CC BY
4УДК 622.837 EDN: HAJRFF
Ларченко В. Г., Коваленко Е. В., *Маталкина Ю. А.
Донбасский государственный технический университет *E-mail: [email protected]
КОРРЕКТИРОВКА МЕТОДИКИ РАСЧЕТА ОЖИДАЕМЫХ СДВИЖЕНИЙ И ДЕФОРМАЦИЙ ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ПРИ ПОДРАБОТКЕ
НА БОЛЬШИХ ГЛУБИНАХ
Обоснована необходимость корректировки методики расчета ожидаемых сдвижений и деформаций земной поверхности действующих нормативных «Правил...» [1, 2]. Скорректирована методика расчета ожидаемых сдвижений и деформаций земной поверхности, угловых параметров, длин полумульд.
Ключевые слова: ожидаемые максимальные сдвижения, деформации, земная поверхность, слоистая толща горных пород, глубина подработки, угловые параметры процесса сдвижения, размеры полумульд, значения функций типовых кривых S(z), S(z), S(z").
Недропользование
Проблема и ее связь с научными и практическими задачами. Развитие промышленности Донбасса зависит от эффективности топливно-энергетического комплекса, основой которого является уголь — единственный энергоноситель и сырье для коксохимической отрасли, которым владеет ЛНР. Но до 30 % оставшихся балансовых запасов угля находятся под застроенными территориями и коммуникациями, безопасная разработка которых возможна при соблюдении мер защиты подрабатываемых сооружений. Выбор мер охраны зависит от максимальных деформаций земной поверхности, которые определяют трудоемкими инструментальными натурными наблюдениями или по действующим нормативным «Правилам ...» [1, 2], в которых использованы натурные инструментальные наблюдения, в основном при глубинах разработки до 600 м. В настоящее же время на отдельных шахтах добывают уголь на глубинах 1200 м и более.
Выполненные авторами статьи теоретические исследования, натурные инструментальные наблюдения, физическое, математическое моделирование [3-6], детальный анализ методики расчета ожидаемых сдвижений и деформаций земной поверхности действующих «Правил.» [1, 2], полученные по ним зависимости максимальных осе-
даний по (рис. 1, прямые 1, 2), горизонтальных сдвижений ¿0 от глубины разработки Н при полной подработке (N1 = 1, N2 = 1), где по не зависят от Н, что противоречит теории сдвижения слоистой толщи пород различной мощности и прочности, горной геомеханике, редким натурным наблюдениям и указывает на необходимость корректировки методики расчета максимальных ожидаемых сдвижений и деформаций земной поверхности «Правил.» [1, 2].
Целью работы является совершенствование методики расчета ожидаемых сдвижений и деформаций земной поверхности для повышения точности выбора эффективных, оптимальных мер охраны подрабатываемых на больших глубинах сооружений и коммуникаций.
Объект исследований — процесс сдвижений и деформаций подработанной слоистой толщи горных пород при добыче угля подземным способом на глубинах более 600 м.
Предмет исследований — обоснование необходимости корректировки методики расчета ожидаемых сдвижений и деформаций земной поверхности в действующих «Правилах.» [1, 2] при подработке на больших глубинах; усовершенствование методики расчета ожидаемых сдвижений и деформаций земной поверхности при добыче угля на глубинах более 600 м.
