Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги / Сдвижение горных пород и земной поверхности при разработке месторождений полезных ископаемых.-1

.pdf
Скачиваний:
1
Добавлен:
20.11.2023
Размер:
9.54 Mб
Скачать

ны исследования устойчивости подготовительных выработок по пласту

к^2 * которые расположены

в ранее отрабатывавшихся частях пласта и в

оставленных целиках, при

этом оценивалось влияние на эти выработки

целиков по нижележащему

пласту к-^ и подработки их очистными работа

ми по пласту к^.

 

Рис. I. Выкопировка с плана-горных работ по первому экспериментальному участку (лаьа Зх-к12"в )

•Один из экспериментальных участков был подготовлен в бреысберговом поле центрального блока шахты для извлечения оставленных, уголь­ ных пачек пласта к12 (рис. 1). Глубина залегания от-земной поверхнос ти до пласта равна 230 м. Запасы на данном учзстке по верхнему и ник нему слоям данного пласта были извлечены в 1559-1962 гг, лавами с пн дивидузльной крепью и с мощностью слоев, соответственно, 3 и 2 г с ос­ тавлением межслоевой и защитных пачек у кровли и почвы плл.тз тол..;;— иой по 0,3-0,6 ы. Общую геологическую !оцность пласт i-i2 имел

101

7,2-8,3 и. Кондиционная мощность обрушенных угольных пачек в вырабо-

■зеьио»'- пространстве изменяется от 2,6 до 3,U и. Залегание пласта Kj2 характеризуется пологими (3-10°) углами падения и отсутствием раз­ рывных нарушений. В почве, непосредственно на контакте с пластом, залегают слабые, тектонически, нарушенные аргиллиты мощностью 0,15- С,25 м, которые характеризуются крайне малой несущей способностью [(oCifC- Û»5 Нйа). Породы основной кровли относятся к легкообрушаемым вследствие большого количества трещин,, образовавшихся при первона­

чальной, отработке пласта» В пределах подготовленного выемочного участка имеются зоны повы­

шенной опасности (S11G) по интенсивности проявлений горного давле­ ния, образовавшиеся в результате оставления междуэтажных целиков при

обработке

нижележащего пласта

KJ Q . В нашем

случае

в

зону повышенной

опасности

попадает восточный

вентиляционный

штрек

к ^

среднего слоя

(см.рис. I), который в свою очередь после

проведения

был подработан

очи* - v w *

работами по нижележащему пласту

к^

лавой

62-к^-З. Подраба­

тывающий пласт к^ вынимался на мощность 1,4 ы с полным обрушением кровли. Расстояние между пластами к^ и к ^ по вертикали составляет

175 м. 'Кратность подработки, таким образом, будет равна 125 м. Междупластье сложено чередующимися слоями аргиллитов; алевролитов и пес­

чаников, причем доля

песчаников составляет 65 %,

 

Вентиляционный штрек

среднего слоя пласта к ^ , отрабатываемый

ла­

вой 3i-K|2~Bi попал

в

зону полной подработки.Конвейерный штрек

этой

лавы был расположен в благоприятных условиях, так как он не попал в ЗПО от оставленных целиков по пласту к^д, а в зону опорного давления

.от подработки он попадал только на незначительной части своей длины, поэтому его поддержание не вызвало осложнений в течении всего срока

службы, а

смещения боковых пород были

незначительными (1ÜÛ мм).

Второй

экспериментальный участок также

был

расположен

в

централь­

ном блоке

шахты им.Т.Кузембаева (рис.

2).

ра

глубине 340

м

от зем­

ной

поверхности лава

ЗЗ-к-^-З, оснащенная

механизированным комплек­

сом

0КПВ-70, отрабатывала междуэтажный целик, оставленный для охра-

z:i

подготовительных выработок

при

отработке

пласта наклонными слояии

V 15694 971гг. В нижней

части

лавы,

в районе

расположения конвейерно­

го штрека, угольный массив ранее подвергался влиянию процесса сдвиже- •нип пород над выработанным пространством после выемки нижележащего

'.ласта К}д. Мощность пласта

в пределах отрабатываемого

целика И8-

чсаддэеь от 4,5 до 7,2 и. Уменьшение мощности объясняется

частичной

102

выемкой пласта. В 1969 году на этом участке был отработан нижний слой. Вентиляционный штрек на протяжении 60 ы от монтажной камеры по­ падает в эту частично отработанную зону. Нижние слой непосрёдствеиной кровли пласта на высоту 1,5-2,2 м сложены слабыми тектонически нару­ шенными аргиллитами с временным сопротивлением сжатию 4,4-14,0 МПа, толщина слоев составляет 0,15-0,25 м. Основная кровля представлена преимущественно песчаниками и алевролитами с прочностью на сжатие' 20-60 МПа.

