Опыт ведения горных работ у затопленных выработок
У статті даються приклади проведення гірничих робіт в небезпечних зонах від локально затоплених виробок.
Збережено в:
| Дата: | 2011 |
|---|---|
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України
2011
|
| Назва видання: | Наукові праці УкрНДМІ НАН України |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/99680 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Опыт ведения горных работ у затопленных выработок / С.В. Педченко, А.В. Шиптенко // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2011. — № 9, ч. 1. — С. 80-88. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-99680 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-996802016-05-03T03:02:08Z Опыт ведения горных работ у затопленных выработок Педченко, С.В. Шиптенко, А.В. У статті даються приклади проведення гірничих робіт в небезпечних зонах від локально затоплених виробок. The article gives case studies of mining in hazardous zones due to local flooding of mine workings with water. 2011 Article Опыт ведения горных работ у затопленных выработок / С.В. Педченко, А.В. Шиптенко // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2011. — № 9, ч. 1. — С. 80-88. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. 1996-885X http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/99680 550.8.05:556.332.46:622.83 ru Наукові праці УкрНДМІ НАН України Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| description |
У статті даються приклади проведення гірничих робіт в небезпечних зонах від локально затоплених виробок. |
| format |
Article |
| author |
Педченко, С.В. Шиптенко, А.В. |
| spellingShingle |
Педченко, С.В. Шиптенко, А.В. Опыт ведения горных работ у затопленных выработок Наукові праці УкрНДМІ НАН України |
| author_facet |
Педченко, С.В. Шиптенко, А.В. |
| author_sort |
Педченко, С.В. |
| title |
Опыт ведения горных работ у затопленных выработок |
| title_short |
Опыт ведения горных работ у затопленных выработок |
| title_full |
Опыт ведения горных работ у затопленных выработок |
| title_fullStr |
Опыт ведения горных работ у затопленных выработок |
| title_full_unstemmed |
Опыт ведения горных работ у затопленных выработок |
| title_sort |
опыт ведения горных работ у затопленных выработок |
| publisher |
Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України |
| publishDate |
2011 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/99680 |
| citation_txt |
Опыт ведения горных работ у затопленных выработок / С.В. Педченко, А.В. Шиптенко // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2011. — № 9, ч. 1. — С. 80-88. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
| series |
Наукові праці УкрНДМІ НАН України |
| work_keys_str_mv |
AT pedčenkosv opytvedeniâgornyhrabotuzatoplennyhvyrabotok AT šiptenkoav opytvedeniâgornyhrabotuzatoplennyhvyrabotok |
| first_indexed |
2025-07-07T09:46:53Z |
| last_indexed |
2025-07-07T09:46:53Z |
| _version_ |
1836981015025811456 |
| fulltext |
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 9 (частина I), 2011
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 9 (part I), 2011
80
УДК 550.8.05:556.332.46:622.83
ОПЫТ ВЕДЕНИЯ ГОРНЫХ РАБОТ У ЗАТОПЛЕННЫХ
ВЫРАБОТОК
Педченко С. В., Шиптенко А. В.
(УкрНИМИ НАНУ, г. Донецк, Украина)
У статті даються приклади проведення гірничих робіт в
небезпечних зонах від локально затоплених виробок.
The article gives case studies of mining in hazardous zones due
to local flooding of mine workings with water.
По результатам многолетнего опыта решения вопросов по
обеспечению безопасного проведения горных выработок у зон,
опасных по прорыву воды в действующие выработки, в УкрНИ-
МИ проводятся исследования по изучению причин создания
опасных зон и принимаемых решений по их ликвидации.
Многофакторный анализ составляющих связей позволяет
определить удельный вес влияния отдельных факторов на поло-
жительное решение проблемы на стадии планирования и приня-
тия решения по обеспечению безопасного ведения горных работ
у затопленных выработок. Правильное решение, как правило, за-
висит от характера самой опасной зоны.
В настоящее время имеется богатый опыт ведения горных
работ у затопленных горных выработок. Ниже приведем некото-
рые случаи отработки запасов в опасных зонах по прорыву воды.
