Определение скорости перемещения деформаций растяжений в массиве при подземной выемке угля

Приведена швидкість переміщення деформацій в непорушеному масиві. Встановлено, що швидкість в породах середнього ступеня метаморфізму складає 15 м/добу. Середня швидкість переміщення деформацій в сланцях – 10 м/добу, в піщаниках – 15 м/добу. При повторній підробці швидкість переміщення деформацій...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2012
Автори:	Четверик, М.С., Синенко, М.А.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України 2012
Назва видання:	Геотехническая механика
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/54183
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:	Определение скорости перемещения деформаций растяжений в массиве при подземной выемке угля / М.С. Четверик, М.А. Синенко // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2012. — Вип. 103. — С. 241-248. — Бібліогр.: 6 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-54183
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-541832014-01-31T03:15:07Z Определение скорости перемещения деформаций растяжений в массиве при подземной выемке угля Четверик, М.С. Синенко, М.А. Приведена швидкість переміщення деформацій в непорушеному масиві. Встановлено, що швидкість в породах середнього ступеня метаморфізму складає 15 м/добу. Середня швидкість переміщення деформацій в сланцях – 10 м/добу, в піщаниках – 15 м/добу. При повторній підробці швидкість переміщення деформацій складає 17 м/добу. Deformation’s speed travel in the virgin rock massif is given in this article. It has been determined that deformation’s speed in the rocks of medium-scale metamorphism was 15 meters over the entire circadian period. The average speed of deformation’s travel in the shale rocks is 10 meters over the entire circadian period and in the sandstone is 15 meters over the entire circadian period. During the recurring undermining the speed travel of deformations is 17 meters over the entire circadian period. 2012 Article Определение скорости перемещения деформаций растяжений в массиве при подземной выемке угля / М.С. Четверик, М.А. Синенко // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2012. — Вип. 103. — С. 241-248. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. 1607-4556 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/54183 622.23:622.831:539.3 ru Геотехническая механика Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
description	Приведена швидкість переміщення деформацій в непорушеному масиві. Встановлено, що швидкість в породах середнього ступеня метаморфізму складає 15 м/добу. Середня швидкість переміщення деформацій в сланцях – 10 м/добу, в піщаниках – 15 м/добу. При повторній підробці швидкість переміщення деформацій складає 17 м/добу.
format	Article
author	Четверик, М.С. Синенко, М.А.
spellingShingle	Четверик, М.С. Синенко, М.А. Определение скорости перемещения деформаций растяжений в массиве при подземной выемке угля Геотехническая механика
author_facet	Четверик, М.С. Синенко, М.А.
author_sort	Четверик, М.С.
title	Определение скорости перемещения деформаций растяжений в массиве при подземной выемке угля
title_short	Определение скорости перемещения деформаций растяжений в массиве при подземной выемке угля
title_full	Определение скорости перемещения деформаций растяжений в массиве при подземной выемке угля
title_fullStr	Определение скорости перемещения деформаций растяжений в массиве при подземной выемке угля
title_full_unstemmed	Определение скорости перемещения деформаций растяжений в массиве при подземной выемке угля
title_sort	определение скорости перемещения деформаций растяжений в массиве при подземной выемке угля
publisher	Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України
publishDate	2012
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/54183
citation_txt	Определение скорости перемещения деформаций растяжений в массиве при подземной выемке угля / М.С. Четверик, М.А. Синенко // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2012. — Вип. 103. — С. 241-248. — Бібліогр.: 6 назв. — рос.
