Расчёт промышленных запасов угля I

Расчёт промышленных запасов угля I

Промышленными запасами является часть балансовых запасов которая подлежит извлечению из недр.

Промышленные запасы определяются по эксплуатируемым, строящимся и проектируемым шахтам в пределах их технических границ из запасов категорий А+В и C₁ .

Промышленные запасы каждого пласта рассчитываются по маркам угля отдельно по каждому отработанному (если на нем ещё числятся запасы), действующему и строящемуся горизонту (уступу), а также по одному горизонту (уступу) ниже действующего или строящегося. По остальным горизонтам (уступам) запасы подсчитываются суммарно. При этом указывается глубина последнего горизонта по проекту шахты. Для расчёта промышленных запасов необходимо из балансовых запасов исключить проектные общешахт­ные и эксплуатационные потери, а также запасы, нецелесообраз­ные к отработке.

1. При этажной подготовке шахтно­го поля учёту по горизонтам соответствует учёт по этажам; при панельной подготовке шахтного поля - по панелям.

2. Необходимость подсчёта запасов на разрезах по гори­зонтам (уступам) определяется комбинатом.

Исходными материалами для расчёта промышленных за­пасов являются:

- данные о наличии балансовых запасов по пластам и гори­зонтам, с разбивкой по категориям разведенности (по состоянию на момент подсчёта);

- проект разработки шахтного поля;

- проектные материалы по постоянным предохранительным и барьерным целикам и по запасам угля в этих целиках;

- геологическая и маркшейдерская документация горных вы­работок шахты;

нормативы эксплуатационных потерь для применяемых и проектируемых систем разработки.

Проектными потерями является часть балансовых за­пасов угля, которая по проекту предусматривается к безвозвратному оставлению в недрах при отработке всех запасов данной шахты. Они складываются из общешахтных и эксплуатационных.

Расчёт проектных потерь производится на весь оставшийся период времени до полной отработки запасов данного пласта, горизонта, шахты, разреза.

К проектным общешахтным потерям относятся запасы в целиках под охраняемыми объектами на поверхности, в барьерных целиках, в целиках, служащих для охраны капитальных горных вы­работок. При отсутствии утвержденного проекта на оставление oтдельных целиков запасы в них принимаются на основании ориентировочных расчётов. К запасам в постоянных целиках относятся также и запасы в предполагаемых, но ещё не показанных на планах целиках под намеченными к строительству объектами.

К проектным эксплуатационным потерям относятся потери в целиках и угольных пачках, связанные с системой разработки и технологией горных работ.

Проектные эксплуатационные потери определяются на основе расчетных нормативов. По нормативам определяются потери (в %) отдельно для каждой системы разработки и, исходя из проекта разработки шахтного поля, ориентировочно подсчитывается (в про­центах или долях единицы) участие каждой из принятых систем разработки в добыче запасов оставшейся части поля. Аналогично определяются запасы в неизвлеченных временных целиках и по нормотивам - размер потерь в них. После этого подсчитывается средневзвешенный (по участию в добыче) процент эксплуатационных потерь целом по неотработанной части поля и количество проектных потерь (в тыс.т).

В исключительных случаях, при сложных горногеологических условиях залегания пластов (значительные колебания угла падения, наличие складок и т.п.), величину проектных эксплуатационных потерь можно принимать исходя из уровня фактических эксплуатационных потерь.

Запасы, нецелесообразные для отработки по технико-экономическим причинам. исключаются при расчёте промышленных запасов в тех случаях, когда такие запасы выявляются в процессе эксплуатации месторождений.

Прогноз запасов, нецелесообразных для отработки, производится на вскрытой части поля - непосредственно по данным геологической документации горных выработок, на невскрытой – на основе обобщения результатов геологоразведочных и геологических работ, выполняемого мэркшейдерско-геологической службой шахты.

Проектные размеры нарушенных зон у крупных тектонических нарушений определяются на основании сведений о нарушенности пород и фактических размеров целиков вблизи этого нарушения на соседних участках. Ширина зоны определяется путем экстраполя­ции с учётом развития или затухания нарушения. В случае, когда нарушение не вскрыто горными работами, однако имеются геолого­разведочные данные о его параметрах, ширину зоны рекомендуется определять по аналогии с подобными данному нарушениями, кото­рые вскрыты горными работами на данном шахтном поле или на соседних с ним полях.

Длина зоны принимается равной предполагаемой протяженнос­ти нарушения в пределах технических границ шахты.

В отдельных случаях для ме­сторождения в целом или его части вместо прогноза запа­сов, нецелесообразных для отработки по технико-экономи­ческим причинам, допускается устанавливать процент за­пасов категории С₁. Этот процент устанавливается комби­натом на основе расчёта подтверждаемости запасов кате­гории С₁ за несколько предыдущих лет

К крупным тектоническим нарушениям следует относить такие дизъюнктивы и замковые части складок, которые в соответ­ствии с проектом служат техническими границами шахты или являются границами крупных тектонических блоков, для вскрытия которых требуется проведение капитальных горных выработок.

