CC BY
20
© Ю.В. Посыльный, Е.Д. Тстсрин, 2008
УДК 622.834.1
Ю.В. Посыльный, Е.А. Тетерин
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ ТОЛЩИ ГОРНЫХ ПОРОД НА МАКСИМАЛЬНОЕ ОСЕДАНИЕ ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ
Семинар № 2
Максимальное оседание земной поверхности является важным параметром процесса сдвижения земной поверхности, так как от его величины зависят ожидаемые оседания п, наклоны 1, кривизна К, горизонтальные сдвижения % и относительные горизонтальные деформации е, которые в полумульде по падению пласта рассчитываются по следующим формулам [1]:
П = П„5(г); 1 = ^5'(г); К =П.5'(г);
ь ь
\ = 0,5а0цш [5'(г) + 2В5(г)] ;
в = 0,5а0 ^ [5"(г) + 2В5'(г)] ,
Ь1
где Ь - длина полумульды сдвижения; 5е , 5'2, 5”, - ординаты типовых
кривых оседаний, наклонов, и кривизны соответственно.
Значение коэффициента В определяется по формуле:
В = — (гда-|> 0
«0 I H
где а0- относительное максимальное горизонтальное сдвижение ( для углей марок А и ПАа0 = 0,3); а - угол падения пласта; Н - средняя глубина разработки; Ь - мощность наносов; Ьм - мощность горизонтально залегающих (а < 5°) мезозойских отложений.
Максимальное оседание рассчитывается по формуле [1]
Пт = qom cos aN1 N2, где q0 = 0,75 для районов залегания углей марок А и ПА при первичной подработке; m - вынимаемая мощность пласта; cos a N1 и N2 - коэффициенты, определяемые в зависимости от отношения расчетной длины лавы Ор к средней глубине разработки Н, т. е. от
Dl
H
где
_D ±D±aD-
H H H
ad
— = f ■ f
In Ih
ad,
и
H tn H
cp cp
поправки к относительной длине лавы со стороны падения и восстания угольного пласта на разрезе вкрест
простирания (величины f
in
и
оп-
ределяются в зависимости от отношения размеров целика со стороны падения и восстания к средней глубине разработки, а величина /н находится в зависимости от средней глубины разработки).
При повторной подработке величина я0 при а меньше 26° вычисляется из выражения
1 + (1 - д0) н
q = q
H
где Н1 - расстояние от земной поверхности до ранее отработанного (нижнего) пласта, измеренное по вер-
пласта
тикали, проведенной через середину выработки в разрабатываемом пласте; Н - расстояние по вертикали от середины выработки в разрабатываемом пласте до земной поверхности.
Если 70°<а< 26°, тод0п = 0,95 .
Сравнение рассчитанных (ожидаемых) величин максимальных оседаний с измеренными (фактическими) величинами показывает, что наряду с хорошей сходимостью имеются и расхождения. Расхождения наблюдаются как по величине Ап, так и по местоположению максимального оседания в мульде сдвижения шц .
Погрешность величины выражается в таком виде Ац = цфш - ,
где пШ - фактическое (измеренное) максимальное оседание; пш - ожидаемое максимальное оседание.
Погрешность местоположения точки максимального оседания ш.
зависит от разности между измеренным вф и расчетным в углами максимального оседания и глубины горных работ Н, что показано на рис. 1. ш.ь = Н\ctgQф - егдв).
При исследовании погрешностей максимального оседания возникают следующие варианты расположения профильных линий реперов относительно выработанного пространства.
1. Профильная линия реперов представляет прямую линию и находится в главном сечении мульды сдвижения (рис. 2).
2. Профильная линия представляет прямую линию и составляет некоторый острый угол с линией простирания пород (рис. 3.
3. Профильная линия представляет ломаную линию с разными углами
/' е 1—► с? 1 £> II < \<
/ 0 А
/
Рис. 2. Погрешности расчета максимального оседания при условии, что профильная линия реперов совпадает с главным сечением мульды
7
Рис. 3. Погрешности расчета максимального оседания при условии, что про■ фильная линия реперов не совпадает с главным сечением мульды
т г X. 'V - г II 1
/ О
X
Рис. 4. Погрешности расчета максимального оседания при условии, что профильная линия реперов представляет ломаную линию
относительно линии простирания пласта (рис. 4).
Во всех вариантах погрешность местоположения выражается в виде отрезка ОА, который проектируется на ось У, и в главном сечении получаем
ОА = тц .
В расчетной формуле максимального оседания правил охраны учтены все геометрические факторы, влияющие на величину максимального оседания, следовательно, расхождения в величинах расчетного и измеренного максимальных оседаний можно объяснить физическими свойствами подрабатываемой толщи горных пород. Одним из таких свойств является крепость горных пород.
Для установления степени влияния крепости пород на максимальное оседание в расчетную формулу предлагается ввести расчетный показатель толщи горных пород, определяемый по данным геологоразведочного бу-
рения как среднее взвешенное значение крепости:
1 п
Р = — V т£ ,
Н I=1
где Н - глубина скважины; т1 - мощности напластований; - крепости пород в напластованиях.
