Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ состояния вопроса 6
1.1. Горно-геологические условия отработки месторождений 6
1.2. Аварии и затопление шахты «Бельцевская» 11
1.3. Управление тяжелыми основными кровлями угольных пластов 14
1.3.1. Расчет расслоения и предельных пролетов слоев основной кровли 14
1.3.2. Принудительное обрушение основной кровли 28
Краткое заключение по главе
1. Цель и задачи исследований . 33
2. Анализ и ранжирование причин аварий 36
2.1. Анализ опыта отработки лавы № 6 36
2.2. Причины аварий 45
2.3. Меры по безопасной отработке месторождения 49
Краткое заключение по главе 2 51
3. Расчет предельных пролетов слоев основной кровли 53
3.1. Предельный пролет слоя, пригруженного слабыми породами 53
3.2. Учет влияния длины забоя 55
3.3. Предельный пролет одиночного слоя 58
Краткое заключение по главе 3 59
4. Принудительное расслоение и обрушение окских известняков 62
4.1. Постановка задачи 62
4.2. Параметры взрывных работ 64
4.3. Расчет рассредоточенного заряда 66
4.4. Расчет камуфлета 68
4.5. Расположение скважин относительно монтажной камеры 75
Краткое заключение по главе 4 79
Заключение 82
Литература 84
- Расчет расслоения и предельных пролетов слоев основной кровли
- Меры по безопасной отработке месторождения
- Предельный пролет слоя, пригруженного слабыми породами
- Расположение скважин относительно монтажной камеры
Расчет расслоения и предельных пролетов слоев основной кровли
В нормативных документах, действовавших и действующих в настоящее время в угольной отрасли [19, 31], кровля делится на три типа по нагрузочным свойствам: легкая, средняя и тяжелая, и на четыре типа - по устойчивости: устойчивая, средней устойчивости, неустойчивая и весьма неустойчивая.
Проф. Кузнецов СТ. (ВНИМИ) существенно развил понятие «тяжелая кровля», введя в него в качестве основного признака периодическое проявление первичных и вторичных осадок основной кровли с повышенной тяжестью и интенсивностью при разработке угольных пластов [76].
Основные свойства кровли, принятые в настоящее время, следующие. Устойчивость - это свойство нижних слоев пород кровли (суммарной мощностью до 1 м) сохранять целостность и не выпадать в поддерживаемое пространство очистной выработки. Устойчивость кровли характеризуется размерами и продолжительностью устойчивого состояния обнажения кровли за исполнительным органом выемочных машин. Обрушаемость — способность совокупности слоев непосредственной и основной кровли разрушаться над поддерживаемым пространством и обрушать-ся за его пределами. Обрушаемость количественно оценивают размером блоков (кусков), на которые разрушаются слои непосредственной и основной кровли, предельными пролетами и площадями обнажения при первичных и вторичных осадках. Устойчивость и обрушаемость являются важнейшими интегральными свойствами пород кровли. По существу они характеризуют общее свойство пород кровли разрушаться над поддерживаемым и выработанным пространством. Поэтому их количественные характеристики обусловлены одинаковыми природными факторами: прочностью пород, толщиной слоев, интенсивностью естественной трещиноватости и глубиной залегания. Толщина слоев в свою очередь зависит от расстояний между слабыми смежными контактами и прослоями, по которым происходит расслоение толщи пород. Применительно к очистным выработкам эти понятия (устойчивость и обрушаемость) имеют самостоятельное значение, так как относятся к различным слоям кровли, количественно оцениваются различными параметрами и используются при принятии различных технических решений по управлению горным давлением в очистных забоях и выбору рациональных типов механизированных крепей. Управляемость кровли - способность кровли подвергаться воздействию комплекса практических мероприятий, которые определяются ее устойчивостью, обрушаемостью и нагрузочными свойствами, и которые обеспечивают безопасное ведение работ по выемке угля. Способ управления кровлей выбирается в зависимости от устойчивости, об-рушаемости, нагрузочных свойств и управляемости пород кровли. Институт ВНИМИ (СТ. Кузнецов) разработал классификацию и типизацию тяжелых кровель основных угольных месторождений СССР [76]. Основным критерием тяжелой кровли принята величина отношения суммарной мощности h легко- и средне-обрушающихся слоев пород, слагающих непосредственную кровлю и залегающих под трудно- и весьма труднообрушаемыми породами основной кровли, к вынимаемой мощности угольного пласта т. По многочисленным практическим данным. Первую цифру в скобках рекомендуется принимать при т 1,3 м. а вторую - при т 1,3 м. Наиболее тяжелые условия проявления осадок основной кровли наблюдаются при отсутствии непосредственной кровли, т.е. когда отношение h / т = 0. Тип тяжелой кровли Т разделен по пределу прочности при сжатии пород основной кровли на два подтипа: ТА — (50 — 80) МПа и ТБ — более 80 МПа.