Расчёт промышленных запасов производится ежегодно в специальной книге.

Книга расчёта промышленных запасов не является отчётным документом; она ведется в одном экземпляре и хранится на шахте.

По степени освоения в промышленных запасах следует выделять вскрытые, подготовленные и готовые к выемке запасы.

Дополнение к проекту «Корректировка горно-технической части «Проекта отработки пластов 26а и 29а шахты «Есаульская»

В случае выявленных эксплутационными работами осложнений горно-геологических условий, отклонения от проектных решений согласовываются с генеральной проектирующей организацией. Если выявленные осложнения ведут к превышению проектных потерь, необходимо выполнение соответствующего ТЭО на списание запасов, согласование и утверждение его в установленном законом порядке. Горные выработки, служащие для подхода к участкам месторождения, запасы которых намечены к списанию как утратившие промышленное значение или не подтвердившиеся по горно-геологическим условиям, погашаются после окончательного решения вопроса о списании запасов.

В случае образования сверхнормативных потерь, инженерно-технической службой шахты разрабатываются мероприятия по их недопущению в дальнейшем. Мероприятия согласовываются с генеральной проектирующей организацией.

В годовых планах ведения горных работ должно быть отражено наличие временно неактивных запасов, причины их образования и намечаемые сроки их погашения.

Изменения нормативов потерь при добыче полезного ископаемого вносятся только по тем выемочным единицам, по которым выявлены изменения геологических и горнотехнических условий их отработки.

4.5. Расчет промышленных запасов и установление норматива потерь

Подсчет балансовых запасов произведен на основе геологического отчета «Поле шахты Антоновская (II очередь) в Байдаевском районе Кузбасса» (1983 г.) и «Отчета о состоянии и движении запасов угля за 2004 год», представленного шахтой.

Балансовые запасы угля в границах шахтного поля по состоянию на 01.01.2006 г. составляют: категорий А+В+С₁ - 122988 тыс. т, из них С₁ - 53155 тыс. т. В том числе по пластам первоочередной отработки 29а и 26а - 32356 тыс. т и 34987 тыс. т соответственно.

Расчет промышленных запасов выполнен в соответствии с «Инструкцией по расчету промышленных запасов, определению и учету потерь угля (сланца), в недрах при добыче», Москва, 1996 г ; «Указаниями по нормированию, планированию и экономической оценке потерь угля в недрах по Кузнецкому бассейну», Ленинград, 1991 г. (подземные работы).

Расчет промышленных запасов выполнен путем исключения из балансовых общешахтных, эксплуатационных потерь, потерь у геологических нарушений и запасов, нецелесообразных к отработке.

Проектные общешахтные потери составили запасы в барьерных целиках, целиках под основные вскрывающие выработки и водосборники.

К потерям у геологических нарушений отнесены запасы, попадающие в зону влияния разрывных нарушений – зону опасного ведения горных работ. В этих зонах происходит повышенное выделение газа, высыпание угля и вмещающих пород. Горные выработки в этих зонах должны проводится с использованием специальных мер по удержанию кровли и бортов и крепиться арочной металлической крепью.

К нецелесообразным к отработке отнесены запасы, примыкающие к зоне крупных тектонических нарушений, являющихся и естественной северо-восточной границей шахтного поля. Выемка этих запасов механизированными комплексами не представляется возможной, отработка системой КСО допустима лишь после достоверной разведки и изучения дизъюнктивов, весьма трудоемкого и дорогостоящего процесса предварительного упрочнения горного массива. Нецелесообразные к отработке запасы списываются с баланса шахты по мере развития горных работ и выполнения ТЭО списания в соответствии с нормативными документами.

К эксплуатационным потерям отнесены потери в так называемых "клиньях" - мелких участках треугольной формы по периметру очистной выемки, и в межлавных целиках.

Результаты расчета промышленных запасов по пластам 29а и 26а приведены в таблице 4.5-1 и 4.5-2 соответственно.

Инстpукция «Инструкция по безопасному ведению горных работ у затопленных выработок»

где H_н - расстояние по вертикали от земной поверхности до нижнего пласта свиты;

m₁ - вынимаемая мощность наиболее мощного пласта свиты;

m₂. m_n - вынимаемые мощности остальных пластов свиты.