series	Геотехническая механика
work_keys_str_mv	AT četverikms opredelenieskorostiperemeŝeniâdeformacijrastâženijvmassivepripodzemnojvyemkeuglâ AT sinenkoma opredelenieskorostiperemeŝeniâdeformacijrastâženijvmassivepripodzemnojvyemkeuglâ
first_indexed	2025-07-05T05:34:36Z
last_indexed	2025-07-05T05:34:36Z
_version_	1836783949597114368
fulltext	"Геотехническая механика" 241 УДК 622.23:622.831:539.3 М.С. Четверик д. т. н., проф., М.А. Синенко асп. (ИГТМ им. Н.С. Полякова НАН Украины) ОПРЕДЕЛЕНИЕ СКОРОСТИ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ДЕФОРМАЦИЙ РАСТЯЖЕНИЙ В МАССИВЕ ПРИ ПОДЗЕМНОЙ ВЫЕМКЕ УГЛЯ Приведена швидкість переміщення деформацій в непорушеному масиві. Встановлено, що швидкість в породах середнього ступеня метаморфізму складає 15 м/добу. Середня швидкість переміщення деформацій в сланцях – 10 м/добу, в піщаниках – 15 м/добу. При повторній підробці швидкість переміщення деформацій складає 17 м/добу. THE DETERMINATION OF TENSILE DEFORMATION’S SPEED TRAVEL IN MASSIF DURING THE COAL MINING Deformation’s speed travel in the virgin rock massif is given in this article. It has been de- termined that deformation’s speed in the rocks of medium-scale metamorphism was 15 meters over the entire circadian period. The average speed of deformation’s travel in the shale rocks is 10 meters over the entire circadian period and in the sandstone is 15 meters over the entire circa- dian period. During the recurring undermining the speed travel of deformations is 17 meters over the entire circadian period. При выемке угля в газонасыщенном углепородном массиве происходят два независимых процесса: перемещается очистной забой и вверх от него раз- вивается зона деформаций растяжений, которая на определенной высоте сме- няется зоной сжатий. При этом над очистным пространством образуется раз- рушенный массив, который проявляет себя как горное давление. В результате разрушения подработанного массива горных пород увеличивается количество метана. Он сосредотачивается в зонах деформаций растяжений. Зоны дефор- маций растяжений в массиве зависят как от параметров процесса сдвижения, скорости развития деформаций в массиве, так и от параметров очистного за- боя. Управляя скоростью подвигания забоя и его параметрами можно дости- гать разрушения именно тех пластов пород, в которых содержится метан. Изучение параметров зон деформаций растяжений во взаимосвязи с парамет- рами сдвижения массива горных пород и параметрами очистного забоя по- зволит целенаправленно осуществить дегазацию массива путем извлечения из него метана. Процесс сдвижения происходит за определенный период времени, следо- вательно, деформации в массиве также развиваются с какой то определенной скоростью. Эта скорость была определена ранее для нарушенного и ненару- шенного массивов. Результаты исследований, которые изложены в статье, ос- новываются на инструментальных наблюдениях, полученных следующими учеными: в ненарушенном массиве эту скорость определили [1] , проф. Кули- баба С.Б. [2]. В нарушенном массиве – польский ученый А. Ковальски [3]. В связи с тем, что скорость развития деформаций в массиве для различных ус- ловий (для малых глубин, для больших глубин, подработанный и неподрабо- танный массив) различна, то используем инструментальные наблюдения, по- Выпуск № 103 242 лученные вышеперечисленными учеными. Скорость развития деформаций в горном массиве по [1]. Скорость развития деформаций по плоскости сдвижения различна. Ско- рость деформаций растяжений постепенно нарастает до достижения центра массы блока. Затем деформации с приближением к очистному забою возрас- тают как по величине, так и скорости. Об этом можно судить по скоростям развития деформаций растяжения, которые происходят в динамической мульде на земной поверхности. Так, начальная скорость деформаций растя- жений составляет 0,04·10 -3 - 0,09·10 -3 м/сутки, а конечная максимальная ско- рость - 0,25·10 -3 м/сутки, т.е. конечная скорость деформаций растяжений в 6,2-2,8 раза выше, чем вначале сдвижения. Несмотря на разный характер на- пряжений и разную величину скорости деформаций, можно определить сред- нюю скорость развития деформаций по плоскости сдвижения от поверхности до забоя. Для этого воспользуемся данными об общей продолжительности сдвижения при различных глубинах разработки, приведенных в «Правилах охраны...» [4]. Продолжительность деформаций растяжений составляет 1/3 общей продолжительности процесса сдвижения. Это время и принимается для расчета скорости развития деформаций по плоскости сдвижения. В таблице приведены продолжительность процесса сдвижения и период опасных деформаций в