Исследование деформирования пород кровли выемочных выработок
Розглянуто методики спостережень за деформаціями покрівлі виробок. Запропоновано спільне використання геометричного нівелювання та спостережень за зміщеннями глибинних реперів. Наведено результати маркшейдерських вимірів у гірничих виробках. Встановлені закономірності деформації покрівлі виробок, що...
Збережено в:
| Дата: | 2013 |
|---|---|
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України
2013
|
| Назва видання: | Наукові праці УкрНДМІ НАН України |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/57200 |
| 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: | Исследование деформирования пород кровли выемочных выработок / Ю.М. Халимендик, А.В. Бруй, А.С. Барышников // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2013. — № 13, ч. 1. — С. 21-30. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-57200 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-572002014-03-06T03:01:16Z Исследование деформирования пород кровли выемочных выработок Халимендик, Ю.М. Бруй, А.В. Барышников, А.С. Розглянуто методики спостережень за деформаціями покрівлі виробок. Запропоновано спільне використання геометричного нівелювання та спостережень за зміщеннями глибинних реперів. Наведено результати маркшейдерських вимірів у гірничих виробках. Встановлені закономірності деформації покрівлі виробок, що дозволяють обґрунтовувати величину податливості відпорного кріплення. Methods of observation over gateroad roof deformations are reviewed. Combined usage of geometric levelling and observations over displacement of deep-seated anchors (tell-tales) is proposed. Results of surveying measurements in mine workings are given. Regularities of gateroad roof deformations are determined that enable substantiating the magnitude of yielding of supports. 2013 Article Исследование деформирования пород кровли выемочных выработок / Ю.М. Халимендик, А.В. Бруй, А.С. Барышников // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2013. — № 13, ч. 1. — С. 21-30. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. 1996-885X http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/57200 622.831 ru Наукові праці УкрНДМІ НАН України 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 |
Розглянуто методики спостережень за деформаціями покрівлі виробок. Запропоновано спільне використання геометричного нівелювання та спостережень за зміщеннями глибинних реперів. Наведено результати маркшейдерських вимірів у гірничих виробках. Встановлені закономірності деформації покрівлі виробок, що дозволяють обґрунтовувати величину податливості відпорного кріплення. |
| format |
Article |
| author |
Халимендик, Ю.М. Бруй, А.В. Барышников, А.С. |
| spellingShingle |
Халимендик, Ю.М. Бруй, А.В. Барышников, А.С. Исследование деформирования пород кровли выемочных выработок Наукові праці УкрНДМІ НАН України |
| author_facet |
Халимендик, Ю.М. Бруй, А.В. Барышников, А.С. |
| author_sort |
Халимендик, Ю.М. |
| title |
Исследование деформирования пород кровли выемочных выработок |
| title_short |
Исследование деформирования пород кровли выемочных выработок |
| title_full |
Исследование деформирования пород кровли выемочных выработок |
| title_fullStr |
Исследование деформирования пород кровли выемочных выработок |
| title_full_unstemmed |
Исследование деформирования пород кровли выемочных выработок |
| title_sort |
исследование деформирования пород кровли выемочных выработок |
| publisher |
Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України |
| publishDate |
2013 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/57200 |
| citation_txt |
Исследование деформирования пород кровли выемочных выработок / Ю.М. Халимендик, А.В. Бруй, А.С. Барышников // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2013. — № 13, ч. 1. — С. 21-30. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
| series |
Наукові праці УкрНДМІ НАН України |
| work_keys_str_mv |
AT halimendikûm issledovaniedeformirovaniâporodkrovlivyemočnyhvyrabotok AT brujav issledovaniedeformirovaniâporodkrovlivyemočnyhvyrabotok AT baryšnikovas issledovaniedeformirovaniâporodkrovlivyemočnyhvyrabotok |
| first_indexed |
2025-07-05T08:26:59Z |
| last_indexed |
2025-07-05T08:26:59Z |
| _version_ |
1836794794818404352 |
| fulltext |
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 13 (частина I), 2013
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 13 (part I), 2013
21
УДК 622.831
ИССЛЕДОВАНИЕ ДЕФОРМИРОВАНИЯ ПОРОД
КРОВЛИ ВЫЕМОЧНЫХ ВЫРАБОТОК
Халимендик Ю. М., Бруй А. В., Барышников А. С.
(ГВУЗ «НГУ», г. Днепропетровск, Украина)
Розглянуто методики спостережень за деформаціями пок-
рівлі виробок. Запропоновано спільне використання геометрично-
го нівелювання та спостережень за зміщеннями глибинних репе-
рів. Наведено результати маркшейдерських вимірів у гірничих
виробках. Встановлені закономірності деформації покрівлі виро-
бок, що дозволяють обґрунтовувати величину податливості від-
порного кріплення.
Methods of observation over gateroad roof deformations are re-
viewed. Combined usage of geometric levelling and observations over
displacement of deep-seated anchors (tell-tales) is proposed. Results
of surveying measurements in mine workings are given. Regularities
of gateroad roof deformations are determined that enable substantiat-
ing the magnitude of yielding of supports.
