Обрушаемость кровли угольных пластов
Устойчивость обнажений горных пород.
Строение массива пород
Пласт расположен во вмещающих породах, которые еще называют боковыми. Породы кровли залегают над пластом, а почвы – под пластом.
В зависимости от расположения отдельных слоев боковых пород над угольным пластом и способности их к обрушению и сдвижению различают ложную, непосредственную и основную кровлю.
Ложная кровля – слой пород незначительной мощности (до 0,5 м), залегающий непосредственно над пластом и легко обрушающийся после выемки угля.
Непосредственная кровля – толща пород, залегающая непосредственно над пластом, которая легко обрушается в выработанном пространстве при удалении призабойной и посадочной крепи или передвижке секций механизированной крепи.
Основная кровля – толща крепких, устойчивых пород, находящихся непосредственно над пластом или выше непосредственной кровли. Породы основной кровли после удаления крепи могут не обрушаться длительное время. Обрушение происходит, как правило, на значительной площади.
Непосредственная почва– толща пород, залегающих под пластом.
Породы кровли в большинстве случаев состоят из различных слоев, которые при обнажении имеют тенденцию к расслоению. Кроме того, даже однородные породы (например, песчаник) разделяются на отдельные слои различной толщины.
Все горные породы по слоистости разделяются на классы (табл. 1.1)
Классификация пород по слоистости
| Классы пород | Толщина слоев, м |
| весьма тонкослоистые тонкослоистые среднеслоистые крупнослоистые весьма крупнослоистые | 10 |
Под устойчивостью обнажений понимается свойство нижних слоев непосредственной кровли (суммарной мощностью до 1 м) сохранять целостность и не выпадать в поддерживаемое пространство очистной выработки.
Устойчивость кровли характеризуется размерами и продолжительностью устойчивого состояния обнажений кровли за исполнительным органом выемочных машин.
По устойчивости все кровли делятся на пять типов: устойчивая (Б5), средней устойчивости (Б4), малоустойчивая (Б3), неустойчивая (Б2) и весьма неустойчивая (Б1). Типизация непосредственной кровли по устойчивости приведена в приложении (табл. 1.)
Обрушаемость – способность совокупных слоев непосредственной и основной кровли разрушаться над поддерживаемым пространством и обрушаться за его пределами.
По нагрузочным свойствам кровли делятся на три типа: легкая, средняя и тяжелая. Типизация основной кровли по нагрузочным свойствам приведена в приложении (табл. 2).
Деление кровли на типы по нагрузочным свойствам производится исходя из следующих условий:
Здесь hл.о.— высота слоев легко обрушающейся кровли, м;
mв – вынимаемая мощность пласта, м.
Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет
Источник
Характеристика кровли пластов по обрушаемости
| Тип кровли по обрушаемости | h, м | t, м |
| А1. Легкообрушаяся, зависащая за крепью до 2 м. Периодические осадки не проявляются | 0,1 — 0,3 | 0,02 — 0,3 |
| А2. Среднеобрушающаяся, зависающая за крепью на 2 — 6 м. Периодические осадки без динамических проявлений | 0,3 — 1,0 | 0,3 — 0,8 |
| А3. Труднообрушающаяся, зависающая за крепью на 7 — 12 м. Периодические осадки с динамическими проявлениями | 0,8 — 2,0 | 0,5 — 1,0 |
| А4. Весьма труднообрушающаяся, зависающая за крепью более чем на 12 м. Весьма интенсивные осадки | 1,5 — 12 | > 1,0 |
| А’4. Плавноопускающаяся с зависанием до момента касания почвы 6 — 12 м за крепью. Периодические осадки отсутствуют | 0,5 — 2,0 | 1,0 — 3,0 |
Примечание. h — расстояние между плоскостями расслоения (ослабления) при обрушении, t — расстояние между трещинами.
 |
Крепи сопряжений обычно состоят из двух-трех параллельных секций, передвигаемых относительно друг друга в шахматном порядке, при котором не теряется контакт с верхняками (подхватами) крепи подготовительной выработки (рис. 7).
Важное значение имеет слоистость и трещиноватость пород кровли пласта (табл. 6). При монолитных породах непосредственной кровли условия поддержания сопряжений наиболее благоприятны.
