Структура и формирование исходных данных, необходимых для расчета параметров технологических схем

СТРУКТУРА И ФОРМИРОВАНИЕ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ, НЕОБХОДИМЫХ ДЛЯ РАСЧЕТА ПАРАМЕТРОВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ Для определения параметров технологических схем необходимы соответствующие исходные данные, которые могут быть получены при натурных наблюдениях и исследованиях, в лабораторных условиях, из производственного опыта, т.е. с использованием горной графической документации, экспериментальных данных или расчтным путм. В горную графическую документацию включают геологические отчты по результатам геологоразведочных работ, результаты эксплуатационной разведки, планы горных работ и т.д. Наджность расчта параметров технологической схемы уменьшается в зависимости от способа полученияисходных данных в последовательности, указанной выше. 1. Исходные данные, характеризующие горногеологические условия разрабатываемого пласта и вмещающих пород, способы их получения, физический смысл, условные обозначения и еденицы измерений приведены в табл. 1помещены в конце настоящего приложения. В графе Примечания указаны номера пунктов и рисунков, поясняющих содержание приложения.

Часть исходной информации из табл. 1строки 2.24 без 6, а именно данные по ближайшей или усредннной геологоразведочной скважине необходимо представлять аналогично рис. 1 и 2. Плотность угля и вмещающих пород при отсутствии результатов лабораторных исследований и данных отчтной горной графической документации принимать для угля. y1.3 тм3, вмещающих пород 2.5тм3.Мощность пород непосредственной кровли при отсутствии натурных наблюдений и исследований принимают по горной графической документации согласно каталогу 5, при отсутствии таких данных в непосредственную кровлю включают слои пород мощностью не более 8-10 , т.е. нк 8-4.Мощность пород основной кровли при отсутствии натурных наблюдений и исследований по горной графической документации, согласно каталогу 5 при отсутствии таких данных в основную кровлю включают слои пород на мощность не более 15 , за вычетом мощности слов пород непосредственной кровли, т.е. ок 15 - нк . При разработке угольного пласта под наносами ок принимают равной H. 5. Мощность пород непосредственной почвы при отсутствии натурных наблюдений и исследований принимают по горной графической документации, согласно каталогу 5 при отсутствии таких данных в непосредственную почву включают слои пород на мощность не более 8 т.е. нп 6. Коэффициенты крепости отдельных слов угля и вмещающих пород по шкале М.М.Протодьяконова, определяемые по методике 3, принимают ио отчтной геологической и геологоразведочной горной графической документации. 7. Средневзвешенные коэффициенты крепости угля в пласте рассчитывают 7.1. По формуле 1 табл. 1 при наличии в пласте разнопрочных пачек угля с изменчивостью - x в пределах до 30 6 7.2. По формуле 2 табл. 1 при условии что мощность слабой пачки меньше половины высоты выработки, т.е. сл 0.5выр , в слабую пачку сп включают слои с i 0.6 , в крепкую кр с i 0.6 25. 7.3 Расчет ширины целика выполняют по наиболее слабой пачке, если mсп 0.5 hвыр. 4. Средневзвешенные коэффициенты крепости пород непосредственной , основной кровли, всей налегающей толщи пород, непосредственной почвы, угля и пород почвы расчитывают по формулам 3-7 табл.1. 8. При расчте средневзвешенного коэффициента крепости всей налегающей толщи пород учитываются все слои пород непосредственной, основной кровли и т.д на мощность не более 30m и не менее 15m рис.1. 9. Предел прочности на одноосное сжатие отдельных слов угля в пласте, пород почвы и кровли, определяемые по методикам 3, 4, 14 ,можно найти в отчтной горной графической документации 5 . По отдельным пластам, на которых выполнялись исследования, пределы прочности преведены в табл. 2. При отсутствии данных экспериментальных исследований пределы прочности отдельных слов угля в пласте, кровли, почвы, угля и пород расчитывают по формулам 8 - 11 табл. 1. Средневзвешенный предел прочности угля в пласте на одноосное сжатие расчитывают по формуле 12 табл. 1 при наличии средневзвешенного коэффициента крепости угольного пласта fу , по формулам 13 или 14 - при наличии прочностных характеристик отдельных слов пачек аналогично расчту средневзвешенных коэффициентов крепости угольного пласта п. 6. При определении средневзвешенного предела прочности на одноосное сжатие угля в пласте при наличии средневзвешенного коэффицента крепости угля в пласте коэффициент R1 , тм2 перед fyi , fy в формулах 8 , 12 принимают в зависимости от трещиноватости угольного массива по табл. 3 согласно 2. Средневзвешенный предел прочности пород непосредственной кровли рассчитывают по формуле 15 табл. 1 при наличии средневзвешенного коэффициента крепости пород непосредственной кровли f нк по формуле 16 - при наличии прочностных характеристик отдельных слов непосредственной кровли. 3. Средневзвешенный предел прочности пород основной кровли расчитывают по формулам 17 или 18 аналогично п. 4. Ссредневзвешенный предел прочности на одноосное сжатие всей толщи налегающих пород расчитывают по формулам 19 или 20 табл. 1 аналогично п. 5. Средневзвешенный предел прочности на одноосное сжатие пород непосредственной почвы рассчитывают по формулам 21 или 22 табл. 1 аналогично п. 9.2. 9.6. средневзвешенный предел прочности на одноосное сжатие угля и пород почвы рассчитывают по формуле 23 табл. 1 при наличии средневзвешенного коэффичиента крепости угля пород fуп , по формуле 24 - при наличии средневзвешенных пределов прочности на одноосное сжатие угля и непосредственной почвы. 10. Коэффициенты Пуассона угля и вмещающих пород, определяемые по методикам 3, 4 ,могут быть указаны в отчетной геологической и геологоразведочной документации.