Рис. 2.Выкопировка с плана горных работ по второму экспериментальному участку (лава 35-KJ 2“3)

Инструментальные наблюдения проводились в вентиляционном штреке

лавы

3i-Kj-2-B по ’'среднему"

слою

пласта к ^

(см.рис. I)i в конвей­

ерном

и вентиляционном штреках

левы

35-к^-З

в охранном .целике

(см.рис. 2). Все эти выработки были закреплены металлической арочной податливой крепью типа KU1I-A3, причем первые две были пройдены сече­ нием в свету 8,5 ud с плотностью Ï.33 рамэ/м, а третья выработка иь;-.;ла сечение 7,2 м2 и плотность кропи 1,0 рзмз/м.

Основной задачей наблюдений было определение величин смещений боко­ вых пород во взаимосвязи с устойчивостью выработок, а таге,? установ­ ление размеров зон опорного давления. Результаты наблюдений за смеще­ ниями боковых пород пз контуре выработок (кровля-почва и бон-бок) в

1U3

зависимости от

расстояния до очистного забоя приведены ва рисунках 3

и 4, а величины

смещений пород на уровне линии очистного забоя в

таблице.

 

 

Таблица

!! Величина смещения, мм

 

Выработка

 

 

!Глубина !--------------------------

 

 

1

бок-бок

 

 

 

 

 

 

 

!

!кровля-почва

 

 

 

 

 

 

 

!_________1

 

 

 

 

I

 

 

Вентиляционный

штрек

220

 

430

 

 

 

180

 

 

31-к12-В

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Конвейерный

штрек

 

333

 

840

 

 

 

560

 

 

35-KJ2-3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вентиляционный

штрек

323

 

400

 

 

 

 

210

 

 

35-к12-3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Анализ полученных данных показывает следующее ; наибольшие смеще­

ния наблюдались в конвейерном штреке лавы 35-KJ 2-3 (рис. 2). Это свя­

зано с тем, что штрек расположен

более глубоко

по

сравнению

с други­

ми

выработками,

с наличием опорного давления'

ог

угольного

целика по

пласту KJ Q (расположен нике штрека на расстоянии-25-35 м), который

ориентирован

по

простиранию в створе под штреком. Сравнивая

смещения

в

конвейерном

штреке

35-Кр-3 и вегтиляционноя

треке

лавы

 

3 1 - К р ”£

(см.рис.3

и 4 \

видим,

и*о, даже

‘ведг

коэффициент

влияния

глубины (в нашем случ&<; он равен

все

oci-j ;ьные

условия

пример­

но

равны,

смещения

в вентиляционном штреке 31-*р-В

для

почвы-кров­

ли

достигли

величины, равной 540

мм. Это

примерно

на

1/3

меньше сме­

щений в конвейерном

штреке

лавы

35-Кр-3. Уменьшение

смещений мы

овнзываем с влиянием подработки данного штрека лавой 62-к^-З. Измере­ ния смещений ъ выработках позволили определить размеры зон опорного

давления

от собственных

лив пласта к ^ .

По

конвейерному штреку

 

35-Кр-3

эта величина

составила iuü м,

по

вентиляционному - 80

и, что

несколько выше значений, приведенных в "Указаниях но управлению гор­

ным давлением в очистных забоях

под (над) целиками и краевыми частя­

ми при разработке свиты угольных

пластов мощностью до 3,5 м с углом

падения до 35°*(ЬНИЛ, 1984 г.),

где данная величина по экстраполиро­

ванию должна составлять в среднем 70 м. Видимо, это объясняется горно­

техническими особенностями экспериментального участка, ьыемочиое по­ ла которого оконтурено со всех сторон горними работэии по пласту Kj2 »

наличием зоны повышенного горного давления от целика по пласту KJ Q под конвейерный штрекои.