Исходные данные для расчета параметров крепи сопряжения лавы с подготовительной выработкой следующие:
| 1. Глубина расположения сопряжения лавы с подготовительной выработкой | |
| 2. Мощность пласта, м | 2,5 |
| 3. Угол падения пласта | 2 о |
| 4. Коэффициент крепости угля | 1,2 |
| 5. Число литологически однородных слоев пород в непосредственной кровле пласта | |
| 6. Мощность литологических слоев пород непосредственной кровли, м: m1 m2 m3 | 1,3 2,4 0,4 |
| 7. Коэффициент крепости литологических слоев пород непосредственной кровли: f1 f2 f3 | 3,1 4,2 3,8 |
| 8. Расстояние между плоскостями расслоений в литологических слоях пород кровли, м (см. табл.6): h1 h2 h3 | 0,3 0,2 0,4 |
| 9. Расстояние между трещинами в литологических слоях пород кровли, м (см. табл. 6): t1 t2 t3 | 0,8 1,2 0,4 |
| 10. Мощность основной кровли пласта, м | 3,2 |
| 11. Коэффициент крепости пород основной кровли пласта | 6,8 |
| 12. Расстояние между расслоениями в породах основной кровли, м | 1,2 |
| 13. Расстояние между трещинами в породах основной кровли пласта, м | 1,4 |
| 14. Средняя плотность пород кровли пласта, т/м 3 | 2,6 |
| 15. Форма поперечного сечения выработки: 1 — трапециевидная, 2 — прямоугольная, 3 — арочная, 4 — круглая | |
| 16. Ширина выработки в проходке, м (табл. 7) | 4,2 |
| 17. Высота выработки в проходке, м (см. табл. 7) | 2,5 |
| 18. Крепь подготовительной выработки: 1 — анкерная с жестким подхватом, 2 — анкерная с гибким подхватом, 3 — рамная | |
| 19. Шаг установки крепи в подготовительной выработке, м | 0,7 |
| 20. Прочность закрепления анкеров в породах кровли пласта, кН | 155 |
| 21. Несущая способность крепежной рамы, кН | — |
| 22. Влияние выработанного пространства смежного столба: 0 — нет, 1 — есть | |
| 23. Ширина охранного целика угля, м | — |
| 24. Подвигание лавы: 1 — по простиранию, 2 — по падению или восстанию пласта | |
| 25. Подвигание лавы за сутки, м | 5,4 |
| 26. Максимальная ширина призабойного пространства лавы, поддерживаемая крепью, м | 4,8 |
| 27. Шаг передвижки крепи в лаве, м | 0,63 |
По результатам расчета выбирают механизированную крепь сопряжения. Если крепь сопряжения имеет недостаточное рабочее сопротивление, то нужно устанавливать дополнительно индивидуальные стойки под прогон. Дополнительное количество стоек nс определяется по формуле
,
где Pкр — рабочее сопротивление механизированной крепи сопряжения; Pс — рабочее сопротивление стойки индивидуальной крепи.
В качестве крепи усиления применяют металлические стойки трения постоянного сопротивления с самозатяжкой 13Т25Ж, Т13 с рабочим сопротивлением 200 – 250 кН и гидравлические стойки с внутренним питанием 16Г25, 16ГКУ, 16СУГ30(СУМ) с рабочим сопротивлением 250 кН. Обычно после прохода лавы в выработке, сохраняемой для повторного использования, металлические стойки крепи усиления заменяют на сосновые.
Источник
Классификация пород кровли
Рассмотрим некоторые характеристики пород кровли, оказывающие влияние на эффективность работ выемочных машин.
Породы кровли могут быть классифицированы по различным признакам: обрушаемости, устойчивости и т.д.
Кровля пласта состоит из отдельных слоев пород и пачек, разделенных плоскостями напластования. В зависимости от склонности слоев пород к обрушению различают ложную, непосредственную и основную кровли.
Под ложной кровлей понимают легкообрушающиеся слои небольшой мощности (до 0,3–0,5 м), залегающие непосредственно над пластом угля. Эти слои обрушаются или одновременно с выемкой угля, или через небольшой промежуток времени после обнажения кровли.
Наличие ложной кровли осложняет технологический процесс выемки угля. Иногда с целью предотвращения обрушения ложной кровли в верхней части пласта оставляют пачку угля.
Непосредственная кровля — толща пород, залегающая непосредственно над пластом угля, давление которой в пределах призабойного пространства в основном воспринимается крепью и целиком угля. Она не может держаться в пределах призабойного пространства в течение более или менее продолжительного времени без крепи. После удаления последней она обрушается.
Основная кровля — залегающие над непосредственной кровлей слои пород достаточной мощности, не обрушающиеся одновременно с обрушением непосредственной кровли, давление которых воспринимается целиком угля и обрушенной породой или закладкой. Основная кровля может быть обнажена на большой площади. Она приходит в движение спустя некоторое время после обрушения или оседания непосредственной кровли.
В связи с делением кровли на непосредственную и основную различают первичное и вторичное горное давление. Первичное давление связано с оседанием непосредственной кровли, вторичное — с обрушением основной.
Склонность пород кровли к обрушению зависит от их непосредственного состава и строения. Песчаники и известняки менее склонны к обрушению, они относятся к труднообрушающимся породам, различные сланцы — к легкообрушающимся. При этом слоистость и трещиноватость пород кровли способствуют усилению ее обрушаемости.
Различают также непосредственную и основную почву пласта. Породы, залегающие непосредственно под угольным пластом, называют непосредственной почвой. От ее свойств зависят явление пучения, вдавливание в нее крепи, а на крутом падении — сползание и обрушение. Породы, залегающие ниже непосредственной почвы, называют основной почвой.
