книги / Сдвижение горных пород.-1

обеспечить отработку под защитой до 60—90% и более выбросо­ опасных пластов.

Выполненный ВНИМИ прогноз потенциальной удароопасности ряда рудных месторождений позволяет заблаговременно заложитй профилактические меры борьбы с горными ударами в проек­ тах вскрытия и отработки глубоких рудников и избежать прояв­ лений горных ударов на рудных месторождениях страны.

4. В области усовершенствования методики маркшейдерских работ

Рост требований к маркшейдерским работам со стороны гор­ ного производства отражен в подготовленных институтом и ут­ вержденных последовательно в 1950, 1959 и 1970 гг. «Техниче­ ских инструкциях по производству маркшейдерских работ». Марк­ шейдерские инструкции позволили в масштабе всей страны уни­ фицировать:

—системы координат, классификации сетей, основные методы выполнения работ и оборудование;

—точность измерений и точность определения объемов горных

истроительных работ в подземных выработках, на открытых раз­ работках и в шахтном строительстве;

—отклонения от проектного положения при проходке выра­ боток, армировании шахтных стволов, в процессе строительства

зданий и сооружений шахтной поверхности;

. — формуляры по различным видам работ, программы вычис­ лений и математической обработки;

— чертежи горной графической документации, их содержание, масштабы и т. д.

Исследования института, направленные на дальнейшее расши­ рение унификации и стандартизации в маркшейдерском деле, пре­ дусмотрены также планом на девятую пятилетку, в соответствии с которым подготовляются ' стандарты на условные обозначения для чертежей горной графической документации, предварительно согласованные со странами-участницами СЭВ.

Создание в угольной промышленности автоматизированных систем управления производством, на базе применения ЭВМ, от­ крыло благоприятные возможности для автоматизации трудоем­ ких маркшейдерских вычислений. В 1968 г. в институте создана специализированная лаборатория, задачей которой стала разра­ ботка алгоритмов и программ для решения маркшейдерских задач в ИВЦ комбинатов Минуглепрома, а также применение ЭВМ в научных исследованиях маркшейдерского направления. В настоя­ щее время разработанные институтом программы используются в 16 комбинатах Донецкого, Кузнецкого, Печорского и Подмос­ ковного угольных бассейнов для вычисления координат десятков тысяч пунктов маркшейдерских опорных и съемочных сетей.

Разработаны алгоритмы и программы для подсчета объемов угольных складов, подсчета запасов, горногеометрического анали­ за месторождений с автоматическим построением графиков н.а

ЭВМ.

В угольной промышленности можно ожидать уже в недале­ ком. будущем перехода от трудоемкого ручного счета к полной ав­ томатизации маркшейдерских вычислений.

С 1964 г. институтом выполняются исследования по использо­ ванию в маркшейдерском деле новых чертежных материалов. Химическая промышленность по разработанным в институте техни: ческим требованиям изготовляет специальную чертежную пленку шириной 1180 мм и толщиной 60—80 мк, которая широко исполь­ зуется в качестве материала для чертежей производной докумен­ тации. Для вычерчивания на прозрачной пленке в институте со­ здана тушь с- повышенными адгезионными и копировальными свойствами. Одновременно разработана технология изготовления прозрачных синтетических пленок для вычерчивания быстроизменяющихся, временных контуров, а также технология массового из­ готовления стандартных планшетов из лавсана и ватмана для ос­ новных маркшейдерских планов.

Большой интерес, не только для маркшейдеров, но и для широ­ кого круга специалистов проектных институтов, вызвала разра ботка в 1970—1971 гг. сухих переводных изображений многократ­ ного применения, предназначенных для механизации нанесения на чертежи горной графической документации надписей и услов­ ных обозначений.

Разработанная институтом новая технология изготовления горной графической документации уже сейчас позволяет повысить в 1,3 раза производительность труда чертежно-составительских работ, создать существенную 'экономию расходования дефицит­ ных чертежных материалов, освободить маркшейдеров, картогра­ фов и проектантов от чертежных работ, требующих длительного навыка и специальной квалификации.

