К вопросу определения высоты зоны обрушения пород
Запропоновано методику визначення висоти зони обвалювання на основі урахування коефіцієнта розпушення окремих шарів порід, що обрушуються.
Збережено в:
| Дата: | 2008 |
|---|---|
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України
2008
|
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/15893 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | К вопросу определения высоты зоны обрушения пород / И.А. Южанин, А.М. Терлецкий // Наукові праці УкрНДМІ НАН України — 2008. — № 3. — С. 122-127. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-15893 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-158932011-02-03T12:03:39Z К вопросу определения высоты зоны обрушения пород Южанин, И.А. Терлецкий, А.М. Запропоновано методику визначення висоти зони обвалювання на основі урахування коефіцієнта розпушення окремих шарів порід, що обрушуються. Methods to determine the height of rock caving zone based on taking into account loosening factor for separate falling rocks are proposed. 2008 Article К вопросу определения высоты зоны обрушения пород / И.А. Южанин, А.М. Терлецкий // Наукові праці УкрНДМІ НАН України — 2008. — № 3. — С. 122-127. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. 1996-885X http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/15893 622.026.7 ru Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| description |
Запропоновано методику визначення висоти зони обвалювання на основі урахування коефіцієнта розпушення окремих шарів порід, що обрушуються. |
| format |
Article |
| author |
Южанин, И.А. Терлецкий, А.М. |
| spellingShingle |
Южанин, И.А. Терлецкий, А.М. К вопросу определения высоты зоны обрушения пород |
| author_facet |
Южанин, И.А. Терлецкий, А.М. |
| author_sort |
Южанин, И.А. |
| title |
К вопросу определения высоты зоны обрушения пород |
| title_short |
К вопросу определения высоты зоны обрушения пород |
| title_full |
К вопросу определения высоты зоны обрушения пород |
| title_fullStr |
К вопросу определения высоты зоны обрушения пород |
| title_full_unstemmed |
К вопросу определения высоты зоны обрушения пород |
| title_sort |
к вопросу определения высоты зоны обрушения пород |
| publisher |
Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України |
| publishDate |
2008 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/15893 |
| citation_txt |
К вопросу определения высоты зоны обрушения пород / И.А. Южанин, А.М. Терлецкий // Наукові праці УкрНДМІ НАН України — 2008. — № 3. — С. 122-127. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT ûžaninia kvoprosuopredeleniâvysotyzonyobrušeniâporod AT terleckijam kvoprosuopredeleniâvysotyzonyobrušeniâporod |
| first_indexed |
2025-07-02T17:16:44Z |
| last_indexed |
2025-07-02T17:16:44Z |
| _version_ |
1836556332770000896 |
| fulltext |
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 3, 2008
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 3, 2008
УДК 622.026.7
К ВОПРОСУ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЫСОТЫ ЗОНЫ
ОБРУШЕНИЯ ПОРОД
Южанин И.А., Терлецкий А.М.
(УкрНИМИ НАНУ, г. Донецк, Украина)
Запропоновано методику визначення висоти зони обвалю-
вання на основі урахування коефіцієнта розпушення окремих ша-
рів порід, що обрушуються.
Methods to determine the height of rock caving zone based on
taking into account loosening factor for separate falling rocks are
proposed.
В кровле выработанного пространства очистных забоев об-
разуется несколько геомеханических зон влияния; одной из ха-
рактерных является зона беспорядочного обрушения. Данная зо-
на образуется также над подготовительными выработками, рас-
положенными в выработанном пространстве очистных забоев
или на границе с ним. Влияние этой зоны приходится учитывать
при решении многих задач горного производства: управлении гор-
ным давлением в очистных забоях, расположении горных вырабо-
ток, определении порядка отработки пластов, расчете эффективно-
сти защитного действия и др.
Высоту зоны обрушения пород рассчитывают с помощью ко-
эффициента разрыхления, величина которого зависит от состава
пород, их физико-механических и структурных свойств, трещино-
ватости и т.д. С течением времени породы уплотняются, и величи-
на коэффициента разрыхления уменьшается. В связи с этим разли-
чают коэффициент разрыхления при обрушении пород и остаточ-
ный – после их уплотнения.
122
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 3, 2008
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 3, 2008
В работе [1] приведены следующие коэффициенты разрыхле-
ния (табл. 1).