В отличие от зоны опорного давления лавы ЗБ-к^-З зона опорного

давления от лавы 31-Kj2~B составила 1Д0 и, что в два раза выше значе­ ний, приведенных в„ Указаниях Так как геологические и горно­ технические условия примерно одинаковы, увеличение размеров зоны опор­ ного давления, очевидно, произошло из-за влияния подработки.

Таким образом, результаты экспериментальных наблюдений в выемоч­ ных выработках позволили установить количественные значения проявле­ ний горного давления в рассматриваемых горно-геологических уоловйях. Выявлено,'что подработка снижает вредное влияние целиков на поддержа­ ние подготовительных выработок на 1/3 от общего количеотва смещений, но при этом размеры зоны опорного давления от собственной лавы увели­

чиваются примерно в два раза.

Выработки, расположенные вне зон влияния оставленных целиков по нижележащим пластам и вне зон влияния подработки, но пройденные по об­

рушенным угольным пачкам в выработанном

пространстве пласта Kj2 » име­

ют минимальные смещения на контуре выработки.

УДК 622.&33Î622.248.38I

К.К.Элиманов.

ОСОБЕННОСТИ СДВИЖЕНИИ ГОРНЫХ ПОРОД И ПРОЯВЛЕНИЙ ГОРНОГО ДАВЛЕНИЯ Ь ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫХ ВЫРАБОТКАХ ПРИ РАЗРАБОТКЕ

ЙОДНЫХ ПЛАСТОВ В КАРАГАНДИНСКОМ БАССЕЙНЕ

Отработка пласта или слон приводит к тому, что по контуру очистной выемки в краевой части образуются зоны опорного /ч -.ления, обусловлен­ ные зависанием пород подрэ 5атываемой толщи. В неки.орой облас-"* я вы­ работанном пространстве возникает в то же время зона разгрузки пород от первоначального давления. Формирование этих зон и их параметры за­ висят от большого числа факторов, основными на которых являются выни­ маемая мощнооть, прочность вмещающих пород, глубина разработки и вза­ имное расположение выработок в смежных слоях.

Отличительные особенности гаоыеханическйх процессов при разработке мощных пластов по сравнению с тойкими пластами и оредней мощностью обусловлены сйецификой их разработки* При слоевой выемке плаота покры­ вающая Толще пород в пределах одной и той же площади подвергается нейдиокраТной ардрабоТке* Очистные работы в снежных олоях при недоста­ точном раврмва в пространстве и во времени могут оказывать вредное вяаиигое влияние J устойчивость кровли в никнем слов по сравнению о

верхним резко снижается, э проведение и поддержание слоевых выработок

нередко приходится осуществлять в зонах интенсивного сдвижения пород или повышенного опорного давления, вызванного отработкой очистных за­

боев в соседних выемочных столбах.

О характере проявлений горного давления и сдвижения пород, разви­ вающихся в результате очистной выемки, можно судить, по результатам наблюдений в надрабатываеиых выработках, которые проводились Казахс­

ким филиалом

В Ш Ш

при выемке

мощных

пластов на шахтах п/о

"Карагэн-

дауголь".

 

 

 

 

 

 

 

 

При одновременной

отработке

слоев

выработки

нижнего

слоя

находятся

в условиях надработки их очистными

•аботами по

верхнему

слою, что обу­

словливает,

как отмечалось ранее,

иьс-П характер

формирования

на них ;

вышележащих пород. Смещения пород и деформирование крепи в этих выра­ ботках, как показывают наблюдения, существенным образом зависят от времени поддержания данных выработок в зоне влияния очистных работ

верхнего и

нижнего

слоев.