Как известно^ после Великой Отечественной войны для восста­ новления шахт, проектирования, строительства и реконструкции промышленных сооружений и городов необходимо было выпол­ нить съемку земной поверхности целых горнопромышленных рай­ онов, создать заново государственные геодезические и опорные маркшейдерские сети. На решение этой задачи были направлены исследования ВНИМИ в послевоенный период.

Для крупномасштабной съемки шахтной поверхности институт в начале 50-х годов разработал технологию аэрофототопографи­ ческих работ, позволившую ускорить подготовку исходных данных для восстановления угольной промышленности Донбасса, Под­ московного бассейнами проектирования строительства шахт дру­ гих угольных районов СССР. С тех пор методика крупномасш­ табной съемки непрерывно совершенствовалась с учетом исполь­

зования современной стереофотограмметрической аппаратуры и вычислительной техники и с учетом необходимости систематиче­ ского обновления планов и карт.

Институтом разработана методика наземной и воздушной стереосъемки разрезов, освоение которой позволит в ближайшее время свести к минимуму трудоемкие съемойные работы на откры­ тых разработках. Стереосъемка, пока в наземном варианте, внед­ ряется в шести угольных крмбинатах. Одновременно Минуглепромом СССР принято решение об организации воздушной стерео­

съемки разрезов комбинатов «Экибастузуголь» и «Кемеровоуголь». Новая технология маркшейдерской съемки открытых разработок обеспечивает повышение производительности труда маркшейдера на карьере в 2—4 раза, полную безопасность работ при съемке откосов, непосредственное использование фотоснимков для опера­ тивного руководства горными работами и планирования.

Одной из важных функций маркшейдерской службы является контроль за соблюдением мероприятий по охране недр, борьба, за безопасные условия труда и наиболее рациональную полноту выемки угля. Институт постоянно занимается этой проблемой, совершенствуя методику установления норм эксплуатационных потерь угля в недрах, а также норм подготовленных категорий запасов. Научно, обоснованные нормативы позволят получить за счет рационального снижения потерь значительный экономический эффёкт.

Институтом проводится цикл исследовательских работ по усо­ вершенствованию методики и техники геологической документа­ ции горных выработок, по применению различных методов изу­ чения характера горного массива и влияния его строения на тех­ нологию добычи угля. В связи с отсутствием в учебных заведе- -'ниях специальности «шахтная геология» и методических разра­ боток в этой области институтом на основании проведения и обоб­ щения исследований впервые разработаны методические докумен­ ты по изучению геологического строения шахтных полей и доку­ ментации выработок на угольных шахтах и разрезах. Для изуче­ ния влияниягеологических факторов на разработку угольных месторождений и проектирование механизированных способов выемки, пластов, в соответствии с реальными горногеологическими

..условиями, ведутся исследования по оценке влияния разрывных нарушений на полноту выемки угля и по разработке методики прогнозирования разрывных нарушений в пределах выемочных уулстков. Результаты исследований находят практическое приме­ нение при планировании и ведении горных работ на шахтах Куз­ нецкого и Карагандинского бассейнов.

5. В области разработки современных маркшейдерских приборов

Одним из основных научных направлений института являете^ разработка и внедрение в производство новых маркшейдрских приборов и инструментов.

В 1949—1951 гг. институтом разработан первый маркшейдрский гирокомпас и гироскопический способ ориентирования шахт. Работа удостоена Государственной премии. Позднее были разра­ ботана маркшейдерские угломеры, световые указатели направле­ ний— УНС, маркшейдерские теодолиты ТГб, МГТЗО, Т20, длино­ меры ДА2 и целый ряд других оптических и механических при­ боров и инструментов. Серийный выпуск указанных приборов про­ изводился Харьковским заводом маркшейдерских инструментов (ХЗМИ).

