Приложение 9. ФЕДЕРАЛЬНЫЕ НОРМЫ И ПРАВИЛА В ОБЛАСТИ ПРОМЫШЛЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ "ИНСТРУКЦИЯ ПО РАСЧЕТУ И ПРИМЕНЕНИЮ АНКЕРНОЙ КРЕПИ НА УГОЛЬНЫХ ШАХТАХ" | ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1. Проведенные исследования показали, что применение анкерной крепи на пластах, склонных к горным ударам и внезапным выбросам угля (породы) и газа, не приводит к увеличению удароопасности и выбросоопасности при проведении горных выработок и дальнейшей их эксплуатации. Таким образом, снимается ограничение на запрет применения анкерной крепи в горных выработках, проводимых по пластам, склонным к горным ударам и внезапным выбросам угля (пород) и газа, со сроком службы более двух лет.

2. При проведении горных выработок по пластам, склонным к горным ударам и внезапным выбросам угля (пород) и газа, необходимо выполнять профилактические мероприятия с целью приведения массива в безопасное состояние.

3. Выполнение профилактических мероприятий оказывает влияние на условия проведения выработок, изменяет геомеханические и деформационные состояния горного массива, снижает прочность пород и увеличивает их смещения.

4. При расчете параметров анкерной крепи горных выработок, проводимых по пластам, склонным к горным ударам и внезапным выбросам угля (породы) и газа, необходимо учитывать влияние на геомеханическое состояние вмещающих пород следующих профилактических мероприятий:

1) региональная предварительная подработка и/или надработка массива с последующим проведением в нем подготовительных горных выработок;

2) бурение разгрузочных скважин в окружающем угольном массиве в период проведения горной выработки;

3) выполнение гидрообработки угольного массива.

5. Для возможности применения анкерной крепи в горных выработках, проходимых по ранее подработанным пластам, необходимо выполнение следующих условий:

1) Определение допустимой кратности отношения глубины работ (H) к средневзвешенной расчетной прочности пород кровли подработанного пласта .

2) определение высоты зоны пород интенсивной трещиноватости в подработанном массиве для исключения размещения горной выработки в этой зоне.

6. Возможность применения анкерной крепи в горных выработках, проводимых на подработанных пластах, по критерию соотношения глубины работ и средневзвешенной расчетной прочности пород кровли подработанного пласта допускается, если выполняется выражение:

, (1)

где H - глубина расположения горной выработки на подработанном пласте, м;

- средневзвешенная расчетная прочность пород (угля) кровли подработанного пласта, определяемая по формуле:

для породы:

; (2)

для угля:

, (3)

здесь - сопротивление пород кровли горной выработки на одноосное сжатие, рассчитываемое по пункту 5 приложения N 2;

- расстояние от отработанного пласта в кровлю по нормали до уровня расположения горной выработки на подработанном пласте, м;

m - мощность подрабатывающего пласта, м.

7. Область применения анкерной крепи в горных выработках, проводимых на подработанных пластах, определяется соотношением расстояния от отработанного пласта в кровлю по нормали до уровня расположения горной выработки на подработанном пласте и высоты зоны интенсивной трещиноватости. Допускается применение анкерной крепи, если выполняется соотношение:

, (4)

где - коэффициент трещинообразования, который изменяется в пределах 1,375 - 1,75 и принимается в зависимости от исходной прочности пород подработанной толщи на сжатие по графику рисунка 1 настоящего приложения;

- мощность обрушившейся толщи пород, м, равная:

, (5)

здесь - коэффициент разрыхления пород, определяемый опытным путем или ориентировочно принимаемый по таблице N 1 настоящего приложения.

При этом проведение горных выработок на участках подработки допускается не ранее 6 - 12 месяцев с момента окончания подработки после активной стадии сдвижения пород кровли.

8. Расчет параметров анкерной крепи ведется в соответствии с положениями разделов данной Инструкции до начала проведения горных выработок, после определения критериальных параметров, подтверждающих возможность применения анкерной крепи в горных выработках на пластах, склонных к горным ударам и внезапным выбросам угля (породы) и газа, и осуществления региональных мероприятий по приведению массива в безопасное состояние предварительной подработкой. При этом за исходную расчетную прочность породы (угля) на подработанном участке принимается величина , определяемая по формулам 2 и 3 настоящего приложения.

