автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.01, диссертация на тему:Обоснование параметров сдвижения горных пород и земной поверхности при отработке угольных пластов в Западном Донбассе

На^равах рукописи НАЗАРЕНКО Валентин Алексеевич

ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРА СДВИЖЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД И ЗЕ\'Ч0Л ПОВЕРХНОСТИ ПРИ ОТРАБОТКЕ УГОЛЬНЫХ ШЧСТОВ'

в амшдном ДОНШССЕ '

Специальность 05.15.01 - Маркшейдерия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических.наук

Днепропетровск - 1994

Диссертация является р, i.or:ic: ».

■ Работа пополнена в Гооудь^с.: .)--тиой гуїнсй а.садении «

Украйни

Научный руководитель - доктор технических наук,

старший нау niuií сотрудник о ° Ыякенький Валентин Иванович

Официальные оппоненты - доктор’-даничаских наук,

о

профессор Осецкий

' Александр Игнатьевич,

• кандидат технических наук,

о

доцент Гавриленко .

° Юрий Николаева:.

Ведущее предприятие - институт Днелрогипрошахт. о

О 0

. О

■ . О "

Защита диссертаці.'.. состоится ”^9Н 3e_i«aS’p-^ 1994 г.

в 12і час. на заседании специализированного ученого совета Д 03.06.03 при Государственной горной академЙи Украины по адресу: 320600, г. Днепропетровск-27, пр. К.Маркса, 19, ГГА Украины. * о

О • '

■ О

С диссертацией можно ознакомиться-в библиотеке академии.

° . .

Автореферат разослан KooiS'p^ 1¿]94 г.

* • ' • • • ' .

Ученый секретарь ' :■

специализированного ученого г. ■ "

cor та, доктор технических ,о.

наук, профессор ' И.А.’І^довєнко

о

/■ШЛЯ XAI'AK'I-EFKCTUKA РАБОТИ Акт^тш чосп- r-.бо га. При подземной добыче угля пр'оисхо-

С _

ал? Hr-g6ra7;*vtjg !!змо11г:шч в мессиве дОрных пород, вмеяаищем раэра^тыямин!* °1ласт. Эти изменения являются следствием обручения и оседания гер’ых пород над очистной выработкой, перераспределении уплряяений вокруг нее. Изменения в массиве вызывают сдвижение дневной поверхности над горним выработками и ет:а,.»нгч«)т греднсс «лирние на сооружения и природные объекты, нч-.одп!Зиеся в зоне влияния очисть« работ.

Применяете в насто.тдее время методы прогноза сдвижений ü ¡чгччинй земной поверхности не всегда обеспечивают ноебхо-ш-уп то’-лоц7ь определим параметров процесса сдвижения и, 4 следовательно, обоснованность ш^-ра зааитных мероприять1 для подрабатываемых объектов.

В Западном Донбассе расхождения м»жду фактическими и про-

о

ПЮЗНруеМНЧИ СДЕИЯеНИЯ”И ЗСМНОЙ поверхности достигают 30 и более процентов, '¿то обусловлено сложным горно-геологичт 1КИМ строением месторождения, возросшей глубиной разработки угольных пластов, наличием, наряду с карбоновыми отлох-ниями, модных обводненн!« наносов. . ,

О

Таким образом, совершенствование мето'тв определения па'* ° . о

рчметроп сдвижения земной поверхности и горнего массива в условиях болыти глу^о ) разработки угольных пластов в "'апядном ;?«т)бяссе является актуя.твчой научной задачей.

Цель работы - совершенствование методики определения пп 0 .. гямгтроп одп^чения горного Массива и земной поверхности для

прщ-но.-’ирорянщ влияния очистных работ на подрабатывагм1;^ объ-

« * ■ ' /

■ ч- i . I н пооруЖ^нип. . *

ipiy'ntn'^ivnv'ua включается в установлении аг\к<1нм"'г,чос~

•I. ' fmnl !10РГРХЦ«СТИ С У»'ТОМ ВЛИЯНИЯ ОПОрЖ'ГО

давления и наличия в подрабатываемой толще мозл.'л ¡u:-1 г

Идея работы заключаемся в использовании •ог.коно:« і----*-- .• 111, деформирования разрабатываемого у^льного пластп в зоил -ного давления и распределения ссо^кальних сдвижений в psiV;r 0точки перегиба кривой оседания при разработке методики ом;\.'г-ления параметров процесса сдвиженид земной поверхности г сива горных пород.

Защищаемые научные полбженияои результати, Их нпк.ігчі;..

. • ■ о ’ *

Положения.

1, Исходные угловые параметры процесса еді iw.uum с до<;г.~

ТОЧНОЙ ТОЧНОСТЬЮ определоотся по експерименти;!!,НЧМ НабЛг'ЧГ'ШИМ с использованием для отого точки перегиба гл-п:

■ '' ^ 0

сдвижений, величин оседания вбяизи ее и макси,- ilhoi-u .<.<.......¡

земной поверхности.

2. Углы полных сдвіу^ений в горном массиви ¡’.з’^пяыт снос значение Ра контакте слоев горных пород, резс» отлнт'ь'лихе'' по своим физико-механическим свойствам.

с 3. Коэффициент подработанности земной п«.! ■ nar.t.'t .

от физико-механических свойств 'подрабатываемого ¡псс.ид, oíio' -т?нным показателем которых тшшется длина полумул.ди сдри^гч»"! горных пород.

(1. Причиной асимметрии кривой вертикальні,'-; одпдасний арі-полной іР-дработке и горизонтальном залогами пласта явля»тг,ч деформации краевой части угольного пласта в зоне опорного •давлш.Чя.

Результаты. .

- I. Разработана методика опредрления угловчх параметров процесса сдгОгсния горного массива, представленного мозіними отлмгонкями нпиосов и карбона, 0тліг".гедаяся применением теории ю-р-г лл!!*5нмп-0 ч;і»ілй?а чйсл®ац(х массивов, отрая.алших строение

толщи и значения экспериментально измеренных параметров.