Недропользование
1 — зависимость щ от Н — в районах залегания антрацитов; 2 — углей марок Ж-Т при И < 10 м по методике [2]; 3 — щ от Н в районах добычи антрацитов; 4 — щ от Н углей марок Ж-Т по методике ДонГТУ; 5 — зависимость от Н в районах добычи антрацита; 6 — от Н — углей марок Ж-Т по методике ДонГТУ
Рисунок 1 — Зависимость максимальных ожидаемых оседаний що, горизонтальных сдвижений земной поверхности ¿0 от глубины Н при полной подработке (N1 = 1, N2 = 1)
Изложение материала. Корректировка методики расчета ожидаемых сдвижений и деформаций земной поверхности вызвана тем, что в действующих «Правилах» на участках плоского дна мульды (N1 и N2 = 1) не учтено: влияние глубины подработки слоистого массива горных пород на що (рис. 1, прямые 1, 2); образования в процессе сдвижения полостей расслоений на контактах слоев различной прочности и мощности, что подтверждено комплексными натурными наблюдениями за сдвижением глубинных реперов якорного типа, установленных в пробуренные с земной поверхности вертикальные скважины в
главных сечениях мульды на участках плоского дна [7]. Поэтому в формуле вычисления максимальных ожидаемых оседаний земной поверхности по методике «Правил...» [1, 2] на основании натурных инструментальных наблюдений [7, 8], физического и математического моделирования [3] считаем целесообразным дополнительно коэффициентом расслоения Кр, умноженным на Н2, учесть уменьшение оседаний за счет остаточного расслоения слоистой толщи горных пород различной мощности и прочности. Расчет ожидаемых максимальных оседаний земной поверхности по рекомендуем выполнять по формуле (1):
щ = q0 ■ m ■ cos а- N • N2 - Кр ■ H , м, (1)
где qo — относительная величина максимального оседания земной поверхности [2, табл. А.1] (не учитывает глубину подработки Н) (табл. 1);
т — вынимаемая мощность пласта, м; а — угол наклона пласта, градус; N1, N2 — коэффициенты, характеризующие степень подработки земной поверхности по падению и по простиранию пласта, безразмерные величины, определяемые по формуле (2):
N =J 0,9 Д- ; N2 =,
0,9 Д2, (2)
где Д1, Д2 — размеры очистной выработки соответственно по падению и простиранию пласта, м;
Кр — коэффициент остаточных межслоевых расслоений подработанного массива, зависящий от литологии толщи, прочности и мощности слоев пород, установленный по результатам теоретических исследований, натурных наблюдений в восточных районах Донбасса [8], математического моделирования [3] и рекомендуемый на данном этапе исследований при первичной подработке в соответствии с таблицей 1.
Если значения N1 или N2 при вычислениях по формуле (2) больше 1,0, то их следует принимать равными 1,0. В случае, ко-
Недропользование
гда N1 и N2 при вычислениях получились менее 0,20, их принимают равными 0,20.
Коэффициенты д0 и Кр требуют подтверждения по мере накопления результатов равноточных инструментальных натурных наблюдений за сдвижением и деформациями земной поверхности при подработке на глубинах более 600 м.
В горно-геологических условиях, аналогичных вычисленным значениям максимальных оседаний земной поверхности п0 по методике [2] (рис. 1, прямые 1, 2): полная подработка, N1 = 1, N2 = 1; m = 1 м; а = 5°; h — мощность четвертичных отложений, менее 10 м, вычислены ожидаемые максимальные оседания П0 при Н от 100 до 1500 м и различной степени метаморфизма пород (марок угля) по рекомендуемой методике ДонГТУ (формула 1) (табл. 2). По значениям п0 построены графики зависимости п0 от глубины подработки Н (рис. 1, кривые 3,4), показывающие степенную зависимость п0 от Н, где со снижением прочности пород (с марки угля А на Ж-Т) при всех глубинах разработки увеличивается максимальное оседание п0, что соответствует теории сдвижения подработанной слоистой толщи горных пород и результатам натурных наблюдений в Восточном Донбассе (табл. 3).
На глубине 600 м разность оседаний земной поверхности Дп по методикам [2] и ДонГТУ составила 100 мм, а при разработке антрацита на глубине 1300 м в тех же усло-
виях Дп равна 500 мм при мощности пласта 1 м, что оказывает существенное влияние на величины горизонтальных сдвижений, деформаций, наклонов и выбор мер охраны железных дорог МПС, трубопроводов, высотных сооружений и других объектов.
Ожидаемые максимальные наклоны /0, горизонтальные сдвижения ¿0 и горизонтальные деформации £0 в точках главных сечений мульды по простиранию пласта определяем по формулам (3-5):
Ч>Х =(%/ Ь )• 5\гх )тах, 1-10-3; (3)
= 0,5 • «0 •Щ • 5'()тах , мм ; (4)
£х = 0,5 • «о (Щ0 / Ьз) • 5'(^ )тах, 1 • 10-3 ;(5)
где од — относительная величина максимального горизонтального сдвижения (табл. 1);
5'()тах — максимальные значения
функций типовой кривой наклонов, горизонтальных сдвижений, равные 2,2, и деформаций 5(г)" = 7,3 для Донецкого бассейна [2, таблицы А.5, А.6];
Ьз — длина полумульды по простиранию пласта, равная
Ьз = Н • 0 + ), м, (6)
где ¿0 — граничный угол по простиранию пласта, градус (табл. 4);
^з — угол полных сдвижений, градус (табл. 4).