Наравне с нагрузочными свойствами пород кровли учитывается и устойчивость пород непосредственной кровли. Для этой цели каждый подтип кровли (ТА, ТБ) объединяют в четыре группы: ТАУ, ТАН, ТБУ, ТБН, где «У» и «Я» — обозначает, соответственно, подтипы с устойчивыми и неустойчивыми породами непосредственной кровли. При проведении типизации шахтопластов рекомендуется учитывать зафиксированные величины шагов первичных и вторичных осадок основной кровли. При шаге первичных осадок менее 30 м и шаге вторичных менее 10 м, даже если кровля относится к подтипу ТБ по прочностным свойствам основной кровли, ее надо относить к подтипу ТА. Склонность пород основной кровли к расслоению
В работах [41, 76] отмечается, что труднообрушаемые породы основной кровли при изменении ее общей мощности от 2 до 60 м в реальных условиях могут либо разрушаться наклонными трещинами на блоки сразу на всю мощность либо предварительно расслаиваться на два и более слоев. Поэтому склонность основной кровли к расслоению является одним из важных показателей ее механических свойств, от которого наряду с показателями прочности зависят шаг осадки и размеры блоков, на которые кровля разрушается. Расслоение может происходить в тех случаях, когда в пласте труднообрушаемой породы основной кровли имеются слабые контакты того или иного типа, показатели прочности которых значительно меньше соответствующих показателей пород.
Инженерные решения по управлению труднообрушаемой кровлей должны основываться на закономерностях процессов деформирования, разрушения и обрушения пород кровли над очистными забоями. Высказано много гипотез, в которых описываются эти процессы. Наиболее полный обзор этих гипотез дан в работах А.А. Борисова [12], В.Г. Бочкарева и К.В. Руппенейта [81]. Авторы большинства гипотез исходили из представления о толще пород кровли как слоистой среде. Такое представление в своих гипотезах развивали Ф.А. Белаенко, А.А. Борисов [12], А.П. Герман, Г.Н. Кузнецов [40], Д.С. Ростовцев, В.Д. Слесарев [84], и др. Даже некоторые сторонники гипотезы свода описывали изгиб слоев в ядре свода. Для условий Подмосковного бассейна П.М. Цимбаревич предложил предложил гипотезу ступенчатого сдвижения пород. Позже для этого бассейна В.Л. Попов [57, 70] выдвинул более убедительную гипотезу, в которой он объединил песчано-глинистые породы над угольным пластом в нижний слой кровли, залегающий под слоями известняков.
Практически все авторы гипотез рассматривали, как правило, отдельный слой как консольную балку-полоску, защемленную на двух опорах, или как плиту. При таком подходе разделение толщи осадочных пород кровли на слои над очистными выработками признавалось как явление, не требующее доказательств и расчетов.
В работах СТ. Кузнецова [41, 76] на основе анализа петрографии и слоистости угленосных осадочных пород отмечено, как следствие ряда причин в период накопления осадков, что некоторые слои, серии слоев и пласты разноименных пород отделены друг от друга углистыми и глинистыми прослоями (примазками), крупными растительными остатками, скоплениями слюды, мелким растительным шламом (детритом). Представленные СТ. Кузнецовым результаты подтверждают, что расслоение происходит только по слабым контактам, положение которых было установлено по описанию керна, полученного при бурении тех же скважин, по которым определено положение горизонтов расслоения.
