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