 

 

На

рисунке

приведена

обоб­

 

 

 

 

 

 

щенная

кривая

изменения

конвер­

 

 

 

 

 

 

генции

пород

в подготовительных

 

 

 

 

 

 

выработках нижнего слоя в зави­

 

 

 

 

 

 

симости от расстояния до очист­

 

 

 

 

 

 

ных забоев верхнего и нижнего

 

 

 

 

 

 

слоев. Из этого‘рисунка

видно,

 

 

 

 

 

 

что омещения пород в таких вы­

 

 

 

 

 

 

работках начинают возрастать

 

 

 

 

 

 

под влиянием лавыверхнего слоя

 

 

 

 

 

 

в' зоне

ойорного давления дли­

 

 

 

 

 

 

ной L

. После прохода этой ла­

 

 

 

 

 

 

вы над замерной отанцией проис­

 

 

 

 

 

 

ходит интенсивное увеличение

 

 

 

 

 

 

смещений пород в результате оов-

Рис. График

изменения смещений

пород

ыеотного влияния очистных забо­

ев

верхнего и нижнего .слоев. Ве­

под влиянием очистных забоев верхне­

личина

конвергенции пород поза­

го

и нижнего

слоев

 

 

 

 

 

 

 

 

ди лавы верхнего слоя зависит

от

расстояния

между

очистными

забоями

£

(си.рис.).

 

 

Общая величина смещений пород в рассматриваемых выработках обуслов­ лена многими факторами, главными из которых являются глубина газр’зботки, прочность вмещающих пород, расположение выработок относительно Друг друга в слоях и способы их охраны, расстояние между очистными

107

забоями 2 смежных слоях, разрыв во времени между окончанием отработ­

ки смежного столба и началом проведения присечных выработок в данном выемочной столбе. Анализ влияния этих факторов на смещения пород в

подготовительных выработках приведен в работах / I - 4 /.

характер нарастания и величина смещений пород в подготовительной выработке нижнего слоя в период отработки столба обусловлены конкрет­

ными горно-геологическими условиями и расстоянием до очистных забо­

ев. Конечную величину смещений, считая ее некоторой функцией от влия­ ния геологических и горно-технических факторов и времени поддержания

выработок

в нижнем слое относительно линии

очистных забоев верхнего

и нижнего

слоев, представляется возможность

рассчитать аналитически.

Для

этого зависимость, приведенную на рисунке, можно представить в

следующем

виде :

 

 

 

U * d ( ± p L ) Z

а )

где

U -

смещения пород на контуре выработки нижнего слоя, м

: L -

:.'i ь.оны опорного давления впереди лавы верхнего слоя, и ; ^

расстояние между очистными забоями в слоях, м ;

V -

скорость

подви-

гания очистных

забоев,

ы/мес.

 

 

 

 

 

В выбранной системе отсчета при использовании ь качестве перемен­

ной времени

Т

формула

для

определения смещений

пород

будет

иметь

вид

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U - d

T

,

 

 

 

(2)

где

)

- полное

время

влияния очистных работ,

лес.;

d

и П -

эмпирические

коэффициенты.

 

 

 

 

 

 

ila основе анализа проведенных исследований и ранее полученных ре­ зультатов наблюдений за смещениями пород в подготовительных выработ­ ках мощных пластов и обработки этих данных методами патч гатической статистики нами разработана формула для прогнозирования конвергенции пород в выработках нижнего слоя с учетов; основных геологически:; и горно-технических условий, которая имеет следующий, вид :

U ' 7,S f O - * ( ^

) ° ' Se

 

Результаты вычислений смещений пород в ходгстщ

 

клх ножкего слоя по пласту

при раз..ичиг;, с::-', ах

спичках их oxjami на пихтах

К.^згзндинсеово

,.н'

 

iü8

 

(3)

:>;ц!х 1 (..работ—

аспс лоЧ' и и

1 :»• ,::ныо

по формуле (3), и фактические, замеренные в шахтных условиях, свиде­ тельствуют об .удовлетворительной их сходимости ( + 1 5 %), а значит разработанная методика расчета смещений пород в подготовительных вы­ работках но нижнему слою при одновременной отработке слоев является правомерной.

СП И С О К Л И Т Е Р А Т У Р Ы

1.Элиманов К.К. Влияние глубины разработки на смещения пород кон­ тура подготовительных выработок.- М.: ЦНИЭИуголь, 1983.- ® I.-

С.17-18.