2. Получены °;овые значения граничных углов и ¿глов полных

сдвижений в толшэ коренных пород и наносах для условий Запад-

о

ного Деубасса.

3.0Установленно, что коэффициент подработанности земной поверхности в условиях изменяющихся соо^чошениГ' мощностей пород наносов и карбона является функцией размеров очистной вы. работки и значения мощностей наносов и карбона. ,

4. Разработ-ана ?хема расчета сдвижений и деформаций земной поверхности в краевой части мульды сдвижения с учетом деформирования разрабатываемого угольного пласта в ¿Ане влияния опорного давления. ‘

Обоснованность и Ацстоветость научных положений, выводов и результатов подтверждается соответствием аналитических,,методов исследования поставленным в работе цели и задачам, представительностью натурных наблюдений за процессов сдвижения в широком диапазоне горно-геологических условий пахт Западного Донбасса, соответствием полученных результатов фундаментальным

О • '

положениям теории сдвижения горных пород и земной поверхности; применением методов математической статистики и тег-щи вероятности при обработке экспериментальных наблюдений процесса сдвижения горных пс“од.

, о « •

Степень надежности прогнозирования параметров сдвкжснич ° составляет 90-9Ь %.

О

О Научноо значение ра^отн заключается:

( , •

- в установлении взаимосвязи между распределением вертикальных сдвижений земной поверхности а районе точки перегиба

кривой оседания и размерами эокч влияния очистной вмра^отхн;

• ' 11 ,

- в установлении зав .имости углов полных сдвижений с.т .

фИЗИКО-?.!РХЯНИЧееКИХ свойств подрабатываем)« ГОр-МНХ ПОГ^'Д.

Практивдсі.'О!'« скацщир рабо«-; состслт з р*з«абогк«, мцтсди-

кн определения лараііотроп одеилсішя горч*к пород н зом^оїі.ро-

• ' ■ ' ■ ■ о

ворхноотн при подработке горного массива, систоляегв.из двух

. ' О ■ "

розкоотличйшихся о'осп горних погод, a rame схимы расчета

о'*’ -

сдвижещШ ,п краороЗ части мульды, учитиэиксзК дс*ор.шравг.”ие

°раьр^^хиЕас‘*19го .уго^ьирсо ,(1«аста н йот: ьлиыжл опорного дпр-

леиИ.н. . ■ ■ 6

,ПоЛУ51С![1іув ^сзу^ь.т^ти^опіиамт ТОЧНОСТЬ НрОГНОЗИрРЕаНИР

' - ■ ■ • ' ' о •

парамзтрор сды^ссцир',ц де^радроваліш горні« пород :і зеглюіі

.(ірлорхіірсти d условиях Западного Дрібне«.;», '¿то' обеспечивает ‘ ;■> ■ ; • ■ ■ ■ ■ ■ безопасность подработки объоктор ,к сооружений, ’улучшение охрану оіірі'ЛшжеП .среды и рациональное .ислольрд&цис .недр..

,Реализация результатор рабпти. .у

.Результату ToqpqTHUecunx0t: Уі^ідери,у.^і(х!ілиіих .исслсдогфшГ.. работы били вспользосану ИГ1М ДІІ ,дри раоработкй "Мето-

О '

до цропюга параметров, процесса едьижеиик .горных порол для ус-

О ' w ,

лодиЯ нахт Запади 'о Донбасса4. Указанны!*. мот од принят П/0 "Павлоградугольм для прогнозирования параметров сдвижения подрабатываемой земной .поверхности, .

ü Апробації« работы. Отделы <не п'сложения и содержание работы били доложены на Научно-технической конференции "Проблемі; ус* • '•}

кореиия научно-технического прогресса в горн о il промышленности" /г. ;ijiengoneTpoBCit, 1900. г./; Заседании технического совета П/0 "Павлоградуголь" /г. Павлоград, 1989 г./; объединенном

заседании от,члла газодинамики ИГТМ АН Украины /г. Днегтопстров-и' ' ' о

ск, 1990 г./; научной конференции вузов Украины "Маркшейдерское обеспечение го.рню. р.'.*:от" /г. Донецк, 1992 г. научнотехнической ^H'Jçprr. ии пуз;,' Украины "Маркшейдерское обеспе-чпнир. горню работ" /г. аонгцк, 1993_г./.

Лублнхп--/и. По результатам исслрдораниЯ' изложению в дис- с • t,

.о •

. 7

> - . ■ сзрта'цЛи1 опубликовано 10 статей. • ^

Стп'уігтутг■' ¡t гДьрн гаЛоті;. Дисссртациошгая работа состоит •п1 пвв.^еіпгяі, чйтирех гяг.в к оавях^сиия-, язяоясішіас »а 150 стралвцак югям&іисноро гекста, содержи*. 22 тіїякца, 35 ç;t-суикав,‘'Ьхблиогрй¡1 спйсоя‘из'ІІЗ' ¡йійспойілйї .з дііг

ІїГЩЯОХСТІКЯ. . ,

3axo!?5;<?pua(sTtt сдй-тпиші и гЬрііага'‘д?.^лс!:'і(П ■ в'Чб'г'З 'горного 'мазспїй nÿî'oTpaôcïKf) yrcSftHift-п;ізійтЬй''кйучІю:гся ua'njio-

(J і ■- • j , * • ^ • ■ іг.й:і!и'.*.'>?:згих дасдіплеїйй.'- К аЛотслігліу1 г&яг'спПїй осябаз

. л^Ьратортлс :r?cdpis?ri*tëcïcitè’ иг'оаЗдог&гіїШ ’сия^оны °

с^ч-У гА&'іГг-і'грюстн л -устпнойяйнй '¡зашіиносгн 'осиоэшх' пг.£а-

- ärií^.-:Cj с,пм;-:.-«::л от ropub-rocscru^ccr.îx риторов. .