Восточная панельная лава горизонта 1100 м шахты им. Ба-
жанова ГП «Макеевуголь» остановлена в марте 1990 г. на глу-
бине 1231 м от поверхности. Длина лавы составляла 190 м, вы-
нимаемая мощность пласта – 1,60 м, угол падения пласта – 5о, си-
стема разработки – сплошная, отработка лавы производилась по
падению пласта, способ управления кровлей – полное обрушение.
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 9 (частина I), 2011
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 9 (part I), 2011
81
Нижняя часть восточной панельной лавы после остановки
была затоплена. Уровень затопления контролировался по конвей-
ерному уклону горизонта 1100 м.
Объем воды в затопленной части восточной панельной лавы
составляет:
35050306110524 м,,mSW =⋅⋅=λ⋅⋅= , (1)
где S – площадь затопленного выемочного участка с учетом
подготовительных выработок, м2;
m – вынимаемая мощность пласта, м;
λ – коэффициент затопления.
Контур затопленных выработок является достоверным.
Оконтуривающие выработки восточной панели лавы горизонта
1100 м нанесены на план горных выработок по результатам кон-
трольных полигонометрических ходов, которые выполнены со-
гласно требованиям Инструкции по производству маркшейдер-
ских работ.
В соответствии с п. 1.4 [1], ширина барьерного целика для
данных условий будет составлять:
м,,,L,Н,md 7331000010123105061500100505 =⋅+⋅+⋅=++= (2)
где m – вынимаемая мощность пласта;
H – расстояние по вертикали от земной поверхности до
нижней границы восточной панельной лавы горизонта 1100 м,
которое равно 1231 м;
L – суммарная протяженность подземных теодолитных хо-
дов, используемых для нанесения на планы контура затопленных
выработок, которая равна 3100 м.
В вышеприведенной формуле вычисления ширины барьер-
ного целика параметр H определяет величину гидростатического
давления воды на контуры барьерного целика. В рассматривае-
мом случае величина гидростатического давления на контур ба-
рьерного целика составляет 0,066 МПа (6,6 м). Минимальная от-
метка забоя остановленной восточной панельной лавы составляет
минус 987,0 м, а верхняя отметка затопленного участка равна ми-
нус 980,4 м (987,0 – 980,4 = 6,6 м). Имеющийся опыт ведения
горных работ у затопленных горных выработок показывает, что
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 9 (частина I), 2011
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 9 (part I), 2011
82
при расчете внутришахтных барьерных целиков вполне допусти-
мо вместо вертикальной глубины расположения затопленных
горных выработок применять разность верхней и нижней отметок
затопленных выработок. Это положение апробировано проведе-
нием очистных и подготовительных горных выработок в преде-
лах барьерных целиков у затопленных горных выработок, буре-
нии технических скважин в целиках ограниченных размеров и
при затоплении ликвидированных шахт. Случаев прорыва или
значительного притока воды не отмечено.
Выполним расчет ширины барьерного целика для рассмат-
риваемых горно-геологических условий:
м,,,,,L,Н,md 4383100001066050615001010505 =⋅+⋅+⋅=++= (3)
Согласно требованиям «Инструкции по безопасному веде-
нию горных работ у затопленных выработок», если ширина барь-
ерного целика, рассчитанная по вышеприведенной формуле,
меньше 20 м, то ее следует принимать равной 20 м.
В кровле пласта залегает глинистый сланец мощностью
12,7 м, поэтому дренажа воды через породы кровли пласта не бу-
дет.
Для окончательного выбора параметров барьерного целика
была выполнена оценка его устойчивости в складывающейся
геомеханической ситуации.
Проведенные расчеты напряженно-деформированного со-
стояния массива горных пород показывают, что коэффициент
концентрации напряжений в краевых частях барьерного целика
не превышает 5,2 и устойчивость последнего обеспечивается при
ширине не менее 28 м.
Таким образом, на основании имеющегося опыта ведения
горных работ у затопленных выработок, а также расчетов напря-
женно-деформированного состояния массива горных пород и
устойчивости барьерного целика была принята ширина барьерно-
го целика равной 28 м. Отработка 2-й центральной лавы пласта
m3 горизонта 1100 м прошла успешно. Поступления воды в гор-
ные выработки не отмечено.