Внедрение новых видов крепи (анкерных систем; комбини-
рованных крепей и т.д.) сопровождаются мониторингом состоя-
ния крепи и массива боковых пород [1]. Текущий мониторинг
включает в себя визуальный контроль качества выполняемых ра-
бот, состояние выработки, приборный контроль нагружения ан-
керов и перемещение слоев пород приконтурной зоны выработки.
Наибольшую информацию о состоянии массива дают глу-
бинные индикаторы, устройство которых основано на закрепле-
нии в шпуре на соответствующих глубинах отрезков троса с по-
мощью якорей. Наблюдения на глубинных станциях включают в
себя определение смещений якорей относительно друг друга и
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 13 (частина I), 2013
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 13 (part I), 2013
22
наиболее глубокого репера, который, как правило, принимается
за исходный и считается неподвижным. Вне зоны влияния очист-
ных работ при достаточной глубине скважины (5-7 м) такое до-
пущение можно считать справедливым, не приводящим к боль-
шим ошибкам.
В зонах влияния очистных работ для фиксации перемеще-
ния глубинных реперов используются короткие боковые репера в
виде металлических стержней длиной 150 мм. Контурные глу-
бинные репера устанавливаются в одной плоскости и, как прави-
ло, вертикальные репера «привязаны» к горизонтальным
(рис. 1) [2].
Рис. 1. Схема использования контурных и глубинных репе-
ров
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 13 (частина I), 2013
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 13 (part I), 2013
23
Применение такой «классической» схемы можно быть эф-
фективным при неизменном положении боковых реперов. При
слабых боковых породах можно наблюдать вдавливание крепи в
почву [3] и «заволачивание» слоев пород вниз (рис. 2). Измене-
ние положения боковых реперов неизбежно приведет к сниже-
нию достоверности получаемых результатов.
Рис. 2. Состояние горного массива в бортах выработки в
условиях шахты «Степная»
При приемочных испытаниях крепей рекомендуется произ-
водить нивелирование контура выработки [1]. Целью этих заме-
ров является определение доли смещения пород приконтурной
зоны выработки в общей конвергенции.
Для совершенствования способа наблюдения за смещением
породных слоев вокруг выработки было использовано геометри-
ческое нивелирование глубинных реперов. В условиях шахты
«Степная» в 165-м сборном штреке произведено наблюдение за
деформацией горного массива при двухуровневом анкеровании
кровли и креплении штрека арочной крепью (рис. 3). Боковые
породы представлены переслаивающимися алевролитами и ар-
гиллитами с прочностью на одноосное сжатие до 25 МПа и со
слабым сцеплением.
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 13 (частина I), 2013
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 13 (part I), 2013
24
1 – комплекс DBT;
2 – крепь КШПУ 17,7;
3 – штанговые сталеполимерные анкеры;
4 – канатные анкеры, установлены спарено, с шагом 1,4 м;
5 – боковой анкер для поддержания верхняка;
6 – анкер для поддержания кровли;
7 – обрезной ряд;
8 – стойка в плоскости рамы;
9 – накатной костер;
10 – вертикальная боковая стойка между кровлей пласта и
почвой выработки, диаметр 180-200 мм.
Рис. 3. Паспорт крепления 165-го сборного штрека
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 13 (частина I), 2013
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 13 (part I), 2013
25
Процесс формирования зоны неупругих деформаций изу-
чался с помощью глубинных реперов, заложенных в скважине
диаметром 32 мм и глубиной до 9 м, пробуренной вертикально в
кровлю на каждом сечении. В каждой скважине с шагом 1,0 м
установлены глубинные реперы в количестве, зависящем от дли-
ны скважины (до 9 реперов). Для определения высотного поло-
жения точек устья наблюдательной станции и глубинных реперов
прокладывался прямой и обратный нивелирный ход. Исходные
реперы хода были закреплены за пределами зоны влияния очист-
ной выработки.
Для сравнения применяемой методики определения дефор-
маций пород кровли с «классической», произведено сопоставле-
ние результатов. При использовании данных только по глубин-
ным станциям, до подхода лавы можно зафиксировать развитие
деформаций на участках 0-3 м в виде расширения горного масси-
ва (рис. 4).
Рис. 4. Опускания глубинных реперов без использования ре-
зультатов нивелирования до подхода лавы
При использовании результатов нивелирования тех же глу-
бинных реперов установлено, что с приближением очистного за-
боя лавы произошло равномерное опускание глубинных реперов,
заложенных на глубине 3-9 м, на величину до 15 мм (рис. 5). На
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 13 (частина I), 2013
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 13 (part I), 2013
26
основании этих данных можно утверждать, что в зоне опорного
давления впереди лавы в кровле выработки не только формирует-
ся область деформации, но и вся толща пород подвержена опус-
канию.