Таблица 1
Коэффициенты разрыхления пород
Коэффициенты разрыхления Наименование
пород обрушенной породы остаточный
Песчаник 1,50-1,80 1,25-1,30
Сланец песчаный
(алевролит) 1,20-1,80 1,10-1,20
Сланец глинистый
(аргиллит) 1,15-1,55 1,10-1,25
Для случаев посадки кровли, завалов горных выработок ре-
комендуется использовать следующие значения коэффициентов
разрыхления: kр = 1,15–1,30 – для глинистых и песчаных сланцев,
kр = 1,2–1,4 – для песчаников и известняков [2].
В практике инженерных расчетов высоту зоны беспорядочно-
го обрушения пород определяют по средним значениям коэффици-
ента разрыхления для всех пород кровли независимо от их состава.
Величина ее составляет, по данным различным исследователей
[3, 4], от двух до шести вынимаемых мощностей пласта. Однако
во многих случаях такой подход не может устроить разработчиков,
например при управлении горным давлением, планировании рас-
положения выработок и т. д.
Предлагается высоту зоны обрушения определять с учетом
коэффициента разрыхления на каждом породном слое исходя из
следующих соображений.
Беспорядочное обрушение пород над выработкой завершит-
ся в том случае, когда мощность обрушившихся и разрыхлив-
шихся над выработкой пород будет достаточна для создания под-
пора вышерасположенным породам. Последовательными вычис-
лениями, начиная от первого над выработкой слоя пород, можно
найти слои n и n+1, на которых выполняются соотношения
123
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 3, 2008
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 3, 2008
∑∑
=+
+<
n
i
i
n
i
pii hmkh
11
; (1)
,
1
1
1
1
∑∑
+
=
+
=
+>
n
i
ipi
n
i
i hmkh (2)
где hi и kpi – соответственно мощность и коэффициент раз-
рыхления i-го слоя пород;
m – вынимаемая мощность пласта очистной выработки, в
непогашенных выработках, расположенных в выработанном про-
странстве или на границе с массивом угля, принимают высоту
выработки вчерне, м.
В выражениях (1) и (2) не определена часть мощности
(n+1)-го слоя, достаточная для «подбутовки» вышележащих сло-
ев, чтобы прекратилось их разуплотнение. Обозначив эту неиз-
вестную величину h′n+1, получим
1
1
)1(1
1
'' +
=
++
=
++=+ ∑∑ n
n
i
inpnpi
n
i
i hhmkhkh (3)
Таким образом, величина определится из выражения 1' +nh
1
'
)1(
11
1 −
−+
=
+
==
+
∑∑
np
pi
n
i
i
n
i
i
n k
khhm
h , (4)
а высота зоны обрушения – по формуле, полученной в результате
несложных преобразований
( )
1)1(
1
1
1
−
−⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
+
=
+
=
+
=
∑∑
np
pi
n
i
inp
n
i
i
б k
khkhm
h (5)
Если условия (1, 2) выполняются на первом от защитного
пласта слое пород, уравнение (3) можно записать в виде
'
1
'
1 hmkh p += , (6)
124
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 3, 2008
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 3, 2008
где h′1 – часть мощности первого слоя пород, на который
реализуется беспорядочное обрушение, т.е. h′1 = hб. В этом случае
hб определяется по известной формуле
1−
=
p
б k
mh (7)
Применим расчетный метод для конкретных условий. На
шахте им. Кирова ГП «Макеевуголь» при проведении вентиляци-
онной магистрали центральной панели произошел завал выра-
ботки на протяжении 13 м.
Анализ геомеханических условий проведения вентиляцион-
ной магистрали показал следующее. Участок завала выработки
находился в зоне зависания пород восточной коренной лавы над
восточным коренным штреком. Расстояние от кровли этого
штрека до почвы проводимой выработки составляет примерно
15 м.
Поскольку глубина ведения горных работ в данном районе
небольшая – порядка 200 м – восточный коренной штрек при от-
работке лавы, по всей видимости, не был погашен. Взрывные ра-
боты при проведении вентиляционной магистрали спровоцирова-
ли процесс обрушения пород над восточным коренным штреком.
Расчет параметров обрушения, выполненный по вышепри-
веденной методике, приведен в табл. 2. Величины коэффициен-
тов разрыхления приняты средними на момент обрушения пород.