На шахте им. «Известий» ГХК «Донбассантрацит» готови-
лась к работе по восстанию 5 лава горизонта 295 м. При этом
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 9 (частина I), 2011
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 9 (part I), 2011
83
уклон горизонта 295 м проходился встречными забоями. В ре-
зультате аварии верхняя часть 6-го уклона горизонта 295 м была
затоплена. Затопленная часть выработки составила 769 м, сече-
нием вчерне 13 м2. Целик между забоями верхней и нижней части
уклона равен 13 м. Объем воды в затопленной верхней части 6-го
уклона горизонта 295 м составляет 10 тыс.м3, а напор воды на за-
бой – 18 атм. (превышение между забоем затопленной верхней
части 6-го уклона и его устьем равно 180 м). Угол наклона выра-
ботки от откаточного штрека до забоя переменный, от 30о до 14о,
в забое он равен 11о.
Расчетная ширина барьерного целика у затопленной выра-
ботки равна 36 м, фактическая ширина пробки между сбойками
составляет 13 м.
В горно-геологическом отношении участок шахтного поля,
где расположен целик шириной 13 м между остановленными за-
боями 6-го уклона горизонта 295 м, характеризуется спокойным
залеганием пород. На рассматриваемом участке в непосредствен-
ной кровле пласта k7
H расположен песчаник. Отсутствуют дизъ-
юнктивные нарушения пород окружающей толщи. По гидрогео-
логическим данным участок классифицируется как простой, не-
обводненный. В геомеханическом плане окружающий массив
устойчив, горные выработки не велись, подработки не было.
Приведенные характеристики явились положительным фак-
тором, определяющим устойчивость существующего целика от
напора фактического столба воды в выработке.
Краевые части угольного пласта не нарушены, они ограни-
чены узкими забоями. При проведении выработки завалов не бы-
ло, выпуск породы в больших объемах при прохождении 6-го
уклона горизонта 295 м не отмечался.
Основным условием для установления границы опасной зо-
ны у затопленной верхней части 6-го уклона горизонта 295 м
пласта k7
H является достоверность исходных данных, на базе ко-
торых решается задача возможности спуска воды.
Местоположение забоев 6-го уклона горизонта 295 м пласта
k7
H нанесено по контрольным маркшейдерским съемкам для
обеспечения сбойки выработки встречными забоями.
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 9 (частина I), 2011
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 9 (part I), 2011
84
Используемые в решении задачи геологические и гидрогео-
логические данные характеризуют условия и место расположения
оставленного целика, где будут непосредственно проводиться ра-
боты по спуску воды.
Спуск воды осуществлялся через оборудованные лудлом
водоспускные скважины. Конечный диаметр водоспускных
скважин был равен 59 мм. Спуск воды прошел успешно.
Обоснованием варианта на спуск воды является и тот фак-
тор, что имелась возможность осуществлять контроль уровня во-
ды и наличием ила в забое затопленной верхней части 6-го укло-
на горизонта 295 м пласта k7
H.
В период разработки угольных пластов на действующих
шахтах приходится встречаться с вариантами решения задач ве-
дения горных работ в зонах, опасных по прорывам воды. При ве-
дении горных работ у затопленных выработок основной мерой по
обеспечению предотвращения прорыва воды является два спосо-
ба:
– оставление расчетного барьерного целика между затоп-
ленными и проводимыми выработками;
– осуществление спуска воды из затопленных выработок с
выполнением мер по специальному проекту.
На шахте «Краснолиманской» рассматривался вариант
спуска воды из затопленной вентиляционной технической сква-
жины до сбойки с ней магистрального полевого конвейерного
штрека горизонта 845 м. Для выполнения работ по спуску воды
было определено минимальное безопасное расстояние от забоя
магистрального полевого конвейерного штрека до вентиляцион-
ной скважины.
Вентиляционная скважина пройдена до горизонта 846 м от
земной поверхности. Диаметр вентиляционной скважины от по-
верхности до глубины 780 м составляет 3,5 м, от глубины 780 м
до глубины 846 м – 2,8 м. Ниже горизонта 545 м выработка в
настоящее время затоплена.
Толща горных пород, вскрытая затопленной частью венти-
ляционной скважины, представлена аргиллитами, алевролитами,
песчаниками, известняками и рабочими пластами m4
2, l3, l7, k5.