Рис. 5. Опускания глубинных реперов с использованием ре-
зультатов нивелирования до подхода лавы
После прохода очистного забоя, при использовании «клас-
сической» методики, установлено, что в кровле выработки фор-
мируется зона неупругих деформаций на высоту до 6 м, далее
никаких значительных смещений не зафиксировано (рис. 6).
Рис. 6. Опускания глубинных реперов без использования ре-
зультатов нивелирования после прохода лавы
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 13 (частина I), 2013
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 13 (part I), 2013
27
При использовании результатов нивелирования установлено
равномерное опускание реперов, заложенных на глубине 6-9 м,
на величину до 200 мм (рис. 7).
Рис. 7. Опускания глубинных реперов с использованием ре-
зультатов нивелирования после прохода лавы
Из приведенного примера оценки деформации пород кровли
видно, что результаты нивелирования глубинных реперов в кров-
ле выработки дают возможность дополнительно утверждать, что
толща пород в условиях шахты «Степная» на высоте 6-9 м от
кровли выработки подвержена равномерному опусканию.
Наряду с опусканием кровли установлено поднятие почвы, и
внедрение стоек крепи в почву (рис. 8).
Величина опускания верхнего элемента крепи b, исходя из
вышеизложенных результатов, описывается формулой:
p
h
p
b = a + k , (1)
где a – опускание слоев пород основной кровли;
кр – коэффициент расслоения пород в разрушенной зоне;
hp – высота зоны разрушенных пород.
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 13 (частина I), 2013
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 13 (part I), 2013
28
Рис. 8. Смещение элементов системы крепь-массив в зави-
симости от расстояния до очистного забоя лавы
При пучении, породы почвы теряют свою первоначальную
прочность и практические не сопротивляются вдавливанию стоек
крепи. Поэтому, величина внедрения стоек арочной крепи в поч-
ву практически равна величине опускания верхнего элемента
крепи или отличается на величину смещения в замках и пласти-
ческих деформаций верхняка (см. рис. 8), однако податливость
арки, которая предусмотрена замковым соединением, из-за бес-
препятственного внедрения стойки в почву не реализуется. Тогда
величину внедрения стоек крепи в почву С можно выразить фор-
мулой:
p
p
h
p
C = a + k , (2)
где р – величина пластической деформации верхнего эле-
мента крепи и вертикальных смещений в замковых соединениях.
Внедрению стоек крепи в почву можно противостоять при-
менением подпятников или подкладок под стойки крепи.
Количественная оценка величин деформации системы
«крепь-массив» в зонах влияния очистных работ позволяет более
эффективно конструировать элементы крепи. Создавая систему
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 13 (частина I), 2013
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 13 (part I), 2013
29
крепления, которая с одной стороны обеспечивает податливость
на величину опускания пород основной кровли, а с другой сторо-
ны препятствует развитию зоны неупругих деформаций прикон-
турной зоны выработки можно сохранить выемочную выработку
с минимальными потерями сечения.
На основании проведенных исследований сформирована
картина деформирования пород кровли выработок после прохода
лавы в условиях слабых боковых пород шахты «Степная»
(рис. 7).
a – опускание слоев пород основной кровли;
b – величина опускания кровли (верхнего элемента арочной крепи);
hp – высота зоны неупругих деформаций пород;
c – величина внедрения стойки крепи в почву.
А – первоначальное положение слоев пород основной кровли;
B – положение слоев пород основной кровли после выемки пласта.
1 – арочная крепь;
2 – арочная крепь после деформирования;
3 – охранная конструкция после прохода лавы.
Рис. 7. Схема деформирования пород кровли выработок по-
сле прохода лавы в условиях слабых боковых пород
шахты «Степная»
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 13 (частина I), 2013
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 13 (part I), 2013
30
Выводы: Приведенные результаты наблюдений за состоя-
нием системы крепь-массив в выемочной выработке подтвердили
эффективность применения геометрического нивелирования, в
результате чего установлена равномерно опускающаяся зона гор-
ного массива над штреком и соизмеримое внедрение стоек крепи
в почву. Дальнейшее использование результатов наблюдений за
глубинными реперами с использованием геометрического ниве-
лирования станет основой для проектирования систем крепления
выемочных выработок с заданным отпором, обеспечивающим
обоснованную величину податливости.
СПИСОК ССЫЛОК
1. Булат А. Д., Виноградов В. В. Опорно-анкерне кріплення гір-
ничих виробок вугільних шахт / Ін-т геотехнічної механіки
НАН України. Дніпропетровськ. –– 2002. –– с. 372.
2. Новиков А. О. Проверка рекомендаций по расчету парамет-
ров комбинированной крепи / А. О. Новиков, И. Н. Шестопа-
лов // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. Збірник науко-
вих праць № 10. –– Донецьк. –– 2012. –– С. 250––269.
3. Курченко Э. П., Тупиков Б. Т., Макаров С. В., Бармин В. А.
Исследование взаимодействия арочной крепи с пучащими
породами почвы / Э. П. Курченко, Б. Т. Тупиков, С. В. Мака-
ров, В. А. Бармин // Уголь Украины № 10, 2008 г. –– С. 20—22.
|