Границы зон области сдвижения массива в расчетных схемах

Розглянуто різні розрахункові схеми для прогнозу зрушення масиву гірських порід над очисною виробкою, що застосовували-ся в останні десятиріччя в нормативно-методичних документах вугільної промисловості України. На основі їх аналізу запропоно-вано новий підхід до визначення місця розташування границ...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2014
Автори:	Кулибаба, С.Б., Рожко, М.Д.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України 2014
Назва видання:	Наукові праці УкрНДМІ НАН України
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/99537
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:	Границы зон области сдвижения массива в расчетных схемах / С.Б. Кулибаба, М.Д. Рожко // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2014. — № 14. — С. 128-135. — Бібліогр.: 8 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-99537
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-995372016-05-01T03:02:10Z Границы зон области сдвижения массива в расчетных схемах Кулибаба, С.Б. Рожко, М.Д. Розглянуто різні розрахункові схеми для прогнозу зрушення масиву гірських порід над очисною виробкою, що застосовували-ся в останні десятиріччя в нормативно-методичних документах вугільної промисловості України. На основі їх аналізу запропоно-вано новий підхід до визначення місця розташування границь між різними зонами зрушення масиву. Different computational schemes to predict rock movement above production working used in recent years in the regulatory guid-ance documents for coal industry of Ukraine are considered. On the basis of their analysis a fresh approach to determine location of the boundaries of different rock movement zones is proposed. 2014 Article Границы зон области сдвижения массива в расчетных схемах / С.Б. Кулибаба, М.Д. Рожко // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2014. — № 14. — С. 128-135. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. 1996-885X http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/99537 622.834 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 різні розрахункові схеми для прогнозу зрушення масиву гірських порід над очисною виробкою, що застосовували-ся в останні десятиріччя в нормативно-методичних документах вугільної промисловості України. На основі їх аналізу запропоно-вано новий підхід до визначення місця розташування границь між різними зонами зрушення масиву.
format	Article
author	Кулибаба, С.Б. Рожко, М.Д.
spellingShingle	Кулибаба, С.Б. Рожко, М.Д. Границы зон области сдвижения массива в расчетных схемах Наукові праці УкрНДМІ НАН України
author_facet	Кулибаба, С.Б. Рожко, М.Д.
author_sort	Кулибаба, С.Б.
title	Границы зон области сдвижения массива в расчетных схемах
title_short	Границы зон области сдвижения массива в расчетных схемах
title_full	Границы зон области сдвижения массива в расчетных схемах
title_fullStr	Границы зон области сдвижения массива в расчетных схемах
title_full_unstemmed	Границы зон области сдвижения массива в расчетных схемах
title_sort	границы зон области сдвижения массива в расчетных схемах
publisher	Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України
publishDate	2014
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/99537
citation_txt	Границы зон области сдвижения массива в расчетных схемах / С.Б. Кулибаба, М.Д. Рожко // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2014. — № 14. — С. 128-135. — Бібліогр.: 8 назв. — рос.
