Прогнозування впливу гірничодобувних робіт на стійкість земної поверхні

Выполнен анализ влияния горных работ на деформацию земной поверхности в пределах Криворожского бассейна.

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2009
Hauptverfasser:	Сидоренко, В.Д., Куліковська, О.Є.
Format:	Artikel
Sprache:	Ukrainian
Veröffentlicht:	Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України 2009
Online Zugang:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/18053
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Прогнозування впливу гірничодобувних робіт на стійкість земної поверхні / В.Д. Сидоренко, О.Є. Куліковська // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2009. — № 5, ч. 1. — С. 306-315. — Бібліогр.: 4 назв. — укр.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-18053
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-180532013-02-13T02:57:38Z Прогнозування впливу гірничодобувних робіт на стійкість земної поверхні Сидоренко, В.Д. Куліковська, О.Є. Выполнен анализ влияния горных работ на деформацию земной поверхности в пределах Криворожского бассейна. The analysis of influencing of mining works on deformation of earthly surface within the limits of the Krivoy Rog region is executed. 2009 Article Прогнозування впливу гірничодобувних робіт на стійкість земної поверхні / В.Д. Сидоренко, О.Є. Куліковська // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2009. — № 5, ч. 1. — С. 306-315. — Бібліогр.: 4 назв. — укр. 1996-885X http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/18053 622.1:528 uk 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	Ukrainian
description	Выполнен анализ влияния горных работ на деформацию земной поверхности в пределах Криворожского бассейна.
format	Article
author	Сидоренко, В.Д. Куліковська, О.Є.
spellingShingle	Сидоренко, В.Д. Куліковська, О.Є. Прогнозування впливу гірничодобувних робіт на стійкість земної поверхні
author_facet	Сидоренко, В.Д. Куліковська, О.Є.
author_sort	Сидоренко, В.Д.
title	Прогнозування впливу гірничодобувних робіт на стійкість земної поверхні
title_short	Прогнозування впливу гірничодобувних робіт на стійкість земної поверхні
title_full	Прогнозування впливу гірничодобувних робіт на стійкість земної поверхні
title_fullStr	Прогнозування впливу гірничодобувних робіт на стійкість земної поверхні
title_full_unstemmed	Прогнозування впливу гірничодобувних робіт на стійкість земної поверхні
title_sort	прогнозування впливу гірничодобувних робіт на стійкість земної поверхні
publisher	Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України
publishDate	2009
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/18053
citation_txt	Прогнозування впливу гірничодобувних робіт на стійкість земної поверхні / В.Д. Сидоренко, О.Є. Куліковська // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2009. — № 5, ч. 1. — С. 306-315. — Бібліогр.: 4 назв. — укр.
work_keys_str_mv	AT sidorenkovd prognozuvannâvplivugírničodobuvnihrobítnastíjkístʹzemnoípoverhní AT kulíkovsʹkaoê prognozuvannâvplivugírničodobuvnihrobítnastíjkístʹzemnoípoverhní
first_indexed	2025-07-02T19:12:48Z
last_indexed	2025-07-02T19:12:48Z
_version_	1836563634245861376