qo ао Кр, 110-7 Условия применения
0,75 0,30 3,0 В районах залегания: - антрацитов
0,80 0,35 2,5 - углей марок Ж, К, ОС, Т и Д-Т при h/И < 0,3
0,85 0,40 2,0 - углей марок Д-Г при h/И < 0,3
Таблица 1
Относительные величины максимальных оседаний д0, максимальных горизонтальных сдвижений а0, коэффициентов остаточных расслоений Кр в Восточном Донбассе
при первичной подработке Н
Недропользование
Таблица 2
Ожидаемые максимальные оседания Ц0, наклоны /о, горизонтальные сдвижения ¿0 и деформации £0, длины полумульд Ьъ в главных сечениях по простиранию пласта по методике Дон ГТУ
Н, м П0, мм Ь3, м /0, 1103 £0, 1103 ¿0, мм
А Ж-Т А Ж-Т А [2] А Ж-Т А Ж-Т А Ж-Т
100 744 794 91,7 102,5 96,8 17,85 17,04 8,88 9,90 246 306
200 735 787 183,4 205,0 193,6 8,82 8,44 4,39 4,90 242 303
300 720 775 275,1 307,5 290,4 5,76 5,54 2,87 3,22 238 298
400 699 757 366,8 410,0 387,2 4,19 4,06 2,09 2,36 231 291
500 672 735 458,5 512,5 484,0 3,22 3,16 1,60 1,83 222 283
600 639 707 550,2 615,0 580,8 2,56 2,53 1,27 1,47 211 272
700 600 675 597,1 670,6 677,6 2,21 2,21 1,10 1,29 198 260
800 555 637 632,0 714,4 744,4 1,93 1,96 0,96 1,14 183 245
900 504 595 655,2 746,1 871,2 1,69 1,75 0,84 1,02 165 229
1000 447 547 668,0 777,0 968,0 1,47 1,55 0,73 0,89 148 210
1100 384 495 669,9 776,6 1064,8 1,26 1,40 0,62 0,82 127 190
1200 315 437 634,8 775,2 1161,6 1,09 1,24 0,55 0,72 104 168
1300 240 375 614,9 764,4 1258,4 0,86 1,08 0,43 0,63 79 144
1400 159 307 582,4 740,6 1355,2 0,60 0,91 0,30 0,52 52 118
1500 72 235 541,5 709,5 1452,0 0,29 0,73 0,14 0,42 24 90
Таблица 3
Сопоставление вычисленных по методике Дон ГТУ (формула 1) ожидаемых оседаний земной поверхности Цраю с результатами натурных наблюдений в Восточном Донбассе Цф [3]
Наблюдательная станция Пласт т, м а, град Ди м Д2, м Н, м Пф, мм Црас, мм Ац/цф, %
№ 1 ш. Южная, л.1522, 1524 ■н 1,5 8 420 850 724 628 645 +2,7
№ 8 ш. Южная, л. 1518, 1520 ■н г3 1,4 8 430 900 678 660 652 -1,21
№ 26 ш. Южная, л. 1514,1516 ■н '3 1,5 8 480 850 748 751 735 -2,11
№ 15 ш. Нежданная л.1025, 1027 ¿2 0,85 6 340 760 258 610 614 +0,66
№ 16 ш. Нежданная л.1026, 1028 ¿2 0,82 6 340 760 267 628 631 +0,48
№ 9 ш. Красина л. 1106,1108 ¿2н 0,85 8 380 900 245 688 655 -4,8
ш. Ворошиловская ГП Р. А. л. 352 '3 1,0 4 510 860 500 695 673 -3,16
ш. им. Володарского ГП С. А. л. 60-64 '3 1,27 16 880 850 830 744 750 +0,81
Среднее -0,83
Вычисленные по методике ДонГТУ (формула 4) в приведенных выше горногеологических условиях, максимальные горизонтальные сдвижения ¿0 земной поверх-
ности (табл. 2; рис. 1, кривые 5, 6) показывают зависимость ¿о от глубины подработки Н и степени метаморфизма толщи пород (марок угля), что соответствует теории
Недропользование
сдвижения горных пород, а горизонтальные сдвижения ¿0 по методике [2] в тех же горно-геологических условиях в антрацитовых районах ¿0 = 246 мм, при разработке угля марок Ж-Т ¿0 = 307 мм, постоянные величины, не зависящие от Н, что противоречит теории сдвижения подработанного слоистого массива горных пород.