После организации в 1966 г. опытно-экспериментального за­ вода ВНИМИ появилась возможность изготовления на нем опыт­ ных образцов и малых серий разработанных ВНИМИ приборов.

За последние 6—3 лет институтом разработаны и внедряются

впрактику работ на шахтах и разрезах следующие приборы:

—станции для профилирования проводников шахтных ство­ лов— СИ1;

—указатели направлений проходки горных выработок и дви­ жения горнопроходческих м.ашин с лазерами в качестве источни­ ка света— ЛУН1,'Л УНЗ;

—гирокомпасы маркшейдерские взрывобезопасные для по­ строения опорных подземных сетей и ориентирования объектов — МВТ2 и МВТ4;

—светодальномеры маркшейдерские взрывобезопасные для измерения длин лйний в шахтах, на разрезах и при строительстве наземных сооружений — МСД1 и МСД1М;

—профилографы для профилирования рельсовых откаточных путей д шахтах и на разрезах с автоматической рисовкой профиля во время прокатки — ПРК1 и ПРШ1;

—нивелиры горные малогабаритные с самоустанавливающейся осью визирования — ТН6 (НТСК);

—нивелиры горные безуровенные с широкодиапазонной ста­ билизацией визирной.оси и с-горизонтальным кругом — ТН7;

—тахеометры со стереоскопическим и внутрибазным дально­ мерами для безреечной съемки недоступных расстояний (камер, провалов, отвалов и т. п.) — ТДС и ТТ4;

—уклонометры для непосредственного задания и проверки уклонов при строительстве дорог на разрезах и настилке откаточ­ ных путей в шахте — ТН9;

—инклинометры автоматические для съемки вертикальных скважин глубиной до 1000 м с выдачей плана скважины во время спуска и подъема прибора — И 447Д и ВД2;

— авторедукционные оптические дальномеры — насадки на трубу теодолита с комплектом принадлежностей — ДНР006 и ПДЗ;

—высотомеры геологические для геологических съемок на раз­ резах— ВАГ;

—длиномеры проволочные портативные для измерения длин до 500 м — АД 1М;

—инструменты повседневного применения — рулетки с полот­ ном из нержавеющей стали — РК, отвесы центрировочные светя­ щиеся— ОСЦ1, рейки нивелирные маркшейдерские складные двухзвенные и трехзвенные.

В настоящее время институтом разрабатываются и в ближай­ шие 1—3 года будут изготовлены опытные образцы следующих приборов:

— станция для профилирования проводников шахтных ство­ лов с производительностью в 2—3 раза превышающей производи­ тельность станции СИ1 (скорость движения до 1 м/сек)— СИ4;

—электрооптический тахеометр, совмещающий в одном при­ боре тахеометр и светодальномер — ТЭМ;

—аппаратура для гиробуссольной съемки в шахте;

—малогабаритные указатели направлений с лазерами в ка­ честве источника света для горизонтальных, наклонных и верти­ кальных направлений;

—профилографы для проверки основных параметров шахтных рельсовых путей;

—специальный маркшейдерский оптический малогабаритный теодолит ОМГТ;

—авторедукционный тахеометр со стереоскопическим дально­

мером — СТАР;

—прибор для съемки стенок шахтных стволов;

—искатели забоя скважин-ИЗС;

—кодовый теодолит Т2К. с автоматическим съемом показаний на фотопленку в виде удобном для ввода в ЭВМ (совместно с Уральским оптико-механическим заводом, опытные образцы будут

изготовлены в 1973 г.).