fulltext	Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 5 (частина I), 2009 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 5 (part I), 2009 306 УДК 622.1:528 ПРОГНОЗУВАННЯ ВПЛИВУ ГІРНИЧОДОБУВНИХ РОБІТ НА СТІЙКІСТЬ ЗЕМНОЇ ПОВЕРХНІ Сидоренко В. Д., Куліковська О. Є. (Криворізький технічний університет, м. Кривий Ріг, Україна) Выполнен анализ влияния горных работ на деформацию земной поверхности в пределах Криворожского бассейна. The analysis of influencing of mining works on deformation of earthly surface within the limits of the Krivoy Rog region is executed. Вступ. Сьогодні територія Криворізького басейну являє со- бою потенційну зону, в межах якої активізовано всі чинники ви- никнення надзвичайних ситуацій техногенно-природного харак- теру, пов’язаних з суттєвими змінами природного стану геологічного середовища [1]. В субмеридіональному напрямку понад 70 км у смузі від декількох сотень метрів до 2 – 5 км здійснюються гірничодобувні роботи підземним і відкритим спо- собами, виконуються інженерно-будівельні роботи, які пов'язані із видобутком корисних копалин. У зв’язку з цим визначення критеріїв впливу гірничих робіт на стійкість земної поверхні є ак- туальною науковою проблемою з точки зору прогнозування ви- никнення надзвичайних ситуацій. Мета та задачі досліджень. Слід поставити акцент на тому, що встановлення критеріїв прогнозування надзвичайних ситуацій через комплексне вивчення геологічного середовища як техно- генно-природної системи дозволить не тільки мінімізувати ступінь ризику виникнення надзвичайних ситуацій, але й науково обґрунтовано підійти до розробки заходів їх попередження та уникнення. Це сприятиме безпечному функціонування промисло- вих об’єктів і проживанню населення, а також дозволить вирішити низку екологічних проблем, які ставлять Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 5 (частина I), 2009 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 5 (part I), 2009 307 гірничодобувні регіони на межу екологічного ризику. Прогнозу- вання вертикальних і горизонтальних рухів блоків гірських порід, які можуть виникнути внаслідок поновлення природної та фор- мування техногенної тріщинуватості в зонах розломної тектоніки, дозволить уникнути деформації залізничних і автомобільних доріг, трамвайних колій, газо- та інших трубопроводів. Моніторингові спостереження за станом дамб шламосховищ, ставків-накопичувачів, які споруджені в районах зон розломів, сприятиме попередженню їх руйнування і уникненню формуван- ня селів. У зв’язку з цим при вивченні сучасних рухів земної поверхні важливо встановити межі впливу гірничодобувних робіт на стійкість земної поверхні, величини швидкості осідань, які можна зіставляти з точністю нівелювання I класу, а також при цьому виділяти складову швидкості сучасних вертикальних рухів земної поверхні антропогенної та тектонічної природи. Виклад матеріалу і результати. За даними досліджень [2, 3, 4] район Кривбасу підіймається з швидкістю +2,6 - +5,1 мм/рік ( v∆ =+2,5 мм/рік). За оцінкою повторного нівелювання ІІ класу, виконаної О. Денисовим [2] на Південному полігоні (рис. 1) середня квадратична випадкова похибка на 1 км нівелірного ходу складає =η 0,41 мм/км. Рис. 1. Схема Південного геодинамічного полігону Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 5 (частина I), 2009 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 5 (part I), 2009 308 В таблиці 1 приведено швидкості реперів Південного геодинамічного полігону, які обчислені відповідно до глибинного репера 14530, умовно прийнятого за нерухомий. З таблиці 1 та графіка (рис. 2) видно, що межею осідання земної поверхні під впливом гірничодобувних робіт можна прийняти репер 10018, який просторово розташований у зоні Криворізько − Кремен- чуцького глибинного розлому. Зона глибинного розлому слугує природним "бар'єром" за межами якого денна поверхня не піддається деформаціям під впливом гірничодобувних робіт (рис. 3). Аналіз результатів показав, що в зоні Криворізько − Кре- менчуцького глибинного розлому швидкість осідання земної по- верхні на 2-3 мм/рік більш, ніж на суміжних ділянках, які розта- шовані за її межами на один і більше кілометрів. Максимальне опускання зафіксовано для глибинного репера 10017 і ґрунтового 10018. Це означає, що проведення гірничодобувних робіт сприяє активізації зони глибинного розлому, яка може бути оцінена ши- риною 2 км від репера Карбідний завод. Рисунок вигинів земної поверхні (від репера 10019 до репера 14530) виражається чергу- ванням позитивних і негативних форм вигину. Така хвилеподібна форма поверхні обумовлена причинами як тектонічного, так і техногенного характеру, оскільки в результаті підземної розробки родовища відбувається перерозподіл напружено-деформованого стану гірських порід, який може привести до ізостатичної рівноваги. По мірі віддалення від зони гірничих робіт простежується зміна швидкості осідання земної поверхні (рис. 3, 4). Результати аналізу залежності між швидкостями рухів реперів геополігону та відстанню від зони проведення гірничих робіт, виконаного за допомогою програмного модулю STATISTICA свідчать про те, що коефіцієнт кореляції між досліджуваними параметрами R = 0,88; коефіцієнт детермінації R2 = 0,75 (табл. 2). Для перевірки нульової гіпотези про відсутність якого б то не було лінійного зв'язку між змінною «швидкість осідання реперів» та незалежною зміною «віддалення від зони гірничих робіт» визначена статистика F(1,15) = 49,653; таке значення відповідає рівню значущості р = 0,000004. Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 5 (частина I), 2009 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 5 (part I), 2009 309 Таблиця 1 Результати спостережень на Південному геодинамічному полігоні Назва репера Відстань між реперами, км Віддалення від зони гірничих робіт, км Швидкість осідання реперів полігону υ, мм/рік Середня квадратична похибка визначення швидкості ,νm мм/рік 14530 10023 Інгулецький 10022 10021 10020 Вохімтрест 10019 10018 10017 Карбідний завод Шосе Переїзд Високовольтний 13663 12275 111 0 1,6 2,0 3,4 4,7 5,9 6,9 7,5 8,4 8,9 9,6 10,8 11,4 12,0 14,2 15,0 15,8 11,0 9,5 9,1 7,7 6,4 5,4 4,7 4,5 3,5 3,0 2,5 2,2 2,0 2,0 1,0 0,7 0,0 0,0 +2,6 +1,3 +0,7 -0,7 +0,7 -0,3 -1,6 -4,3 -5,4 -3,6 -5,0 -4,5 -3,3 -6,8 -6,7 -10,8 ±0,36 0,44 0,57 0,68 0,75 0,81 0,86 0,90 0,92 0,97 1,01 1,06 1,08 1,17 1,21 1,23 Віддалення від зони гірничих робіт, км Ш ви дк іст ь о сід ан ня р еп ер ів , м м/ рі к -12 -10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 -2 0 2 4 6 8 10 12 11 1 12 27 5 13 66 3 10 02 0 10 02 1 10 02 2 Ви со ко во ль тн ий Пе ре їзд Ш ос е Ка рб ідн ий за во д 10 01 7 10 01 8 10 01 9 Во хім тр ес т 14 53 010 02 3 Інг ул ец ьк ий Рис. 2. Зміна швидкості сучасних рухів земної поверхні (СРЗП) по мірі віддалення від зони обвалення Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 5 (частина I), 2009 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 5 (part I), 2009 310 Віддалення від зони гірничих робіт, км Ві дн ос т ні ш ви дк ос т і п ун кт ів ге оп ол іго ну , м м/ рік -10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 -2 0 2 4 6 8 10 12 14 53 0 Інг ул ец ьк ий 11 1 10 02 0 10 02 1 10 02 2 10 02 3 13 66 3 12 27 5 Ш ос е Пе ре їзд Ви со ко во ль тн ий Во хім тр ес т 10 01 7 Ка рб ідн ий за во д 10 01 9 10 01 8 Кр ив ор ізь ко -К ре ме нч уц ьк и ро зл ом Об лас ть ос іда ння зе мн ої п ове рхн і Об лас ть під нят тя зе мн ої п ове рхн і Рис. 3. Розподіл відносних швидкостей рухів пунктів геопо- лігону по відношенню до зони Криворізько − Кре- менчуцького глибинного розлому Кр ив ор