Определяющие размеры полумульд в главном сечении по простиранию пласта граничные углы ¿0 и углы полных сдвижений ^з при полной подработке, приведенные в нормативных «Правилах...» [1, 2], прямой линией от разрабатываемого пласта и до земной поверхности «ограничивают» размеры мульд сдвижения в слоистой толще пород различной мощности и прочности слоев, что не соответствует натурным частотным комплексным наблюдениям [7], где граница начала процесса сдвижения в толще пород (изолиния оседания 10 мм) и окончания процесса сдвижения (изолиния оседаний 800 мм) [7] являются плавными кривыми, обращенными выпуклостями от очистного забоя. Границей мульды сдвижения в подработанной толще является ломаная с изломами на контактах слоев, а ее «сглаженное» положение в крепких породах является кривой, расположенной под большим углом наклона, чем в породах меньшей прочности. Кучин А. С. и Наза-ренко В. А. по результатам натурных наблюдений сделали аналогичный вывод, что с увеличением прочности пород и глубины разработки граничные углы увеличиваются [9], как это частично отражено и в «Правилах...» [2, табл. 5.1, 5.2].
С увеличением глубины разработки и прочности массива пород, согласно теории сдвижения горных пород, результатам натурных наблюдений [3, 7, 9] и частично «Правилам.» [1, 2], должны возрастать значения угловых параметров процесса сдвижения, что не в полной мере учтено в «Правилах.» [1, 2], где угловые параметры рекомендуются одинаковыми от разрабатываемого пласта и до четвертичных отложений или до земной поверхности независимо
от глубины подработки. Это «заключение» является вторым (после расчета максимальных оседаний п0 в условиях полной подработки) «слабым местом» методики расчета сдвижений и деформаций земной поверхности действующих «Правил.» [1, 2].
Поэтому после теоретических исследований, математического моделирования [3] и сопоставления с редкими результатами натурных наблюдений [7-9] считаем необходимым скорректировать угловые параметры процесса сдвижения слоистой толщи горных пород при глубинах разработки более 600 м в соответствии с таблицей 4 дополнительным слагаемым (Нг • Ку), что обеспечивает зависимость угловых параметров от глубины очистных работ Н, усиливает влияние прочности пород (степени метаморфизма массива пород, марок угля, первичная или повторная подработка).
С использованием скорректированных угловых параметров по формуле (6) вычислены длины полумульд по простиранию пласта Ь3 (табл. 2) при Н от 100 до 1500 м. На глубине подработки 500 м разность длин полумульд ДЬз по методикам «Правил.» [1, 2] и рекомендуемой ДонГТУ составила 5,7 %, а при Н = 1300 м Ьз согласно [1, 2] в антрацитовых районах Ь3 = 1258 м, что более чем в два раза больше, чем по методике ДонГТУ (табл. 2). От размеров Ь3 зависят максимальные значения наклонов /0 и горизонтальных деформаций £0, которые служат основой выбора мер защиты подрабатываемых сооружений земной поверхности. Завышенные значения длин полумульд являются третьей причиной «устойчивости» более 50 лет методики расчета сдвижений и деформаций «Правил.» [1, 2] (в «Правилах охраны» СССР 1972 г. и 1981 г. методика расчета аналогичная, но тогда средняя глубина очистных работ была значительно меньше, чем в наши дни, и «погрешность» ДЬ, соответственно, меньше), так как в формулах [2, таблица А.3] необоснованно завышенные оседания п0 расположены в числителе, а завышенные длины полумульд Ь3 находятся в знамена-
Недропользование
теле формул (3, 5). В итоге зависимость максимальных наклонов /0 и горизонтальных деформаций £0 земной поверхности, вычисленная по методике [1], оказалась «похожей» на зависимость аналогичных деформаций, вычисленных по методике ДонГТУ (рис. 2).
По рекомендуемой методике ДонГТУ определены длины полумульд Ь3 (формула 6), максимальные оседания цо (формула 1), максимальные наклоны /0 (формула 3) и максимальные горизонтальные деформации £0 (формула 5) (табл. 2), по их значениям построены графики зависимости /о, £0 от Н (рис. 2, кривые 1, 3), отражающие зависимость максимальных деформаций земной поверхности от глубины подработки Н. Для сопоставления методик вычислены максимальные наклоны /0 и горизонтальные деформации £0 по методике [1] в тех же горно-геологических условиях, построены графики зависимости /о, £0 от Н (рис. 2, кривые 2, 4), показывающие аналогичную зависимость /о, £о от Н.