При отсутствии данных натурных наблюдений и исследований или горной графической документации коэффициенты Пуассона рассчитывают по формулам 25 , 26 , 27 табл. 1. 11. Модули упругости отделбных слов угля в пласте пород почвы и кровли, определяемые по методикам 14 или 10, можно найти в отчтной графической документации.

При отсутствии экспериментальных исследований модули упругости отдельных слов рассчитывают по формулам 28-32. Когда используют результаты лабораторных исследований по определению модулей упругости 4, то в этом случае необходимо учитывать коэффицент структурного ослабления, который при отсутствии соответствующих исследований рекомендуется принимать 0,6-0,7, т.е. Еу Ек в массиве 0,6-0,7 Е0 в образце.

Таблица 2 Результаты экспериментальных исследований Глубина ПараметрыШахтаПластзалегания сж.у102,Еу105,fyупласта, мТм2Тм2Юбилейная2216011,72,343,000,121,3 -1,50,001529а2109,01,802,470,181,3-1,50, 002126а30010,82,161,400,191,2-1,40,0032З аречнаяПолысаевский П6014,02,801,500,181,4-1,60,0031ИнскаяПо лысаевский Пнижняя пачка1208,81,761,400,200,7-0,90,0032верх няя пачка12013,32,663,120,321,4-1,60,0014Бай каимскийнижняя пачка180-2,640,350,7-0,90,0019средняя пачка180-3,360,401,1-1,30,0011верхняя пачка180-3,770,211,2-1,40,0007Примечание в графах сж.у и Еу указаны среднеквадратичные отклонения от средней величины.

Таблица 3 Значение коэффициента R1 в зависимости от трещиноватости угольного массива Коэффициент Расстояние между трещинами, мкрепости угля, fyменее 0,010,030,10,20 и более0,57007508008500, ,58509009501000 11.1 Средневзвешенный модуль упругости угольного пласта рассчитывают по формуле 33 табл. 1 при наличии средневзвешенного предела прочности на одноосное сжатие угля в пласте сж.у , по формулам 34 или 35 - при наличии упругих характеристик Еу i , Ey. kp Ey. cл отдельных пачек угольного пласта.