В тех случаях, когда мощности междупластий в свите пластов больше 5 m₁ или расстояние между проекциями границ затопленных (или проектируемых) выработок на плоскость напластования более 5 m₁ ширину опасных зон (барьерных целиков) определяют по формуле (1) для каждого пласта в отдельности. При этом положение границ опасных зон (барьерных целиков) корректируют в отдельных пластах таким образом, чтобы выработки у барьерных целиков в нижележащих пластах не подрабатывали опасные зоны (барьерные целики) в вышележащих пластах. Корректировку размеров опасных зон выполняют по углам разрывов, построенным от границы опасной зоны (барьерного целика) в вышележащем пласте. Значение углов разрывов определяют по Правилам охраны сооружений и природных объектов от вредного влияния подземных горных разработок на угольных месторождениях. Допускается подработка барьерных целиков очистными выработками в нижележащих пластах, если расстояние по нормали между кровлей разрабатываемого пласта и почвой барьерного целика равно или более 60 m ( m - мощность разрабатываемого пласта). Если это расстояние меньше 60 m. то подработка барьерного целика возможна по особому проекту, согласованному с Госгортехнадзором России.

Формулы (1). (2) применимы при H £ 500 м. При глубине залегания угольных пластов H > 500 м ширина опасной зоны определяется также по формулам (1). (2). но может быть уменьшена на основании заключения Государственного предприятия ВНИМИ по согласованию с Госгортехнадзором России.

1.5. В пластах мощностью более 3,5 м, разрабатываемых одним слоем, а также в пластах с углами падения a > 30º очистные работы допускаются, как правило, после спуска воды из затопленных выработок. Опасные зоны у затопленных выработок устанавливают в этом случае для проходки подготовительных выработок (в целях спуска воды). Ширину опасных зон в пластах с углами падения a > 30º можно определять по формулам (1). (2). Если высота подготовительной выработки менее мощности пласта, то при расчете по формуле (1) m следует принимать равной высоте выработки. При углах падения 70° > a > 30° ширину опасной зоны, ориентированной по простиранию пласта, следует увеличивать на 20 м по сравнению с рассчитанной по формуле (1). При a > 70° барьерные целики не оставляют.

1.6. При недостоверном контуре затопленных выработок положение внешней границы опасной зоны (границы безопасного ведения горных работ) устанавливают путем увеличения ширины барьерного целика, определяемой расчетом согласно пп. 1.4 и 1.5. на расстояние, которое соответствует возможной погрешности определения положения недостоверного контура затопленной выработки.

1.7. Ширина барьерных и предохранительных целиков должна удовлетворять требованиям Инструкции по безопасному ведению работ на шахтах, разрабатывающих пласты, склонные к горным ударам.

1.8. При проведении очистных работ по пласту, залегающему под затопленными выработками, устанавливают опасную зону, если расстояние по нормали от кровли вынимаемого пласта до затопленной выработки менее N_б определяемого по формулам:

где С - суммарная мощность аргиллитов, алевролитов и глинистых сланцев в толще пород мощностью 20 m (считая от нижней границы затопленной выработки).

Определение опасных зон при вынимаемой мощности пластов свыше 5 м выполняют с привлечением Государственного предприятия ВНИМИ.

При проведении подготовительных выработок под затопленными выработками устанавливают опасную зону, если расстояние по нормали между подготовительной и затопленной выработками не превышает 10 h_в. где h_в - высота подготовительной выработки (вчерне), м; при h_В менее 2,5 м принимается h_в = 2,5 м.

1.9. Повторная подработка затопленной выработки разрешается не ранее чем через 6 месяцев после предыдущей подработки.

При многократной подработке затопленных выработок свитой пластов или слоями мощного пласта, когда происходит сложение однозначных горизонтальных деформаций под водным объектом, определение N_б выполняется специализированными организациями.

В качестве наиболее влияющих пластов свиты принимаются пласты, у которых отношения вынимаемой мощности к расстоянию по нормали от кровли до затопленной выработки являются максимальными.

При последовательной разработке свиты пластов (мощного пласта слоями) без оставления целиков под затопленными выработками при расстояниях в плоскости напластования между проекциями границ выработок в пластах, больших или равных 0,5 N_б.c. значение безопасной глубины следует определять по формулам:

где m₁. m₂. m₃ - вынимаемые мощности первого, второго, третьего наиболее влияющих пластов свиты; в качестве первого принимается пласт с максимальным отношением вынимаемой мощности к расстоянию по нормали от кровли до затопленной выработки.

Примечания. 1. Если значение N_б. рассчитанное по формулам (7). (8). при разработках двух пластов получилось меньше 110 м, а при разработках трех пластов - меньше 145 м, то оно принимается 110 и 145 м соответственно.

2. Если в группе наиболее влияющих пластов мощности одних из них больше, а других меньше 2 м, а также при оставлении целиков в выработанном пространстве, при восходящем порядке разработки свиты пластов, а также при выемке в нисходящем порядке четвертого и последующих пластов свиты значения N_б определяют с привлечением Государственного предприятия ВНИМИ.