?:.V'l’tir,р.:з.»«;• с-с^-пгсчы шботм Arepita С.Г., Лігг'.опа А.Г.,

о

:,'dv,-v.l.il., , Кузнг ¿osa Г,И., Ларчеико В.Г.,

'::ümí:;í’ '.IV Г1,, • Л.И. * Лтксяьясго Й,И., Погуяоаа ü..’?. t

.::0;.чї.‘о 'П.Т.’, -’I'-.pn'iora ¿?.H. и др. . " 1

НЧ T/'.j^otcvácaTb прпгяоза сдм*лсияа и .".O'J-cpv.niw.l горзк

•.•p'b'Vi.-:3- -:;,\Гпо:ор.-.н<пги осгюпюг Лйяии* окчзіїглог то’пгсс^ь

V •.':. : ' х:г.ді:,х w-\"?трэ&» '< ’{стог:'! отіі:'ел?сл r;v;ir.,Tí:>;;3

i йі’ іГ'/г ••f п}х-:к c.-î ';í;''-¡ü;u, а ?а:»чо se.*:№P«u :»1.’еа::*?а-;ы'"ГО

’■h,'- :r;::r "îîl поі'Г;1 • : ; ■ : v.n;í, 3

'.h-"'.о ■"•'•.■у >. А.Г., і,ар.іп,лхк:і.л. 1*,М. » Гг'лрг; !?»:>. Б.Я,,

с'.с:со:-л. П.Л., :ío.¡:íc:i !•. w , Кг.зпггзягя^го Д, Коли; :п:о"а C.JÍ.,

;ллор» Р. і., Л.И;, Перова И.,-5., A.D#, •

-.ТУХОІЧ il.А,, 1ІСІ.І/Л! пего S) ЛІ,, 4t!:-»!!à”,a йиК » П0Я23ГШ и л

•.зксйчссть ;ч'л:їк' : iv.p’--’7ip»-j oí V.AhMX uu:;a?".ir:;M'¡

■Q ИХ 4 coorno ГЗТ:ПГі С VÙ.Y’jr.'. i'W.'nnn Прк к a' ’ ‘ о

T )! СВОГ.ЗТІ) Г."СС:іП.ґ'.

* ?

Существующие методы расчета сдвижений И деформаций земной Чюверхности рассматривают процесо сдвижения как результат влияния исключительно очистной выемки Ялаота и ..е учитывают процессов, происходящих ¿'зонах повышенного горного давления. Влияние последних на процесс сдвижения установлено исследованиями Акимова А.Г., Зари Н.М,, Збиръл'ка М.П., Земисова В.Н,,

Линькопа А.М., Медянцэва А.Н,, Петухова И.М., Оисенко Г.Л., и других ученых. ! ,

Лабораторными и натужными исследованиями выявлена зави-симостьоэседания земной поверхности от оседания 1£>овли разрабатываемого пласта в зоне опорного давления.

Совершенствование расчетной модой процесса сдвижения . горных пород в сложных горно-геологических УСЛЙЗИ.’ОС вызвало необходимость решения следующих задач.

I. Установить особенности и закономерности формирования

о

поверхности мульды сдвижения при отработке угольных пластов б Западном Донбассе. . . ‘

1 ь

<■' 2. Установить закономерности изменения взрсчкальных сдвижений в районе точки перегиба кривой оседышя земно?. ловорх-

с. . . ' '

ности для определения угловых параметров сдвижения горного массива. '

3. Определить исходные .,.'ловкз параметры процесса сдви-

жения для условий больших глубин разработки У г, ьных пластов в Западном Т чбассе. '

4. становить зависимость максимальных оседолий зеьасой поверхности от параметров 'сдвижения двухслойного /наносы и карбон/ (ассива горних пород и размеров очистной выработки.

5. Разработать расчотную схему сдвго**.-.... поверх-

ности, основанную на положении о связи оседант в краевой части нульдм сдв/жонип с деформацигйи пласта в зоно опорного дап-

Д'-.г./Я. ' . '

Месторождение каменного, угля в Здцад^рм Дедблсс.! харак-

О ‘

юриау&тся наличием мояиых обводненные наносов, адрдхянх на процес сдвижения горных пород и зедаой поверхности, Уигдцчив-іааяся ;Яі послед^з го,-.и глубина разработки угольник пяаотов, варьирйгдее в широких пределах соотношение моэдоотей наносов и карбона привели ц изменению характера іроцесса сдвижения подрабатываемой горного массива. Об этом свидетельствуют результаты маркшейдерских наблюдений за сдвижением зеї-иой поверхности, значительно отличаотиесл от рассчитанных по "Правилам

охрани сооружений и природных объектов от вредного влияния

о

подземных горных разработок на угольных месторояденигл", 1981.

решения первой задачи, поставленной в настоящей работе, были исследованы результаты натурных маркшейдерских наблга-* дений за сдвижением земной поверхійсти на 14 профильных .ни-ях реперов, заложенных в главных сечениях мульд сдвижения над ■ горными работами пяти шахт Западного Донбасса, разрабатывающих угольные пласты в различных горно-геологических условиях.

Исследования результатов наблюдений проводились по .с юду-юізєй программе: '

- определений углорго? параметров процесса сдв. ления и их анализ;

а

- анализ распределения сдвижений п,мул\дах;

‘ о

. - анализ и установление закономерностей расположения ха-

рактерні« точек в м.оіьде сдвижения.

