного пространства смежных шахт.

Фактический водоприток в шахту составил 365 м³/ч., из них 50 м³/ч. по стволам, 315 м^{^}/ч. по горным выработкам. Ожидаемый приток воды в шахту составит: нормальный- 380 м²/ч., максимальный с учётом возможного прорыва с погашенных выработок смежных шахт- 580 м²/ч.

1.2.6 Горно-геологические условия

Горно-геологические условия разработки пластов сложные. Шахта относится к сверхкатегорным по газу и опасной по пыли. На шахте производится дегазация пластов вертикальными скважинами с поверхности и наклонными скважинами с вентиляционного штрека на спутники пластов. Ведение горных работ затрудняется слабой устойчивостью непосредственной кровли и почвы угольных пластов, а так же развитой мелко амплитудной нарушенностью. Маломощные прослои углистых аргиллитов и высокозольных углей, залегающие непосредственно на угольных пластах, образуют «ложную» кровлю, которая обрушается при выемки угля и засоряетего. Практикой эксплуатации принято оставление пачки угля в кровле для поддержания «ложной» кровли. Такая же пачка угля оставляется у почвы пласта, если она сложена аргиллитами, склонными к пучению.

Управление кровлей - полное обрушение.

Физико- механические свойства пород. Вмещающие угольные пласты породы карагандинской свиты разнообразны. Литологический состав пород от крупнозернистых песчаников до тонкоотмученных пород- алевролитов и аргиллитов. Основную кровлю и почву угольных пластов слагают, как правило песчаники, которые сменяются алевролитами.

Каменноугольные отложения на всей площади покрыты мезокайнозойскими образованиями, представленными юрскими осадочными породами, пестро цветными плотными глинами неогенами и четвертичными делювиальными песками.

Наибольшей прочностью обладают песчаники, наименьшей- аргиллиты; переслаивание песчано-глинистых пород и алевролиты имеют промежуточные значения.

Песчаники по гранулометрическому составу разделяются на тонко, мелко и среднезернистые. Прочность песчаников находится в пределах 400-900 кг/см³. Переслаивание песчано-глинистых пород характеризуется прочностью 400-600 кг/см³.

Алевролиты характеризуются однообразным минералогическим составом обломочного материала. Прочность алевролитов колеблется в широких пределах от 300 до 600 кг/см³, реже менее 200 кг/см³ и более 600 кг/ см³.

Непосредственно налегающие на пласты аргиллиты мощностью до 1 м., как правило, является неустойчивыми, они разбиты густой сетью трещин эндо- и экзокливажа, насыщены отпечатками флоры по наслоению, легко расслаиваются на тонкие плиты и прочность их редко превышает 150 кг/см . Остальные аргиллиты непосредственной кровли и почвы являются плотными, менее трещиноватыми и характеризуются прочностью от 150 до 300 кг/см .

Временное сопротивление растяжению пород уменьшается от песчаников (40-70 кг/см³) к аргиллитам (13-40 кг/см³). В таком же порядке изменяются плотности, как действительная, так и кажущаяся, от песчаников (соответственно 2,75 и 2,5 г/см³) к аргиллитам (2,68 и 2,45 г/см³).

Влажность и пористость пород возрастает от песчаников (соответственно 1,9-2,6 и 6,5-9%) к аргиллитам (2,6-4,9 и 10-13%).

Легкая размокаемость аргиллитов в почве угольных пластов обуславливается их склонность к пучению. Величина пучения в сухих выработках достигает 0,2 м. в год. Существенное влияние на интенсивность пучения оказывает влажность. При наличие водопритоков интенсивность пучения подошвы выработки возрастает в несколько раз.

Газоностность. По химическому составу газы угольных пластов принято подразделять на 4 группы:

1) азотно-углекислые или воздушнохимические, где содержание СО2 превышает 20%;

2) азотные или воздушные, содержание более 80%;

3) азотно-метановые или воздушнометаморфические, содержание метана менее 80%;

4) метановые или метаноморфические, содержащие более 80% метана.

Для большей части Карагандинского бассейна характерно наличие всех 4 зон.

Максимальная газоностность по группе пластов К₁₂- К₆ достигает 20 м³/т, К₄-К₁-15-20 м³/т. Газоностность вмещающих пород и породных прослоев имеет значение газоностности равные 2-3 м³/т.