3. Пласты, залегающие под затопленными выработками на расстояниях более 80-кратной их мощности, в расчет не принимаются.

1.10. В угольных пластах и вмещающих породах, залегающих над затопленными очистными выработками, устанавливаются опасные зоны ниже пьезометрического уровня* воды в затопленных выработках, если расстояние между планируемыми к проходке и затопленными выработками менее величины безопасной глубины N_б. которую определяют согласно пп. 1.8. 1.9 при величинах m. соответствующих вынутым мощностям пластов угля в затопленных выработках.

* Уровень пьезометрический - уровень воды, устанавливающийся в скважинах, шурфах, колодцах при вскрытии напорных вод. Выражается в абсолютных или относительных отметках.

Над затопленными подготовительными и капитальными выработками устанавливается опасная зона ниже пьезометрического уровня воды в затопленных выработках, если расстояния по нормали от затопленных до планируемых к проходке выработок менее 10 h_в. где h_в - высота (вчерне) затопленной выработки, м.

1.11. Границы предохранительных целиков по угольным пластам в пределах опасных зон под затопленными очистными выработками и над ними устанавливают по углам разрывов согласно методике, изложенной в Правилах охраны сооружений и природных объектов от вредного влияния подземных горных разработок на угольных месторождениях. При выполнении графических построений по этой методике за охраняемую площадь условно принимается площадь затопленных выработок и опасных зон (барьерных целиков) вокруг них. Если при графических построениях верхняя граница опасной зоны над затопленными выработками окажется выше пьезометрического уровня воды в последних, то за верхнюю границу опасной зоны следует принимать изогипсу пласта с отметкой, равной отметке пьезометрического уровня.

1.12. Ширина опасной зоны у затопленной выработки, пройденной по породе, определяется по формуле

К_п - коэффициент, зависящий от крепости пород, в которых пройдена выработка; при крепости пород по Протодьяконову f ³ 1,5К_п = 0 при f < 1,5 К_п = 5.

Ширина опасных зон, вытянутых по простиранию пластов, при углах их падения 45 - 90° увеличивается на 10 м по сравнению с рассчитанной по формуле (9). Ширина опасных зон у затопленных выработок, пройденных по породе, должна быть не менее 20 м.

1.13. У затопленных вертикальных стволов, шурфов, необсаженных технических скважин радиус круговой опасной зоны рассчитывают по формуле (1) с увеличением полученного значения на 5 м. При этом значение Δ l принимается равным погрешности определения положения скважины, шурфа, ствола, оцениваемой главным маркшейдером шахты.

Радиус опасных зон вокруг вертикальных стволов, шурфов, необсаженных технических скважин должен быть не менее 20 м по всем направлениям в плане.

1.14. У затопленных вертикальных технических скважин, обсаженных с цементацией затрубного пространства, радиус опасной зоны должен быть не менее 15 м. Под затопленными вертикальными выработками опасные зоны определяют так же, как под выработками, пройденными по угольным пластам (пп. 1.8. 1.9 ).

1.15. При установленной повышенной обводненности сместителей нарушений (зон перемятых пород), пересекающих затопленные выработки, а также при отсутствии данных об обводненности сместителей нарушений (зон перемятых пород) их следует рассматривать как водные объекты. В этих случаях опасные зоны у нарушения строят в обоих крыльях разрабатываемых пластов. Ширину опасных зон определяют по формулам (1). (2). в которых значения Δ l принимают равными погрешности определения положения сместителя нарушения (границ зоны перемятых пород). Опасные зоны в пластах в висячем и лежачем боку сместителя строят от ближайших к проектируемым выработкам границ зон перемятых пород. Во всех случаях ширина барьерного целика должна быть не меньше 20 м.

Проходка подготовительных выработок вблизи обводненных тектонических нарушений без бурения опережающих скважин допускается на расстояние не менее 30 м от ближайшего контура зоны перемятых пород. При слабой обводненности зоны сместителя нарушения (капеж) ширину опасной зоны в пластах в висячем и лежачем крыльях сместителя принимают равной d - 20 м.

1.16. Ширину междушахтного барьерного целика по верхнему разрабатываемому пласту, а также в пластах, удаленных от вышележащих на расстояние не менее N_б определяемое по формулам (3) - (8). рассчитывают по формулам (1) и (2). Если расстояние по нормали между вышележащим и нижележащим разрабатываемыми пластами менее N_б. то построение междушахтного целика в нижележащем пласте производят дополнительно так же, как предохранительных целиков под затопленными очистными выработками (п. 1.11 ). За ширину междушахтного барьерного целика принимают ее наибольшее значение, полученное указанными способами.