із ьк о- Кр ем ен чу ць ки й ро зл ом ВИХІДНИЙ РЕПЕР ЗОНА ГІРНИЧИХ РОБІТ Рис. 4. Карта-схема швидкостей осідання реперів Північного геополігону Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 5 (частина I), 2009 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 5 (part I), 2009 311 Таблиця 2 Звіт регресійного аналізу для залежної змінної "швидкість осідання реперів" R=0,88 R2 = 0,77 Скорегований коефіцієнт R2 = 0,75 F(1,15)=49,653 p<0,00000 Станд. похибка оцінки: 1,773 Значення коеф. Станд. похибка Станд. похибка BETA BETA B коеф. B t(15) p-level -6,98375 0,732432 -9,53502 9,3E-08 П ар ам ет ри по в ід но ш ен ню «в ід да ле нн я ві д гі рн ич их р об іт » 0,876351 0,124367 0,944464 0,134034 7,046475 3,9E-06 Оскільки значення р достатньо мале, нульова гіпотеза від- хиляється, тобто кореляція є встановленою. Застосування станда- ртного модуля Multiple Regression (множинна регресія) програм- ного комплексу STATISTICA дало змогу виконати регресійний аналіз та встановити рівняння регресії, яке найкраще відображає досліджуваний процес, тобто представити довільну складну фун- кцію зміни швидкостей осідання реперів геополігону f(x) прости- ми і зручними для практичного використовування функціями j(x) таким чином, щоб відхилення j(x) від f(x) в області її завдання бу- ло якнайменшим по певному критерію наближення. Нижче наводяться графіки апроксимації лінійною, поліно- міальною, логарифмічною функціями відповідно (рис. 5-7). Для оцінки якості математичних моделей емпіричної залежності використано коефіцієнт детермінації (R2): yy j D D D D R 02 1−== , (1) де jD - дисперсія функції наближення; yD - дисперсія даних; 0D - дисперсія залишків. Окрім даного показника кнопка Analysis variance дозволила ознайомитися з результатами дисперсійного аналізу рівняння ре- гресії (табл. 3). Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 5 (частина I), 2009 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 5 (part I), 2009 312 y=-6,984+0,944S Віддалення від зони гірничих робіт, км Ш ви дк іст ь о сід ан ня р еп ер ів, м м/ рік -12 -10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 -2 0 2 4 6 8 10 12 Рис. 5. Апроксимація прямолінійною залежністю y=-10,377+5,291S-1,799S^2+0,35S^3-0,031S^4+9,402e-4S^5 Віддалення від зони гірничих робіт, км Ш ви дк іст ь о сід ан ня р еп ер ів, м м/ рік -12 -10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 -2 0 2 4 6 8 10 12 Рис. 6. Апроксимація поліноміальною кривою y=-6,703+7,872*log10(S) Віддалення від зони гірничих робіт, км Ш ви дк іст ь о сід ан ня р еп ер ів, м м/ рік -12 -10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 -2 0 2 4 6 8 10 12 Рис. 7. Апроксимація логарифмічною кривою Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 5 (частина I), 2009 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 5 (part I), 2009 313 Таблиця 3 Дисперсійний аналіз рівнянь регресії Результати Джерела варіації Сума квадратів Чи сл о ст уп ен ів св об од и df Середній квадрат Mean Squares F-критерій Логарифмічна функція R 0,91 Регресія Regress 178,65 1 178,6548 108,95 R2 0,83 Залишкова Residual 24,59 15 1,64 Скорегований R2 0,82 Загальна Total 203,24 p-level 2,83E-08 Лінійна функція R 0,88 Регресія Regress 156,09 1 156,09 49,65 R2 0,77 Залишкова Residual 47,15 15 3,14 Скорегований R2 0,75 Загальна Total 203,24 p-level 3,96E-06 Поліноміальна функція R 0,91 Регресія Regress 167,10 1 167,10 69,34 R2 0,82 Залишкова Residual 36,14 15 2,41 Скорегований R2 0,81 Загальна Total 203,24 p-level 5,24E-07 F - критерії одержаних рівнянь регресії значимі на 5 % рівні. Вірогідність