Расположение опережающих скважин
В основу выбора расположения скважин принята схема, ре-комендованная в разделе 4 для прохождения одиночной выработки в опасной зоне при недостоверном контуре затопленных выработок (п. 4.2). Угольный пласт ниже штрека подлежит проверке только на участке, где расстояние от штрека до границы опасной зоны более расчетной ее ширины при достоверном контуре затопленных выработок (в данном примере ). Участок опасной зоны, подлежащий проверке при прохождении штрека, показан на рис. 11 штриховой линией.
В условиях данной шахты, исходя из опыта работ, возможно бурение наклонных скважин длиной до , а горизонтальных до без получения существенных искривлений скважин.
Расположение опережающих скважин показано на рис. 11. В первом и втором циклах предусмотрено бурить по три скважины длиною от 40 до . В третьем цикле — 4 скважины. В четвертом цикле также 4 скважины, из которых одна, длиною , в сторону паде-ния пласта. В остальных промежуточных циклах по 3 скважины, а в последнем — 2.
При выбранном расположении и принятых длинах скважин обеспечивается подвигание выработки за один цикл, буровых работ на .
Рис. 10. Выкопировка с плана горных выработок по пласгу і2
Рис. 11. Проведение штрека в опасной зоне с бурением опережающих скважин
Для прохождения штрека в опасной зоне потребуется 10 циклов буровых работ. Всего в 10 циклах проектируется пробурить 31 скважину с общим объемом бурения 1880 пог. метров
5.5. Построение границы опасной зоны для проведения
подготовительной выработки по слою пород с целью
спуска воды из затопленных выработок по нижележащему пласту (рис. 12)
Контур старых затопленных выработок по пласту і2 недостоверный. В связи с этим в пласте построена граница безопасного ведения горных работ.
Для безопасной отработки запасов угля выше гор. + предусматривается спуск воды за затопленных выработок. Подготовительную выработку для спуска воды и последующего вскрытия осушенных выработок признано целесообразным пройти по слою пород, залегающему на выше кровли пласта. Место заложения полевой выработки и ее направление показано на рис. 12
В соответствии с пп. 1.10 и 1.11 полевая выработка между точками Д и Е будет проводиться в опасной зоне. В этом случае (п. 2.16) выработка должна проводиться с бурением системы опережающих скважин, позволяющих контролировать отсутствие затопленных выработок в пласте на расстоянии от проекции проводимой выработки не менее ширины барьерного целика.
Для построения границы опасной зоны в пласте і2, которую необходимо контролировать опережающими скважинами, пробуренными из полевой выработки, наносим на план горных выработок по пласту і2 проекцию (по нормали к напластованию) полевой выработки От этой проекции перпендикулярно к ней откладываем ширину барьерного целика, рассчитанную для пласта і2, и получаем границу опасной зоны АБВГ, подлежащей контролю опережающими скважинами.
Вынимаемая мощность пласта , угол падения 15°, глубина проектируемой его отработки выше границы безопасного ведения горных работ 140—175 м. В соответствии с п. 1 4 ширина барьерного целика принята равной .
Опережающие скважины располагаются с учетом рекомендаций раздела 4. Бурение скважин начинается из точки Д. Угол их наклона определяется исходя из того, что скважина должна войти в угольный пласт на расстоянии от точки Д не более d+ (в данном примере ). Направление скважин задается с таким расчетом, чтобы в угольном пласте расстояние между их забоями не превышало 12м, а расстояние от крайней скважины до ближайшей границы опасной зоны не превышало . В рассматриваемом примере следует бурить четыре опережающие скважины (см. рис. 12)
При сохранении заданного скважинам угла наклона скважины коснутся почвы пласта на расстоянии от точки Д. Линия I—I, проходящая через точки пересечения этих скважин с почвой пласта,
Рис. 12. Проведение в опасной зоне подготовительной выработки по породе с бурением опережающих скважин:
а — вертикальный разрез, б — план, 11— затопленные выработки, 2'— граница безопасного ведения горных работ
будет являться границей проверенной части опасной зоны после
проведения первого цикла буровых работ.
Для определения места бурения скважин второго цикла на плане от точки пересечения оси проектируемой выработки ЕД с линией I—I откладываем в сторону точки Д расстояние, равное d (в данном примере ) и получаем точку Ж. До этой точки безопасно проводить подготовительную выработку и из ее забоя бурить следующий цикл скважин. Шаг подвигания выработки в данном примере составит 40— 20 = . Таким же образом определяется шаг подвигания подготовительной выработки и в последующих циклах, пока не будут обнаружены затопленные выработки.
Аналогичным образом определяются границы опасной зоны для проведения подготовительных выработок по породе под затопленными выработками с недостоверным контуром.