1.17. У погашенных вертикальных шахтных стволов, шурфов и технических скважин на земной поверхности устанавливают зоны, опасные по проникновению поверхностных вод в горные выработки. Зоны должны иметь форму окружности с центром по оси выработки и радиусом h + r _п. где h - мощность наносов (рыхлых отложений); r _п - радиус погашенной выработки; при h + r _п < 20 м радиус опасной зоны принимают равным 20 м, при h > 40 м - принимают h = 40 м.

Над погашенными наклонными стволами границы опасных зон на земной поверхности определяют на расстоянии 20 м от проекции контура наклонного ствола на земную поверхность, если мощность наносов h £ 20 м, а при мощности наносов более 20 м - на расстоянии в плане, равном мощности наносов, но не более 40 м. Если глубина наклонного ствола более 80 м, то за границу опасной зоны на поверхности со стороны падения принимают проекцию изогипсы, проходящую через ось ствола на глубине 80 м.

1.18. Погашенные, а также необследуемые непогашенные выработки следует рассматривать как затопленные до установления отсутствия в них воды.

Ширину опасных зон (барьерных целиков) у погашенных и необследуемых выработок, пройденных с уклоном на забой, с давлением воды более 0,1 МПа (1 кгс/см 2 ) определяют по формулам (1). (2). а при давлении воды менее 0,1 МПа (1 кгс/см 2 ) принимают равной 20 м. У выработок, пройденных с переменным уклоном, при установленном стоке воды из них ширину барьерного целика принимают равной 20 м. У выработок, пройденных с подъемом, при установленном стоке воды из них на минимальных отметках опасную зону не устанавливают.

Определение условий ведения горных работ под погашенными и необследуемыми непогашенными выработками, у которых оставлены барьерные целики, выполняют по методике, применяемой для оценки возможности подработки затопленных выработок (пп. 1.8 - 1.11 ).

1.19. Определение опасных по прорывам воды зон у разведочных скважин выполняют с учетом качества тампонажа этих скважин. Затампонированной следует считать скважину, бурение и ликвидация (тампонаж) которой выполнены с гарантией гидроизоляции ее ствола. Основанием для этого является акт ликвидационного тампонажа, составленный организацией, бурившей скважину. При отсутствии акта ликвидационного тампонажа или при сомнительном его качестве, а также при несоответствии оценок качества тампонажа практическому опыту вскрытия аналогичных скважин конкретная скважина должна быть отнесена к категории незатампонированных. Классификацию разведочных скважин выполняет главный геолог и утверждает технический руководитель шахты.

У затампонированных скважин и под ними опасные зоны не устанавливают, однако в пределах круговой зоны радиусом 20 м от точки пересечения скважины с пластом горные выработки ведут с мерами предосторожности, установленными техническим руководителем шахты.

У незатампонированных скважин, пересекающих затопленные выработки или водообильные водоносные горизонты*, опасные зоны устанавливают в плоскости пласта в форме круга с центром в точке пересечения скважины с пластом. Радиус круга определяют по формуле (1). но не менее 20 м. Если на вертикальном разрезе вкрест простирания пласта расстояние по нормали к пласту от границы опасной зоны до ствола скважины менее 20 m ( m - вынимаемая мощность пласта), опасную зону в пласте следует увеличить в соответствующую сторону настолько, чтобы это расстояние равнялось 20 m.

* Водообильными водоносными горизонтами в рассматриваемом случае следует считать горизонты, которые отвечают критерию kmH₀ 100 м 3 /сут, где k - коэффициент фильтрации пласта, м/сут; m - его мощность, м; H₀ - величина гидростатического напора, м.

При отсутствии замеров искривления скважины местоположение центра и величину радиуса опасной зоны определяют по результатам статистической обработки данных отклонений скважин от вертикали в аналогичных условиях. Методика определения зон вероятной встречи скважины в пласте при отсутствии замеров ее искривления приведена в приложении. Полученная величина радиуса круга вероятной встречи скважины при углах падения пластов a £ 45° подлежит сравнению с рассчитанной по формуле

Расчет и построение опасной зоны (барьерного целика) у затопленных выработок в пласте 1

В соответствии с п. 1.4 настоящей Инструкции ширину опасной зоны (барьерного целика) в пласте 1 рассчитываем по формуле (1).

У верхней границы затопленных выработок при Н = 160 м, m = 1,2м и D l = 5м получим d = 0,05 ´ 160 + 5 ´ 1,2 + 5= 19 м.

Поскольку d оказалось меньше 20 м, то согласно п. 1.4 ширину опасной зоны принимаем равной 20 м.

У нижней границы затопленных выработок ширина опасной зоны, рассчитанная по формуле (1). составит:

d = 0,05 ´ 240 + 5 ´ 1,2 + 5 = 23 м.