Очевидно, что отсутствие зависимости максимальных оседаний цо от Н при пол-
ной подработке земной поверхности по методике [1] (рис. 1, прямые 1, 2) противоречит теории сдвижения горных пород (не учтено влияние на больших глубинах), а аналогичная зависимость /о, £о от Н (рис. 2) по методикам [1] и ДонГТУ подтверждают необходимость и справедливость корректировки угловых параметров (табл. 4) и, соответственно, длин полумульд (табл. 2).
Кроме того, угловые параметры процесса сдвижения необходимы для построения предохранительных целиков, внедрения мер защиты подрабатываемых сооружений на конкретных участках полумульд земной поверхности. Площадь построенного предохранительного целика для охраны двух вертикальных стволов на глубине 1200 м по методике ДонГТУ в четыре раза меньше, чем по «Правилам...» [2]. Значит после корректировки и внедрения методики расчета ожидаемых сдвижений и деформаций земной поверхности меньше будут потери угля в целиках, больше промышленные запасы и срок службы шахты, что будет способствовать снижению себестоимости угля.
Таблица 4
Угловые параметры для определения размеров полумульд сдвижения в главных сечениях
Марка угля Граничные углы, градус Угол максимального оседания в
А 70 80 ^0
Антрацит 75 - 0,6а + НГ • КУ 75 + 0,2а + НГ • Ку 75 + НГ • Ку 55 90 - 0,3а
72 - 0,6а + НГ • Ку 72 + 0,2а + Нг • Ку 72 + НГ • Ку 90 - 0,4а
Остальные марки 72 - 0,6а + НГ • Ку 73 + НГ ■ Ку 72 + НГ • Ку 55 90 - 0,25а
70 - 0,6а + НГ • Ку 71 + НГ • Ку 70 + НГ • Ку 90 - 0,3а
Углы полных сдвижений, градус
у нижней границы щ у верхней границы щ по простиранию пласта щ3
Антрацит 55 + НГ • Ку 57 + 0,3а + НГ • Ку 57 + НГ • Ку
53 + НГ • КУ 55 + 0,3а + Нг ■ Ку 55 + НГ • Ку
Остальные марки 53 + НГ • Ку 55 + 0,3а + НГ ■ Ку 55 + НГ • Ку
50 + НГ • Ку 53 + 0,3а + НГ • Ку 53 + НГ • Ку
Примечания: НГ=Н- 600 м, вычислять при Н более 600 м; Ку, Ку — коэффициенты увеличения углов при Н более 600 м. При первичной подработке Ку = 0,015, при повторных подработках Ку = 0,01. В числителе приведены значения для неподработанной толщи, в знаменателе — для подработанной.
Недропользование
Рисунок 2 — График зависимости максимальных наклонов /0 и горизонтальных деформаций земной поверхности £0 от глубины полной подработки Н: 1 и 3 — по методике ДонГТУ; 2 и 4 — по методике [1]
Расчет ожидаемых сдвижений и деформаций земной поверхности в точках главных сечений полумульд выполняется по формулам (32-47) [1]. Оседания пх в точках полумульды по простиранию пласта определяют по формуле (7):
Щх = Щ •5 (2х X
(7)
где пт — максимальное оседание земной поверхности, м; £(г) — значения функций типовой кривой оседаний, приведены в таблице 17 [1], в таблице А.4 [2] и в таблице 5 при N1 = 1, N2 = 1 (полная подработка).
В принятых выше горно-геологических условиях (т = 1, полная подработка, в антрацитовых районах) по методике [1] вычислены максимальные оседания (п0 = 747 мм, рис. 1, прямая 1) и по методике ДонГТУ (п0 = 600 мм, рис. 1, кривая 3) при глубине 700 м и оседания пх в точках мульды сдвижения по простиранию пласта (табл. 5). По значениям пх построены графики оседаний земной поверхности в точках главного сечения мульды по простиранию пласта (рис. 3). Граница мульды
сдвижения на земной поверхности определяется минимальными значениями оседаний п = 10 мм, наклонов / = 0,5 • 10-3 или горизонтальных деформаций £ = 0,5 • 10-3, на вертикальных разрезах граница мульды определяется граничными углами ¿0, $0, 70 (рис. 3). То есть при г = 0 оседания минимальные (до 10 мм), значит, Б(г) должно быть равно 0, а не 1,00, как приведено в нормативных «Правилах.» [1, табл. 17] и [2, табл. А.4]. Полумульда по методике ДонГТУ заканчивается в точке начала плоского дна при полной подработке 2 = 1,0, Б(£) = 1,0, на вертикальных разрезах — определяется углами полных сдвижений ^1, ^2, ^3 или в точке максимального оседания пт при неполной подработке. На вертикальных разрезах окончание полумульд при неполной подработке определяется углом максимального оседания в. В таблицах «Правил...» [1, 2] г должно быть равным 1,0, Б(£) = 1, а не 0, как приведено в «Правилах...», что противоречит определениям параметров процесса сдвижения подработанного массива пород и логике.