зависимости от глубины разработки и скорости пере- мещения забоя, рекомендованные «Правилами охраны...» для Донецкого бас- сейна [4], а также рассчитанная скорость развития деформаций в горном мас- сиве. Таблица 1 - Скорости развития деформаций в горном массиве Глубина разработки, м Продолжительность процесса сдвижения, мес. Скорость развития деформаций по плоскости сдвижения, м/сут Скорость подвигания очистного забоя, м/мес 30 50 70 Общая продолжительность процесса сдвижения 100 300 500 700 1000 5 / 2,0 13 / 2,3 22 / 2,3 30 / 2,3 44 / 2,3 4 / 2,5 8 / 3,8 18 / 2,8 19 / 3,7 20 / 5,0 3 / 3,3 6 / 5,0 10 / 5,0 13 / 5,4 19 / 5,3 Период опасных деформаций 100 300 500 700 3 / 3,3 8 / 3,8 12 / 4,2 16 / 4,4 2 / 5,0 5 / 6,0 7 / 7,1 10 / 7,0 2 / 5,0 4 / 7,5 5 / 10,0 7 / 10,0 Наиболее характерной скоростью развития деформаций в горном массиве следует считать ту, которая определена исходя из периода опасных деформа- ций при наибольшей скорости перемещения очистного забоя. Горные породы в зависимости от степени метаморфизма обладают вязко- "Геотехническая механика" 243 пластичными, упруго-пластичными и упругими деформационными свойства- ми. Поэтому, скорость развития деформаций в них будет различной. Отсюда следует, что приведенные в таблице скорости развития деформаций в горном массиве по плоскости сдвижения носят только приближенные значения. Для конкретных условий подрабатываемой геологической толщи необходимо и соответствующее определение скорости развития деформаций, которое может быть установлено на основании инструментальных наблюдений. Так, для ус- ловий Западного Донбасса в «Правилах охраны...» продолжительность про- цесса сдвижения рекомендуется увеличить в 1,3 раза [4]. А это значит, что скорость развития деформаций в породах слабой степени метаморфизма меньше в 1,3-1,5 раза. Она составляет 6-10 м/сутки. В породах высокой сте- пени метаморфизма скорость развития деформаций значительно выше. Так, процесс сдвижения на шахте «50-летия Октября» и «Зверевская» при прочно- сти песчаников f = 15-18 (высокая степень метаморфизма) происходил за 6 месяцев, что соответствует расчетной скорости деформаций в горном массиве 15-18 м/сутки. На основании литературных данных, а также проведенных расчетов в таблице 2 приведены приближенные данные о скорости развития деформаций в горном массиве по плоскости сдвижения в породах разной сте- пени метаморфизма. Таблица 2 – Скорость развития деформаций в горном массиве в породах разной степени метаморфизма Степень метаморфизма пород Слабая Средняя Высокая Скорость развития деформаций по плоскости сдвижения, м/сутки 6-10 10-15 15-20 Длина сдвигающихся блоков, м 20-60 60-120 120-200 Как следует из таблицы, с повышением глубины разработки скорость раз- вития деформаций по плоскости сдвижения увеличивается. Это может быть вызвано не только повышением прочности пород разного литологического состава, но и природой развития деформаций. В процессе развития деформа- ций растяжений от поверхности по плоскости сдвижения изменяется конфи- гурация блока и размещение центра масс. Поэтому в глубине массива над за- боем возможны различные виды деформаций, которые приводят к отделению сдвигающегося блока. Плоскость сдвижения от поверхности до забоя, по ко- Выпуск № 103 244 торой сдвинулся блок, до поступления ее в зону сжатий, будем называть зо- ной растяжений или зоной разуплотнения пород. Зону контакта сдвигающе- гося и сдвинувшегося блоков - зоной сжатий или зоной уплотнения пород. При перемещении очистного забоя зона растяжений заменяется зоной сжатий (важнейшее свойство динамической мульды сдвижения). Скорость развития деформаций в горном массиве по [2]. Профессором Кулибабой С.Б. было установлено, что в различные перио- ды процесса сдвижения скорость его распространения в массиве не одинако- ва. Это основывается на инструментальных наблюдениях, которые были про- ведены на шахте «Глубокая» объединения «Донецкуголь». Осуществлялась подработка вентиляционного ствола №1 двумя спаренными лавами в сле- дующих условиях: средняя глубина разработки – 541м, вынимаемая мощность пласта – 1,15м, общая длина двух подрабатывающих лав – 400м, управление кровлей – полное обрушение, месячное подвигание очистных забоев в пределах целика – до 20м. Вентиляционный ствол №1 диаметром в свету 4,5м пройден на глубину 426м, закреплен бетонитом толщиной 0,5м с бетонными опорными венцами. Инструментальные наблюдения за процессом сдвижения проводились по 17- ти парам реперов, заложенных в породу и крепь ствола. Среднее расстояние по вертикали между соседними парами реперов составляло 25,4м. В процессе инструментальных наблюдений определялись оседания реперов на различные моменты процесса сдвижения. В результате было установлено, что скорость распространения процесса сдвижения в массиве от зумпфа ствола к его устью в своей активной стадии являлась неравномерной. Кулибабой С.