При определении средневзвешенного модуля упругости угольного пласта при наличии средневзвешенного предела прочности на одноосное сжатие угля в пласте коэффициент R2 , тм2 перед сж.у в формуле 28 принимать в зависимости от трещиноватости угольного массива согласно 26 по табл. 4. Таблица 4 Значение коэффициента R2 , тм2 в зависимости от степени трещиноватости угольного массива Предел прочности наРасстояние между трещинами, модноосное сжатие угля, сж.у, тм2менее 0,010,030,10,2 и более Средневзвешенный модуль упругости угольного пласта при наличии средневзвешенного коэффициента крепости угля в пласте определяется по формуле 29, коэффициент R3 , тм2105 перед fy принимать в зависимости от трещиноватости угольного массива согласно 26 по табл. 5. Таблица 5 Значение коэффициента R3 , тм2 в зависимости от степени трещиноватости угольного массива Коэффициент крепости угля, fyРасстояние между трещинами, мменее 0,010,030,10,2 и более0,51,31,41,51,70,71,41,51,71,8511,5 1,71,8521,51,71,8522,1 По отдельным угольным пластам, на которых выполнялись исследования, модули упругости приведены в табл. 2. 11.2. Средневзвешенный модуль упругости пород непосредственной кровли рассчитывают по формуле 36 табл. 1 при наличии упругих характеристик отдельных слов непосредственной кровли. 11.3. Средневзвешенный модуль упругости пород основной кровли рассчитывают по формулам 38 или 39 аналогично п. 11.2. 11.4. Средневзвешенный модуль упругости всей налегающей толщи пород рассчитывают по формулам 40 или 41аналогично п. 11.2. 11.5. Средневзвешенный модуль упругости пород непосредственной почвы рассчитывают по формулам 42 или 43 аналогично п.11.2. 11.6. Средневзвешенный модуль упругости угля и пород почвы рассчитывают по формуле 44 табл. 1 при наличии средневзвешенного предела прочности угля и пород почвы сж.уп по формуле 45 - при наличии упругих характеристик пород почвы Eп и угля в пласте Eу . 12. Размеры шагов обрушения непосредственной и основной кровель, определяемые в результате натурных наблюдений и исследований могут быть приведены в отчтной горной графической документации или в каталоге 5. При отсутствии таких данных шаги обрушения рассчитывают по формулам 46 или 47 табл. 1. 13. Величина, характеризующая совместную податливость угля и пород почвы Ку.п, рассчитывается по формуле 48 табл. 1, является вспомогательным параметром и используется для расчта интегральной характеристики пород кровли, угольного пласта. 14. Интегральная характеристика жсткости пород кровли, угольного пласта и пород почвы рассчитывается по формуле 49. Табл. 1, используется для определения углов обрушения горных пород, коэффициентов концентрации напряжений, ширины выемочных столбов 27. 15. Параметр ползучести изменяется в пределах от 0.6 до 0.8, определяется по методике 28. При отсутствии экспериментальных данных для угля рекомендуется принимать 0.7. Параметр используется для расчта изменений деформаций во времени. 16. Параметры ползучести у и п ,характеризующие реологические свойства угля и пород кровли, почвы, определяется по методике 28. При отсутствии экспериментальных данных - по формулам 40 , 51, табл. 1 , в которой Е0 - модуль упругости угля в образце 29. При использовании в формулах 49, 50, табл. 1 модулей упругости Еу , Еп , полученных в натурных условиях, Е0Еу 0.6-0.7. 17.Функция t может быть определена по формуле 52 табл. 1 или по номограммам 30 , представленным на рис. 3. 18.Угол обрушения горных пород изменяется в пределах от 65 до 85о , определяется по результатам измерений сдвижения горного массива и данной поверхности.

При отсутствии экспериментальных данных расчитывают по формуле 52 табл. 1. ПРИЛОЖЕНИЕ 3 МЕТОДИКА ПОСТРОЕНИЯ ИНТЕГРАЦИОННОЙ ПАЛЕТКИ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТОВ КОНЦЕНТРАЦИИ НАПРЯЖЕНИЙ ПО ПЛАНУ ГОРНЫХ РАБОТ 1. Коэффициенты концентрации вертикальных напряжений определяются с помощью интеграционной палетки при отработке пологих угольных пластов и сложной топологии горных выработок, т.е. при взаимном влиянии двух и более забоев, уступной форме контура выработанного пространства и других нестандартных вариантах отработки пластов 31, 27. 2. Интеграционная палетка представляет собой систему расположенных по определнной закономерности точек.

Путм подсчта точек, попавших в выработанное пространство, осуществляется интегрирование веса подработанных пород и вычисление коэффициента концентрации напряжений 27. 3. Для построения интеграционной палетки и определения коэффициента напряжений необходимы следующие данные интеграционная характеристика жсткости пород кровли, почвы и угольного пласта Lинт 5-150м, которая определяется по формуле 49 приложения 2 или приближенно по формуле 3.5 п.3.1 основного текста Методики план горных работ или проектируемая топология горных выработок, вычерченные в масштабе. 4. При построении интеграционной палетки на листе прозрачной бумаги или другого прозрачного материала например, синтетическая калька намечается центр сетки, относительно которого через 15о проводятся прямые линии лучи по формуле i Lинт i Вычисляются расстояния i и откладываются от центра палетки на одном из лучей или лучах в масштабе плана горных работ рис. 1 безразмерные координаты i определяются по таблице 1. Таблица 1 Безразмерные координаты i , соответствующие положениям точек на палетке ПараметрНомер точки на луче палетки12345678Координаты i0,3110,5790,7710,941,11,2551,411,568точ ек на луче Продолжение табл. 1 ПараметрНомер точки на луче палетки910111213141516Координаты i1,7351,9132,1092,3332,6062,99645,408точ ек на луче Далее проводятся концентрические окружности через точки на луче палетки и на пересечении окружностей и лучей получают точки интеграционной палетки рис. 2. 5. Для определения коэффициента концентрации напряжений центр интеграционной палетки совмещается с точкой на плане горных работ, в которой требуется определить коэффициент концентрации напряжений, подсчитываются точки палетки, попавшие в контур выработанного пространства.