Расслоение толщи осадочных пород над очистными выработками в настоящее время можно считать доказанным. Наличие расслоения подтверждается результатами многочисленных натурных исследований, выполненных с помощью глубинных реперов, радиоактивных изотопов и др. методов. Существующие методы расчета пород кровли на прочность основываются на положении, что разрушение слоистой толщи над очистными выработками, начинается с разделения ее на слои, т.е. с расслоения. Согласно СТ. Кузнецову, это следует считать основной закономерностью процессов разрушения пород кровли в окрестности очистных выработок. Поэтому и расчет параметров разрушения многослойных толщ пород кровли нужно начинать с расчета расслоения.
Меры по безопасной отработке месторождения
Причины аварий на шахте «Бельцевская» подробно исследованы институтом ВНИМИ (Ф.П. Стрельский) [16] и МНЦ Гидроэкология (В.А. Мироненко) [48], ПНИУИ (В.А. Потапенко [67, 73]. Гидрогеологическая ситуация на Бель-цевском месторождении, в том числе - в районе аварий таюке подробно изучена и изложена, в частности, в указанных работах.
Еще раз кратко отметим основные моменты гидрогеологии массива пород. Над угольным пластом залегают переслаивающиеся пески и глины бобриковско-го и тульского (водоносных) горизонтов. Горизонты напорные. Водоносные горизонты повсеместно перекрываются тульскими глинами, являющимися естественным водоупором и залегаЕощими над слоем тульских известняков, мощностью 3-6 м. Преобладающая мощность глин составляют 6-15 м. Средние значения мощности глин на 85 % площади месторождения - 9 м. Глины гидрослюдистые, реже гидрослюдисто-каолинитовые. Значение коэффициента фильтрации по данным лабораторных испытаний не превышают 10"6 м/сут.
Над тульскими глинами развит водообильный безнапорный тарусско-окский горизонт. Водовмещающие породы горизонта представлены трещиноватыми известняками, в основании которых залегает сравнительно маломощный слой в широких пределах. Средний коэффициент фильтрации известняков по данным геологического отчета для месторождения в целом равен 11,5 м/сут.
Однако указанные значения коэффициента фильтрации известняков получены при представлении водоносного горизонта в виде однородного слоя. Между тем известняки расчленяются на 4 пачки. Нижняя пачка (алексинский горизонт) известняков, общей мощностью от 12 до 20 м, представлена массивными, крепкими и слаботрещиноватыми известняками. Залегают они слоями (до 1.0-1.5 м), разделенных прослоями (10-20 см) глинистого известняка или извест-ковисто-глинистой массой. Преобладающая средняя мощность известняков алексинского горизонта в пределах месторождения составляет 15 м.
По мнению В.А. Мироненко, верхняя часть комплекса известняков (венев-ский горизонт) имеет значения коэффициента фильтрации порядка 30-100 м/сут, а суммарная проводимость известняков составляет 250-600 м /сут. На основании изучения механизма прорывов воды и породы на шахте «Белыдевская» институт ВНИМИ пришел к следующим выводам относительно причин аварий:
«Главной причиной прорывов является зависание плиты тарусско-окских известняков, вызывающее следующие процессы: а) повышение нормальных напряжений (опорного давления) вокруг выра ботанного пространства, которое, в свою очередь, вызывает: сжатие слоев песков и глин с выделением большого количества избыточной воды с ростом порового давления; разжижение и выдавливание песков из зоны опорного давления; вымывание обрушенных песков и глин из под зависших (временно сохраняющих равновесие) тульских известняков, в результате которого под тульскими известняками образуются пустоты (купола) в конкретных местах, где больше песков и больше выжимается избыточной воды и обрушение верхнетульских известняков и глин в местах образования под ними куполов; б) разгрузку всех глин непосредственной кровли пласта, в результате чего глины теряют свои водоупорные свойства, т.