Таблица N 1

Значения коэффициента разрыхления пород

Примечание. При m > 3,0 принимается - 1,4.

Рис. 1. Изменение коэффициента трещиноватости пород от их предела прочности на сжатие

9. По горно-геологической характеристике участка определяем тип кровли по обрушаемости и устойчивости по таблицам N 4 и N 5 приложения N 2.

10. Определяем расчетное сопротивление пород кровли на сжатие на участках без разгрузки по формуле 3 приложения N 2.

11. В зависимости от прочности пород кровли, места расположения горной выработки, способа охраны, размеров охранных целиков, конструкции анкерной крепи, в соответствии с формулами и графиками, приведенными в настоящей Инструкции, определяем величину расчетных смещений кровли при отсутствии разгрузочных скважин.

12. Определяем средневзвешенное сопротивление угля в массиве, разгруженного скважинами, по формуле:

, (6)

где - прочность на сжатие угля в массиве, МПа;

- сопротивление на сжатие угля в зоне влияния разгрузочных скважин, МПа, определяется по формуле:

, (7)

здесь m - мощность угольного пласта, м;

D - диаметр скважины, м;

- мощность пласта с учетом пробуренной скважины, м, равная:

, (8)

- общая длина участка массива угля, разбуренного разгрузочными скважинами;

- длина участка массива, ослабленного скважинами, м, равная:

, (9)

здесь - число пробуренных скважин;

- длина участка массива, не нарушенного скважинами, м, равная:

. (10)

13. Определяем коэффициент влияния разгрузочных скважин на смещение кровли горной выработки, закрепленной анкерной крепью:

, (11)

где - объемный вес угля, подставляемый здесь в МН/м3;

H - глубина расположения горной выработки, м;

- средневзвешенная прочность угля в массиве, разбуренном скважинами, определяемая по формуле 7 настоящего приложения.

14. Определяем величину смещения кровли горной выработки с учетом влияния разгрузочных скважин:

, (12)

где - смещение кровли без влияния разгрузочных скважин;

- коэффициент влияния разгрузочных скважин на величину смещения кровли, определенный по формуле 12 настоящего приложения.

15. По величине смещения кровли в соответствии с разделами данной Инструкции определяем необходимое сопротивление анкерной крепи и длину анкеров .

16. В соответствии с разделами Инструкции в зависимости от высоты h и расчетной ширины горной выработки B принимаем необходимое количество анкеров в рядах кровли и боков .

17. Требуемое расстояние между рядами анкеров в кровле и боках горной выработки определяется по формулам:

; (13)

, (14)

где , - несущая способность анкерной крепи в кровле и боках горной выработки, кН;

, - необходимое сопротивление анкерной крепи в кровле и боках горной выработки, кН/м2;

, - количество анкеров в рядах кровли и боков, шт.

18. Определяется тип кровли по обрушаемости и устойчивости, расчетное сопротивление пород кровли сжатию , МПа, и величина расчетных смещений кровли в соответствии с приложениями N 2, 4, 8, 9, 15, 17, 18 настоящей Инструкции.

19. Определяется влажность горной породы в естественном состоянии W, %, и при полном влагонасыщении , %.

20. По результатам лабораторных испытаний определяем прочность на сжатие угольного массива в естественном состоянии , МПа, в сухом состоянии , МПа, и при полном влагонасыщении , МПа.

21. Определяется прочность угольного массива на сжатие после гидрообработки по формуле:

, (15)

где - прочность на сжатие горной породы в сухом состоянии, МПа;

- прочность на сжатие горной породы при полном влагонасыщении, МПа;

W - влажность горной породы, %;

- влажность породы при полном влагонасыщении, %.

22. Определяем коэффициент влияния гидрообработки на смещение кровли горной выработки, закрепленной анкерной крепью:

. (16)

23. Величина смещений кровли горной выработки после гидрообработки угольного массива определяется по формуле:

, (17)

где - величина смещения кровли, определяемая без учета гидрообработки, мм.

24. Сопротивление анкерной крепи , кН/м2, и длина анкеров , м, определяется по величине , мм, в соответствии с приложением N 2. Количество анкеров в рядах по кровле , шт., определяют в соответствии с пунктом 16 настоящего приложения.

25. Расстояние между рядами анкеров в кровле , м, и боках горной выработки , м, определяется по формулам 14 - 15 настоящего приложения.