Разработанные приборы выпускают, хотя еще в очень малых количествах, Харьковский завод маркшейдерских инструментов (станции СИ1, профилографы ПРК1, нивелиры ТН6, отвесы ОСЦ1), опытно-экспериментальный завод ВНИМИ (гирокомпа­ сы МВТ2, МВТ4, светодальномеры .МСД1, длиномеры АД1М, тахеометры ТДС и ТТ4), заводы Минэлектронпрома (указатели направления ЛУНЗ, осваивают светодальномеры МСД1М), Уральский оптико-механический завод (насадки ДНР006, опыт­ ные образцы кодового теодолита Т2К), предприятие № 1 УТОГ (рулетки из нержавеющей стали РК), Новопетровский леспром­ хоз (рейки невелирные).

Институт ведет большую работу с заводами-изготовителями по освоению выпуска разрабатываемых приборов.

При создании маркшейдерских приборов используются но­ вейшие достижения в области механики, квантовой механики, оптики, радиоэлектроники.

Новые разработки направляются на создание многофункцио­ нальных приборов, автоматизацию выдачи показаний приборов и процессов измерения, создание приборов автоматически регистри­ рующих параметры горного производства, изменяющихся в про­ странстве и времени.

Принципиальными отличительными особенностями новых раз­ рабатываемых приборов являются:

— возможность повышения производительности труда марк­ шейдеров от 25 до 300—500%, а также повышения производи­ тельности труда на 10—20% рабочих на проходке горных выра­ боток, по ремонту стволов, на настилке и ремонте рельсовых отка­ точных путей, а при дальнейшем внедрении разрабатываемых приборов, и на других технологических участках, включая добы­ чу угля;

— возможность автоматизации ряда процессов измерения и контроля параметров горнодобывающего производства, так что­ бы приборы и комплексы, которые будут созданы на базе новых приборов, являлись датчиками величин измеряемых и контроли­ руемых параметров.

Для обеспечения успешного решения задач по созданию и внедрению новых маркшейдерских приборов, а также приборов для исследования процессов горной геомеханики институт при по­ мощи Минуглепрома СССР ведет большую работу по расширению и укреплению своей производственной базы (планируется начать в 1974 г. строительство нового корпуса опытно-эксперименталь­ ного завода и оснащение его необходимым оборудованием), по организации выпуска новых разработанных ВНИМИ приборов на заводах страны и внедрению на предприятиях отрасли.

Исключая компоненты напряжений из уравнений теории плас­

получим систему уравнений, связывающих компоненты вектора смещений:

ний, и в нашем случае в этих уравнениях вместо компоненты средних скоростей (ул и Vy) можно положить компоненты сдвижений.

или

cos (<p+ P/2)|i+sin (<p+P/2)ljf = 0.

щих к ненагруженной земной поверхности, для них справедли­ вы равенства 6П= б, = 0; % y=0. Сдвижения пород в этой зоне, будучи относительно малыми, не могут существенно изменить направления главных нормальных напряжений, имевшихся до начала процесса сдвижения, т.е. их можно принять совпадаю­

Ее решением будут:

t = [t£((p+/5/2 )t7J1V ^ ^ + [ ^ (J)-clg(({)+ p/2) Vo2)].

Нужно заметить, что механизм -процесса сдвижений и харак­ тер распределения последних ' качественно одинаков, как в сы­ пучих породах с К=0, так и в породах весьма связных, в ко­ торых роль трения становится подчиненной.

Имея это в виду, для описания процесса сдвижении пород вблизи поверхности в этом частном случае можно воспользовать­ ся системой:

В нашей задаче на участке земной поверхности заданы 'ÇgH TJJJHтребуется по этим граничным условиям рассчитать %и VJB мас­ сиве пород, прилегающих к поверхности.

Решением уравнения (7) будут:

где — компоненты вектора сдвижения в точках участка поверхности с абсциссами у—х и у+х.

Компоненты скорости в точке М в этом частном случае опре­ деляются компонентами точек поверхности С и D с координата­ ми соответственно у—х и у+ х (рис.1).

X

ны искривления вертикальных и наклонных линий, построенные по данным расчета. Эти искривления хорошо согласуются с фак­

ной линии близко к линейному, как это показано вдоль линии MN (рис.4). Из рисунка следует зависимость: