CC BY
33
Таблица 2
ЗНАЧЕНИЯ УГЛОВЫХ ПАРАМЕТРОВ
Параметр Направление движения лавы
Отход Проход Подход
Граничные углы 48-67 52-79 61-70
Среднее значение 56,7 65,4 65
Углы полных сдвижений 48-60 46-61 50-58
Среднее значение 52,4 53,1 54
величины нежели в зоне прохода для ответствующих бин подработки
Изменение тических значений граничных углов с глубиной ведения горных работ объясняется тем, что последняя оказывает обратное влияние на величины растяже-
ний земной поверхности. Таким образом, увеличение глубины приводит к уменьшению максимальных растяжений, а соответственно к масштабированию кривой горизонтальных деформаций. При этом критерий определения границ полумульды равный 0.5х10-3 остается постоянным (он зависит от точности линейных измерений, а не от горногеологических условий разработки) и перемещается в направлении границы очистной выработки.
Обобщая изложенное выше можно сделать следующие выводы:
1. При использовании фиксированных критериев для определения длин полумульд угловые параметры изменяются пропорционально увеличению глубины по нелинейным зависимостям.
2. Наиболее пологие угловые параметры имеет зона отхода лавы от разрезной печи и соответственно наиболее крутые - зона остановки лавы.
3. Несоответствие граничных углов и углов полных сдвижений в зонах отхода, прохода и подхода лавы свидетельствуют о различном протекания процесса сдвижения в этих. При отходе лавы процесс сдвижения развивается наиболее полно.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Правила охраны сооружений и природных объектов от вредного влияния подземных горных разработок на угольных месторождениях/ Министерство угольной промышленности СССР.— М.: Недра, 1981.—288 с.
2. Акимов А.Г., Хакимов Х.Х.. Обеспечение безопасной эксплуатации шахтных стволов. - М.: Недра, 1988. - 214 с.
3. Зборщик МП, Назимко В.В. Охрана выработок глубоких шахт в зонах разгрузки.- Киев: Техника, 1991.- 243 с.
4. Акимов А.Г, Бошенятов Е.В. Влияние направления подвига-ния забоя при оконтуривании предохранительных целиков на сдвижения и деформации земной поверхности // Методы изучения и управления деформациями массива горных пород
при разработке пластов под застроенными территориями и обеспечение устойчивости бортов разрезов. - Л.: Изд. ВНИМИ, 1981. - С. 4-10.
5. Казаковский Д.А. Сдви-
жение земной поверхности под влиянием горных разработок. - М.: Угле-техиздат, 1953. - 288 с.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ ---------------------------------------------------------------------------
Кучин Александр Сергеевич - ассистент кафедры маркшейдерии, Национальный горный университет, Днепропетровск, Украина.
ри прогнозировании влияния движущегося очистного забоя на земную поверхность принято рассчитывать исключительно максимальные величины сдвижений и деформаций, возникающие в динамической мульде в сечении, проходящем через точку максимального оседания и совпадающем с направлением подвигания забоя [1]. Методика расчета промежуточных значений сдвижений и деформаций в этом сечении, а, тем более, в произвольных точках динамической мульды до настоящего времени не разработана. Актуальность таких расчетов обусловлена рядом задач, ко-
© В.А. Назаренко, С.А. Головко, 2003
УАК 622.834
В.А. Назаренко, С.А. Головко
АНАЛИТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ТИПОВОЙ КРИВОЙ ОСЕААНИЯ ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ВО ВРЕМЕНИ ААЯ УСЛОВИЙ ЗАПААНОГО АОНБАССА
Рис. 1. Типовые кривые оседания и скоростей оседания во Львовско-Волынском бассейне
Рис. 2. Профиль динамической мульды по базовому сечению
гда требуется оценить интенсивность сдвижений земной поверхности. Для этого необходимо знать приращение сдвижений за определенный промежуток времени. Такая оценка возможна, если известны закономерности и характер распределения сдвижений в динамической мульде, т. е. имеется эмпирическая типовая или другая аналитическая функция распределения сдвижений. И чем полнее данная функция учитывает условия подработки поверхности, чем точнее она описывает распределение сдвижений, тем точнее и объективнее будут значения определяемых скоростей сдвижений и деформаций, в том числе и максимальных, за интересующий промежуток времени.
Для условий Львовско-Волынского угольного бассейна такая задача решена М.А. Иофисом [2] - на основании анализа и обобщения результатов частотных наблюдений за сдвижением земной поверхности установлены общие закономерности изменения величин оседаний в мульде над движущимся очистным забоем и определены коэффициенты типовой кривой динамических оседаний и их скоростей (рис. 1).
Анализ сдвижений и деформаций в динамической мульде над горными выработками в Западном Донбассе показывает, что в сечениях по направлению простирания их величины распределяются исключительно несимметрично относительно точки перегиба кривой оседания. По этой причине функция нормального распределения (функция распределения Гаусса), получившая наиболее широкое распространение при прогнозировании окончательных сдвижений и деформаций в мульде, для условий формирующейся во времени и пространстве полу-мульды неприменима.
Вид функции, приемлемой, по нашему мнению, для аналитического выражения кривой оседания земной поверхности в динамической мульде сдвижения предложен С.П. Колбенковым [3]
5О = иГ ,
где V = агЬесг; и = 1 — г; 2 = Х
I
мульды; х- абсцисса рассматриваемой точки; е-основание натурального логарифма; а, Ь, с - постоянные коэффициенты.