5.6. Построение границы опасной зоны
(предохранительного целика) в пласте
над затопленным полевым штреком (рис. 13)
Затопленный полевой штрек пройден на глубине от земной поверхности. Контур затопленного штрека является достоверным. Маркшейдерская съемка штрека выполнена в . Высота штрека вчерне hl = , угол падения слоев пород 50°. Высотная отметка уровня воды в затопленных выработках, сообщающихся с полевым штреком, на больше отметки штрека.
Над затопленным штреком на расстоянии oт него по нормали залегает угольный пласт, по которому календарным планом развития горных работ предусматривается прохождение выработок. Поскольку расстояние от затопленного штрека до пласта менее 10h , то в нем устанавливаем опасную зону (п. 1.10).
В соответствии с п. 1.11 границу опасной зоны (предохранительного целика) строим от границ охраняемой площади по углам разрывов. В охраняемую площадь включаются затопленная выработка и опасная зона,построенная в породах, вскрытых затопленным штреком.
Ширину опасной зоны, вытянутой по простиранию, в соответствии с.п. 1.12 определяем по формуле
dп=0,05H +0,001l + ∆.
При H=320 м, l=3 км и ∆ = (п. 1.12) получим dп=0,05*320+ 0,001*3000 + 10 = .
Отложив от затопленного штрека по восстанию и падению слоя ширину опасной зоны,
получим точки А и Б, являющиеся на разрезе вкрест простирания границами охраняемой площади
В условиях Кузнецкого бассейна при угле падения пластов 50° величины углов разрывов β" и γ" согласно п. 1. 11 составят
β" = β+10° = 42°, γ"=γ +10°-=90°
На разрезе вкрест простирания из точки Б проводим линию под углом β" до пересечения с пластом и получаем точку В, являющуюся нижней границей опасной зоны в пласте над затопленной выработкой. Также из точки А проводим линию под углом γ" и получаем точку Д. Поскольку точка Д расположена выше уровня воды в затопленных выработках, сообщающихся с полевым штреком, то границей опасной зоны со стороны восстания пласта будет являться точка Г с высотной отметкой, равной отметке уровня воды в затопленных выработках
Таким образом, граничными точками опасной зоны (предохранительного целика) на резрезе вкрест простирания будут являться точки В и Г.
Ширину опасной зоны впереди забоя затопленного штрека рассчитаем по формуле
dп=0,05H + 0,001l=0,05*320 + 0,001*3000=19 м
В соответствии с п. 1. 12 принимаем dп=20 м. Угол разрывов по простиранию δ" составит в условиях данного примера 90°. Построение границы опасной зоны (предохранительного целика) по простиранию производим так же, как в примере 5.3.
Рис 14 Построение опасной зоны у затопленного шахтного ствола
5.7. Построение границы опасной зоны
у затопленного шахтного ствола
(рис. 14)
Клетевой ствол пройден до горизонта от земной поверхности. Диаметр ствола . Ниже горизонта ствол временно затоплен
Толща пород, вскрытая затопленной частью ствола, представлена аргиллитами, алевролитами, песчаниками, а также двумя пластами угля. Угол падения пластов 55°.
В от клетевого ствола пройден скиповой ствол до горизонта 270 м Программой развития горных работ на следующий год предусматривается углуб-ка скипового ствола. В связи с этим
возникла необходимость в построении границы опасной зоны у затопленной части клетевого ствола.
В соответствии с. п. 1.13 ширину опасной зоны у затопленного ствола рассчитаем по формуле
dc=0,05H + 0,001l+5.
Поскольку клетевой и скиповой стволы находятся в непосредственной близости один от другого, то принимаем l = 0. Тогда у верхней границы затопленной выработки на горизонте ширина опасной зоны dCB в плане составит
dCB=0,05*270+ 5 =-.
В соответствии с п. 1.13 принимаем dCB =20 м. Такое же значение dCB =20 м принимаем на всем участке между горизонтами 270 и . Ниже горизонта расчетное значение dc превышает .
На горизонте ширина опасной зоны в плане составит
dCH=0,05*430 + 5 = .
Строим вертикальный разрез по клетевому стволу. На горизонтах 270 и откладываем от ствола ширину опасной зоны и получаем на горизонте точки al и б1 и на горизонте точки в1 и г1.
На нижней границе затопленного ствола откладываем ширину опасной зоны dCH=26,5 м и получаем точки dl и el.
Соединив последовательно точки а1 , в1 , д1 , затем также точки б1 г1 е1 получим на вертикальном разрезе границу опасной зоны у затопленного клетевого ствола.
На плане границы опасной зоны изображены концентрическими окружностями, проведенными из центра ствола радиусами, равными ширине опасной зоны, увеличенной на радиус окружности ствола.