О

Исследование граничите углов и углов сдвижения, получаемых по нормативным критериям £ = 0,5*10_3 и £ ■ 2*10~3 пока- . пали, что в ляписимост.' от изменпюдихся условия разработки - - -угольных плаотоп они принимают значения в пределах от 47°иЮ г 6Р.° н пт >У}° до ііі° соотлетственно. Причем, их сроллехпл « ати-члскгп отклонпцич от рассчитанных по "Лравилам охранк. гяв-

НЦ; ±5,1° и ¿0,5°, а рассчитанные углы сдвижения носят, явно выг раженный систематический характер в сторону вдаолаживания.

Фактические углы полных сдвижений изменяются от 49° до

. . , • , .о - ■ ' ■ ' '

§4 . Среднеквадратическое отклонив их от принятого значения

■ . • • , /'■ О ^ -. •

_ углаУ- 65® соседшрт ±4,8°. ^ „

Анализ распр^щеН^Я; оседаний0 в мульде сдвижения построенной по "Правилам охраны» х?,"' показал значительные расхождения фактических й. рассчитанных величин /до 30%/, Установление, что максимальные расхождения. Приурочены к районам точек перегиба кривых оседания и соответствуют точке о ординатой 2 * 0,4.

Исследования показали,, чтр оддоииные кривые , полученные

• • - : ’ ' ‘ . ' • - • • . •’ ' ‘ . о 1 • ‘ ’

из натурных наблюдений,, иприт, ощдаНЯ) относительно типовой

кривой-в сторону центра, мульад^рййий^я, а величины отклонений типовой кривой- И' осредфн$Ьц> кривой оседания в одних и тех

■ " ' ; ■' ■ ' ': ■' 0 ^ . о

же точках мульды сдвижения, принимают различные значения в за-

вг- имости0от, У0Л0ВЧЙ1 подработки И Достигают максимума 0при малых и средние глу^/шах разработки..

с Из. всех, характерных точек в мульде сдвижения с наибольшей надежность» определяется Точка перегиба кривой оседания, совпадающая с максимумом наклоне® и Нулевым значением кривизны земной-поверхности,. С погрешностью ±1,6°положение точки перегиба относитявдю. границы горных работ определяется углом, рлпньац ^рловичх Западного Л-ибасса 66°.

Яростно, что исходные угловые параметры процесса сдвижения к'гр&ничнне углы и ^глы полных сдвижений/ опреде-'яют^на ;

замиой поверхности положение и размеры полумульды. С другой

о ■ ' . е ' • ■ ■ ' ■ . '

столоны, по линейным параметрам полумульды могут С^ть опреде-

, . *“1Ш значснро нпзвпк.'.ых угл-гз в’ массиве.

Для рях^нкя второй задачи, поо'вленной в работе, приня- ,

тд нояэль пррбйссп сдвижения, предложенная Мя-

«ёньшм В,И. и описываемая функцией 1

3.°[^013 с/д _ос Я _ X

э>{ф[Ьр(Зй+9)]+ф[31£!|(5г-'«/)|} > /I/

^да^сас;^-* оовдвс'ив тр’ш; - величина максимального осе-дййия земной поверхности при полной подрабоТкй* L - длина Иозтумулъды' при полной подработке} зс,^ - 'координаты точки земной поверхности, в которой определяющей ■параметры одвижения;

1Г - скорость подвиган'м очиожого »¿боя лавы; t - момент времени относительно начала отработки лавы, в, который опреде-йяются параметры сдвиКения^* •- Ье/шчиНа зависания пород основной кровли у грийм •д'йй’йюй '^йрбботки над движущимся забочен; е{ - величина е&1<йспйЛя йофоД над неподвижной границей’ выработку За - райкеф 'охотной выработки по’оси у ;

<Ь - табдарй'ай Гаусса. . 0

ь Ирйведеййай 'фуМйфя ^Ы^о^с'тотйо описывает сдвижение эемаой пойе^йсйСй^, йй^ДйбАТйлъй'й» ЙЭ^вЙение функции на каком-ЬИбо ййтефййАд с^ТёбтЗДЬДО (Шййвййй чИёвДйййй на соответ-<ЯгЬУ««еи ¡И*сткв пойуйульДы. . , . .

. На основе графо-аналй?и%ского метода ра^абйтйна »¡ютоди-йа 'опрадйЙШия длииы полумульдц, а также гн&ченйЙ гранимых ^»ов и углов полных сдвижений, основанная на соответствий йз-г-ч^еМйй измеренных, оседгчмй земной поверхности и изменения учений функции на инт$рваге, которому соответствует точка перегиба. / ,

Сущность методики заключается в на:-«делии на фактических графиках оседания з даой поверхнос’и точек с оседаништ равными 0,5 т^т /точка перегиба/ и 0,692 т^гп ♦ гдет^т - мак-

зимальное измеренное оседание в мульде. Согласно принятий м’ • ; о • , • •

тематической /одели, расстояние между этик« точками равняется

О . . . - . . _

3,1 длины полумульды, п . •

• • 12 Ч» о ' • •

' Середина расчетной полунульды совпадает с наиболее харак- ' терной и надежно определяемой точкой мульдь одвижения - точкой перегиба кривой съедания, что обеспечивает высокую точность определения положения полумульды относительно границ очис?ной выработки. о" • ■

Положение точек начала и конца полумульды tía разрезах по гдавнш сечениям мульды может быть определено угйбвыми величинами У и í¿p , рналсуичными углам полных сдвижейий и граничным углам, , . ,, /_

° ctg<¿o«(L/2 -d)/ü j -о / Z f

fet0Vm/£+d)/H / /3/

рдё ti. *■ ^аййЮяйяе й. йййле «езду границей охотнойcjBbipa6oTJ

Кй Й 'точК'оЙ перегиба криво;1 йседаИййк

Уело ,ия ааясгайия угсльнйх п*айтов Ь Западном Донбассе

делают прллтичёскй Невоэйокпь)* вр’/йенение ъВычныуо методов ш-

рёДеЯЕтЛИЯ ЙСХОДНЫХ Пар&ЙОТрОВ 'ЙДЙЙЛеЙЙЙ Горных пород no péoVfcb*

татам инструментальных наблюдений. . •>

<• ' „ ■ • . • te •

В • чроленном виде толщу Горных пород Западного Донбасса

mocho представить как двухслойную, «о.'гбйгф* ил йороД нйнойоь

и карбонар резко отличаюшихся Друг Друга: с&оими физяко-ме-

* t,

хбническим:. свойств? >и.

