CC BY
39
УДК 622.1:528(075)
ПРЕДРАСЧЕТ ОЖИДАЕМЫХ СДВИЖЕНИЙ И ДЕФОРМАЦИЙ ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ
Ольга Газисовна Бесимбаева
Карагандинский государственный технический университет, 100027, Республика Казахстан, г. Караганда, Бульвар Мира, 56, кандидат технических наук, доцент кафедры маркшейдерского дела и геодезии, тел. (7212)56-26-27, e-mail: [email protected]
Фарит Камалович Низаметдинов
Карагандинский государственный технический университет, 100027, Республика Казахстан, г. Караганда, Бульвар Мира, 56, доктор технических наук, профессор, зав. кафедрой маркшейдерского дела и геодезии, тел. (7212)56-26-27, e-mail: [email protected]
Айзада Зарлыковна Капасова
Карагандинский государственный технический университет, 100027, Республика Казахстан, г. Караганда, Бульвар Мира, 56, кандидат технических наук, доцент кафедры маркшейдерского дела и геодезии, тел. (7212) 56-26-27, e-mail: [email protected]
Анастасия Николаевна Перова
Карагандинский государственный технический университет, 100027, Республика Казахстан, г. Караганда, Бульвар Мира, 56, магистрант, тел. (7212)56-26-27, e-mail: [email protected]
В статье рассмотрены вопросы мониторинга состояния земной поверхности на подрабатываемой территории с предрасчетом ожидаемых величин сдвижений и деформаций земной поверхности при отработке угольной лавы.
Ключевые слова: сдвижение и деформации земной поверхности, мульда сдвижения, график оседаний.
PRE-CALCULATION OF EXPECTED DISPLACEMENTS AND DEFORMATIONS OF THE EARTH'S SURFACE
Olga G. Besimbaeva
Karaganda state technical university, 100027, Kazakhstan Republic, Karaganda, 56 Mira avenue, Ph. D., associate professor of Mine surveying and geodesy department, tel. (7212)56-26-27, e-mail: [email protected]
Farit K. Nizametdinov
Karaganda state technical university, 100027, Kazakhstan Republic, Karaganda, 56 Mira avenue, professor, D. Sc., head of Mine surveying and geodesy department, tel. (7212)56-26-27, e-mail: [email protected]
Aizada Z. Kapassova
Karaganda state technical university, 100027, Kazakhstan Republic, Karaganda, 56 Mira avenue, Ph. D., associate professor of Mine surveying and geodesy department, tel. (7212)56-26-27, e-mail: [email protected]
Anastassiya N. Perova
Karaganda state technical university, 100027, Kazakhstan Republic, Karaganda, 56 Mira avenue, graduate students, tel. (7212)56-26-27, e-mail: [email protected]
The article deals with the monitoring of the state of the earth's surface in the lunar territory with the prediction of the expected values of displacement and deformation of the earth's surface during the development of coal lava.
Key words: displacement and deformation of the earth's surface, troughs of displacement, schedule of subsidence.
Проведение горных выработок влечет за собой изменение напряженного состояния массива горных пород, вызывает деформации и перемещения их в сторону выработанного пространства, что обуславливает возникновение и развитие процесса сдвижения. Захватывающие толщу горных пород и земную поверхность сдвижения и деформации могут оказаться опасными для расположенных на поверхности сооружений, природных и хозяйственных объектов, а также проведенных в толще пород горных выработок.
На шахте имени Т. Кузембаева, Карагандинского угольного бассейна (Казахстан), ведется разработка нескольких угольных пластов, поэтому в зону влияния подземных разработок попадает большая часть шахтного поля.
Для решения производственных задач было определено влияние на земную поверхность отработки угольной лавы 41К10-В по пласту К10, параметры залегания которого следующие: глубина разработки Н = 550 м, угол падения пласта а = 20°, мощность пласта шпл = 4 м, мощность наносов шн = 20 м.
На основании проведенных исследований грунтов и горных пород, принимаются согласно "Правилам охраны..." [1] по Карагандинскому угольному бассейну, следующие углы сдвижения пород: в наносах ф = 45°; по простиранию пласта 5-Д5 = 50° ( 5 = 70°, Д5 = 20°); в крест простирания пласта у-Ау = 50°, Р-ДР = 43° (Р = 58°, Ар = 15° ).
На основании исходных данных были построены разрезы для определения зоны влияния подземных разработок на земную поверхность, которые приведены на рис. 1, 2.
RVI RV" л
Oi О
BRVIIIRIX
Рис. 1. Определение зоны влияния подземных разработок на земную поверхность вкрест простирания пласта Кю
Рис. 2. Определение зоны влияния подземных разработок на земную поверхность по простирания пласта Кю
К элементам расчетов, используемых [2] для определения ожидаемых сдвижений и деформации земной поверхности, относятся: граничные углы р0 = 52°, у0 = 60°, 50 = 60°; угол максимального оседания 0 = 84°; углы полных сдвижений у = 46°, у2 = 66°, уз = 55°; относительные величины сдвижений = 0,85, ао = 0,3.
На рис. 3 приведены расчетные схемы для определения ожидаемых сдвижений и деформаций земной поверхности при отработке лавы 41К10-В.
Рис. 3. Расчетные схемы для определения ожидаемых сдвижений и деформаций земной поверхности при отработке лавы 41К10-В
Проведены расчёты ожидаемых деформаций по методу типовых кривых, по главным сечениям мульды, на конечную стадию процесса сдвижения.
Расчет ожидаемых сдвижений и деформаций земной поверхности производится согласно [3] в компьютерной программе Ехсе1, по простиранию и вкрест простирания пласта, и включают в себя:
- оседания земной поверхности в точках, расположенных в главном сечении полумульды 7;
- наклоны в главных сечениях полумульды 1;
- кривизна в главных сечениях полумульды К;
- горизонтальные сдвижения точек в главных сечениях полумульды
- относительные горизонтальные деформации в главных сечениях полумульды 8.
Проведенные расчеты показали, что максимальная величина оседания земной поверхности в центре мульды сдвижения составляет 1,2 м, горизонтальных сдвижений по простиранию - 0,62 м, вкрест простирания - 0,41 м. Таким образом, ожидаемая величина деформаций земной поверхности в результате отработки лавы 41Кю-В значительная и может оказать негативное влияние на объекты располагаемые на данной территории шахтного поля.
По полученным данным, построены графики оседаний (рис. 4), наклонов (рис. 5), кривизны (рис. 6), горизонтальных сдвижений (рис. 7) и относительных горизонтальных деформаций земной поверхности (рис. 8).
Оседание по простиранию Оседания вкрест простирания
Рис. 4. Графики оседаний
Наклоны по простиранию Наклоны вкрест простирания
10*"3
0,00 50,00 00,0050,0000,0050,0800,0050,0000,0050,00 0 50 100 150 200 250 300
Рис. 5. Графики наклонов
0,00 50,00100,0(1)50,0000,0050,0300,0050,0900,0950,00
Рис. 6. Графики кривизны
0,00 50,001 00,00 50,0000,0СЕ50,0300,0350,0(900,0050,00
Рис. 7. Графики горизонтальных сдвижений
Горизонтальные ю*-э деформации
/ / \
\
\ У
\ у
/
50 100 150 200 250 300
Рис. 8. Графики относительных горизонтальных деформаций
земной поверхности
Анализ состояния земной поверхности в результате отработки лавы 41Кю-В был необходим, так как в зону возможных деформаций, могли попасть объекты инфраструктуры: ЛЭП и автомобильная дорога Караганда-Сарань, которые находятся в непосредственной близости к подрабатываемому участку.
Результаты расчетов, построенные графики оседаний, наклонов, кривизны, горизонтальных сдвижений и относительных горизонтальных деформаций, от-
ражающие состояние земной поверхности при отработке лавы 41К10-В, позволяют сделать следующие выводы: выполнить прогноз развития процесса сдвижения горных пород и земной поверхности во времени и пространстве, сравнить результаты периодических инструментальных наблюдений с предварительными расчетами и разработать мероприятия по устранению причин, способствующих развитию опасных деформаций на земной поверхности.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Правила охраны сооружений и природных объектов от вредного влияния подземных горных разработок на угольных месторождениях. - М.: Недра, 1981. - 288 с.
2. Поклад Г.Г. Сдвижение горных пород и земной поверхности под влиянием горных выработок. Часть I: учебное пособие. - Караганда: КарПТИ, 1984. - 73 с.
3. Поклад Г.Г. Сдвижение горных пород и земной поверхности под влиянием горных выработок. Часть II: учебное пособие. - Караганда: КарПТИ, 1985. - 75 с.
© О. Г. Бесимбаева, Ф. К. Низаметдинов, А. З. Капасова, А. Н. Перова, 2017