5.8. Построение границ опасных зон (барьерных целиков)
у незатампонированной скважины при наличии данных
о ее искривлении (рис. 15)
Скважиной № 17 перебурены пласты 3 и 2 на глубине соответственно 200 и от поверхности. Мощности пластов 1,1 и , угол падения 20°. Положение ствола скважины в пластах 3 и 2 (точки о1 и о2) определено по данным замеров искривления скважины.
Нижележащий пласт 1 мощностью скважиной не перебурен. Расстояние от забоя скважины до пласта по нормали к нему . Расстояние между пластами 2 и 1 составляет .
Протяженность подземных теодолитных ходов от начальных маркшейдерских пунктов до скважины по пластам 1, 2 и 3 составляет l1 = , l2=5 км, l3 = . Теодолитные ходы проложены в .
В соответствии с п. 1.14 ширину опасных зон (барьерных целиков) определим по формуле
d = 5m + 0,05H + 0,001l.
Рис. 15. Построение опасных зон (барьерных целиков) у незатампонироранной скважины при наличии данных о ее искривлении В пласте 3 ширина опасной зоны составит
d3 = 5*l,1 +0,05*200 + 0,001*4000=19,5 м.
Согласно п. 1.4 принимаем d3 =20 м. Соответственно в пластах 2 и 1 получим
d2 = 5*0,9 + 0,05*222 +
+ 0,001-500=20,6;
d1 = 5*1,2 + 0,05*256 +
+ 0,001*6000=24,8.
На вертикальном разрезе вкрест простирания от точки o1 откладываем в сторону восстания и падения пласта отрезок d3=20 м и получаем точки а1 и в1. Проектируем их на план и получаем точки а и в. Далее на плане от точки о1 откладываем по направлению простирания пласта (перпендикулярно линии ав) и в обратном направлении отрезки d3=20 м и получаем точки б и г. Соединив последовательно плавной кривой точки а, б, в, г получим контур опасной зоны в пласте 3.
Аналогичным образом строим опасную зону и в пласте 2. На плане контуром опасной зоны в пласте 2 является кривая дежз.
В пласте 1 также строим опасную зону, так как пласт залегает ниже забоя скважины на расстоянии менее N6 (п. 1.14), равном .
Для построения опасной зоны в пласте 1 проводим на разрезе вкрест простирания нормаль к пласту через забой скважины и получаем точку о3. От нее откладываем в сторону восстания и падения пласта отрезки d1=24,8 м и получаем точки к1 и м1 . Проектируем эти точки на план. Далее на плане от точки о3 откладываем по направлению простирания пласта и в обратном направлении отрезки d1 и получаем точки л и н. Соединив на плане точки к, л, м ч н плавной кривой, получим контур опасной зоны в пласте 1.
Расстояния по нормали к пласту от границ опасных зон до ствола скважины получились более 20m (m — мощность пласта). Поэтому увеличения размеров опасных зон (барьерных целиков) не требуется.
5.9. Построение зоны возможной встречи скважины
выработкой в пласте с углом падения 45—65°
при отсутствии данных об искривлении скважины
Исходными для построения зоны возможной встречи скважины в пласте при отсутствии данных об ее искривлении являются:
а) измеренная глубина скважины до пласта Hи и высотная отметка ее устья Zy;
б) план горных выработок, на котором показано устье скважины и построены изогипсы пласта по данным маркшейдерских съемок вблизи скважины.
Исходные данные связаны между собой следующей зависимостью: точка возможной встречи скважины в пласте должна располагаться на изогипсе пласта с отметкой Z, равной
Z=Zy-H,
где H— вертикальная проекция скважины.
Величина Н зависит от искривления ствола скважины. При минимальном искривлении скважины можно принять H=HИ, а изогипсу пласта с отметкой Zmin=Zy- Hи принять за нижнюю границу зоны возможной встречи скважины в пласте.
Максимально возможное искривление скважины, судя по собранным в Донецком бассейне фактическим данным при значениях Яи до 600—700 м, приводит к отклонению скважины от вертикали в ста рону восстания пласта на величину 0,17 Hи.
В направлении простирания пласта (справа от направления по восстанию) отклонение скважины от вертикали по имеющимся данным не превышает 0,05 Hи. Однако принимаем ее равной 0,08 Hи, исходя из принятой (минимальной) величины отклонения при пологом и наклонном залегании пластов (п. 1.14).
В направлении, обратном простиранию, по имеющимся фактическим данным отклонение скважины от вертикали не превышает 0,09 Hи. Учитывая небольшой объем фактических данных, величину возможного отклонения принимаем равной 0,14 Hи исходя из принятой максимальной величины отклонения при пологом и наклонном залегании пластов.
Величину отклонения 0,17 Hи откладываем на плане от устья скважины (точка О на рис. 16) в сторону восстания пласта по нормали к изогипсам и получаем точку Р.