Так как показатель толщи относится к буровым скважинам, которые находится на некотором расстоянии от профильной линии реперов, то, очевидно, следует выполнить построение изолиний этого показателя и в дальнейшем использовать полученные изолинии при установлении показателя толщи в точке с фактическим максимальным оседанием. На рис. 5 приводится определение показателя толщи в интересующей нас точке земной поверхности.
Определив показатели толщи по нескольким станциям, установим его влияние на максимальное оседание в виде поправки Дц, тогда формула для расчета максимального оседания приобретает такой вид:
о
-V? 10128 ^______________
Рис. 5. Установление показателя толщи пород в точке с фактическим максимальным оседанием: на репере №14 с оседанием 0,882м показатель Р=7,62
Дп
0,3 Дг|= 0,31 Р-2,5 •
0,2 Я2 = 0,2095
0,1 0 7,2 7,4 7,6 7,8 8,0 8,2
-0,1 •
-0,2 •
-0,3 •
-0,4
-0,5 •
-0,6
Рис. 6. Зависимость поправки Лц от показателя Р толщи горныгх пород
Таблица 1
Разности оседаний Лц и показатель толщи Р
№ станции
Ш/у Алмазное, лавы 103,105, 16
Ст. по ул. Магистральная, лава 457 бис,
ш. Гуковская
Ст. по ул. Советская, 3, лава 109, ш. Алмазная
Ш. Ростовская, лавы 201, 201бис, /3" , Приовражный
Ст. по ул. Советская, 2, лава 107 ш. Алмазная
Первомайка,3 К2г , лава 408, ш. Замчаловская
Газопровод, лава 603 К2" , Лисий, ш. Западная
Ст. ул. Магистральная, лава 455, ш. Гуковская
r[Fm = qom cos aN1 N2 + Дп .
Выражение для Ап получим путем статистической обработки фактических максимальных оседаний пФт и расчетных оседаний цт с применением метода ступенчатой аппроксимации [2].
Найдем разности оседаний по формуле
Дп = пт - Пт = ПФт - qom cos aN1N2.
Составим табл. 1, в которой покажем фактические оседания пФт (данные отчетов по наблюдениям за сдвижением земной поверхности на станциях ОАО Гуковуголь), ожидаемые максимальные оседания пт , рассчитанные по формуле правил охраны 1998г., разности Ап между измеренными и ожидаемыми оседаниями и показатели Р толщи горных пород в точке с измеренным максимальным оседанием.
пт т Пт Ац Р
0,289 0,595 -0,306 7,12
0,882 1,004 -0,122 7,62
0,498 0,710 -0,212 7,54
0,735 0,447 0,288 8,02
0,425 0,591 -0,166 7,08
0,398 0,668 -0,270 7,93
0,457 0,695 -0,238 7,60
0,785 1,295 -0,510 7,53
Установим статистическую связь между Ап и Р и покажем ее на рис. 6.
Полученная нами связь выражается следующей формулой:
Дп = 0,31Р -2,54.
С учетом этой связи выражение для максимального оседания принимает такой вид
пт = Яот cos aN1 N2 + 0,31Р - 2,54 .
Найдем суммы квадратов отклонений между фактическими (измеренными) и ожидаемыми оседаниями:
ад -Пт)2 = 0,654.
Вычислим сумму квадратов отклонений между измеренными оседаниями и оседаниями, рассчитанными по предлагаемой нами формуле:
Е(пт -пт)2 = 0,284.
Таким образом, полученная нами формула характеризуется меньшей суммой квадратов отклонений, что позволяет точнее рассчитывать максимальное оседание. Выражение для
формулы максимального оседания в виде основной формулы правил охраны и поправки к ней, учитывающей крепость горных пород, позволяет производить корректировку расчета максимальных оседаний с использованием данных измерений на наблюдательных станциях.
1. Правила охраны сооружений и природных объектов от вредного влияния подземных горных разработок на угольных месторождениях. - СПб., 1998. - 291 с.
Аналитическое выражение предлагаемой нами формулы может применяться и в других угольных районах страны, где имеются геологическая информация по буровым скважинам и данные инструментальных измерений оседаний земной поверхности.
-------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
2. Посыльный Ю.В. Руководство по расчету параметров процесса сдвижения земной поверхности над горными выработками / Шахт. ин-т. Новочеркасск: ЮРГТУ, 2000. - 163 с. - 1ББН 5 - 88998 - 126 - 9.
И'.ЫЗ
— Коротко об авторах----------------------------------------------------------------
Посыльный Ю.В. - доктор технических наук, профессор,
Тетерин Е.А. - ассистент,
Шахтинский институт (филиал) Южно-Российского государственного технического университета.
Доклад рекомендован к опубликованию семинаром № 2 симпозиума «Неделя горняка-2007». Рецензент д-р техн. наук, проф. В.Н. Попов.
----------------------------------------- ДИССЕРТАЦИИ
ТЕКУЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ О ЗАЩИТАХ ДИССЕРТАЦИЙ ПО ГОРНОМУ ДЕЛУ И СМЕЖНЫМ ВОПРОСАМ
Автор Название работы Специальность Ученая степень
КАЗАХСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. КАНЫША САТПАЕВА
ОРАЗБЕКОВА Риза Жумакановна Технология получения углещелочных реагентов из отходов бурого угля 25.00.36 к.т.н.