Б. было введено понятие временного градиента нормиро- ванных оседаний массива G, под которым понимается период в сутках, за ко- торый некоторое нормированное оседание распространяется вверх на 100м по подрабатываемому массиву. На рисунке 1 показаны графики, позволяющие видеть, как изменяются усредненные значения G в период активной стадии процесса сдвижения по оси рассматриваемого ствола. Недостатком этого графика является то, что он не показывает, как изменя- ется скорость деформаций в массиве. Поэтому, опираясь на данные профес- сора Кулибабы С.Б., построен следующий график. "Геотехническая механика" 245 0 20 40 G, сут 50 100 150 200 250 300 350 0 5 10 15 20 25 30 V, м/сут 4060 50 100 150 200 250 300 350 з о н а р а с с л о е н и й H = 2 2 0 м a б Рис. 1 – а) градиент нормированных оседаний массива G по Кулибабе; б) изменение скорости перемещения деформаций в массиве на разной глубине Из рисунка 1 видно, что скорость развития деформаций растяжений от за- боя к поверхности неравномерна. Причем в верхней части эта скорость на- много больше, чем в нижней. Это может быть обусловлено тем, что до опре- деленной глубины (высота зоны расслоений) скорость приводит к разруше- нию массива горных пород и поэтому скорость по величине несколько ниже. Выше зоны расслоений наблюдается плавное оседание пород без разрыва сплошности, поэтому при оседании массива наблюдается большая скорость. Исходя из этого, определим эту высоту зоны расслоений в массиве. Восполь- зуемся следующими данными: длина блока LБ = 15 м, скорость развития деформаций для пород средней степени метамор- физма VД = 8 м/сутки, скорость подвигания забоя VЗ = 1 м/сутки. Были проведены исследования для различных горнотехнических условий, из которых следует, что шаг обрушения взаимосвязан со скоростью подвига- ния забоя. Скорость подвигания забоя определена по графику [5] учитывая шаг обрушения кровли. При малой скорости принимаем шаг обрушения 15 м/сутки. Выпуск № 103 246 0 20 40 60 120 14080 100 0 20 40 60 80 100 120 Швидкість посування, м/місК р о к о б в а л е н н я ( п е р в и н н и й ), м Рис. 2 – Определение скорости подвигания очистного забоя в зависимости от шага обрушения кровли по Иванову А.С. Тогда, имея все исходные данные, высоту зоны расслоений вычисляем по формуле ДР V V L H 3 2   [6] и она равна 220 м. По графику видим, что высота зоны расслоений разделяет массив горных пород на две части – где скорость развития деформаций меньшая (ниже зоны расслоений) и где эта скорость большая (выше зоны расслоений). На основании этого графика также можно определить скорости для пород в массиве, использую стратиграфическую колонку. Таблица 3 – Скорость развития деформаций растяжений в породах в зависимости от глубины разработки Песчаник Сланцы Глубина, м Мощ- ность, м Скорость V, м/сут Глубина, м Мощ- ность, м Скорость V, м/сут 50 6,6 37 86,3 6,6 27 83 3,3 27 92,9 13,2 27 139,6 3 11,5 109,9 26,4 23 163,2 6,5 16 142,9 19,8 11,5 183 4,9 11,5 169,8 13,2 14,5 226,4 3 7,5 209,9 3,3 8 235 3 8,5 250 6,6 9,5 259,9 10 10 283 6,6 5,5 295 6,5 4,5 289,6 6,6 5 319,8 3 6 303,3 16,5 4,5 336,3 3 6 326,4 9,9 7 323,1 3 6,5 "Геотехническая механика" 247 Рис. 3 – Распределение величин скорости развития деформаций растяжений по мощно- сти песчаника Рис. 4 – Распределение величин скорости развития деформаций растяжений по мощно- сти сланцев В нарушенном массиве скорость развития деформаций была определена на основе геодезических измерений, выполненных польским ученым А. Ко- вальски. Эти измерения выполнялись на польской шахте «Сташиц» на по- верхности над разрабатываемыми лавами [3]. На основании этих инструмен- тальных измерений нами определена скорость развития деформаций, которая составила 17 м/сутки. В таблице 4 приведены горно-геологические условия 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 ск о р о ст ь р а зв и т и я д еф о р м а ц и й р а ст я ж ен и й , м /с ут к и мощность песчаника, м 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ск о р о ст ь р а зв и т и я д еф о р м а ц и й р а ст я ж ен и й , м /с ут к и мощность сланцев, м Выпуск № 103 248 шахт, на которых производились исследования. Таблица 4 – Горно-геологические условия шахт Параметры Шахта «Глубокая», Украина Шахта «Сташиц», Польша Способ управления кровлей Полное обрушение Полное обрушение Протяженность лавы, м 400 300 Глубина разработки, м 541 550-580 Мощность пласта, м 1,15 2,10 Месячное подвигание лавы, м 20 78-186 Выводы: 1. Проведенные исследования свидетельствуют, что скорость переме- щения деформаций в ненарушенном массиве, установленная на основе инст- рументальных наблюдений, составляет в породах слабой степени метамор- физма 6-10 м/сутки, средней 10-15 м/сутки, высокой 15-20 м/сутки и более. 