Выбросоопасность угольных пластов. Пласт к ₁₂, следует относить к опасным по выбросам с глубины 400-420 м. от поверхности. Пласт К7- относится с глубины 600-650 м. от поверхности к угрожающим по выбросам. Пласты К₃, К₆, К₁₃, К₁₄ и К₁₈- относятся к неопасным до глубины 500-550 м. от поверхности. Пласты К₁, К₂, К₃ и К₁₀ на глубине 600-800 м. относятся к угрожающим по выбросам.

Склонность углей к самовозгоранию определяется по содержанию фюзенита и подразделяются на 3 группы:

I группа - склонные к самовозгоранию при Р>23%

II группа - малосклонные к самовозгоранию при 15<Р<23%

III группа - несклонные к самовозгоранию при Р<15%

Пласты К₂, К₇, К₁₀, К₁₂, К₁₃, К₁₄, К₁₈ относятся к I группе; К₄, К₆ - ко II группе; К₁ и К₃ - к III группе.

Пожароопасность углей. Пожароопасность угольных пластов в пределах поля шахты зависит не только от их склонности к самовозгоранию, но от ряда других факторов и, в первую очередь, от мощности пласта и потерь угля, которые остаются в завале.

Пласт К₁ - малоопасный.

Пласты К₂, К₇, К₁₀, К₁₃, К₁₄, К₁₈ - среднеопасные.

Пласт К₁₂ - опасный.

Степень взрывчатости угольной пыли. Пласты К₁, К₂, К₁₀, К₁₃, К₁₄ относятся к маловзрывчатым и имеют норму осланцевания до 50%, пласт К₁₂ относится к взрывчатой категории и имеет норму до 60%.

Температурный режим. При работе действующих шахт в Карагандинском бассейне температура шахтной атмосферы и горных пород, не создавала затруднений для эксплуатации. Температура горных пород у нижней технической границы составит 17,9 - 19 С.

Силикозоопасность. Все вмещающие породы Карагандинской свиты следует отнести к силикозоопасным.

Раздел II. Определение податливости ожидаемых нагрузок на крепь подготовительных и капитальных горных выработок

2.1 Расчет напряженно-деформированного состояния вязко-упруго-пластического массива горных пород вокруг протяженной горизонтальной выработки

Изучение вопросов распределения напряжений вокруг выработок является одной из основных и важнейших задач механики горных пород, так как они непосредственно связаны с прочностью (устойчивостью) горных выработок и с решением ряда практических инженерных задач в области их крепления.

При решении задач по определению напряжений вокруг выработок часто удобнее пользоваться полярными координатами. Если считать, что массив находится в сжатом состоянии и сжимающие напряжения считаются положительными, то определяющие компоненты напряжении вокруг выработки круглой формы будут иметь следующий вид [1,2]:

; ; (1)

,

где

и ; - коэффициент бокового распора (давления), - радиус выработки в проходке, м; Н – глубина от поверхности; - угол между осью Х и направлением радиального напряжения; - средний вес пород покрывающей толщи; , , - соответственно радиальные, тангенциальные и касательные напряжения.

= = 0,563

= 0,219 = 0,781

Если напряженное состояние ненарушенного массива гидростатическое, т.е.

, то на контуре круглой выработки окружающее напряжение будет постоянным и равным:

; (2)

Данные расчетов заносим в таблицу 1

Таблица 1

r/r0	1	1.2	1.4	1.6	1.8	2	2.2	2.4	2.6	2.8	3
r02/r2	1	0,69	0,51	0,39	0,3	0,25	0,2	0,173	0,147	0,127	0,111
r04/r4	1	0,48	0,26	0,15	0,095	0,062	0,04	0,03	0,021	0,016	0,012
1-r02/r2	0	0,31	0,49	0,61	0,7	0,75	0,8	0,827	0,853	0,873	0,889
1+r02/r2	2	1,69	1,51	1,39	1,3	1,25	1,2	1,173	1,15	1,13	1,11
	0	6,12	9,151	10,852	11,898	12,586	13,063	13,407	13,664	13,861	14,016
	9,739	11,271	12,854	14,147	15,154	15,934	16,544	17,026	17,413	17,726	17,983
	0	3,104	4,084	4,360	4,387	4,324	4,141	4,053	3,974	3,974	3,905

Смещения контура выработки (при

):

, (4)