Отложив на плане горных выработок пласта 1 от угловых точек А и Г контура затопленных выработок в направлении простирания принятую ширину опасной зоны 20 м и в направлении восстания пласта ее горизонтальную проекцию - 18,5 м, получим точки 1, 2, 3, 4.

Аналогичным образом откладываем от точек Б и В ширину опасной зоны 23 м в направлении по простиранию и ее горизонтальную проекцию в направлении падения пласта. Получаем точки 5, 6, 7, 8.

Соединяем точки 1 и 5. а также точки 3 и 7 прямыми линиями и продолжаем их до пересечения с прямыми, соединяющими точки 2 и 4. а также точки 6 и 8. Полученные точки пересечения линий а, б, в, г будут являться угловыми точками контура опасной зоны (барьерного целика) в пласте 1.

Построение границ опасных зон (предохранительных целиков) в пластах под затопленными выработками

Безопасная глубина подработки затопленных выработок пластом 2 мощностью 1,9 м, рассчитанная по формуле (3). составляет 40 ´ 1,9 = 76 м, что значительно больше фактического расстояния по нормали (37 м) от этого пласта до затопленных выработок. Поэтому в пласте 2 под затопленными выработками устанавливается опасная зона. Границу опасной зоны (предохранительного целика) согласно п. 1.11 настоящей Инструкции определяют по углам разрывов. Величины углов разрывов принимают согласно Правилам охраны сооружений и природных объектов от вредного влияния подземных горных разработок на угольных месторождениях. Изданном месторождении при угле падения пластов a = 22° получим d ² = g " = 90°, b " = 70°.

Строим вертикальный разрез вкрест простирания пластов (см. рис. 1 ) и проектируем на него с плана точки а, б, в, г. Получаем точки а (г) и б (в). Из точки а (г) проводим линию под углом b = 70° до пересечения с пластом 2 и получаем точку к (л). Также из точки б (в) проводим линию под углом g = 90° до пересечения с пластом 2 и получаем точку д (е).

Строим вертикальный разрез по простиранию и переносим на него с плана и разреза вкрест простирания угловые точки опасной зоны в пласте 1. Из точек г и а проводим линии под углом d " = 90° до пересечения с горизонтальной линией, проходящей через точку к (л), и получаем точки лик. Также из точек в и б проводим линии под углом d " = 90° до пересечения с горизонтальной линией, проходящей через точку д (е), и получаем точки е и д. Точки л, к, е и д являются угловыми точками контура опасной зоны в пласте 2 на разрезе по простиранию.

Проектируем на план с разреза вкрест простирания точки к (л) и д (е), а с разреза по простиранию - точки л, к, е и д. Поскольку углы разрывов d " и g " приняты равными 90°, угловые точки бив контура барьерного целика в пласте 1 будут совпадать с угловыми точками д и е контура предохранительного целика в пласте 2. В результате на плане угловыми точками контура предохранительного целика в пласте 2 будут являться точки к, д (б), е (в), л.

Поскольку затопленные выработки не подрабатываются первым нижележащим пластом, то безопасную глубину подработки затопленных выработок пластом 3 рассчитываем по мощности только этого пласта, равной 1,3 м. По формуле (3) безопасная глубина разработки пласта 3 под затопленными выработками составит N_б = 40 ´ 1,3 = 52 м, что меньше фактического расстояния (56 м) от пласта до затопленных выработок. Поэтому подработка затопленных выработок пластом 3 является допустимой.

Для повторной подработки затопленных выработок пластом 4 безопасная глубина определяется в соответствии с п. 1.9 настоящей Инструкции с учетом мощности ранее вынутых пластов. При мощности пласта более 2 м и С /20 m₁ < 0,4 безопасная глубина разработки пласта 4 – N_б. рассчитанная по формуле (7). составит N_б = 35( m₁ + 0,4 m₂ ) = 35(2,1 + 0,4 ´ 1,3) = 92 м, но не менее 110 м, что превышает фактическое расстояние (76 м) от пласта 4 до затопленных выработок. Поэтому в пласте 4 должна устанавливаться опасная зона. Построение ее производится так же, как и в пласте 2 от границ предохранительного целика в вышележащем ближайшем пласте.

Если оставить предохранительный целик в пласте 3, то N_б для пласта 4 будет рассчитываться по формуле (4) и составит N_б = 35 ´ 2,1 = 74 м, но не менее 80 м, что больше фактического расстояния от пласта 4 до затопленных выработок, поэтому в пласте 4 должна устанавливаться опасная зона.

5.2. Расположение опережающих скважин при ведении горных работ в опасной зоне с недостоверным контуром затопленных выработок (рис. 2 )

Контур затопленных выработок, показанный на маркшейдерском плане, признан недостоверным. В соответствии с п. 2.13 настоящей Инструкции ведение горных работ в пределах опасной зоны допускается только бурением опережающих скважин, позволяющих контролировать отсутствие затопленных выработок на расстоянии от проходимых, не меньшем расчетной ширины барьерного целика.