2. На основе наблюдений Кулибабы С.Б. установлено, что скорость в породах средней степени метаморфизма составляет около 15 м/сутки. 3. Средняя скорость перемещения деформаций в сланцах составляет 10 м/сутки, а для песчаника – 15 м/сутки. 4. В разрушенных породах средней степени метаморфизма при повторной подработке скорость перемещения деформаций составляет 17м/сутки. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Четверик М.С., Андрощук Е.В. Теория сдвижения массива горных пород и управления деформаци- онными процессами при подземной выемке угля. Институт геотехнической механики им. Н.С. Полякова НАНУ. Днепропетровск, 2004. - 150с. 2. Кулибаба С.Б. Исследования скорости распространения процесса сдвижения в подрабатываемом массиве горных пород / Кулибаба С.Б. // Вісті Донецького гірничого інституту. – Донецьк: ДонНТУ, 2004. - №1. – С. 78-82. 3. Ковальски А. Деформация поверхности над быстро подвигающимся фронтом горных работ // Док- лады IX Конгресса İSM, Прага 18-22 апреля 1994г. – С. 320-329. 4. Правила охраны сооружений и природных объектов от вредного влияния подземных разработок на угольных месторождениях. Утв. Минуглепром СССР. М.: Недра, 1981. – 288 с. 5. Іванов О.С. Закономірності зміни стійкості підготовчих виробок вугільних шахт з урахуванням швидкості посування вибою лави: Автореф. дис…к-та техн. наук. – Дніпропетровськ, 2011. – 18с. 6. Четверик М.С., Синенко М.А., Четверик И.В. Горное давление и сдвижение массива горных пород при выемке угля // Матеріали міжнар. конф. «Форум гірників – 2010». – Дніпропетровськ: РВК НГУ, 2010. – С. 239 – 248. "Геотехническая механика" 249 УДК 553.3/9: 622.7 Д.В. Швец, инженер-проектировщик (ГП «ГПИ «Кривбасспроект») К ВОПРОСУ О ПЕРСПЕКТИВНОМ ОСВОЕНИИ ТЕХНОГЕННЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ГОРНО-ОБОГАТИТЕЛЬНЫХ КОМБИНАТОВ Проаналізовано основні положення, проектні завдання, техніко-економічні обґрунтування і техно-робочі проекти, виконані в різні роки ДП «ДПІ «Кривбаспроект» з метою розкриття запасів родовищ, розробки і подальшого нарощування потужностей гірничо-збагачувальних комбінатів. Історичний екскурс прийнятих рішень по проектуван- ню ГЗК зумовлює вибір раціональної технології видобутку руди на рівні комплексного ви- користання мінеральних ресурсів родовища. Запропоновані схеми ведення гірничих робіт мають рекомендаційний характер TO THE QUESTION ABOUT PERSPECTIVE DEVELOPMENT OF TECHNOGENIC DEPOSITS OF MINING-CONCENTRATE PLANTS Substantive provisions, project tasks, feasability studies and technic-work projects, executed in different years by SE «SPI «Krivbassproekt» are analyzed in this article with the purpose of the deposits reserves opening, development and further power increase of mining-concentrate plants. Historical digression of the accepted decisions on planning of MCPs predetermines the choice of rational technology of ore extraction at the level of the complex use of mineral re- sources of the deposit. The offered charts of conduction of mountain works have recommendation character. Проблема и ее связь с научными и практическими задачами. Обеспе- чение добычи или обособленного временного складирования попутно извле- каемых вскрышных пород необходимо осуществлять на государственном уровне. Разработка государственных стандартов отработки месторождений полез- ных ископаемых и стимулирование предприятий горно-металлургического комплекса за счет усовершенствования экономических и организационных факторов предполагается расчетом коэффициента комплексности Кком ис- пользования минеральных ресурсов месторождения, который определяется по формуле (1) , 'N N К ком  (1) где N и N ’ – количество полезных компонентов или видов вскрышных по- род данного месторождения, которые соответственно используются и могут быть использованы [1]. В наше время существует ряд горных предприятий, на которых использу- ются некоторые виды вскрышных пород, но в незначительных объемах (в сравнении с запасами и потребностями регионов). В этих случаях оценка полноты использования ресурсов месторождения коэффициентом комплекс- ности будет односторонней. Необходимо учитывать и количественную сто- рону.

Определение скорости перемещения деформаций растяжений в массиве при подземной выемке угля

Репозитарії

Схожі ресурси