Угол падения пластов 6о–12о.
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 9 (частина I), 2011
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 9 (part I), 2011
85
Горными работами шахты «Краснолиманская» вентиляци-
онная скважина вскрыта на горизонте 545 м вентиляционной
сбойкой с магистрального полевого откаточного штрека пласта
m4
2 на абсолютной отметке минус 335,6 м. Абсолютная отметка
устья скважины 174,02 м, а забоя – 664,0 м.
Горные работы в пределах зоны влияния на вентиляцион-
ную скважину не проводились, разрывных тектонических нару-
шений в пределах предполагаемой сбойки магистрального поле-
вого конвейерного штрека горизонта 845 м с вентиляционной
скважиной нет. Магистральный полевой конвейерный штрек го-
ризонта 845 м проходился по песчанику. Приведенные характе-
ристики явились положительным фактором, определяющим
устойчивость на сдвиг пород целика от напора фактического
столба воды в выработке. Положительным фактором является и
тот факт, что техническая скважина проходилась бурением без
нарушения сплошности вмещающих пород и закреплена метал-
лическими обсадными трубами с тампонажем затрубного про-
странства цементно-песчаным раствором.
Согласно п. 1.13 [1] ширина опасных зон (барьерных цели-
ков) рассчитывается по формуле:
м,),(),(cd 952560000010838050 =+⋅+⋅= .
В рассматриваемом случае, вентиляционная скважина за-
топлена не полностью. Затоплен только участок от отметки ми-
нус 335,6 м (отметка почвы сбойки с магистрального откаточного
штрека пласта m4
2) до отметки 664,0 м (отметка почвы маги-
стрального полевого конвейерного штрека горизонта 845 м).
Давление столба воды в вентиляционной скважине равно
32,8 атм. Рассчитаем ширину опасной зоны (барьерного целика) в
рассматриваемых горно-геологических условиях:
м,),(),(cd 427560000010328050 =+⋅+⋅= .
Шахтой прорабатывается вопрос понижения уровня затоп-
ления вентиляционной скважины до отметки минус 564,0 м, т.е. с
понижением давления воды в скважине до 10,0 атм. Тогда шири-
на опасной зоны (барьерного целика) составит:
0,165)6000001,0()10005,0( =+⋅+⋅=сd м.
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 9 (частина I), 2011
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 9 (part I), 2011
86
На основании имеющегося положительного опыта проведе-
ния горных выработок по спуску воды из затопленных выработок
и с учетом конкретных горно-геологических и геомеханических
условий считаем, что:
– при уровне затопления вентиляционной скважины до от-
метки минус 335,6 м безопасность работ по спуску воды из сква-
жины обеспечит целик шириной 20,0 м;
– при уровне затопления вентиляционной скважины до от-
метки минус 564,0 м (т.е. при понижении уровня затопления по-
гружными насосами) безопасность работ по спуску воды из
скважины обеспечит целик шириной 16,0 м.
Работы по сбойке магистрального полевого конвейерного
штрека горизонта 845 м с вентиляционной технической скважи-
ной по нашим рекомендациям прошли успешно.
Шахты № 10 и № 42 шахтоуправления «Кураховское» име-
ют обособленные водоотливы. Перекаточные водоотливы, обо-
рудованные соответствующими насосами, перекачивают воду с
горизонтов минус 540 м, минус 275 м на горизонт минус 203 м, а
затем по вспомогательному стволу № 2 шахты № 42 на поверх-
ность. Объем водовыдачи составляет 311 м3/ч.
На шахте № 10 участковые водоотливы, установленные в
людском и грузовом ходках северного уклона, качают шахтную
воду с поверхности бассейна затопления сначала на 11-й южный
откаточный штрек пласта k8, а затем по главному стволу на по-
верхность. Объем водовыдачи составляет 299 м3/ч.
Шахта № 10 имеет прямую гидравлическую связь с шахтой
№ 42 по откаточному квершлагу на отметке минус 201,5 м, прой-
денному с 1-го коренного штрека пласта l2
1 шахты № 42 на 11-й
северный откаточный штрек пласта k8 шахты № 10. Квершлаг
действующий.