е. способность противостоять гид роразрыву; в) "накачку" порового давления перед очистным забоем за счет скорости подвигания забоя». Таким образом, главной причиной аварий признается зависание тарусско-окских известняков, однако главной причиной прорывов воды является достаточно высокая концентрация опорного давления вокруг выработанного пространства, результатом чего становится разжижение и выдавливание тульских песков, размыв зоны обрушения и релаксация верхнетульских глин с потерей ими водоупорных свойств. Согласно ПНИУИ, вследствие наличия в кровле угольного пласта пород-мостов, представленных тульскими и окскими известняками, периодически образуются полости расслоения, в которые дренируются воды из вышележащих водоносных слоев, что и является первопричиной аварий. По мнению В.А. Мироненко и Ф.Г. Атрощенко (НТЦ Геоэкология) основную опасность возникновения прорывов следует связывать с возможностью деформирования нижней части надуголъной толщи тульских пород. Такие деформации будут, вероятнее всего, носить циклический характер, развиваясь снизу вверх по мере нарушения сплошности отдельных слоев тульской толщи (об этом также говорится и в работе ВНИМИ). Причины такого рода нарушений в технологии работ, прежде всего: 1) несоблюдение ограничений на выпуск породы (тульских песков, в частности) из непосредственной кровли и ее «куполение», особенно при длительных остановках в продвижении фронта очистных работ в условиях некачественного поддержания непосредственной кровли вблизи забоя; 2) наличие локальных остаточных напоров в водоносных прослоях тульской толщи. Последнее может быть связано с недостаточным их дренажем и с дополнительными эффективными напряжениями в зоне опорного давления, а также с перепуском воды из вышележащих горизонтов по некачественно затампонированным скважинам. Не исключается и возможная роль аномально высоких скоростей подвигания очистного забоя (порядка 2-3 м/сутки), заметно превышающих проектные величины. Только после возникновения первичного прорыва могут появиться условия для более тесного вовлечения в описываемый процесс вышележащих водоносных горизонтов в окских песках и тарусско-окских известняках. В таком смысле, можно утверждать, что остаточные напоры в этих горизонтах могут инициировать прорыв лишь посредством перетока через некачественно затампонирован-ные скважины. При отсутствии таковых, поступление в горные выработки вод окских песков и тарусско-окских известняков возможно лишь как следствие первичной деформации надугольных пород тульской толщи; иначе говоря, в этом варианте остаточные напоры в окских песках и известняках не предопределяют возникновение прорыва, но именно от них зависят его конечные масштабы и последствия. По мнению В.А. Мироненко, описанные им механизмы и причины прорывов, за исключением, разве, недостаточности дренажа, практически мало зависят или вообще не зависят от длины фронта очистных работ.
В.А. Мироненко считает, что природные горно-геологические условия шахты позволяют рассчитывать на безаварийное ведение горных работ под водоносным комплексом известняков и окских песков: защитная пачка тульских глин вполне обеспечивает предотвращение прорывов из этого комплекса - при соблюдении проектных требований к остаточным напорам и принятой извлекаемой мощности полезного ископаемого.
Подводя итог вышеизложенному автор считает необходимым отметить, что все выше сказанное является обоснованным и весьма важным. Мнения различных специалистов и организаций близки друг другу, они позволяют оценить все возможные факторы, влияющие на формирование аварийной ситуации, и позволяют подойти к оценке причин аварий с различных точек зрения. Очевидно, что при выработке мер по предотвращению аварий все мнения и предложения должны быть приняты во внимание.
Предельный пролет слоя, пригруженного слабыми породами
Мощный (до 50 м) слой известняков не является однородным. Нижняя пачка (алексинский горизонт) известняков мощностью от 12 до 20 м представлена массивными крепкими слабо трещиноватыми известняками, залегающими слоями до 1,5 м, разделенными прослоями (10-20 см) глинистого известняка или известкови-сто-глинистой массы. Выше залегают более трещиноватые и менее прочные (в массиве) известняки.