2.Элиманов К.К. Рациональное использование недр за счет совершен-, ствования технологии // Рациональное использование недр и рекульти­

вация земель, нарушенных горными р^ ;стами.- Караганда : КарПТИ, 1983.-

С.51-54.

3.Громов Ю.В.., Спроге Л Ю . , Элиманов К.К. Определение величины

опережения лав при двухслоевой выемке пласта.// Уголь.- 1983.-fe 7,-

С.23-24.

4.Спроге А.О., Элиманов К.К. К вопросу об устойчивости присечных выработок.// Уголь.- 1981.- № К)-.- С.43-44.

УДК 622.83

В.И.Болучевский, А.С.Ведяшкин

ХАРАКТЕР ПОДННТйЛ ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ, ФИКСИРУЕМЫХ ПРИ ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ НАБЛЮДЕНИЯХ ЗА СДВИ1ЕНИШ •

В процесс: инструментальных наблюдений за сдвижением земной поверх­ ности нередко фиксируются ее поднятия. Причины последних ранее изуча­ лись другими исследованиями и впервые в обобщенном виде были предо-- тавлены в работе / 1 /. В качестве возможных причин рассматривались промерзание и пучение грунта и различные формы влияния на горный мас­ сив очистных выработок, иногда же поднятия при измерениях считали следствием их погрешностей или ненадежности исходных пунктов нивелиро­ вания, то есть мнимыми. Однако,в целом,числовая оценка поднятий не производилась.

Анализ имеющихся данных показывает, что при существующей методике проложенкя нивелирных ходов погрешности нивелиршшним играют неоущест. венную роль в получении мнимых поднятий по сравнению с погрешностями положения исходных пунктов. Очень часто в качестве, тзкоькх применяют­ ся пункты маркшейдерских сетей, расположенные на шахтных проыплодад-

K S X .

Согласно

результатам наших исследований они подвергаются боль­

шим

оседаниям

(до ü,5 и и более) / 2 / вследствие влияния оконтури-

деюдих предохранительные целики очистных выработок, а скорость оседа­ ния достигает 0,01-0,05 м/год. Если использовать подобные пункты и принимать при этой в расчет их первоначальные высотные отметки, то мнимые поднят.'.я ;-.е подвергающихся сдвижению реперов наблюдательных

станций между ежегодными сериями инструментальных наблюдений составят указанную величину или хе имеющие место оседания будут измерены с та­

кой же погрешностью (в сторону уменьшения). Учет этого фактора ва­

лек в краевых частях иульд сдвижения и, в особенности, при работе на долговременн;.’:-: наблюдательных станциях : мнимые поднятия за период наблюдет:;: здесь достигают 0,25 м.

Несмотря па то, что процесс сдвижения земной поверхности на шахт­

ных промплощадках в сбщеы характеризуется оседанием, при наблюдениях здесь были зафиксированы и.заметные поднятия отдельных реперов. В тьиДйдс приведены для примера материалы по наблюдательной станции, расположенной на главной промплощадке шахты "Карагандинская" п/о "Кар8гаидаугиль".

 

 

 

 

 

 

Таблица

 

 

Высотные

отметки реперов на шахте "Карагандинская"

 

 

 

 

(в метрах)

 

 

Номер

]

Дата

определения

высотной

отметки

 

 

 

 

 

 

 

репераj2u.u6.64r.

! 25.U4.65r.!

29.67.85г .1 11.05.86г.!

10.09.86г.

10

 

554.501

 

554.560

554,516

__

 

 

 

 

 

 

11

 

554.543

 

554.596

554.572

554.556

554.546

12

 

554,600

 

554.651

554.624

554.653

554.601

Данные таблицы свидетельствуют о том, что по сравнению с началь­

ный наблюдением поднятия реперов достигали 0,059 м, причем они сопро- }ижнишсь оседаниями за период весна-осень, составившими до 0,052 м. Оти колеоания высотных отметок не могут быть связаны с какими-либо norpt^u.iCTHUH их передачи, поскольку исходный пункт (полигонометрии) располагается ьне всякого влияния горных работ, а повязки проложенных

в прямом и обратном

направлениях нивелирных ходов не превышают

О , О М и. Ьизуально

наблюдается выдавливание забивных реперов из

грунта.

 

Соседние файлы в папке книги