Временные параметры интенсивной стадии процесса сдвижения земной поверхности
Проаналізовано інтенсивну стадію процесу зрушення земної поверхні над рухомим очисним вибоєм. На основі аналізу експериментальних даних встановлені залежності її часових параметрів від основних геологічних і гірничотехнічних факторів....
Gespeichert in:
| Datum: | 2011 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України
2011
|
| Schriftenreihe: | Наукові праці УкрНДМІ НАН України |
| Online Zugang: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/99690 |
| 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: | Временные параметры интенсивной стадии процесса сдвижения земной поверхности / С.Б. Кулибаба, М.Д. Рожко // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2011. — № 9, ч. 1. — С. 173-179. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-99690 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-996902016-05-03T03:02:59Z Временные параметры интенсивной стадии процесса сдвижения земной поверхности Кулибаба, С.Б. Рожко, М.Д. Проаналізовано інтенсивну стадію процесу зрушення земної поверхні над рухомим очисним вибоєм. На основі аналізу експериментальних даних встановлені залежності її часових параметрів від основних геологічних і гірничотехнічних факторів. We have analyzed an active phase of ground subsidence movement above the moving breakage face. Based on the experimental record dependencies of its time parameters on the main geological and mine engineering factors are determined. 2011 Article Временные параметры интенсивной стадии процесса сдвижения земной поверхности / С.Б. Кулибаба, М.Д. Рожко // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2011. — № 9, ч. 1. — С. 173-179. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. 1996-885X http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/99690 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 |
Проаналізовано інтенсивну стадію процесу зрушення земної поверхні над рухомим очисним вибоєм. На основі аналізу експериментальних даних встановлені залежності її часових параметрів від основних геологічних і гірничотехнічних факторів. |
| format |
Article |
| author |
Кулибаба, С.Б. Рожко, М.Д. |
| spellingShingle |
Кулибаба, С.Б. Рожко, М.Д. Временные параметры интенсивной стадии процесса сдвижения земной поверхности Наукові праці УкрНДМІ НАН України |
| author_facet |
Кулибаба, С.Б. Рожко, М.Д. |
| author_sort |
Кулибаба, С.Б. |
| title |
Временные параметры интенсивной стадии процесса сдвижения земной поверхности |
| title_short |
Временные параметры интенсивной стадии процесса сдвижения земной поверхности |
| title_full |
Временные параметры интенсивной стадии процесса сдвижения земной поверхности |
| title_fullStr |
Временные параметры интенсивной стадии процесса сдвижения земной поверхности |
| title_full_unstemmed |
Временные параметры интенсивной стадии процесса сдвижения земной поверхности |
| title_sort |
временные параметры интенсивной стадии процесса сдвижения земной поверхности |
| publisher |
Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України |
| publishDate |
2011 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/99690 |
| citation_txt |
Временные параметры интенсивной стадии процесса сдвижения земной поверхности / С.Б. Кулибаба, М.Д. Рожко // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2011. — № 9, ч. 1. — С. 173-179. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
| series |
Наукові праці УкрНДМІ НАН України |
| work_keys_str_mv |
AT kulibabasb vremennyeparametryintensivnojstadiiprocessasdviženiâzemnojpoverhnosti AT rožkomd vremennyeparametryintensivnojstadiiprocessasdviženiâzemnojpoverhnosti |
| first_indexed |
2025-07-07T09:47:39Z |
| last_indexed |
2025-07-07T09:47:39Z |
| _version_ |
1836981063629406208 |
| fulltext |
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 9 (частина I), 2011
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 9 (part I), 2011
173
УДК 622.834
ВРЕМЕННЫЕ ПАРАМЕТРЫ ИНТЕНСИВНОЙ СТАДИИ
ПРОЦЕССА СДВИЖЕНИЯ ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ
Кулибаба С. Б., Рожко М. Д.
(УкрНИМИ НАНУ, г. Донецк, Украина)
Проаналізовано інтенсивну стадію процесу зрушення земної
поверхні над рухомим очисним вибоєм. На основі аналізу експе-
риментальних даних встановлені залежності її часових параме-
трів від основних геологічних і гірничотехнічних факторів.
We have analyzed an active phase of ground subsidence move-
ment above the moving breakage face. Based on the experimental rec-
ord dependencies of its time parameters on the main geological and
mine engineering factors are determined.
Одним из основных этапов оценки последствий подработки
земной поверхности является определение временных парамет-
ров процесса сдвижения. Их достоверный прогноз имеет большое
практическое значение, поскольку позволяет ответить на ряд
важных вопросов, связанных с назначением оптимальных сроков
проведения тех или иных защитных мероприятий для подрабаты-
ваемых объектов [1]. При этом наиболее актуальной является за-
дача определение временных рамок интенсивной стадии процес-
са сдвижения, решение которой сводится к установлению момен-
та начала этой стадии, после которого проявляются первые опас-
ные деформации, и к определению периода ее продолжительно-
сти.