На основе исследований» приведенное » работе, раара'бо^-Йа Методика определения угйовыХ n&paV; троЬ ¿ названных йлойЗсч При этом прк...енени Методы теорий вороптпости и ма^ематй’^скйй статистики4 посредством ко'гйрых Обработаны массивы ^Столовых Дйниий, otpékexiiéit ttVjpoertVfe толщи горнйх пород и знАЧениА йк-'сПеримснтй. ,rto rtofty%HHibc. параметров l¿0 и по 14 ЛрофйЛъ-»WM йийййм г

~ — ... ' ' ' л . *

' В pteáyfltia.'fe,поручены уравнения регрессии, харак^ёр^йую-

. . _ 'C¡ ® ‘ •

айв с высокой CTértteHbio достоверности /коэффиционт корреляции

ІЗ

более 0,9/ величины граничных углов и углото полных сдвичений в породах наносов и карбона. . . .

АА'ором "оказано, что углы п°Л7\чх сдвижений, не являются постоян^'ши для в''л а подрабатываемой тсОлш, а изменяют овоа

_ _ _ о

' о Рио. I. Схй/.а к определению угловых параметров

в наносах и карбоне.

По разработанной методике получены следующие значения граничных «глов и углов полных сдвижений для условий Западного Донбасса: ■ . . о

- в поносах (Уо “ 57°; Уп => 44°; .

- В карбоне сГо « 70°; ■ 70°. о

Выполненная оценка^точности показала, ого полученные значения угловых параметров определены с погрешностями;

- для граничных углов Ма5<,“+ 1-7°!

- длч углов пгеннх сдвикений.Муг ■ £ 1.9°.

По урашеііі'.^ СДВКЯЙНКЯ / I / были вычислены С прим ' ЇИИЄК • нових угловых параметрів значения оседаний земной поверхности по каждой из анализируемых линий реперов. Сравнения погуч^нных результатов с фактическими оседаниями и ря^считанными по методике "Правил охраны..." называет на высокую надежность разра-

ботанной методики и полученных параметров процесса сдвижения.

Как видно из рис, 2, погрешности определения оседаний по предлагаемой методике /лшГия 2/ почти в 4 р°за меньше погрешностей метода типовых кривьк, изложенного в "Правилах охраны"

С

/линия I/. б °

0/6 0/2 0,0 В

0

0 N

С) о\

<* * *ч •»*

).0

О .0,2 0/* 0,6 0,4

Рис. 2. Распределение погре'^тстей расчетных о

оседаний: 1<>- по методике "Правил охраны..."; 2 - по 1федлагаемой метсоике.

Исследования процесса сдвижения земной поверхности в Зао 0

падном Донбассе показали, что фактические величина максимальных оседаний в мульде значительно отличакгАя от рассчитанных С .

по Правилам. •

Аналитическими исследованиям" установлено, что в существующей трактовке коэффициент подработанности, определяемый как отношение фактического "'размера выработанного пространства

к минимальному его размеру, П"и котором наступает условие поло ■ . ■ 1 ■

ной подработки земной поверхности, не является универсальным

показателем О,)оцесса сдвижения для всех условий подработки.

и . . п

Ь работе получена зависимость для определения коэффициента, хО;актгризуюшего по.с аботннность земной, иове-хности

* К' - Ф(-°^'Г27) , • / 4 /

П ° „ ^

гле иэ - рпсчетный размер ланч. •

.

Установлено, что коэффициент |\| , определяемый согласно

"Правилам охраню.." в зависимости от отношения Г^/Ыявля-

о г/ •

ется частным случаем полученной зависимости / 4 /.

О

ДфЧ услоьий Западного Донбасса, ^ учотом получение значений угловых параметров коэффициент N может быть определен

по формуле ____г, п/и \ '

н=Ф[{2тГ________________________ /5/

и.74Н+0,94Ь/ '

а величина максимального оседания в мульде сдвижения равна

ч„ - ч.т } , /в/

где V - размер очистной выработки. а

Полученная закономерность изменения N не противоречат методике Правил и при ..аличии мощных наносов позволяет полнее

«

учитывать особенности строения подрабатываемой толщи пор'’! .

В работе определены максимальные оседания земной поверхности для условий подработки анализируемых .наблюдательных станций по°"Правилам охраны..." и по формуле / б / с использованием приведенных вьппе исходных параметров.

С •

Сравнительный анализ величин максимальных оседаний земной поверхности, полученных по данным натурных наблюдений рассчитанными по Правилам - Л™ и по формуле / 6 / - показал, что отклоне°.1п величин Т|т от изменяются от 0,ь до 31%, .Максимальные значения отклонений соответствуют условно ям подработки земно« поверхности, когда коэффициенты N , вы-

О

'Осленнне по "Правилам охраны..." менысе единицы, т.е. к^гда

• f * отсутствует полная подработка земной поверхности. Максимальные

оседания п£, отличаются от Т1^ на 0. ,,6%,

> - ‘ ПО

СЛПДУОТ .;ТМПТИТЬ# что РОЛЧЧИНЧ Т|т во всех янолизируо-м*лс случгшх окапались ни о фактических. '

. о

'-усканип пласта, а такхр уплотнение слоев горнчх пород ,

'“под действием оперного давления и’ЕИККМанЙЗ их в сторону зоны ° трешин образующейся при очистной выемке пласта, являются фактором установленным и довольно хорошо изученным.

. ' * О .