Исследованиями геометрического строения поверхности мульд над движущимися очистными забоями шахт Западного
длина полу-
Рис. 3. Распределение фактических и расчетных оседаний в базовом сечении динамической мульды
вы имеется особое сечение, расположенное под некоторым углом к направлению подвигания очистного забоя и определяющее распределение оседаний в мульде в целом. Это сечение отличается постоянством характера распределения оседаний независимо от условий подработки земной поверхности и названо нами "базовым сечением динамической мульды".
Анализ вертикальных сдвижений в базовых сечениях динамических мульд, построенных по данным частотных инструментальных наблюдений в Западном Донбассе, подтвердил результаты исследований Е.Г. Петрука [1] относительно общих закономерностей сдвижения земной поверхности во времени. Установлено, что в точке перегиба (т. А, рис. 2) оседание земной поверхности составляет 0,4 от величины максимального оседания в динамической мульде, равного 0,85 от вынимаемой мощности пласта.
Положение базового сечения в мульде зависит от размеров выработанного пространства, глубины разработки в районе рассматриваемой точки земной поверхности и соотношения мощностей пород наносов и карбона. При длине лавы, не обеспечивающей полную подработку земной поверхности, базового сечение совпадает с направлением подвигания очистного забоя и при пологом залегании пластов располагается над продольной осью очистной выработки.
Кривая оседания базового сечения динамической мульды сдвижения несимметрична относительно точки перегиба и для ее описания не могут быть применены математические функции, традиционно используемые при расчетах сдвижений и деформаций в статической мульде. Большинство исследователей считают, что внешняя (краевая) и внутренняя области мульды формируются под влиянием различных процессов, происходящих в подрабатываемом породном массиве. Внешняя область отражает деформирование горных пород под влиянием опорного давления, а внутренняя -формируется в результате опускания пород над выработанным пространством. Это обстоятельство позволяет предположить, что участки кривой оседания (рис. 2), находящиеся по разные стороны от точки перегиба, могут описываться раздельными математическими функциями. Выполненный анализ распределения оседаний земной поверхности в динамических мульдах (см. табл.) подтвердил справедливость такого предположения.
Установлено, что часть кривой, относящаяся к внешней области мульды, описывается показательной функцией вида
у = Ьв ~(шс)2 , (1)
где ь = 0,8пт/1~1; а = 1,82/1-1; 11 = (0,31£ + 0,64й); ¡1
- горизонтальная длина части кривой оседания, относящейся к внешней области мульды (рис. 2); к -мощность коренных пород; И - мощность наносов.
Внутренняя область описывается такой же показательной функцией, но при а = 1,82/2 1;
/2 = (0,92^ + 1,14Л), где ¡2 - горизонтальная длина внутренней части кривой оседания.
Выражение (1) описывает распределение наклонов в динамической мульде сдвижения. Для расчета оседаний и кривизны поверхности в мульде необходимо выражение (1), соответственно, проинтегри-
ГОРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ПОЛРАБОТКИ ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ НА НАБЛЮААТЕЛЬНЫХ СТАНЦИЯХ ЗАПААНОГО АОНБАССА
Станция Шахта Мощность пласта т, м Глубина разработки Н, м Мощность наносов А м Угол падения пласта, град Кратность подработки И/т
№3 Юбилейная 0,90 150 80 2 167
№5 Першотравн. 0,80 150 100 4 187
№7 Степная 0,72 200 85 2 278
№9 Юбилейная 0,73 225 63 4 308
№4 Першотравн. 0,65 215 90 3 330
№10 Юбилейная 1,05 150 60 4 143
№12 Степная 1,00 100 50 4 100
ровать и продифференцировать. На рис. 3 показана кривая оседания, соответствующая формуле (1), и оседания точек динамических мульд на шахтах, приведенных в таблице.
Выводы.
Кривые распределения вертикальных сдвижений и деформаций в базовом сечении динамической мульды сдвижения несимметричны. Кривая наклонов поверхности делится точкой перегиба на две части, каждая из которых описывается показательной функцией одного вида, но при различных значениях аргумента. Значение аргумента функции зависит от глубины разработки угольного пласта и мощности наносов.
Установлена зависимость горизонтальной длины динамической мульды в базовом сечении. Границы динамической мульды определяются пределами аппроксимации показательной функции и фактических сдвижений земной поверхности.
1. Методические указания по расчету деформаций земной поверхности во времени и горногеометрическому прогнозированию охраны пойм рек при подземной разработке угольных пластов в Западном Донбассе / Е.Г. Петрук, А.В. Онищенко, А.И. Воронкин. - Донецк : ЦБНТИ,
1986. - 55 с.
2. ИофисМ.А. Научные основы управления деформационными и дегазационными процессами при разработке полезных ископаемых. - М.: ИПКОН, 1984. - 230 с.
3. Колбенков С.П. Аналитическое выражение типовых кривых
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
сдвижения поверхности// Тр.ВНИМИ, 1961. Сб. 43.-С. 46-49.
4. Назаренко В.А. Исследование геометрии поверхности динамической мульды сдвижения // Проблеми гірського тиску.-Донецьк: ДонДТУ, 2001.-Вип. 6.- С. 66-75.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ ------------------------------------------------------------------------------------
Назаренко Валентин Алексеевич - доцент, старший научный сотрудник, кандидат технических наук, докторат кафедры маркшейдерии, Национальный горный университет, Днепропетровск, Украина.
Головко Сергей Дмитриевич- ассистент кафедры маркшейдерии, Национальный горный университет, Днепропетровск, Украина.
настоящий момент перед угольной вопрос совершенствования техно- мической эффективности пред-
промышленностью России встает логий добычи, повышение эконо- приятий. Так же в настоящий мо-