Ранее нами был установлен вид функции, оптимально опи-
сывающей развитие оседания земной поверхности η во времени
над движущимся очистным забоем [2]:
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 9 (частина I), 2011
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 9 (part I), 2011
174
( )3210 ktkthkk ++=η , (1)
где t – текущая координата времени, равная разности дат
между рассматриваемым моментом и началом процесса сдвиже-
ния;
k0 – k3 – эмпирические коэффициенты.
На рис. 1 показан график этой функции в интервале от
начального момента Tнач сдвижения точки A земной поверхности,
до конечного Tкон. На этом графике точками 1 и 3 обозначены
временные границы интенсивной стадии развития процесса
сдвижения, определяемые экстремумами второй производной
функции (1) по времени.
Рис. 1. Схема подработка точки A земной поверхности на
вертикальном разрезе по простиранию пластов
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 9 (частина I), 2011
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 9 (part I), 2011
175
Для определения местоположения груди очистного забоя в
момент T1 достижения процессом сдвижения начала своей интен-
сивной стадии (точка 1 на графике) используем угол τ1, образо-
ванный на вертикальном разрезе по простиранию пласта между
горизонталью и прямой, соединяющей грудь очистного забоя с
расчетной точкой, в момент, определяемый точкой 1 (см. рис. 1).
Во всех отечественных нормативных документах, включая и
действующий в настоящее время [3], началом интенсивной ста-
дии процесса сдвижения считался момент T0 пересечения очист-
ным забоем вертикальной проекции на пласт расчетной точки
земной поверхности, т.е. τ1 = 90°. Экспериментально установле-
но, что это положение не всегда отвечает действительности в со-
временных условиях разработки угольных пластов в Донбассе.
Проанализируем основные факторы, которые могут оказы-
вать влияние на величину угла τ1, – глубину разработки, скорость
подвигания очистного забоя и физико-механические свойства по-
родного массива.
Глубина разработки. Ранее нами было установлено, что за-
висимость величины угла τ1 от средней глубины разработки при
неизменной скорости подвигания очистного забоя и прочих рав-
ных условиях может быть описана логарифмической функцией.
При увеличении глубины разработки от 100 м до 500 м этот угол
в условиях проводимого эксперимента (шахта "Глубокая") изме-
нялся от 85° до 89° [2].
Скорость подвигания очистного забоя. Интенсивная стадия
процесса сдвижения точки A наступит тогда, когда соответству-
ющий возмущающий импульс преодолеет в подрабатываемом
массиве расстояние H от пласта до земной поверхности; в этот
момент грудь очистного забоя окажется в точке T1 (см. рис. 1).
Следовательно, принимая за условную точку отсчета момент T0
пересечения очистным забоем вертикальной проекции точки A
земной поверхности на пласт, период до начала интенсивной ста-
дии ∆t01 можно выразить следующим образом:
c
l
v
Ht 01
01 ==∆ , мес. (2)
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 9 (частина I), 2011
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 9 (part I), 2011
176
где H – средняя глубина разработки, м;
v – скорость передачи возмущающего импульса, соответ-
ствующего началу интенсивной стадии процесса сдвижения, от
разрабатываемого пласта к земной поверхности, м/мес. (рис. 2);
l01 – расстояние, пройденное очистным забоем за период
∆t01, м;
c – средняя скорость подвигания очистного забоя, м/мес.;
Таким образом, значение угла τ1 определится из соотноше-
ния скоростей v и c:
v
cctg =1τ . (3)
Рис. 2. Схема к определению угла τ1
Известно [4], что скорость распространения в подрабатыва-
емом массиве горных пород возмущающего импульса от разраба-
тываемого пласта к земной поверхности на порядок выше скоро-
сти подвигания очистного забоя. Экспериментально установлено,
что скорость v в общем случае не является постоянной величи-
ной, и зависит от глубины разработки H [5], поэтому в качестве
фактора, влияющего на момент начала интенсивной стадии
сдвижения земной поверхности, вместо скорости подвигания
очистного забоя c, логично использовать отношение c/H.
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 9 (частина I), 2011
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 9 (part I), 2011
177
Физико-механические свойства породного массива. Сдви-
жение подрабатываемой толщи горных пород над очистной вы-
работкой происходит в виде последовательного прогиба пород-
ных слоев. В более прочных слоях этот процесс будет протекать
медленнее, чем в слабых породах, в связи с бόльшим сопротив-
лением, оказываемым ими изгибающим нагрузкам, которые воз-
никают в процессе подработки. Вследствие этого обрушение
каждого из таких слоев над выработанным пространством в усло-
виях крепких пород будет происходить с замедлением по сравне-
нию со слоями, подрабатываемыми в других горно-
геологических условиях, где прочность пород более слабая. Для
характеристики прочностных свойств горных пород подрабаты-
ваемого участка массива воспользуемся показателем прочности
F, представляющим собой средневзвешенную по мощности кре-
пость подрабатываемых пород по шкале Протодьяконова [6].
