Вы здесь

Взаємозв'язок деформацій контуру дільничних виробок з параметрами зсуву надвугільної товщі на шахтах Західного Донбасу

Автор: 
Бубнова Олена Анатоліївна
Тип работы: 
Дис. канд. наук
Год: 
2008
Артикул:
3408U001805
99 грн
(320 руб)
Добавить в корзину

Содержимое

РАЗДЕЛ 2
ОБОСНОВАНИЕ ВЗАИМОСВЯЗИ ПАРАМЕТРОВ СДВИЖЕНИЯ МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД И ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ПРИ ПЕРЕМЕЩЕНИИ ОЧИСТНОГО ЗАБОЯ
2.1. Общие положения
Представления о сдвижении горного массива базируются, главным образом, на данных наблюдений за оседанием земной поверхности, т.е. на данных конечной стадии формирования процесса сдвижения. Однако только на основании данных об оседании земной поверхности трудно судить о динамике процесса сдвижения непосредственно в толще массива, а также о развитии процесса сдвижения пород над выработанным пространством в начальной стадии; хотя между параметрами процессов, происходящих при сдвижении пород в массиве и оседании земной поверхности, существуют взаимосвязи. В виду их существования следует установить взаимосвязь между параметрами процесса сдвижения и деформаций участковых выработок в зоне влияния очистных работ.
Установлено, что сдвижение массива горных пород, его деформации и деформации выработок зависят как от горно-геологических, так и от горнотехнических параметров разработки. Их взаимосвязь можно видеть на модели сдвижения, которая представлена на рис. 2.1.
Так как все деформационные процессы в выработках вызваны сдвижением массива горных пород, то влияющими факторами будут те же, что и для самого процесса сдвижения.
Рис. 2.1. Схема к установлению взаимосвязи параметров сдвижения массива горных пород и деформаций выработок

Определить параметры сдвижения внутри подработанного массива в критических местах не представляется возможным. В то же время его отражение в виде сдвижения земной поверхности и смещений контуров выработок исследованы достаточно хорошо в натурных условиях. К тому же довольно хорошо подготовлена аналитическая база для определения параметров сдвижения земной поверхности [30,31,33,34] и смещений контуров выработок [119-123].
Для исключения необходимости проведения дорогостоящих и длительных натурных наблюдений за смещением контуров участковых выработок в зоне влияния очистных работ, которые зачастую нельзя экстраполировать на другие горизонты отработки даже одной и той же шахты, поставлена задача в определении взаимосвязи между параметрами сдвижения и смещениями контуров выработок.

2.2. Обоснование параметров сдвижения на земной поверхности

2.2.1. Исследование особенностей формирования горизонтальных смещений земной поверхности

Выполненный анализ (§ 1.2.2) схем и моделей сдвижения массива горных пород и земной поверхности показал невозможность их применения для решения поставленной задачи.
Поэтому для решения поставленной задачи принята послойно блочная модель сдвижения [35]. Рассмотрим аналитическую зависимость закономерности развития процесса сдвижения от выработанного пространства до земной поверхности и взаимосвязь между параметрами сдвижения и параметрами очистного забоя.
Так как сдвижение пород массива происходит перпендикулярно напластованию, то этом главный вектор сдвижения Rг направлен от центра тяжести блока по нормали к пласту и раскладывается на вертикальную зг и горизонтальную ог составляющие

. (2.1)

Вертикальная составляющая представляет собой оседание пород массива, а горизонтальная - их сдвижение.
Согласно [34] оседание и горизонтальные сдвижения вычисляются по формулам

, (2.2)
, (2.3)
где ? - угол падения пласта;
m -вынимаемая мощность пласта, м;
g - коэффициент главного вектора сдвижения земной поверхности, учитывающий ее сдвижение за счет выемки угольного пласта, обезвоживания и дегазации массива.
Однако при горизонтальном залегании пласта (б=00) из приведенных выражений следует, что горизонтальные сдвижения также равны нулю. А это не соответствует практике ведения горных работ.
В данной работе детально рассмотрен процесс формирования горизонтальных сдвижений земной поверхности. Особенность горизонтальных смещений состоит в том, что их величины складываются из нескольких составляющих: горизонтальных сдвижений и сдвижений вследствие деформаций растяжения и сжатия. Рассмотрим этот механизм более подробно на модели определения длины полумульды (рис. 2.2).
Рис. 2.2. Схема к определению длины полумульды

Наличие деформаций растяжений в полумульде можно установить из того, что в результате оседания поверхности линия L' больше, чем L. Увеличение длины полумульды обозначим через Д

. (2.4)
При перемещении очистного забоя динамическая мульда сдвижения 1 (см. рис. 2.2) передвигается в ту же сторону, но с некоторым опережением 2, 3. Величина опережения равна величине блока. При отрыве и оседании 4 очередного блока за очистным забоем происходит растяжение, которое вскоре сменяется сжатием, так как породы нижних горизонтов разуплотнились и вышележащим породам приходится их прижимать 5 для того, чтобы опуститься.

С учетом деформаций растяжения (е'Р) и сжатия (е'СЖ) увеличение длины полумульды (Д) (рис. 2.3) можно записать в следующем

. (2.5)

Деформация земной поверхности и переход L в L' происходит в результате того, что часть L удлиняется за счет сжатия а другая часть - удлиняется за счет растяжения а также в результате горизонтальных сдвижений. При этом , .
Рис. 2.3. Определение соотношений растяжений и сжатий

По инструментальным наблюдениям установлено:
1) сжатия в динамической мульде в 1,5-1,7 раза превосходят эти деформации при закончившемся процессе сдвижения [127];
2) по мере подвигания очистного забоя деформации растяжения уменьшаются и переходят в сжатия;
3) деформации сжатия земной поверхности в главном сечении мульды в направлении движущегося забоя в два раза больше деформаций растяж