Сю.щение кровли пласта вниз должно сопровождаться соответствующим и аналогичным смещением покрывающих слоев горных пород, пригруженных весом всей покрывающей толщи и опорным . давлением, и при определенных уоловиях, достигнуть земной поверхности. . , .

Если рассматривать3 процеос сдвижения земной поверхности в целом? то смещение Горных пород в зоне ВЛИЯНИЯ Опорного давления является некоторой его составляющей, формирующей мульд;’ сдвижения в краевой части.

Таким образом, процесс сдвижения земнойЯюверхности может

• . ! быть представлен, как результат совместного влияния на подрабатываемую толщу двух выработок! непосредственно очистной вы-

О

работки и “условной", образующейся над выработанным пластом под влиянием опорного давления. Тогда расчет сдвижений де-

Г ' - • - . «

оЬрмацйй >ржет производиться путем суммироважо последних, определенных для каждой из названных внрабиУок.

Ь ' ' '■ *

На ?снове аналитических исследований получена формула для расчета оседаний земной поверхности под влиянием съедания пласти в зоне опорного давления ' .

*1(х)=т1г{/4<<Р[А(3 + ос)]+^еф[А('‘-о:)]} , Г ! где ;д= $ = Съ/г 1-1*0 " 30ны оперного давления,

определяемая по формуле

Ь0-.; И с!д б’о , /О/о

величины, характеризующие опускание кровли пласта и зови -тщие от положения расчетной точки земной поверхности относительно начала координат. • '

' Если обозначить составляющую, оседания земной поверхности,

вызванную деформированием пласта в зоне опорного давления Через 1 а непосредственно очистной. выработкой т^в , то Вйияние°'отработки угольного пласта ¿V земную поверхность может

. ’ '• О "

вйтъ охарактеризовано соотнояением функЦйЛ . , ....... .

. ^<0С) = ^«3 + .. :

Составляющие этого уравнении шйФШВД'ей ййрйжёййяпй! / V ) й / 1 Л Если начало координат на земной поверхности совместить ■о првейцйей границы очигтной выработки , то, для плоской зада-'Фя МуйЬда сдвижения образовавшаяся от очистно” выемки пласта

отбегая уравнением сдвижения

о * ' ' • ’ • - "о '

-3

V):=Т {/VФ[‘а (и*х)]- щС'(Ах» г»

о + ¿Г“ '(Ф[А(1>-с1-Эс)].-ф,[А (^,7^)]}о огг1ЛО-с/

По полученной формуле рассчитываются' о седан ил, та мной по-верности п любой точке главного сечения; ^льды^сдвижения.,с1 уче^огл слияния как самой очистной выработки, так н, деформиро-; йгМйн угольного апаста в зоне опорного давления*-, ,,

Уравн£те / 10 / позволяет по известным зависимостям . ,■*

• * о* ‘ • ' ■ ■ - • '

Ле^ейТИ К определению величины наклонов ( , Кривизны к- :,.

ТорнзонтдЛьНкх сдвижений £ и деформаций земной .падерэдостиЕ

*<*> ~1& ^&+&)]-^(Ф'РАос))"- 6 й-‘

л _ь*ш(с?1аЬгс1-х)р^т-осЩГ]/ и/^

* 4^0* Г^А(о *)] - Ф-СА (а-*Д},,;

~1Г~ ■ \ ■ № - 0,5 а; 11’ю^£УА'*г*п

£(х) -0*51Яо:ЬК(х)- • --.ч.«'/ т4:/ :

Но уравнению / 10 /°были райсЧЯтаны отдания земной по- •; ворхности на наблюдательных станцййХ Западного /.омба'Зса- и оп-" 1 ■

■Ф

ределены отклонения их от фактических, . .

Анализ пограк.зстей расйредег0тния рассчитанных па предлагаемой методике ооед°лий показывает, что йакелмалъные попрей-ности прогнозируемых одвпсений достигают ¿О^'СЫ в точке* абсциссой н *0,4, что составляет ¡о» от. оседания в ато'й ВДЧйа или Ь% от максимального. В краевой части мужъдц ■сдВййбнйя ъ пределах Н «0,8.. ,1,0 отклонение раочетаых оовДаййй «т факти-ческйх не превышает ±2.,<5% от максималъного. Йра фасетах ®ез . учета 0члияния опорного давления та же погревность й£*и'б1гй*ке(г-' оя к 4%. ' • . ". . ' . .

Сравнение погрешностей раочетйсЭ ооедаййй йойазмва'б*,

. ‘ ‘ ' ‘ ' • • ’• • ’ • ’ , - ’ >0 - -что применение уравнения ДО/ и получёнййх йаэял уйшйййс 1.а$й-

метров процесса сдвижения' дозволяй? % <4 ф&за й яфйййбйЯй ‘о методикой "Дравки охрани,,,* ггошсмь «зчйо'сп^ йро^озирования влияния тэдзъяиах ра»рабзго« ка зейлуо ла»ерхнос9ь, а учот ‘ влияния опорного дяйй&ейял» - поьыв&е* *о'чйО(й11» \мячетов * кра-. етрй часги Мульды ед«юге«йл. *, *, ■ '

Рс >ультатя мсолвдоьшяй, изложенных з диссерте чи, ййюйЬ-»' э^заны при разработав "Метода ггрошоза паДОв'фов йро^есоа сдвижения горных пород ддя условий шах* ЭйПйДОого ^онвасса*». Работа выполнена ДГ' и ИГТМ Украины И передана П/0 "Пайло-1радуголь" для практического использований пр^прОгнозиро^-ийИ сдвижений и деформаций подрабатываем <:{ эеьлой поьеДОтосТйь

; . : ■ ' ЗШШЕНИЕ .

В диссертационной рьооте дано новое решение актуальной научно' • зрпдчи - разработка методики определения параметров процесса сдвижения при подземной выемке угольны? Пластов 6 условиях наличия мощных наносов, обеспечивавшей повышение точности прогнозирования влияния г?рннх разработок на земную Цо-

вврхнрот,*, и, выбор. рациональных мер охраны подрабатываемых обь-ентса», - . . - • . !