Недропользование
Таблица 5
Значения функций £(г) при N1 = 1, N2 = 1 оседаний в точках полумульды по простиранию пласта Цх, вычисленные по методикам [1] и ДонГТУ
ъ 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0
ад 1,00 0,99 0,95 0,86 0,71 0,50 0,29 0,14 0,05 0,01 0
Пх, мм [1] 747 740 710 642 530 374 217 105 37 7 0
Пх, мм (ДонГТУ) 0 6 30 84 174 300 426 516 570 594 600
н, м г^,им
Рисунок 3 — Распределение оседаний Пх в точках главного сечения мульды сдвижения по простиранию пласта по методикам: 1 — «Правил...»; 2 — ДонГТУ
В первой части полумульды земной поверхности (рис. 3, над пластом) имеют место горизонтальные деформации растяжений (со знаком +), а в таблицах 17 [1] и А.6 [2] £"(г) приведены со знаком минус (это сжатия). Максимальные горизонтальные деформации растяжений при полной подработке находятся при г = 0,3, $"(г) должно быть равным +7,3, а не -7,3. Максимальные деформации сжатий находятся на участке 2 = 0,7 (со знаком минус ), а в «Правилах...» [1, 2] — наоборот. Принимаемые меры охраны сооружений земной поверхности должны однозначно уменьшать растяжения или сжатия, а не увеличивать деформации. Длина полумульды Ьз по простиранию пласта на глубине 700 м в соответствии с «Правилами...» составляет 677 м (табл. 2). Охраняемый контур дымовой трубы — около 20 м. Необходимо точно знать его расположение в мульде сдвижения.
Поэтому при переиздании действующих нормативных «Правил...» согласно логике и определениям параметров процесса сдвижения горных пород значения функций типовых кривых Б(£), Б'(£), 8"(г) в таблицах 17 [1] и А.4-А.6 [2] необходимо развернуть относительно оси 2 при всех степенях подработки земной поверхности N и учесть влияние больших глубин разработки в расчетах ожидаемых сдвижений и деформаций земной поверхности.
Выводы и направления дальнейших исследований:
1. Обоснована необходимость и выполнена корректировка методики расчета ожидаемых сдвижений и деформаций земной поверхности нормативных действующих «Правил.» [1, 2].
2. Установлены «слабые места» методик расчета сдвижений и деформаций земной поверхности [1, 2]:
Недропользование
- максимальные оседания п0 и горизонтальные сдвижения ¿0 при полной подработке не зависят от глубины очистных работ Н;
- относительная величина максимального оседания ^0 принята постоянной без учета глубины подработки [2, табл. А.1];
- значения угловых параметров процесса сдвижения подработанного массива горных пород приняты постоянными при глубинах от 100 до 1000 м и более [2, табл. 5.1, 5.2];
- значения функций типовых кривых £(г), У(г), У(г) [1, табл. 17; 2, табл. А.4-А.6] для расчета ожидаемых сдвижений и деформаций в точках мульды в соответствии с определениями параметров процесса сдвижения и логикой должны быть развернуты относительно оси 2.
3. Значения коэффициентов Ц0, од, Кр остаточных расслоений подработанной слоистой толщи, Ку — увеличения угловых параметров при Н более 600 м и угловые параметры процесса сдвижения требуют
Список источников
подтверждения по мере накопления результатов равноточных натурных инструментальных наблюдений при Н более 600 м.
4. Скорректированная методика расчета ожидаемых сдвижений и деформаций земной поверхности использована в проекте ДонГТУ «Правил охраны сооружений.» ЛНР, 2021 г., 145 с. (но он не утвержден).
5. Внедрение скорректированной методики расчета ожидаемых сдвижений и деформаций земной поверхности будет способствовать ресурсосбережению, выбору оптимальных мер защиты подрабатываемых сооружений, даст экономический эффект при добыче угля на больших глубинах.
Дальнейшие исследования будут направлены на аналогичный анализ сдвижений и деформаций земной поверхности в полумульдах по падению и по восстанию пласта, а также на организацию и проведение натурных инструментальных наблюдений при их финансировании.