нульової гіпотези (p-level) значно менше 0,05, що говорить про загальну значущість рівнянь регресії. Всі коефіцієнти рівнянь регресії (за винятком вільних членів) значущі на 5 % рівні (p-level < 0,05). Користуючись положенням: чим вище якість апроксимації, тим ближче до 1 значення коефіцієнта детермінації, можна зро- бити висновок про те, що всі моделі достатньо значимі. В цілому, підібрані рівняння пояснюють75,2 % (R2 = 0,752 - для лінійної Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 5 (частина I), 2009 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 5 (part I), 2009 314 апроксимації); 82,2 % (R2 = 0,822 - для логарифмічної апроксимації); 81,0 % (R2 = 0,810 - для поліноміальної апроксимації) варіації залежної змінної «швидкість осідання реперів» (рис. 8). Відповідно величина 1 – R2 характеризує частку дисперсії змінної у, викликану впливом всіх інших, неврахованих в даній моделі пояснюючих змінних, очевидно, частка всіх нев- рахованих в одержаних моделях відповідних змінних для лінійної, логарифмічної та поліноміальної апроксимацій складає відповідно 24,8 %; 17,8 % та 19,0 %. Для визначення якості виконаної апроксимації можна ско- ристуватися і середньою похибкою апроксимації, яка знаходиться за формулою ( ) %1001 ⋅⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ − = ∑ y yy n A , (2) де y – оцінка умовного математичного очікування; n – кількість вимірів. Рис. 8. Результати узагальнення регресійного аналізу Зазвичай вважають, що значення середньої помилки апроксимації не повинно перевищувати 12-15 % для достатньо достовірного наближення регресії до реальної залежності. В на- шому випадку результати свідчать про можливість використову- вання логарифмічної та поліноміальної моделей, для яких ця по- хибка склала відповідно 8,1 % та 11,5 %. Значно перевищує до- Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 5 (частина I), 2009 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 5 (part I), 2009 315 пустиму величину ця похибка для лінійної регресійної моделі (23,9 % >> 15 %). Висновки та напрямок подальших досліджень. Таким чином, у досліджуваному регіоні на земній поверхні та на глибині понад 1300 м постійно відбувається перерозподіл напру- жено-деформованого стану в гірничих масивах, у зв'язку з чим одні ділянки інтенсивно підіймаються, інші опускаються. Вико- нана оцінка деформацій земної поверхні в регіоні проведення гірничодобувних робіт та запропоновані моделі їх впливу на стійкість земної поверхні представляє інтерес з погляду охорони навколишнього середовища, розміщення крупних наземних про- мислово − цивільних комплексів, вивчення сучасних рухів земної поверхні тощо. ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ 1. Паранько І. С. Кривий Ріг – потенційна зона виникнення тех- ногенно-природних і техногенних надзвичайних ситуацій / І. С. Паранько, Г. Я. Смирнова, О. В. Іванова // Геолого- мінералогічний вісник. – 2005. - № 1. – С. 5-9. 2. Денисов А. И. Результаты исследований составляющих со- временных движений земной поверхности Криворожья / А. И. Денисов // Современные движения земной коры. – 1984. – С. 138 -140. 3. Куліковська О. Є. Про необхідність досліджень геодинаміч- них процесів у Кривбасі / О. Є. Куліковська, В. Д. Сидорен- ко // Вісник геодезії і картографії. – 1998. - № 1. – С. 8-12. 4. Тяпкин К. Ф. О годичной компоненте современных верти- кальных движений земной коры / К. Ф. Тяпкин, А. Г. Бонда- рук // Геофизический журнал. – 1983. - № 1. – С. 23-31.

Прогнозування впливу гірничодобувних робіт на стійкість земної поверхні

Institution

Ähnliche Einträge