Вынутая мощность пласта в затопленных выработках - 1,8 м, угол падения пласта - 7 °. расстояние от земной поверхности до планируемого к проходке штрека в опасной зоне - 140 м. В этих условиях рассчитанную по формуле (1) ширину барьерного целика, подлежащую проверке опережающими скважинами, принимаем равной 20 м. Необходимое для этого количество скважин и их направления определяем исходя из того, что согласно п. 4.2 максимальное расстояние между опережающими скважинами, расположенными в пласте с затопленными выработками, не должно превышать 10 м.

Рис. 2. Расположение опережающих скважин при проведении штрека в опасной зоне с недостоверным контуром затопленных выработок

Порядок действий по определению направлений и длин опережающих скважин принят следующий:

1. Наносим на план утвержденную границу безопасного ведения горных работ АБВ, проектируемый штрек и границу зоны вокруг него, подлежащей проверке опережающими скважинами, - I–II–III-IV. Линию II-III проводим на расстоянии от границы безопасного ведения горных работ, равном расчетной ширине барьерного целика, в пределах которого согласно п. 1.6 отсутствуют затопленные выработки.

2. Камеру для бурения опережающих скважин располагаем у границы безопасного ведения горных работ. Первую скважину с устьем в точке к задаем по направлению касательной к дуге окружности, проведенной из точки III радиусом 5 м, и проводим ее до границы проверяемого целика. Скважину № 2 бурят по направлению проектируемого штрека. По расстоянию между забоем скважины № 1 и скважиной № 2 определяем количество и направления дополнительных скважин, исходя из того, что расстояние между ними не должно превышать 10 м. По данным, приведенным на рис. 2. дополнительно необходимо пробурить две скважины (№ 3 и 4).

3. Если опережающими скважинами будет установлено отсутствие затопленных выработок на контролируемом ими участке опасной зоны, то проходка штрека станет безопасной до линии л - м, проведенной на расстоянии а от границы б - в проверенного участка. Затем приступают к бурению второго и последующих циклов опережающих скважин. Местоположение камеры для бурения и направление опережающих скважин определяется так же, как в первом цикле.

Аналогичным образом контролируют опережающими скважинами опасную зону у штрека со стороны падения пласта. При этом следует учитывать, что бурение опережающих скважин в полосах опасной зоны шириной d у границ безопасного ведения горных работ не требуется. Подготовительные и очистные выработки в этих полосах можно проводить с мероприятиями по безопасности, как в опасных зонах (барьерных целиках) у затопленных выработок с достоверным контуром.

На рис. 2 граница, до которой опасная зона у штрека со стороны падения пласта должна контролироваться опережающими скважинами, показана пунктирной линией д - е, совпадающей в данном примере с линией I–II.

5.3. Определение зоны вероятной встречи скважины в разрабатываемом пласте при отсутствии замеров ее искривления (рис. 3 )

Рис. 3. Зона вероятной встречи скважины в пласте при отсутствии замеров ее искривления

На одной из угольных шахт Ростовской области запланированы горные работы на участке пласта, перебуренного скважиной. Замеры искривления скважины отсутствуют. Глубина скважины 640 м, угол падения перебуренного пласта 8 °.

В соответствии с п. 1.19 при отсутствии замеров искривления скважины границу зоны, опасной по прорывам воды из нее, устанавливают относительно контура зоны вероятной встречи скважины в пласте, определяемого по результатам статистической обработки данных отклонений скважин от вертикали в аналогичных условиях. В связи с этим на шахтах Ростовской области были собраны сведения по скважинам, устья и точки пересечения которых с пластом зафиксированы на планах горных выработок. Точки пересечения скважин с угольными пластами рассчитаны по данным инклинометрии. Всего таких скважин собрано 75. Глубина скважин от 184 до 778 м. Средняя глубина - 476 м. Углы падения перебуренных пластов изменялись от 0 до 43 ° при среднем угле падения 10,4° (табл. 2 ).

При обработке собранных данных по методике, приведенной в приложении, принималась H_у = 100 м и для этой глубины по формуле (12) определялись значения, а затем по формуле (13) - значение x_i,y_i . По полученным их значениям вычислены координаты центра области рассеяния скважин по формуле (14) при a _ср = 10,4°:

Для дальнейших расчетов принимается s ₂ = 4,8 м.