Опыт отработки участка лавы № 6 шахты «Бельцевская», где прорыва воды и аварии не произошло, так как в противоположность участкам лав № 2 и № 18, не произошло зависания известняков при отходе очистного забоя от монтажной камеры. Произошло обрушение и в дальнейшем - синхронное опускание известняков по мере подвигания лавы. Особенность участка лавы № 6 заключается в том, что мощность слоя известняка над монтажной камерой составляла всего около 20 м. Этого оказалось достаточно, чтобы возникающие при изгибе такой плиты касательные напряжения привели к расслоению нижней пачки известняков по контактам слоев. Слои известняка мощностью до 1,5 м способны обрушаться даже без пригрузки, под действием собственного веса. Их предельный пролет составляет около 10 м. А за этими прочными слоями следует и вся покоящаяся на них вышележащая более нарушенная и менее прочная толща. Следует особо отметить, что расслоение и опускание толщи известняков не прекратилось и при увеличении ее мощности (в соответствии с рельефом поверхности) до 40 м.
Таким образом, задача управления опусканием основной кровли при отработке месторождения с обрушением кровли заключается в обеспечении принудительного расслоения алексинскои пачки прочных известняков непосредственно над монтажной камерой при отходе очистного забоя. При мощности известняков свыше 20 м это может быть достигнуто применением взрывных работ. К такому выводу естественно пришли институты ВНИМИ и ПНИУИ, занимавшиеся анализом причин прорыва воды и затопления шахты. Однако их предложения заключаются в разрушении слоя известняков, тогда как, по нашему мнению, целью взрывных работ является не столько разрушение, сколько - расслоение нижней пачки известняков.
Механика хрупкого разрушения твердых тел занимает одно из ведущих мест в решении сложных технологических задач геомеханики. Установлено, что причиной резкого снижения прочности и последующего разрушения твердых тел является наличие небольших трещин, обладающих способностью мгновенного развития при определенных изменениях в поле напряжений.
Основные кровли угольных пластов обычно сложены крепкими осадочными породами типа песчаников, известняков, крепких алевролитов и характеризуются неоднородностью, различной структурой и литологическим составом. Горные породы до начала ведения горных работ уже находятся в напрялсенном состоянии, которое называется начальным и вызвано весом толщи вышележащих пород. На начальное поле напряжений впоследствии накладывается дополнительное, вызванное ведением горных работ.
Одним из направлений ликвидации вредного и опасного влияния зависания основной кровли является уменьшение длины предельных пролетов до значений, исключающих проявление осадок основной кровли с высокой интенсивностью и тяжестью [76, 85]
Уменьшение длины предельных пролетов достигается снижением несущей способности плиты основной кровли путем искусственного внесения в ее объем дефектов типа трещин, которые развиваются в силовом поле напряжений до образования магистральной трещины, определяющей плоскость разрушения плиты кровли. Для этой цели производится бурение скважин в массиве пород основной кровли, размещение и взрывание в них зарядов ВВ.
Технологический комплекс ведения работ по ослаблению несущей способности основной кровли (разупрочнение) на основе использования энергии взрыва ВВ в длинных скважинах, пробуренных впереди очистного забоя, называется способом передового торпедирования.
4.2. Параметры взрывных работ
Области применения скважинных зарядов при подземной разработке угля весьма разнообразны. Некоторые угольные месторождения характеризуются наличием в основной кровле пластов мощного слоя монолитных скальных пород с коэффициентом крепости по шкале проф. М.М. Протодъяконова 6-12. Поэтому применение скважинных зарядов при разрушении и разупрочнении пород труд-нообрушаемой кровли в очистных забоях получает все более широкое распространение.
Специфические условия угольных шахт формируют особые требования к взрыванию скважинных зарядов. Одним из наиболее важных требований является обеспечение камуфлетного режима взрывания, при котором забойка остается в скважине и продукты взрыва не выбрасываются в открытое пространство. Данный способ широко применяется на угольных шахтах Донбасса, Кузбасса и др. угольных месторождений. Описанию результатов экспериментального и теоретического исследования особенностей взрывания скважинных зарядов в камуфлет-ном режиме по определению критического условия, при котором обеспечивается камуфлетное взрывание заряда посвящена работа [54].
Совершенствование и разработка новых взрывных технологий в угольных шахтах должно быть сосредоточено, в первую очередь, на разработке и совершенствовании существующих методов взрывного дробления горных пород при обеспечении высокого уровня безопасности применяемых взрывных технологий.