2-й северный конвейерный штрек пласта l4 шахты № 10 на
отметке минус 257 м сбит конвейерным и вентиляционным ход-
ками со 2-м северным «бис» конвейерным (отметка минус
270,9 м) и вентиляционным (отметка минус 225 м) штреками пла-
ста l4 шахты № 42. Выработки полностью погашены.
Опасность при затоплении горных выработок шахты № 10
представляет ненормативный барьерный целик шириной 9,0 м на
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 9 (частина I), 2011
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 9 (part I), 2011
87
отметке минус 468 м и 12,0 м на отметке минус 505,0 м, между
15-й северной лавой шахты № 20 и 14-й и 15-й южными лавами
шахты № 42. Горно-геологические особенности отработки пласта
k8 (полное смыкание почвы и кровли пласта при отработке), и то,
что отработка пласта на этом участке производилась 15 и более
лет тому исключает внезапный прорыв воды при поднятии уров-
ня затопления выработок северного уклона пласта k8 до отметки
минус 345 м.
Выполним оценку фильтрации воды через водопроводящие
породы на участке рассматриваемого межшахтного барьерного
целика. В условиях затопления горных выработок шахты № 10
шахтные воды в горные выработки шахты № 42 могут проникать
через водопроводящий известняк L1.
Расчет ожидаемого дополнительного притока (Q3) за счет
фильтрации через водопроводящий известняк выполним по фор-
муле:
B/LhmKQ ⋅⋅⋅=3 , (4)
где K – коэффициент фильтрации водопроводящих пород в
кровле пласта, м/сут (в нашем случае для глубины 500 м коэффи-
циент фильтрации составит 0,036 м/сут;
m – мощность водопроводящего известняка, м;
h – гидростатический напор в районе межшахтного барьер-
ного целика;
L – длина барьерного целика (ширина фильтрационного по-
тока по водопроводящему известняку), м;
B – ширина барьерного целика (длина пути фильтрацион-
ного потока), м.
Параметры L и В вычислены путем графических измерений
на плане горных выработок. Среднее значение параметра В рас-
считывалось путем деления общей площади барьерного целика с
учетом угла падения на длину барьерного целика L:
3 .3
(0,036 3 48,9 197) 3,24 /197 24Q м ч⋅ ⋅ ⋅= =⋅
При существующем уровне затопления фильтрация со сто-
роны затопленных горных выработок шахты № 10 составит
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 9 (частина I), 2011
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 9 (part I), 2011
88
3,24 м3/ч. По данным наблюдений за притоком со стороны шахты
№ 10 по 16-у южному вентиляционному штреку 16-й южной ла-
вы с момента подтопления горных выработок шахты № 10 увели-
чение притока отмечается в пределах от 7 до 24 м3/ч в зависимо-
сти от колебания уровня затопления.
Таким образом, на основании имеющегося опыта ведения
горных работ у затопленных выработок, считаем, что в рассмат-
риваемых горно-геологических условиях при затоплении горных
выработок северного уклона пласта k8 до отметки минус 345 м
прорыва воды в горные выработки северного полевого уклона
пласта k8 не будет.
Дополнительный приток воды в эти выработки за счет
фильтрации через вмещающие породы не превысит 3,24 м3/ч.
Выполненные исследования и опыт ведения горных вырабо-
ток в зонах по прорыву воды показывает, что ширину опасной
зоны у локально затопленных горных выработок необходимо
определять для конкретных горно-геологических условий по за-
ключению УкрНИМИ.
СПИСОК ССЫЛОК
1. НАОП 1.1.30-5.08-84 Инструкция по безопасному ведению
горных работ у затопленных выработок: Утв. Минуглепро-
мом СССР 02.10.84. – Л.: ВНИМИ, 1984. – 66 с.
2. КД 12.06.203-2000 Маркшейдерські роботи на вугільних шах-
тах та розрізах. Інструкція: Затв. Мінпаливенерго України
12.12.00. – Донецьк: АЛАН, 2001. – 264 с.
3. Указания о порядке и контроле безопасного ведения горных
работ в опасных зонах: Утв. Минуглепромом СССР 04.10.86.
– Л.: ВНИМИ, 1986. – 42 с.
|