В< $?зудъиа?е проведенных исследований процесса сдвижения порньо? пр?0Д| И| звж^Я: цсАзрхностй в условиях местороадения ка-менносо уРля 8> Зщшдда*; Донбассе установлено: ;

1|. Параметр» процесса^ сдвижения, земнс ■ поверхности лвля-юадя функциями- йз&няадихоя, ооояювений- мощностей наносов И1 карбона.. ' . . _ /

2.. На- основе; обомений* эясперимечавяннн» «ривы» верти*--

нальных сдвчкенкЯ- я соответствии] изб характеру,* иеменения; интеп^

. ■ •. • .. . : ■ • ' 0| ■ -ральной’ функции Пчгсса. установлено,. чу.О| првнищ»! влияния, очиегъ-

НРЙ- выработки- на земную поверхность опрвдвляипсж по> иомеренным-оседаниям реперов надграницей. очистной* выработки^, Это, повивает точность определения граничных упЛвнхс параметре в> процес л сдвижения за счет мсмпвчения из анализа. зоН| оо> значительными относительными погрешностями измерений- а> кодеры* частях мульды сдвижения.

3. Длина подуму.»,ды и ее положение на земной1 поверхнос: 1 определяются на экспериментальной кривой вертикальных, сдвижений по расстоянии т)т точки перегиба до точки о оседаь:.ем*. отличающимся от оседания в точке перегиба на величину/ градиента

*-•' ' - • ' . -интегрально!} функции Гаусса на ссответствугащеУове интервале.

4. Разработена методика определения угловых параметров

процесса сдвижения в н'о.юсах и карбоне, отличатаяся исполь->о-

О . ■ '• ' -

ванием теории корреляционно» анализа ччсловых массивов, отражающих строение двухслойной толщи горных пород, соотношение мутностей наносов и карбь-ла,. значения экспериментально илме- —

ре1шых угловтс параметров. с,

' ' - о • ' '

5. Углы полных сдвижений зависят от свойств и мсзиости?

наносов и карбона..На контакте этих по[ГЬд происходит изменение величины угла полных .¡движений, что обусловлено различными физико-механическими свойства^’ этих слоев. .

6, Подучены новые значения0;,оливих параметров процесса

сдвиженад & Зэдадаом Донбассе. Предложены новые параметр; >< углы полимх движений в наносах 1сГи и в карбоне Ук взамен угла У* % общего для всейспокрывающей тол'лш. е

Значения углов равны: о .

О п

- граничный в наносах ]Р0 = 57°; .

- гранимый в карбоде & •• 70°;

- ПОЛНЫХ. сдвижений ш»осах = 44°; .

- полных- сдвп*@№№ в карбоне У к = 70°;

- ' \ ’ . О

и отличаются от нормативных соответственно на +12, +5, -Ц,

■ - • О •

’ +15 градусов.

7, Коэффициент под^рботанности земной поверхности в усло-*>;.:цс измсояшихся мощностей наносов и карбона являете?! функцией размеров выработки, глубины разработки^ мощности наносов и с арбона, а также -граничных углов и углов полных сдвижений.

Обобщенным показателем, характеризующим реличину коэф-$щиента подработанности, является отношение размера очистной выработки к длине погумулыи при.полной подработке.

гЛрактическок использование этой зависимости повышает точность пЛгнозирования максимальных оседаний при неполной подработке.

14 Опускание кровле разрабатываемого пласта в гк .с гучш-

нит опогного давления явл^птон причиной возникновения асим-. о ' о г

у^рии криво? оседания в полумульде при полной подработке.

9. Про.Р^клна расчотнч'; схема вертикальных сдвижсний от клрлния герчос попч в яЧг опорного давлении, что

повышает точность nporacna параметров провеса сдвижения в краевой части мульдн.

Н&'осногэ выполнен!«« исследотлий разработаны рекомендации гу расчету £цзижеш;й и деформаций земной поверхности в условиях Западного Донбасса, применение которых повышает точность проЬноэирования вертикальных сдвижений на 20...30&, что обеспечива'зт более эффективную охрану объектов на поверхности от вредного влияния по;спсчннх горних разработок и рациональную отработку угольных пластов.

Основные положения и содержание диссертации опубликованы а следукгаих работах: . v ■ • , •>

I. МякенькиП В.И., Наскрепко В.А. ‘Грофо-аналитический метод определения угловых параметров мульды сдвиаения.// ' Разраб. !.!есторо~дашй полезн, ископаемых: Росп. меядед. наг-чн-техн. сб. - 1992, - Вия. 91. *- с. 23-26 . 0

о 2. !1якень:'.иП В.И., Ркзаренко З.А., Онищенко A.B. Методика определения углог.их параметров процесса сдвижения горшгс пород на ¡,??стсро.\-де!!Ия: с большой кто^ностьл наносов.// Разраб. месторождений лозтозн. /cipnaaMUx: Рвсп. мсявед. научн.-тохи.

сб. - IS92. - Вт.1 91. - о. 26-29. . ■

о

3. МяконькиИ В.!!.., Нгзпоешсо В.А., Головчанский И.Е.

" О с

результаты изучения приноса сдвижения горше: пород в Западном Донбасса. - Диепрспотрглск, IS87. - 10 с. - Дсп. в ВИНИТИ 25.I2.B7, № 1044-88. • ^

4. Мякенький Ь('Л1., Назаренко В.А. ’гобыности рзспродо-

Л ' ‘

лепил ОСПДШП1Й в мульд? сдвияешш при ’отработке уголыпл плпотоп в Западном Донбассе. - Днепропетровск, 1987. - 8 с.-Деп. п ВИНИТИ 25.12.87, » 1045-83. 11-А’ '' ' ' , г,

5. Млкг'-.ысий В.И., Назаренко В.А. За;'номерности рлепо-

лсжеиня характерних точок з нуль до сдеііг.сіпш прк отработке угольных пластов в .Западном Донбассе. - Дчапропетроссі;, 1937.12 с.- Деп. б ВИНИТИ 25.12.87, У і04б-ЄЗ,

- . О . - ' ' ' • .