series	Наукові праці УкрНДМІ НАН України
work_keys_str_mv	AT kulibabasb granicyzonoblastisdviženiâmassivavrasčetnyhshemah AT rožkomd granicyzonoblastisdviženiâmassivavrasčetnyhshemah
first_indexed	2025-07-07T08:06:56Z
last_indexed	2025-07-07T08:06:56Z
_version_	1836974727348879360
fulltext	Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 14, 2014 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 14, 2014 128 УДК 622.834 ГРАНИЦЫ ЗОН ОБЛАСТИ СДВИЖЕНИЯ МАССИВА В РАСЧЕТНЫХ СХЕМАХ Кулибаба С. Б., Рожко М. Д. (УкрНИМИ НАНУ, г. Донецк, Украина) Розглянуто різні розрахункові схеми для прогнозу зрушення масиву гірських порід над очисною виробкою, що застосовували- ся в останні десятиріччя в нормативно-методичних документах вугільної промисловості України. На основі їх аналізу запропоно- вано новий підхід до визначення місця розташування границь між різними зонами зрушення масиву. Different computational schemes to predict rock movement above production working used in recent years in the regulatory guid- ance documents for coal industry of Ukraine are considered. On the basis of their analysis a fresh approach to determine location of the boundaries of different rock movement zones is proposed. Постоянное увеличение глубины разработки угольных пла- стов в современных условиях требует корректировки существу- ющих методов прогноза сдвижения горного массива для приня- тия корректных инженерных решений по обеспечению устойчи- вой эксплуатации подземных горных выработок. К одной из про- блем, возникающих при расчетах сдвижения массива в этих условиях, относится определение местоположения границ между зонами области сдвижения над очистной выработкой, которые в существующих прогнозных методиках имеют большое значение. В основе методик прогноза сдвижения подрабатываемого массива горных пород, применяемых для расчета деформаций вертикальных шахтных стволов в последние несколько десятков лет в Украине [1–3], лежат исследования ВНИМИ и УкрНИМИ [4–6]. В основе всех этих методик лежит построение на каждом Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 14, 2014 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 14, 2014 129 из двух вертикальных разрезов в главных сечениях мульды схе- мы изолиний равных оседаний в границах различных зон области сдвижения. Остановимся подробней на способах построения этой схемы, которые в каждой из упомянутых методик имеют свои особенности. Известно, что вся область сдвижения горного массива над очистной выработкой может быть условно разделена на несколь- ко основных зон, отличающихся друг от друга характером или степенью деформирования горных пород [4, 7]. При этом грани- цами между соседними зонами в массиве являются некоторые поверхности, где происходят качественные и количественные из- менения указанных параметров при переходе из одной зоны в другую. На рисунке 1 показан вертикальный разрез по главному сечению мульды сдвижения вкрест простирания пластов, где пунктиром показаны изолинии расчетных оседаний подрабатыва- емого массива, а цифрами в кружочках – условные обозначения зон области сдвижения над очистной выработкой EF, принятые в действующем ныне в угольной промышленности Украины нор- мативном документе [3]: 1 – полных сдвижений, 2 – перегибов и 3 – неполных сдвижений. Построение схемы изолиний равных оседаний на каждом вертикальном разрезе в главных сечениях мульды сдвижения осуществляется методом интерполяции между расчетными узло- выми точками с известными значениями оседаний – абсолютных или относительных. Такие узловые точки наносятся на границы между соседними зонами области сдвижения и на линию земной поверхности, а значения оседаний в них определяются с исполь- зованием известных методик, например, [8]. В методике расчета первого из анализируемых нормативных документов [1], созданной на основе исследований 40-летней давности, рассматривались лишь две зоны – полных сдвижений 1 и перегибов 2. Граница между ними не строилась, а узловые точ- ки с вычисленными по действующим в тот период "Правилами охраны..." наносились на линию земной поверхности в каждой из полумульд сдвижения CO2 и O2R (см. рис. 1). Это было обуслов- лено относительно небольшими глубинами разработки пластов того периода, при которых отношение размера выработанного Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 14, 2014 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 14, 2014 130 пространства к средней глубине разработки часто позволяло не учитывать особенности деформирования пород в зоне неполных