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 расчётным путём. В горную графическую документацию включают геологические отчёты по результатам геологоразведочных работ, результаты эксплуатационной разведки, планы горных работ и т. д.

Надёжность расчёта параметров технологической схемы уменьшается в зависимости от способа получения исходных данных в последовательности, указанной выше.

1. Исходные данные, характеризующие горно-геологические условия разрабатываемого пласта и вмещающих пород, способы их получения, физический смысл, условные обозначения и единицы измерений приведены в табл. 1 (помещены в конце настоящего приложения). В графе «Примечания» указаны номера пунктов и рисунков, поясняющих содержание приложения.

Часть исходной информации из табл. 1 (строки 2.24 без 6), а именно данные по ближайшей или усреднённой геологоразведочной скважине необходимо представлять аналогично рис. 1 и 2.

• 2. Плотность угля и вмещающих пород при отсутствии результатов лабораторных исследований и данных отчётной горной графической документации принимать для угля. _y=1.3 т/м³, вмещающих пород =2.5т/м³.
• 3. 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 (8−10).
• 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 слоёв 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 8.
• 6. Коэффициенты крепости отдельных слоёв угля и вмещающих пород по шкале М. М. Протодьяконова, определяемые по методике /3/, принимают ио отчётной 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 < 0.5_выр, в слабую пачку (_сп) включают слои с _i < 0.6, в крепкую (_кр) с _i > 0.6 /25/.

Расчет ширины целика выполняют по наиболее слабой пачке, если m_сп > 0.5 h_выр.

7.4 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 расчёте 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 слоёв угля в пласте, пород почвы и кровли, определяемые по методикам / 3, 4, 14 /, можно найти в отчётной 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 слоёв угля в пласте, кровли, почвы, угля и пород расчитывают по формулам (8 — 11) табл. 1.

9.1 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 слоёв (пачек) аналогично расчёту 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, (т/м²) перед f_yi, f_y в формулах (8), (12) принимают в зависимости от трещиноватости угольного массива по табл. 3 согласно /26/.

• 9.2 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 слоёв непосредственной кровли.
• 9.3 Средневзвешенный предел прочности пород основной кровли расчитывают по формулам (17) или (18) аналогично п. 9.2.
• 9.4 Ссредневзвешенный предел прочности на одноосное сжатие всей толщи налегающих пород расчитывают по формулам (19) или (20) табл. 1 аналогично п. 9.2.
• 9.5 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 коэффициента крепости угля пород (f_уп), 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 отдельных слоёв угля в пласте пород почвы и кровли, определяемые по методикам /14 или 10/, можно найти в отчётной графической документации.

При отсутствии экспериментальных исследований модули упругости отдельных слоёв 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. Е_у (Е_к) в массиве = (0,6−0,7) Е₀ в образце.

Таблица 2.

Результаты экспериментальных исследований.

Шахта.	Пласт.	Глубина залегания.	сж.у102,.	Параметры.
Еу105,.	fy	у
пласта, м.	Т/м2	Т/м2
" Юбилейная" .			11,72,34.	3,000,12.	1,3−1,5.	0,0015.
29а.		9,01,80.	2,470,18.	1,3−1,5.	0,0021.
26а.		10,82,16.	1,400,19.	1,2−1,4.	0,0032.
" Заречная" .	Полысаевский П.		14,02,80.	1,500,18.	1,4−1,6.	0,0031.
" Инская" .	Полысаевский П.
нижняя пачка.		8,81,76.	1,400,20.	0,7−0,9.	0,0032.
верхняя пачка.		13,32,66.	3,120,32.	1,4−1,6.	0,0014.
Байкаимский:
нижняя пачка.		;	2,640,35.	0,7−0,9.	0,0019.
средняя пачка.		;	3,360,40.	1,1−1,3.	0,0011.
верхняя пачка.		;	3,770,21.	1,2−1,4.	0,0007.

Примечание: в графах _сж.у и Е_у указаны среднеквадратичные отклонения от средней величины.

Таблица 3.

Значение коэффициента R₁ в зависимости от трещиноватости угольного массива.

Коэффициент крепости угля, fy.	Расстояние между трещинами, м.
менее 0,01.	0,03.	0,1.	0,20 и более.
0,5.
0,7.
1,5.

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, (т/м²) перед _сж.у в формуле (28) принимать в зависимости от трещиноватости угольного массива согласно /26/ по табл. 4.

Таблица 4.

Значение коэффициента R₂, (т/м²) в зависимости от степени трещиноватости угольного массива.

Предел прочности на одноосное сжатие угля, сж. у, т/м2.	Расстояние между трещинами, м.
менее 0,01.	0,03.	0,1.	0,2 и более.

Средневзвешенный модуль упругости угольного пласта при наличии средневзвешенного коэффициента крепости угля в пласте определяется по формуле (29), коэффициент R₃, (т/м²10⁵) перед (f_y) принимать в зависимости от трещиноватости угольного массива согласно /26/ по табл. 5.

Таблица 5.

Значение коэффициента R₃, (т/м²) в зависимости от степени трещиноватости угольного массива.

Коэффициент крепости угля, fy.	Расстояние между трещинами, м.
менее 0,01.	0,03.	0,1.	0,2 и более.
0,5.	1,3.	1,4.	1,5.	1,7.
0,7.	1,4.	1,5.	1,7.	1,85.
	1,5.	1,7.	1,85.
1,5.	1,7.	1,85.		2,1.

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 слоёв 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 (41)аналогично 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 E_п и угля в пласте E_у.

• 12. Размеры шагов обрушения непосредственной и основной кровель, определяемые в результате натурных наблюдений и исследований могут быть приведены в отчётной 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 К_у.п, рассчитывается по формуле (48) табл. 1, является вспомогательным параметром и используется для расчёта интегральной характеристики пород кровли, угольного пласта.
• 14. Интегральная характеристика жёсткости 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 расчёта 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 Е_у, Е_п, полученных в натурных условиях, Е₀=Е_у (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 85^о, определяется по результатам измерений сдвижения горного массива и данной поверхности. При отсутствии экспериментальных данных рассчитывают по формуле (52) табл. 1.

горный геологический угольный порода.