Коэффициент концентрации напряжений вычисляется по формуле 2 Расположение лучей и точек при построении интеграционной палетки Рис. 1 Интеграционная палетка на плане горных работ Рис. 2 где n - число точек палетки, попавших в контур выработанного пространства N - число всех точек на палетке, N 384. 6. В качестве примера рассмотрено определение коэффициента концентрации для одного из угольных пластов.

Допустим, по исходной горно-геологической информации согласно приложению 2 или формуле 3.5 п.3.1 основного текста Методики была вычислена интегральная характеристика Lинт 28 м. По формуле 1 вычисляются расстояния от центра палетки до i-той точки на луче палетки.

Результаты вычисления полярных координат i приведены в табл. 2. Таблица 2 Результаты вычисления координат i-ых для Lинт 28 м и М 12000 ПараметрыНомер точки на луче палетки12345678Безразмерные0,3110,5790,7 710,941,11,2551,411,568координаты i - тыена луче палеткиКоординаты8,714,821,626,330,835,1 39,543,9i - ойточки, м, на луче палетки Продолжение табл. 2 9101112131415161,7351,9132,1092,3332,606 2,99645,40848,653,659,165,37383,9112151, 4 На листе прозрачной бумаги кальки намечается центр палетки и через него проводятся прямые линии через 15о см. рис. 1. На лучах палетки от е центра откладываются в масштабе плана горных работ 12000 расстояния Рi см. табл. 2, т.е. 8.7.м, 14.8 м, 21.6 м и т.д что соответствует в масштабе плана 4.3 мм, 7.4 мм, 10.8 мм и т.д. Через отмеченные точки проводятся концентрические окружности см. рис. 2. Вычерченная палетка накладывается на план горных работ и е центр совмещается с точкой горных работ, где требуется определить коэффициент концентрации напряжений на рис. 2 центр палетки совмещн с центром очистной заходки.

Путм непосредственного счта определяется число точек палетки пересечений лучей и концентрических окружностей, попавших в отработанную площадь пласта учитываются все точки в очистных и подготовительных выработках.

На рис. 2 число таких точек n 168 число всех точек на палетке N 384. Тогда коэффициент концентрации вертикальных напряжений над заходкой согласно формуле 2 равняется Исходные данные для определения параметров технологической схемы Таблица 1 НаименованиеСимволЕд. Способы определения исходных данныхП Пизмер.экспериментальныерасчтныеПрим.123 45671.Глубина горныхН мГорная графическаяработ мощностьдокументацияналегающей толщипород2.Плотность угляутм3По результатам п.2в массивелабораторных исследований.