Изучение динамики формирования зон разрушения при взрыве зарядов ВВ в твердой среде показало, что при взрывном воздействии на массив в нем при определенных условиях на расстоянии около 100 радиусов заряда формируется зона предразрушения. Особенность этой зоны заключается в том, что при отсутствии явных разрушений сплошности в ней наблюдается изменение деформационно-прочностных свойств массива. Это положение находит практическое применение при обосновании параметров скважинных зарядов при передовом торпедировании труднообрушаемых кровель.
Применение современных взрывчатых веществ при традиционных методах ведения взрывных работ сопровождается значительными пластическими деформациями, разрушением и перемещением породы в ближней зоне взрыва, в которой идет значительное поглощение энергии. Эти потери на начальной стадии взрыва не могут быть в последствии компенсированы, так как передача энергии ВВ происходит практически мгновенно. Следовательно, применение сплошных зарядов при дроблении горных пород мало эффективно, как с точки зрения механики дробления горных пород, так и наличия у них больших энергетических потерь, обусловленных нерациональным механизмом передачи энергии взрыва окружающей среде.
Исследования процесса взрывного дробления горных пород показали, что одним из эффективных направлений развития и совершенствования взрывного дела является повышение КПД взрыва путем изменения механизма передачи его энергии твердой среде за счет рационального перераспределения во времени и пространстве. Физическая сущность этого перераспределения заключается в снижении пикового давления в продуктах детонации, увеличении времени его воздействия на разрушаемую среду и формировании многоимпульсного режима передачи энергии пород. При этом снижаются диссипативные потери энергии в ближней зоне взрыва, и увеличивается количество энергии, передаваемой среде на полезные формы разрушения более удаленных зон. На базе этих исследований разработаны и внедрены заряды с воздушными промежутками.
Расположение скважин относительно монтажной камеры
Торпедирование может иметь различное назначение. В соответствии с этим выбор параметров буровзрывных работ должен осуществляться применительно к конкретной задаче.
Поиск рационального расположения скважин относительно области «заделки» основной кровли очистного забоя для разнообразных горно-геологических условий залегания угольных пластов и строения пород кровли привели к разработке целого ряда схем расположения скважин в массиве пород основной кровли, которые широко применяются в основных угольных бассейнах. Все схемы предназначены для снижения интенсивности и тяжести проявления первичных и вторичных осадок основной кровли месторождений каменного угля на глубоких горизонтах.
Скважины подразделяются на основные, предназначенные для разупрочнения кровли в пределах выемочного столба, и отсечные, предназначенные для предотвращения зависания кровли у границ выемочного столба (целики, штреки). Выбор схемы расположения скважин зависит от мощности труднообрушаемой кровли, толщины слоев, на которые она расслаивается, элементов пространственного расположения систем естественной трещиноватости, мощности и угла падения угольного пласта, длины очистного забоя.
Схемы делятся по ориентировке скважин относительно линии очистного забоя (перпендикулярные, наклонные или диагональные, наклонно-встречные, параллельные), по числу сторон выемочного столба или подготовительных выработок, из которых бурятся скважины (одно- и двусторонние), по числу скважин в одной плоскости торпедирования (одно- и двухярусные). Данные схемы приемлемы при добыче угля с больших глубин (см. рис. 1.9).
Для условий Подмосковного бассейна, например, шахт «Никулинская» и «Бельцевская», для разупрочнения пород основной кровли скважины эффективнее бурить с поверхности. Основными параметрами скважинных зарядов являются: диаметр скважины и ее длина; расстояние между скважинами и рядами скважин; количество скважин и масса заряда; тип ВВ и средств взрывания. При изменении диаметра заряда меняются только абсолютные размеры зоны трещинообразования. Из этого и следует исходить при выборе диаметра скважины. Так при необходимости сплошной отрабоки участка массива, а также при разупрочнении кровли целесообразно увеличение диаметра скважин до 100-120 мм. В случаях, когда желательно уменьшение законтурных разрушений, целесообразно применение малых диаметров в 40-50 мм. При постоянном диаметре заряда влияние его длины, а следовательно, и массы заряда на размер зоны трещинообразования в радиальном направлении сказывается при увеличении длины до определенного предела. Это хорошо прослеживается по волновым параметрам, ответственным за разрушение. Как показывают исследования [85, 99], увеличение длины заряда /3 эффективно в смысле влияния на параметры волн и связанными с ними разрушениями только в интервале 1ъ1йъ 15, а при дальнейшем увеличении отношения /3/ з параметры волны стабилизируются на определенном уровне. Удлиненные скважинные заряды при торпедировании всегда имеют форму, при которой /3/ з -15, т.е. форму, обеспечивающую в радиальном к оси заряда направлении постоянную для данной породы закономерность изменения параметров волн напряжений и определенный размер зон трещинообразования. В связи с этим выбор длины заряда (скважины) должен осуществляться исходя из требований конкретной задачи. Расстояние между скважинами изменяется в широких пределах в зависимости от назначения торпедирования. При этом большее сближение скважин осуществляется при необходимости сплошной обработки торпедируемого участка. Для разрушения кровли рекомендуются сравнительно большие расстояния между скважинами. При прочности труднообрушающихся пород на сжатие до 80 МПа расстояние между скважинами определяется по формуле [31, 85]: где гт - радиус трещинообразования.
Независимо от подхода к выбору расстояния между скважинами удобной характеристикой является радиус зоны трещинообразования, который становится основным, хотя и неявным, параметром торпедирования.
Выбор схемы и параметров заложения торпедных скважин определяется геометрическими параметрами зависающей плиты, мощностью несущего слоя, особенностями его деформирования по длинным и коротким сторонам, а также вносимыми параметрами «поражения» массива взрывным воздействием.
Расчет параметров принудительной посадки окских известняков в условиях шахты «Бельцевская» Взрывные работы проводятся с целью разрыхления окских известняков для их принудительной посадки на подработанной площади лавы N 2 северовосточная. Посадку основной толщи известняков предлагается выполнить взрывом системы скважинных зарядов. Бурение скважин будет осуществляться с дневной поверхности шахтного поля. Из геологического разреза (см. рис. 1.1, 1.3) [4, 5, 16, 25, 63] следует, что кровлю полости условно можно разделить на несколько продольных слоев по прочностным свойствам, структуре и строению: нижнюю обрушившуюся часть плиты мощностью 6м, основной несущий слой общей мощностью 20 м и верхнюю пачку пригруженных пород мощностью 28 м. Верхняя пачка пород сложена суглинками и глинами мощностью 11,5 м. Глинистый известняк, и известняк, поглощающий воду, общей мощностью 16,5 м, отнесены условно к пригружающим породам. Таким образом, основным несущим элементом зависшей плиты известняка является нижний несущий слой общей мощностью 20 м. Его разрушение повлечет немедленное разрушение пригружающих вышележащих пород. Решение поставленной задачи сводится к образованию в зависающей плите зон «поражения» сплошности массива путем взрывания зарядов ВВ в вертикальных скважинах, пробуренных с поверхности. При взрыве различают зону камуфлета и зону предразрушения (разупрочнения, ослабления), которые зависят от параметров заряда ВВ. Учитывая опыт ведения работ на шахте «Никулинская» по посадке тарусско-окских известняков, принимаем диаметр скважин 108 мм. Для определения радиуса зоны трещинообразования воспользуемся номограммой (см. рис. 1.10) [16, 31, 76, 85]. Для данных условий радиус образованных радиальных трещин составляет 1,74 м. Радиус зоны предразрушения достигает 150-200 радиусов заряда. Для заряда радиусом 5,4 см эта зона составит 8,1-10,8 м. Для данного примера принимаем радиус зоны предразрушения равный 10 м. Прочность пород в этой зоне уменьшается на 30% [16].
Расстояние между скважинами зависит от радиуса зоны трещинообразования и размеров зоны предразрушения. Методика выбора расстояний между скважинами детально изложена в отчете ВНИМИ [16]. Принимаем расстояние между скважинами равным 15 м.