Высота зоны беспорядочного обрушения, определенная по
формуле (5), составляет
.98,21
12,1
78,202,198,20 мhб =
−
−×
=
Из таблицы видно, что процесс обрушения пород охватил
участок проводимой вентиляционной магистрали. При этом на
уровне почвы этой выработки величина оседания пород состави-
ла 0,7 м, что соответствует коэффициенту динамичности 2,3 [5].
125
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 3, 2008
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 3, 2008
Таблица 2
Расчет высоты зоны обрушения над восточным
коренным штреком
Мощность, м Высота
зоны, м
№
с
ло
ев
Наименование
пород
М
ощ
но
ст
ь
сл
ое
в
h i
, м
К
оэ
фф
иц
ие
нт
ра
зр
ы
хл
ен
ия
k
рi
ра
зр
ы
хл
ив
ш
их
ся
сл
ое
в
h i
·k
pi
су
мм
ар
на
я
∑
h
i·k
pi
об
ру
ш
ен
ия
m
+
h i
не
по
дб
уч
ен
но
й
1 Сланец глинистый 13,00 1,20 15,60 15,60 16,70 1,1
0
2 Сланец песчаный 1,50 1,25 1,88 17,48 18,20 0,7
2
3 Сланец глинистый 2,00 1,20 2,40 19,88 20,20 0,3
2
4 Уголь 0,78 1,15 0,90 20,78 20,98 0,2
0
5 Сланец глинистый 3,00 1,20 3,60 24,38 23,98 –
Расчет параметров крепи вентиляционной магистрали пока-
зывает, что нагрузка на крепь в данном районе без учета разуп-
лотнения пород почвы составляет 349 кН. При указанном коэф-
фициенте динамичности она возрастает до 349 × 2,3 = 698 кН.
Плотность установки крепи в данных условиях должна состав-
лять 698 : 300 = 2,3 рамы/м. Фактическая плотность крепи равня-
лась 1,25 рамы/м, т.е. в этих условиях она оказалась недостаточ-
ной и явилась причиной завала вентиляционной магистрали.
Таким образом, при расположении выработок над непога-
шенными горными выработками необходимо учитывать высоту
зоны обрушения, которую рекомендуется определять по предло-
женной методике. При необходимости расположения выработок
на расстоянии менее высоты зоны обрушения целесообразно в
нижерасположенных выработках осуществлять горнотехнические
126
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 3, 2008
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 3, 2008
мероприятия по предотвращению обрушения пород кровли при
проведении и эксплуатации выработок в подработанном массиве
(закладка, принудительное обрушение на участках влияния) [6].
Предложенная методика расчета зоны обрушения пород
может найти применение при решении вопросов, связанных с об-
рушением пород над выработанным пространством, в частности,
при ведении горных работ над непогашенными выработками,
расчете эффективности защитного действия, управлении горным
давлением и др.
СПИСОК ССЫЛОК
1. Проскуряков, Н.М. Управление состоянием массива горных
пород / Н.М. Проскуряков. – М.: Недра, 1991. – 368 с.
2. Максимов, А.П. Горное давление и крепь горных выработок /
А.П. Максимов. – М.: Недра, 1973. – 288 с.
3. Зборщик М.П. Охрана выработок глубоких шахт в вырабо-
танном пространстве. – Киев: Технiка, 1978. – 176 с.
4. Сдвижение горных пород при подземной разработке уголь-
ных и сланцевых месторождений / Акимов А.Г., Земисев
В.Н., Кацнельсон Н.Н. и др. – М.: Недра, 1970. – 224 с.
5. СОУ 10.1.00185790.011:2007 Підготовчі виробки на пологих
пластах. Вибір кріплення, способів і засобів охорони. – При-
йнято та надано чинності: наказ Мінвуглепрому України від
09.11.07 № 494. – К.: Мінвуглепром України, 2007. – 113 с.
6. Спосіб захисту виробок, що проводяться в підробленому ма-
сиві над непогашеними виробками: пат. 33158 України: МПК
Е21С 41/00 / Южанін І.А., Феофанов А.М., Хламов Д.М.; За-
явник і патентовласник Український держ. наук-дослід. та
проектно-конструкт. ін-т гірничої геології, геомеханіки та ма-
ркшейдерської справи. – № 200801781; заявл. 11.02.08; опубл.
10.06.08, Бюл. № 11 – 6 с.
127
|