Для определения зависимости, объединяющей влияние всех
рассмотренных выше факторов на величину угла τ1, нами были
отобраны 36 экспериментальных точек на пяти шахтах Донбасса,
где по результатам инструментальных наблюдений были зафик-
сированы моменты начала интенсивной стадии сдвижения зем-
ной поверхности. Регрессионный анализ позволил установить вид
и параметры этой зависимости:
Hln,F
H
cexp,,ctg , 0313019601090 2640
1 −
+−=τ . (4)
Таким образом, дату начала интенсивной стадии процесса
сдвижения в любой точке земной поверхности можно опреде-
лить по плану горных выработок с нанесенной программой ра-
боты рассматриваемой лавы, совмещенному с планом земной
поверхности, путем нанесения местоположения груди очистно-
го забоя с помощью угла τ1, рассчитанного по данной зависи-
мости (см. рис. 1 и 2).
Для определения длительности интенсивной стадии процес-
са сдвижения нами были использованы экспериментальные дан-
ные по восьми шахтам Донбасса, где в результате инструмен-
тальных наблюдений были определены фактические значения ве-
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 9 (частина I), 2011
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 9 (part I), 2011
178
личины ∆t13 (см. рис. 1). Их анализ показал, что, в отличие от
первого исследуемого параметра – момента начала интенсивной
стадии, – ее длительность не зависит от физико-механических
свойств породного массива, а распределение экспериментальных
точек адекватно описывается зависимостью
( )
2
13 8610060372511
−++−=∆ ,
c
H,Hln,,t , мес. (5)
Коэффициенты детерминации R2 полученных зависимостей
составили 0,9, что говорит о достаточно высокой концентрации
распределения экспериментальных данных около кривых урав-
нений регрессии (4) и (5).
Оценка точности прогноза исследованных параметров про-
ведена путем сравнения расчетных величин с фактическими, по-
лученными экспериментально на шахте им. А.А. Скочинского
(г. Донецк), где средняя глубина разработки составила 1200 м, а
среднемесячное подвигание очистного забоя – 26 м. Определенная
таким способом погрешность прогноза временных параметров с
помощью установленных зависимостей не превысила одного ме-
сяца, что вполне допустимо для практического использования.
Таким образом, в результате проведенных исследований
установлены зависимости начала и продолжительности интен-
сивной стадии процесса сдвижения земной поверхности над дви-
жущимся очистным забоем от основных геологических и горно-
технических факторов – средней глубины разработки, скорости
подвигания очистного забоя и физико-механических свойств
подрабатываемого массива горных пород.
СПИСОК ССЫЛОК
1. Кратч Г. Сдвижение горных пород и защита подрабатывае-
мых сооружений / Г. Кратч; пер. с нем.– М.: Недра, 1978. –
494 с.
2. Кулибаба С.Б. Характер развития процесса сдвижения земной
поверхности во времени над движущимся очистным забоем /
С.Б. Кулибаба, М.Д. Рожко, Б.В. Хохлов // Наукові праці
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 9 (частина I), 2011
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 9 (part I), 2011
179
УкрНДМІ НАН України: зб. наук. пр. – Донецьк, 2010. – № 7.
– С. 40-54.
3. Правила підробки будівель, споруд і природних об'єктів при
видобуванні вугілля підземним способом: ГСТУ
101.00159226.001-2003.– [Чинний 2004-01-01]. – Офіц. вид.–
Донецьк: УкрНДМI, 2003. – 128 с.
4. Кулибаба С.Б. Исследование скорости распространения про-
цесса сдвижения в подрабатываемом массиве горных пород /
Кулибаба С.Б. // Вісті Донецького гірничого інституту. –
2004. – № 1. – С. 78 - 82.
5. Кулибаба С.Б. Об изменении концепции охраны вертикаль-
ных шахтных стволов / С.Б. Кулибаба // Наукові праці Доне-
цького національного технічного університету. Серія гірничо-
геологічна: зб. наук. пр. – Донецьк, 2003. – Вип. 62. – С. 121-135.
6. Гертнер И.А. Физико-механические свойства горных пород
Донбасса применительно к вопросам сдвижения горных по-
род и земной поверхности / И.А. Гертнер // Горное давление,
сдвижениегорных пород и методика маркшейдерских работ. –
Л.: ВНИМИ, 1970. – Вып. 77. – С. 229 - 239.
|