1. ПБ 07-269-98. Правила охраны сооружений и природных объектов от вредного влияния подземных горных разработок на угольных месторождениях. СПб. : Межотраслевой науч. центр ВНИМИ, 1998. 291 с.
2. ГСТУ 101.00159226.001-2003. Отраслевой стандарт Украины. Правила подработки зданий, сооружений и природных объектов при добыче угля подземным способом. К. : УкрНИМИНАН Украины, 2004. 128 с.
3. Ларченко В. Г., Черных О. А. Определение зависимости параметров сдвижений и деформаций подработанной толщи горных пород от определяющих факторов методом конечных элементов //Вестник МАНЕБ. 2006. № 22. С. 16-24.
4. Ларченко В. Г., Коваленко Е. В., Маталкина Ю. А. Зависимость сдвижений и деформаций земной поверхности от глубины подработки // Сборник научных трудов РАНИМИ. Ч. 16. Международная научно-техническая конференция «Горная геология, геомеханика и маркшейдерия». Донецк : РАНИМИ МО и Науки ДНР, 2019. № 8 (23). С. 129-134.
5. Ларченко В. Г., Маталкина Ю. А., Коваленко Е. В. Оперативный способ определения ожидаемых оседаний земной поверхности при добыче угля на больших глубинах // Сборник научных трудов ДонГТИ. 2021. Вып. 22 (65). С. 29-34. EDN YMCUCA
6. Ларченко В. Г., Коваленко Е. В., Маталкина Ю. А. Прогноз вероятных оседаний земной поверхности при ее подработке на больших глубинах // Сборник научных трудов ДонГТИ. 2021. Вып. 24 (67). С. 29-34. EDN XSWRJP
7. Ларченко В. Г. Процесс сдвижений и деформаций подработанного массива горных пород // Освоение месторождений минеральных ресурсов и подземное строительство в сложных гидрогеологических условиях : материалы седьмого международного симпозиума. Белгород : ВИОГЕМ, 2003. С. 238-244.
8. Посыльный Ю. В., Джулай А. А., Тетерин Е. А. Максимальные оседания земной поверхности в антрацитовых районах Донбасса // Перспективы развития Восточного Донбасса : сборник науч. трудов ШИЮФ ГТУ (нПИ). Новочеркасск : Набла, 2007. Ч. 2. С. 282-284.
Недропользование
9. Кучин А. С., Назаренко В. А., Балафин И. Е. Исследование граничных угловых параметров на шахтах Западного Донбасса // Форум горняков — 2010 : материалы Международной конф. Днепропетровск : НГУ, 2010. С. 263-267.
© Ларченко В. Г., Коваленко Е. В., Маталкина Ю. А.
Рекомендована к печати к.т.н., доц. каф. ГБПДонГТУМележиком А. И.,
консультантом отдела недропользования Министерства природных ресурсов и экологии ЛНР Трезневой Д. С.
Статья поступила в редакцию 27.03.2024. Сведения об авторах
Ларченко Виталий Григорьевич, канд. техн. наук, доцент каф. геотехнологий и безопасности производств
Донбасский государственный технический университет, г. Алчевск, Луганская Народная Республика, Россия
Коваленко Елена Владимировна, директор Центра карьеры ДонГТУ Донбасский государственный технический университет, г. Алчевск, Луганская Народная Республика, Россия
Маталкина Юлия Андреевна, ведущий инженер каф. геотехнологий и безопасности производств
Донбасский государственный технический университет, г. Алчевск, Луганская Народная Республика, Россия, e-mail: [email protected]
Larchenko V. G., Kovalenko E. V., *Matalkina Yu. A. (Donbass State Technical University, Alchevsk, Lugansk People's Republic, Russia, *e-mail: [email protected]) ADJUSTING THE CALCULATION PROCEDURE FOR THE EXPECTED SHIFTS AND DEFORMATIONS OF THE EARTH'S SURFACE DURING UNDERMINING AT DEEP DEPTHS
It was argued that the calculation procedure for the expected shifts and deformations of the Earth's surface in the current normative "Rules..." needs to be adjusted [1, 2]. The calculation procedure for the expected shifts and deformations of the Earth's surface, angular parameters, and half-mould lengths has been corrected.
Key words: expected maximum shifts, deformations, Earth's surface, stratified rock layer, undermining depth, angular parameters of the shift process, half-mould dimensions, function values of typical curves S(z), S(z'), S(z").
