CC BY
22
РАЗРАБОТКА МЕСТОРОЖДЕНИИ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ
УДК 622.83:622.62
К.И.БАТИН
Кузбасский государственный технический университет,
г.Кемерово
ОСОБЕННОСТИ ДЕФОРМАЦИИ МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД В ЗОНЕ ОПОРНОГО ДАВЛЕНИЯ
Дана оценка проявлений горного давления по результатам исследований деформации горных пород в выработках очистных забоев № 905, 909, 910 в условиях пласта Полысаев-ский-1. Результаты измерений вертикальной конвергенции между реперами в почве и анкерными стержнями в кровле диагональных печей забоев № 909 и 910 позволяют говорить
0 нехарактерном сдвижении массива горных пород. Подтверждением этого могут служить результаты измеренных ранее напряжений в угольном массиве, проведенных при помощи высокомодульных фотоупругих датчиков, установленных в вентиляционном штреке очистного забоя № 905.
The article gives an estimation of rock pressure manifestations basing on the results of research in rock deformation in stoping faces № 905, 909 and 910 in conditions of the Polisaevskiy-
1 seam. The results of vertical convergence measurements between bench mark in soil in the ground and anchor cores in the roofs of diagonal board № 909, 910 allow to speak about uncharacteristic displacements in the rock massif. This can be proved by the results of previous measurements in the coal massif with application of high-modular photoelastic strain gages located in airway of the stoping face № 905.
В 2002 г. в условиях шахты «Заречная» была подготовлена к отработке лава № 910 с месячной производительностью до 200 тыс.т. Длина забоя составляла 299 м, столба -800 м. По технологии отработки предусматривалась диагональная печь с углом наклона к штрекам 62°.
Вентиляционный, конвейерный штреки и диагональная печь крепились сталеполи-мерной анкерной крепью (длина анкера 2,2 м). Оконтуривающие выработки и диагональная печь имели прямоугольное сечение. Согласно паспорту лавы, горные работы велись на глубине 200-260 м от поверхности, угол падения пласта 10°, средняя выемочная мощность пласта 2,5 м. Непосредственная кровля - алевролит (коэффициент крепости f = 3^4) мощностью 5-10 м, класс
устойчивости II. Основная кровля - переслаивание слаботрещиноватых алевролитов и песчаников (/ = 6^8) мощностью 20-30 м.
Для измерения вертикальной конвергенции были заложены замерные станции. Одна из них располагалась по всей протяженности диагональной печи № 910 (рис.1) в виде семнадцати реперов в почве, размещенных на расстоянии 20 м друг от друга. Снятие показаний осуществлялось конвер-гометром между репером в почве и анкерами в кровле (рис.2). Установлено, что зона опорного давления имеет протяженность 75 м. Скорость смещения пород кровли в диагональной печи достигала 2,5 мм/сут на расстоянии 75-30 м от очистного забоя и 1-9,5 мм/сут на расстоянии от 30 до 1 м. Максимальное значение смещения пород
Рис. 1. Схема горных работ в лаве № 910 (стрелкой указано направление движения лавы) 1 - очистной забой; 2 - вентиляционный штрек; 3 - конвейерный штрек; 4 - диагональная печь; 5 - реперы в почве
U, мм 35 -30 -25 Н 20 15 10 Н 5 0
п i I | i г
20 40 60 80 100 120 140 160 L м
Рис.2. Движение пород кровли диагональной печи 1, 2 и 3 - замеры между реперами и анкерами, дальним, средним и ближним по отношению к забою соответственно; L - расстояние до очистного забоя
кровли в диагональной печи составило 33 мм. На пяти замерных пунктах из девяти полностью проработанных получены отрицательные значения конвергенции. Данное явление наблюдалось с расстояния от 17 до 1 м впереди очистного забоя на ближнем к нему анкере. Значения отрицательных смещений на двух замерных пунктах превысили значения положительных смещений на 8 и 14 мм соответственно [2]. На том замерном пункте, где отрицательные смещения превышали положительные на 8 и 14 мм, снятие показаний начинали с Ь = 116 м и Ь = 145 м соответственно. Средняя скорость подвигания очистного забоя за время эксперимента составила 4 м/сут.
3
Рис.3. Движение блока непосредственной кровли (стрелками показано предполагаемое направление сдвижения блока) 1 - диагональная печь; 2 - очистной забой; 3 - непосредственная кровля; 4 - зона трещинообразования
В 2003 г, для подтверждения нехарактерного поведения кровли в диагональной печи, на основе уже полученных данных было принято решение о закладке аналогичной замерной станции в диагональной печи лавы № 909, которая граничила с лавой № 910 по восстанию. К сожалению, в связи с технологическими причинами замеры были некачественными.
В 2000 г. в лаве № 905 проводились измерения напряжений в зоне опорного давления угольного пласта при помощи высокомодульных фотоупругих датчиков. Замерная станция состояла из пяти фотоупругих датчиков, внедренных на глубину 0,8-1,2 м в угольный массив с вентиляционного штрека № 905. Глубина работ 168-275 м. Угол падения пласта 3-9°. Мощность пласта 2,4-2,68 м. Первые отсчеты по датчикам производились, когда забой лавы приблизился на расстояние 90 м. Показания датчиков к этому времени достигли 2 и 1,5 МПа. Показания обоих датчиков по мере подвига-ния забоя лавы постепенно возрастали до момента, когда забой лавы приблизился к датчикам на расстояние 20 и 18 м соответственно. Затем показания датчиков сначала резко возросли за два-три подвигания забоя, а потом снизились практически до нуля [1].
Анализ этих двух не связанных между собой экспериментов позволяет говорить о
44 -
ISSN 0135-3500. Записки Горного института. Т. 159. Часть 2
некоторых закономерностях изменения напряжений в массиве горных пород на расстоянии до 18 м от очистного забоя. Предполагая, что свойства кровли в пределах столба меняются, наблюдаемое явление можно квалифицировать как перераспределение напряжений в породном массиве [3]. Таким образом, в процессе работы лавы происходило перетягивание крайнего анкера в сторону очистного забоя за счет сползания определенных слоев кровли. Вполне вероятно также, что призабойная часть пласта и механизированный комплекс являлись опорой для зависающего блока, и вследствие сильных нагрузок на блок в завальной части происходило движение вверх в забойной части (рис.3).
ЛИТЕРАТУРА
1. Ануфриев В.Е. Измерение напряжений в зоне опорного давления угольного пласта, отрабатываемого механизированным комплексом / В.Е.Ануфриев, В.Г.Харитонов, А.С.Позолотин, А.В.Ремезов, Г.И.Кулаков // Наука XXI века: Сб. науч. тр. / Междунар. академия авторов науч. открытий и изобретений. М., 2002.
2. Батин К.И. Некоторые результаты наблюдений за проявлением горного давления на ОАО «Шахта "Заречная"» / К.И.Батин, Р.А.Иванов // Совершенствование технологических процессов при разработке месторождений полезных ископаемых: Сб. науч. тр. / Науч.-техн. центр «Кузбассуглетехнология». Кемерово, 2003. № 20.
3. Егоров П.В. Некоторые аспекты исследований горных ударов на угольных и рудных месторождениях / Разработка удароопасных месторождений: Межвузовский сб. науч. тр. / Кузбасский политехнический ин-т. Кемерово, 1986.