Породы кровли по обрушаемости, по классификации б. ВУГИ, делятся на четыре класса:
1. В непосредственной кровле залегают легкообрушающиеся породы мощностью не менее 6–8-кратной мощности разрабатываемого пласта.
2. В непосредственной кровле залегают легкообрушающиеся породы мощностью менее 6–8-кратной мощности разрабатываемого пласта, в основной же кровле залегают труднообрушающиеся породы, которые обрушаются после обнажения на значительной площади.
3. В непосредственной кровле залегают относительно мощные слои труднообрушающихся пород, не обрушающиеся вслед за выемкой угля и перемещением крепи. Кровля способна сохранять свою устойчивость после обнажения.
4. В непосредственной кровле залегают породы, склонные к плавному прогибу без значительных трещин и разрывов (на пластах мощностью до 1,0 м).
Эта классификация широко применялась для выбора соответствующего способа управления кровлей при применении индивидуальной деревянной крепи.
Из приведенной классификации следует, что наличие того или иного класса пород в непосредственной кровле предопределяет характер проявлений горного давления. При наличии в непосредственной кровле пород первого класса, когда при ее обрушении происходит самоподбучивание основной кровли, нагрузки на крепь формируются только под действием веса пачки пород непосредственной кровли. Когда же основная кровля не подбучивается, что имеет место при породах второго класса, нагрузка на крепь формируется весом слоев пород непосредственной и основной кровли. В этом случае крепь не всегда может противостоять возникающим нагрузкам.
На крутых пластах кроме обрушения кровли происходит сползание пород почвы. Для таких условий была разработана классификация ДонУГИ, в которой породы кровли разделены на шесть классов.
Существует также классификация пород кровли по устойчивости, под которой понимают свойство горных пород образовывать устойчивые обнажения без крепи при ведении горных работ. По устойчивости породы кровли делят на пять классов:
весьма неустойчивая — без крепи не дает устойчивых обнажений, обрушается вслед за подвиганием забоя;
неустойчивая — устойчивость сохраняется в течение 2–3 ч. в призабойной полосе шириной 1 м;
средней устойчивости — в призабойной полосе шириной до 2 м устойчивость сохраняется до 1 сут;
устойчивая — устойчивость в призабойной полосе до 2,9 м сохраняется до 2 сут;
весьма устойчивая — обладает длительной устойчивостью в призабойной полосе шириной 5—6 м.
Источник
Классификация пород кровли
Рассмотрим некоторые характеристики пород кровли, оказывающие влияние на эффективность работ выемочных машин.
Породы кровли могут быть классифицированы по различным признакам: об- рушаемости, устойчивости и т. д.
Кровля пласта состоит из отдельных слоев пород и пачек, разделенных плоскостями напластования. В зависимости от склонности слоев пород к обрушению различают ложную, непосредственную и основную кровли.
Под ложной кровлей понимают легкообрушающиеся слои небольшой мощности (до 0,3 — 0,5 м), залегающие непосредственно над пластом угля. Эти слои обру- шаются или одновременно с выемкой угля, или через небольшой промежуток времени после обнажения кровли.
Наличие ложной кровли осложняет технологиче-ский процесс выемки угля.
Иногда с целью предотвращения обрушения ложной кровли в верхней части пласта оставляют пачку угля.
Непосредственная кровля — толща пород, залегающая непосредственно над пластом угля, давление которой в пределах призабойного пространства в основном воспринимается крепью и целиком угля. Она не может держаться в пределах призабойного пространства в течение более или менее продолжительного времени без крепи. После удаления последней она обрушается.
Основная кровля — залегающие над непосредственной кровлей слои пород достаточной мощности, не обрушающиеся одновременно с обрушением непосредственной кровли, давление которой воспринимается целиком угля и обрушенной породой или закладкой. Основная кровля может быть обнажена на большой площади. Она приходит в движение спустя некоторое время после обрушения или оседания непосредственной кровли.
В связи с давлением кровли на непосредственную и основную различают первичное и вторичное горное давление. Первичное давление связано с оседанием непосредственной кровли, вторичное — с обрушением основной.
Различают также непосредственную и основную почву пласта. Породы, залегающие непосредственно под угольным пластом, называют непосредственной почвой. От ее свойств зависят явление пучения, вдавливание в нее крепи, а на крутом падении — сползание и обрушение. Породы, залегающие ниже непосредственной почвы, называют основной почвой.
Существует классификация пород кровли по устойчивости, под которой понимают свойство горных пород образовывать устойчивые обнажения без крепи при ведении горных работ. По устойчивости породы кровли делят на пять классов:
весьма неустойчивая — без крепи не дает устойчивых обнажений, обрушается вслед за подвиганием забоя;
неустойчивая — устойчивость сохраняется в течение 2 — 3 часов в призабой- ной полосе шириной 1м;
средней устойчивости — в призабойной полосе шириной до 2 м устойчивость сохраняется до 1 суток;
устойчивая — устойчивость в призабойной полосе шириной до 2,9 м сохраняется до 2 суток;
весьма устойчивая — обладает длительной устойчивостью в призабойной полосе шириной 5 — 6 м.
Источник