сдвижений 3. Рис. 1. Геомеханическая схема для расчета изолиний равных оседаний горного массива В последующий период, в связи с увеличением глубины разработки угольных пластов, методика расчета [1] перестала от- вечать реальным условиям, и во введенном в действие в 1984 г. документе [2] новая методика стала учитывать наличие границы между зонами 2 и 3, в качестве которой предлагалась горизон- тальная прямая AB, проходящая в массиве через вершину зоны полных сдвижений O1, разделяющую всю мульду на две полу- мульды – со стороны падения пласта AO1 и со стороны восстания O1B (см. рис. 1). К недостаткам этой методики в аспекте исследу- емой проблемы следует отнести следующие: Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 14, 2014 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 14, 2014 131 − рассматриваемая методика расчета сдвижения породного массива является продуктом тривиального проецирования рас- четных методов сдвижения земной поверхности в толщу горных пород, что не позволяет учитывать особенности протекания про- цесса сдвижения в породном массиве и обуславливает снижение точности его прогноза при переходе горных работ на более глу- бокие горизонты; − при увеличении угла падения пластов одновременно с возрастанием асимметрии полумульд сдвижения массива по па- дению и восстанию пласта увеличивается асимметрия шкал с расчетными узловыми точками на границе между зонами 2 и 3, что приводит при расчетах к некорректному сопряжению изоли- ний в разных полумульдах. Следует отметить, что обе из приведенных выше методик позволяли осуществлять прогноз лишь горизонтальных сдвиже- ний массива горных пород по оси вертикального ствола с целью расчета его ожидаемого искривления вследствие планируемой подработки. В методике расчета, приведенной в последнем нормативно- методическом документе [3], позволяющей прогнозировать вер- тикальные сдвижения и деформации массива по оси подрабаты- ваемого ствола, наряду с целым рядом изменений было предло- жено проводить границу между зонами сдвижения 2 и 3 через точку O1 параллельно напластованию (линия A1B1). Такой подход имел целью максимально приблизить расчетную схему к поло- женной в ее основу модели, в которой сдвижение породных слоев рассматривается как следствие их изгиба и зависания над выра- ботанным пространством. При этом с увеличением угла падения пород направление вектора сдвижения приближается к нормали к напластованию по всей длине полумульды [6]. Опыт применения данной методики показал, что она в большей степени адаптирована к реальным условиям, чем преды- дущие, однако все же имеет ряд недостатков. Одним из главных является проблема, возникающая при практических расчетах сдвижения массива в полумульде по восстанию разрабатываемо- го пласта. Из рисунка 1 видно, что для расчета этой полумульды при больших углах падения ее граничная точка B1 все более уда- Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 14, 2014 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 14, 2014 132 ляется от верхней границы очистной выработки F, перемещаясь при определенных условиях в "воздух", т.е. выше уровня земной поверхности. Кроме того, при углах падения пластов, равных или превышающих значение граничного угла γ0, точка B1 не опреде- лена, поскольку уходит в бесконечность, и проведение расчетов в этом случае становится невозможным. Для исключения такой си- туации в методике предложено рассчитывать этот граничный угол способом, несколько отличающимся от принятого в норма- тивном документе [8], что не является корректным. Анализ данной ситуации, а также опыт проведения расчетов сдвижения подрабатываемого горного массива, вмещающего подземные сооружения, показал, что оптимальным решением в данном случае является комбинированный подход к определению локализации границы между зонами 2 и 3, при котором в полу- мульде по падению пласта она проходит параллельно напласто- ванию (A1O1), а в полумульде по восстанию – горизонтально (O1B). С геомеханической точки зрения такой подход, вполне оправдан, поскольку базируется на следующих соображениях, опирающихся на известные экспериментально подтвержденные положения: − сдвижение массива в полумульде по падению при боль- ших углах падения пород в зонах 2 и 3 является следствием изги- ба слоев и их зависания над выработанным пространством по- добно балкам или плитам, защемленным с одной (нижней) сто- роны; при этом ввиду отсутствия защемления слоев в верхней граничной части полумульды со стороны их восстания, процесс сдвижения в этой части массива можно с определенной степенью приближения рассматривать подобным сдвижению земной по- верхности (при отсутствии наносов) над этим участком массива, что подтверждается инструментальными наблюдениями на ком- плексных наблюдательных станциях; − при горизонтальном или пологом залегании породных слоев обе полумульды сдвижения массива как в зоне 2, так и в зоне 3 симметричны относительно линии максимальных оседа- ний OO2, и местоположение границ между ними практически совпадает с горизонталью в обеих полумульдах, т. е., положение отрезка A1O1 совпадает с положением отрезка AO1 на рисунке 1. Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 14, 2014 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 14, 2014 133 Такой подход к определению местоположения границ между различными зонами области сдвижения позволяет избавиться от приведенных выше недостатков, проявляющихся в разных горно- геологических условиях подземной разработки угольных пластов при прогнозе сдвижения массива горных пород. В частности, практически исчезает асимметрия шкал с расчетными узловыми точками на границе между зонами 2 и 3, что способствует плав- ному сопряжению изолиний равных оседаний в обеих полумуль- дах, и как следствие – увеличивается точность прогноза сдвиже- ния массива по оси горной выработки, пересекающей обе эти зо- ны. Для проверки корректности этого подхода нами было прове- дено сопоставление ожидаемых оседаний массива в полумульдах по падению и восстанию разрабатываемого пласта, рассчитанных по методике действующего нормативно-методического документа [3], с экспериментальными данными из фонда УкрНИМИ. Резуль- таты этого сопоставления показаны на рисунке 2: в полумульде по падению – в условиях квершлага горизонта 510 м шахты им. Изотова ПО "Артемуголь" (рис. 2 а), и в полумульде по вос- станию – в условиях квершлага горизонта 160 м шахты "Заря" ПО "Торезантрацит" (рис. 2 б). На графиках пунктирными линиями показаны изолинии ожидаемых оседаний массива, сплошными – кривые ожидаемых оседаний горных выработок, рассчитанные с их помощью, а точками – фактические оседания, полученные в ре- зультате инструментальных наблюдений. Из сопоставления видно, что предлагаемый подход к определению местоположения границ между различными зонами области сдвижения позволяет коррект- но прогнозировать величины сдвижений подрабатываемого мас- сива горных пород над очистной выработкой. Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 14, 2014 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 14, 2014 134 а) б) Рис. 2. Сопоставление ожидаемых и фактических оседаний массива горных пород в полумульдах по падению (а) и по восстанию (б) пласта Таким образом, в результате проведенного анализа различ- ных расчетных схем, применяемых в нормативно-методических документах для прогноза сдвижения массива горных пород над Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 14, 2014 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 14, 2014 135 очистной выработкой, предложен новый подход к определению местоположения границ между различными зонами сдвижения. СПИСОК ССЫЛОК 1. Указания по рациональному расположению, охране и подде- ржанию горных выработок на угольных шахтах СССР. –– Л. : ВНИМИ, 1978. –– 212 с. 2. Указания по рациональному расположению, охране и подде- ржанию горных выработок на угольных шахтах СССР. –– Л. : ВНИМИ, 1986. –– 222 с. 3. Расположение, охрана и поддержание горных выработок при отработке угольных пластов на шахтах. Методические указа- ния: КД 12.01.01.201-98. –– Утв. Минуглепромом Украины 25.06.98. –– Донецк: УкрНИМИ, 1998. –– 154 с. 4. Акимов А. Г. Защита вертикальных стволов шахт от влияния очистных работ / А. Г. Акимов, А. М. Козел –– М. : Недра, 1969. –– 129 с. 5. Акимов А. Г. Упрощенный метод предрасчета вертикальных шахтных стволов при разработке свит тонких крутопадающих пластов / А. Г. Акимов, Е. В. Бошенятов // Сдвижение горных пород. –– Л. : ВНИМИ. –– 1974. –– Вып. 92. –– С. 25—30. 6. Кулибаба С. Б. Прогноз сдвижений и деформаций подрабаты- ваемого породного массива / С. Б. Кулибаба // Уголь Украи- ны. –– 2000. –– № 1. –– С. 41––43. 7. Кратч Г. Сдвижение горных пород и защита подрабатывае- мых сооружений / Г. Кратч. –– М. : Недра, 1978. –– 494 с. 8. Правила підробки будівель, споруд і природних об'єктів при видобуванні вугілля підземним способом: ДСТУ 101.00159226.001-2003. –– Чинний 2004-01-01. –– Офіц. вид. –– Донецьк : УкрНДМI, 2003. –– 128 с.

Границы зон области сдвижения массива в расчетных схемах

Репозитарії

Схожі ресурси