6* Назаренко В.А. Анрлнтико-окспсриугитгльниЯ способ оа-рєдззлония І1СХОДНІІХ УГЛОВЫХ ПДрЕЩОТЕОЙ П^ОЦОССй СДЕИаОЖ'.Я, -

Днепропетровск, 1939, - Н о,- Деп. о УцрШШТН 00,05,69, А'

1605. ■ . ' '

7. НаэарсАко В,Л. Расчет иаксхйа^ьпых о а г дЖ.її’" з а::: о Г.

, ' о ' • ' ■ ■ ' ■ . ,

посерхяооїй^при навкчнй мсм-іцх паюсов о подрабатива-ійій 'тоя-

са-.‘>--^ггпр&пй^роаайч.1£В5;'-'10 с,- Дзп. о -УкрН&ЖШ 12,<Х5.УЗ,

ІСС&. ■. • . .. • ' ■ • ‘ о

. - ' ' • ' ' • О • '

. 6.’ • ІІізарйіаої'ВУМ - &яюшпа опорного давления нгрсдвкхс&Ю“

' '■ . ' ' • . о "

зсглюЙ-пойорхг.оат’.^В' ираяБоЯ чаоти куя&да' сдбїешіпші - Днепра'-1

потраве^, ІС39,- 0 с.- Дзл. в Ук\»Ш!!Ш1 12.06.89, М 1607. ■

9.' Мякгиькнй В»!!*, Назаренко В.Д. АПадштичпокИй ыотод'

опредэяоняя ГрйНПЧНЫл углов в. углов-пэкик сдшксаий в некоей7; и корашна породах.-Днепропетровск,’ 1931,- 9 с.- Дзп. J 'ЛфНИИІЇГИс22,02,91, В 240-УкЗІ, ' ' ' • ° ■

' ‘ • • • О

10. Мяксньйнй В.Ц., Назаренко Р Л. Исходник угловно п;:сі>

і- .-■■•• . - "

метри Доі расиста сдаїїксниіі і! деформаций оспноіі посер.-іпоії Днепропетровск, ІЗЗІ,- у о;- Цап. в УкрШіКН'Ш 14Ліо.Сі;

ВЫ -У к9І. ' -

Лнчіїий вклад р.,?тора в работы, опубдг(гч>шиіш:з в с'-ч;то:>; ство: обоб-ош;о и анализ рззультатов изучения процзсса едваіа-

шш зе.лой поверхности**в• Запй^гоЦ Донбассом установление‘оЗ-

■ -. о

пзіх зиконо:.:цраостй.'і /3 ,<і,Ь/; -разработка іютодккн раздог.йііігб

опрзда он «я углов^ы параметров процесса одвишіяя в іцшбсс* "

и карбон^-/!; 2, ,9','-І0/.

Яагагепко v. a The Basis of Parameters of rock Movement and Surface iPider the Seam Minim: in Western Donbass. Dissertation Гог a candidate's г'окгее of .technical science, speciality 05. 15.01 - mlnlnn survuylna. State Hlnins Acadeny, DniepropetrovsK, 1994.

The dissertation which contains the *гез)Цts of .esi 'ircental tnd theoretical "osearclies of rocK ¿¡<o.ve:sf»nt <ягосез^ and ! ..iirface under mine worKmcs in Western ;Dofibass iis maintained. The <lef inition .techninue of aneular .parameters *}f ^осК movt:Oeni vaa \-orKed out, new parameters .were achieved.

Industrial apt*I ical top of elab6ratii)ii0'nethods and :пеы parameiers of Oq movSner.t process ызь carried out

■ o • ■ ■ ■

•Назаренко В. А. Обосноетчио параметров сдшкения горних ¡пород

it з»мноЬ погсртюсти при отработке уго.чьж« пгастоп в Г<’лод-о .

ном Донбассе, ■ 1

Диссертация па. соискание упсноП степени кандидата технических наук по епепна^ьностн 05,15,01 - мархпеЯдерил, .Государстзснпгл гермая акпдг-.'т Украини, Днепропетровск, 1994,

.Запм-пзстся работа, которая содержит результаты зкепе^’жнтгль-.нмх и тосротч’.г-оких «с^подогэ!!!:« процесса едеххешт горних пород зчпоП псгерхностй над горни.!!! »’./работкам«'вахт Здпадно-* го Донбасса. Разработана методика ^определения углевтл: параметре!; сд'чеггннг? горних пород,' пейучшш 'новые параметр« для За- . ппдного Донбасса. Осудсстплсно прс'гшлсДюо внедрение разработанной методики и новых параметров процесса сдшг.скич.

о ' . ■

Зру^-пня ripHn^'ix пор!д, ivjtoci параметр’!, кас'пипмг пгдроЗ-

ЛС-HHOCTi , прогноз зрулонь rc:."iOl позярхни

Назаренко Валентин Алексеевич О

ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ СДВИЖЕНИЯ Г0£НШС ПОРОД И ЗЕМНОЙ

поверхности при Отработке угольных пластов в зшаднон

. ДОНБАССЕ '

/Автореферат/

о

Подписано в печать 26.09.94. Формат 60x84/16. Бум. тип. № 3.

' ■' \ о

Офс. поч. Уса. печ. л. 1,0. Уч.-аэд. л. 1,0. Тіфаж 100 экз.

Закал № лег . Бесплатно.

Ротапринт ГГА Украины, 32С.027, Днепропетровск, пр. К.Маркса, 19.