Горнаяграфическая документация3.Плотность горныхптм3 п.2 пород4.Мощность угольногоммПо результатам натурныхрис. 1пластанаблюдений и исследованийГорная графическая документация5.Мощность пачкимiм рис. 2угольного пласта6.Высота выработкиhвмГорная графическая документация7. Мощность hнкмПо результатам натурныхрис. 1непосредственнойнаблюдений и исследованийп.3кровлиГорная графическая документация8.Мощность основнойhoкм рис. 1кровлип.49.Мощность пород hпм рис. 1непосредственнойп.5почвы10.Мощность слояhнкiм рис. 1непосредственнойп.3кровли11.Мощность слояhkiм рис. 1основной кровлипп.4, 3или всей толщиналегающих пород12.Мощность слоя в hпjм рис. 1почве пласта13.Расстояние от кровлиlkiм рис. 1пласта до серединыi -го слоя кровли пласта 14.Расстояние от почвыlпjм рис. 1пласта до серединыi -го слоя почвы пласта 15.Количество угольныхNyшт.рис. 2пачек в пласте16.Количество словNнкшт. рис. 1непосредственнойп.3кровли пласта17.Количество словNокшт. рис. 1основной кровлип.4пласта18.Количество словNкшт. рис. 1всей толщи п. 8налегающих пород19.Количество словNпшт. рис. 1непосредственнойп. 5почвы пласта20.Коэффициентfyi-По результатам натурныхрис. 2крепости угля i-ойи лабораторных исследованийп. 7пачке21.Коэффициентfнкi- рис. 1крепости i-го слояп. 6непосредственнойкровли пласта22.Коэффициентfoki- рис. 1крепости i-го слояп. 6основной кровлиили всей толщиналегающих пород23.Коэффициентfnj- рис. 1крепости j- го слояп. 6почвы пласта24.Средневзвешенный коэффициент крепости угля в пластеfy- 1рис. 2 п. 2 25.Средневзвешенный коэффициент крепости пород непосредственнойfнк 3рис. 1 пп. 3, 6, 7.4кровли26.Средневзвешенный коэффициент крепости пород основной кровлиfok 4рис. 1 пп. 4, 6 7.427.Средневзвешенный коэффициент крепости всей толщи налегающих породfk 5рис. 1 пп.6,7.4 828.Средневзвешенный коэффициент крепости пород непосредственной почвыfп 6рис. 1 пп.5,7.429.Средневзвешенный коэффициент крепости угля и пород почвыfуп 7рис. 1 пп.7,7.430.Предел прочности насж.yiтм3 8п. 9одноосное сжатие i- ой угольной пачки31.Предел прочности слов кровли, пачки i- го слоя основнойсж.kiтм 9п. 9кровли или всей толщи пород i- го слоя сж.нkiтм 10п. 9непосредственнойкровли слоя сж.пjтм 11п. 9непосредственнойпочвы32.Средневзвешенны йсж.yтм2 12п. 9.1предел прочности на одноосное сжатие угля в пласте 13 п. 9.1 п. 9.1 1433.Средневзвешенныйсж.н.ктм2 15п. 9.2предел прочности на одноосное сжатие пород кровли 16 п. 9.234.Средневзвешенныйсж.о.ктм2 17п. 9.3предел прочности на одноосное сжатие пород основной кровли 18п. 9.335.Средневзвешенныйсж. ктм2 19п. 9.4предел прочности на одноосное сжатие всей толщи налегающих пород 20 п. 9.436.Средневзвешенныйсж.птм2 21п. 9.5предел прочности на одноосное сжатие непосредственной почвы 22 п. 9.537.Средневзвешенныйсж.у.птм2 23п. 9.6предел прочности на одноосное сжатие угля и пород почвы 24 п. 9.638.Коэффициенту 25п. 10Пуассона угля39.Коэффициентуп- 26п. 10Пуассона угля и почвы40.Коэффициентк- 27п. 10Пуассона пород кровли41.Модуль упругостиЕуiтм2 28пп. 11,угля в пачке 2911.142.Модуль упругости слов кровли, почвы i- го слоя основнойЕkiтм 30п. 11кровли или всей толщи пород i- го слоя Енкiтм 31п. 11непосредственнойкровли j- го слоя породЕпjтм 32п. 11непосредственнойпочвы43.Средневзвешенн ыйЕyтм2 33п. 11.1модуль упругости угля в пласте 34 п. 11. 35 п. 11.144.Средневзвешенный модуль упругости пород непосредственнойЕнктм2 36п. 11.2кровли 37п. 11.245.СредневзвешенныйЕоктм2 38п. 11.3модуль упругости пород основной кровли 39 п. 11.346.СредневзвешенныйЕктм2 40п. 11.4модуль упругости всей толщи налегающих пород 41 п. 11.447.СредневзвешенныйЕПтм2 42п. 11.5модуль упругости пород непосредственной почвы 43 п. 11.548.СредневзвешенныйЕуптм2 44п. 11.6модуль упругости угля и пород почвы 45 п. 11.649.Шаг обрушения непосредственной кровлиLнкмПо результатам натурных наблюдений и исследований Горная графическая 46 п. 12документация50.Шаг обрушения основной кровлиLокм 47 п. 1251.Податливость угля и пород почвыКуптм 48 п. 1352.Интегральная характеристика жсткости породLинтм 49 п. 14кровли, угольногопласта и пород почвы53.Параметр ползучести-По результатам натурныхугля, пород кровли,и лабораторных исследованийп. 15почвы54.Параметр ползучести, характеризующийреологические свойства угляуc- 50 п. 16 пород кровли, почвык.пc- 51 п. 1655.Время tс деформирования горных пород56.Функция ползучести горных пород t 52 п. 1757.Угол обрушения горных породград. 53 п. 18.