Для искомой скважины глубиной Н = 640 м при a = 8 ° координаты центра области рассеяния, рассчитанные по формуле (15). составили:

Погрешность определения местоположения скважины по данным инклинометрии согласно приложению к данной Инструкции принимаем m = 0,0227 H. Тогда радиус окружности зоны, в которой с вероятностью 0,99 будет встречена искомая скважина, рассчитанный по формуле (22). составит

Сведения по искривлению скважин и их обработка для определения зоны вероятной встречи скважины при отсутствии замеров ее искривления

Полученное значение радиуса окружности зоны вероятной встречи искомой скважины сравниваем с рассчитанным по формуле (10).

Поскольку полученное значение 101 м больше рассчитанного по формуле (10). то радиус окружности зоны вероятной встречи скважины принимаем R = 101 м. Зона вероятной встречи скважины показана на рис. 3.

Увеличив радиус R на величину d. рассчитанную по формуле (1). получим радиус окружности зоны, в пределах которой горные работы должны проводиться с мероприятиями по безопасности от прорыва воды, предусмотренными Инструкцией.

АКТ
заложения скважины № ___
и испытания средств герметизации ее устья

« __ » _________ 200 _ г.

Местоположение устья скважины (привязка к пунктам съемочного обоснования): проектная длина ____ м; угол наклона ____; дирекционный угол оси скважины _____; начальный диаметр бурения ___ мм; направляющая труба диаметром ____ мм, длиной ___ м, установлена под углом к горизонту ____ азимутом ___ и зацементирована _________________

Проведено испытание водой средств герметизации устья скважины: крепость и герметичность заделки направляющей трубы, прилегающего целика и обвязки, состоящей из _________________________________________________________

давлением ___ МПа в течение _____ ч.

Падение давления составило ___ МПа или ____ %.

Давление создавалось насосом типа _____ № ___.

Замеры давления производились манометром № ___.

Заключение комиссии _______________________________________________

Главный геолог шахты

Главный маркшейдер шахты

МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЗОНЫ ВЕРОЯТНОЙ ВСТРЕЧИ СКВАЖИНЫ В РАЗРАБАТЫВАЕМОМ ПЛАСТЕ ПРИ ОТСУТСТВИИ ЗАМЕРОВ ЕЕ ИСКРИВЛЕНИЯ

Методика определения зоны вероятной встречи скважины в разрабатываемом пласте при отсутствии замеров ее искривления базируется на обобщении данных о величинах и направлениях отклонений скважин от вертикали, рассчитанных по замерам их искривлений или замеренных маркшейдерской службой шахты после вскрытия скважин в аналогичных горно-геологических условиях.

Исходными данными являются:

1. Расстояние по скважине от земной поверхности (от устья скважины) до пересечения с разрабатываемым пластом - H. называемое в дальнейшем глубиной скважины.

2. Расстояние на плане горных выработок между точкой, отображающей устье скважины, и точкой пересечения скважины с пластом, рассчитанной по данным инклинометрии, - r.

3. Угол на плане горных выработок в точке, отображающей устье скважины, между направлением простирания пласта и направлением на точку пересечения скважины с пластом - w. Угол w отсчитывается по ходу часовой стрелки.

4. Угол падения разрабатываемого пласта, отображенного на плане горных выработок, - a.

Исходные данные по скважинам в зависимости от их количества группируют по диапазонам глубин или рассматривают одной группой. Количество групп должно быть не менее трех. В одной группе количество исходных данных должно быть, как правило, не менее 30. По одной и той же скважине к рассмотрению принимают только одно значение r. относящееся к наибольшей глубине.

Учитывая, что собрать исходные данные в количестве, достаточном для их разделения на группы, для шахты будет затруднительно, методикой предусматривается определение зоны вероятной встречи скважины без разделения исходных данных на группы. Обработка исходных данных начинается с приведения их глубин H к единой условной глубине - H_у (например H_у = 100 м) и определения r_у по формуле

Для вычисленных значений s ₁ и s ₂ в дальнейших расчетах принимают наибольшее из них, обозначаемое через s.

Для оценки погрешности местоположения отображенной на плане горных выработок точки пересечения скважины с пластом по данным инклинометрии произведено сравнение этих местоположений с фактическими, полученными по результатам маркшейдерских съемок скважин, вскрытых горными выработками. Анализ этих материалов показал, что погрешность определения местоположения скважины в пласте поданным инклинометрии в первом приближении можно принять

Чтобы вероятность встречи скважины увеличить до 0,99, необходимо радиус окружности, рассчитанный по средним квадратическим отклонениям, увеличить в три раза.

Для обеспечения такой вероятности (0,99) встречи скважины в построенной зоне при отсутствии замеров ее искривления радиус этой зоны рассчитывают по формуле

Координаты центра зоны вероятной встречи скважины определяют по формуле (15).

Примерная форма журнала обработки исходных данных приведена в табл. 3.

Сведения по искривлению скважин и их обработка для определения зоны вероятной встречи скважины при отсутствии замеров ее искривления