References
1. PB 07-269-98. Rules for the protection of structures and natural objects from the harmful effects of undermining developments at coal deposits [Pravila ohrany sooruzhenij i prirodnyh ob ''ektov ot vrednogo vliyaniya podzemnyh gornyh razrabotok na ugol'nyh mestorozhdeniyah]. Mezhotraslevoj nauch. centr VNIMI. SPb. 1998. 291 p. (rus) '
2. GSTU 101.00159226.001-2003. Industry standard of Ukraine. Rules for mining of buildings, structures and natural objects during coal mining by underground method [Otraslevoj standart Ukrainy. Pravila podrabotki zdanij, sooruzhenij i prirodnyh ob ' 'ektov pri dobyche uglya podzemnym sposobom]. K. : UkrNIMI NAN Ukraine. 2004. 128 p. (rus)
3. Larchenko V. G., Chernykh O. A. Determination of dependence of shifts and deformation parameters of undermined rock layer on determining factors by the finite-element method [Opredelenie zavisimosti
Недропользование
parametrov sdvizhenij i deformacij podrabotannoj tolshchi gornyh porod ot opredelyayushchih faktorov metodom konechnyh elementov]. Vestnik of IAELPS. 2006. No. 22. Pp. 16-24. (rus)
4. Larchenko V. G., Kovalenko E .V. Matalkina Yu. A. Dependence of shifts and deformations of the Earth's surface on the undermining depth [Zavisimost' sdvizhenij i deformacij zemnoj poverhnosti ot glubiny podrabotki]. The collection "Transactions of RANIMI". Ch. 16. Mezhdunarodnaya nauchno-tekhnicheskaya konferenciya "Gornaya geologiya, geomekhanika i markshejderiya". Donetsk : RANIMI Ministry of Education and Science of the DPR. 2019. No. 8 (23). Pp. 129-134. (rus)
5. Larchenko V. G., Matalkina Yu. A., Kovalenko E. V. Operational method for determining the expected subsidence of the Earth's surface during coal mining at deep depths [Operativnyj sposob opredeleniya ozhidaemyh osedanij zemnoj poverhnosti pri dobyche uglya na bol'shih glubinah]. Scientific works collection of DonSTI. 2021. Iss. 22 (65). Pp. 29-34. EDN YMCUCA (rus)
6. Larchenko V. G., Kovalenko E. V. Matalkina Yu. A. Prediction of probable subsidence of the Earth's surface during its mining at deep depths [Prognoz veroyatnyh osedanij zemnoj poverhnosti pri ee podrabotke na bol'shih glubinah]. Scientific works collection of DonSTI. 2021. Iss. 24 (67). Pp. 29-34. EDN XSWRJP (rus)
7. Larchenko V. G. Shift and deformation process of the undermined rock massif [Process sdvizhenij i deformacij podrabotannogo massiva gornyh porod]. Osvoenie mestorozhdenij mineral'nyh resursov i podzemnoe stroitel'stvo v slozhnyh gidrogeologicheskih usloviyah : materialy sed'mogo mezhdunarodnogo simpoziuma. Belgorod: VIOGEM. 2003. Pp. 238-244. (rus)
8. Posyl'nyj Yu. V., Dzhulaj A. A., Teterin E. A. Maximum Earth's surface subsidence in anthracite areas of Donbass [Maksimal'nye osedaniya zemnoj poverhnosti v antracitovyh rajonah Donbassa]. Perspektivy razvitiya Vostochnogo Donbassa: sb. nauch. tr. Shakhtinskiy in-t (filial) YuRGTU (NPI). Novocherkassk: Nabla. 2007. Ch. 2. Pp. 282-284. (rus)
9. Kuchin A. S., Nazarenko V. A., Balafin I. E. Investigation of boundary angle parameters at mines in Western Donbass [Issledovanie granichnyh uglovyh parametrov na shahtah Zapadnogo Donbassa]. Forum gornyakov-2010 : materialy Mezhdunarodnoj konf. Dnepropetrovsk: NMU. 2010. Pp. 263-267. (rus)
Information about the authors
Larchenko Vitaly Grigorievich, PhD in Engineering, Assistant Professor of the Department of Geotechnology and Industrial Safety Donbas State Technical University, Alchevsk, Lugansk People's Republic, Russia
Kovalenko Elena Vladimirovna, Director of the Career Centre of DonSTU Donbass State Technical University, Alchevsk, Lugansk People's Republic, Russia
Matalkina Yuliia Andreevna, Leading Engineer of the Department of Geotechnology and Industrial Safety Donbass State Technical University, Alchevsk, Lugansk People's Republic, Russia e-mail: [email protected]
