Технические науки / 10. Горное дело

 

Кандидат технических наук Элиманов К.К.

 

Заведующий лабораторией горной геомеханики, маркшейдерского дела

и защиты подрабатываемых зданий и сооружений РГП «Национальный научно-исследовательский центр по проблемам промышленной

безопасности Министерства по ЧС Республики Казахстан»

 

Методика прогноза ожидаемых смещений пород в подрабатываемых подготовительных выработках в условиях Карагандинского бассейна

 

Накопленные к настоящему времени материалы по смещениям пород контура подрабатываемых выработок не позволяют в чистом виде выделить влияние отдельных геологических и горнотехнических факторов таких, как глубина разработки, вынимаемая мощность подрабатывающего пласта, физико-механические свойства вмещающих пород, мощность пород перекрыши и ряда других. Это связано, в основном, с тем, что во многих наблюдениях, особенно выполненных в предыдущие годы, отсутствовала комплексность подхода к измерениям проявлений горного давления. Одни наблюдения включали в себя только оседания подрабатываемых выработок, без измерения конвергенции боковых пород, другие характеризовались измерениями деформаций пород по длине выработки в сочетании с оседаниями и лишь немногие включали в себя весь набор необходимых измерений – конвергенцию смещений боковых пород на контуре выработок и их оседание при подработке [1].

Совокупность вышеуказанных наблюдений и материалов позволила проанализировать возможность или недопустимость подработок только с сопоставлением по аналогичным случаям с ориентировочным сравнением ущерба от подработки, то есть количественных оценок сделать не представлялось возможным.

Учитывая особую актуальность оценки вредного влияния подработки, нами разработана методика расчета смещений на контуре подрабатываемых выработок.

За основу разработки методики расчета принята гипотеза о том, что основные закономерности смещений пород в подрабатываемых выработках такие же, как и уже установленные при надработке пластов.

Принимая во внимание вышесказанное и основываясь на материалах экспериментальных наблюдений, общая расчетная формула для определения смещений почвы и кровли может быть принята в следующем виде:

 

                  (1)

 

где Н – глубина расположения выработки от земной поверхности, м;

      S – сечение выработки в свету, м2;

      m – вынимаемая мощность подрабатывающего пласта, м;

       l – размер зоны опорного давления, м;

       L – расстояние до забоя подрабатывающей лавы, м;

       t – время влияния подработки после остановки очистного забоя, мес.;

       v – скорость подвигания очистного забоя подрабатывающей лавы, м/мес.;

       РН – плотность установки рам основной крепи, рам/м;

       Rс – предел прочности пород на сжатие, МПа;

        h – расстояние по нормали до почвы подрабатываемой выработки, м;

а, с – эмпирические коэффициенты, учитывающие особенности влияния        

         подработки, определяемые по экспериментальным данным.

 

График зависимости величины зоны опорного давления от глубины разработки и вынимаемой мощности пласта приведен на рисунке 1.

 

Рисунок 1 – Размер зоны опорного давления в зависимости от глубины разработки и вынимаемой мощности пласта

 

Вычисления и анализ экспериментальных наблюдений за смещениями пород почвы и кровли в подрабатываемых выработках, позволили установить, что величина коэффициентов а и с имеют следующие значения: а = 0,0016; с = 0,020.

На основании вышеизложенного, выражение для определения смещений почвы и кровли, в подрабатываемых основных выработках, записывается в следующем виде:

        (2)

 

Опускание кровли выработки определяется из выражения:

 

 Uк = (0,3 - 0,35)U.                                                                                           (3)

 

Выражения для определения смещений пород на контуре выработки (2) и (3), как показывает анализ, имеют достаточную сходимость (15-20 %) расчетных величин от фактически замеренных в шахтных условиях, и могут применяться на шахтах Карагандинского бассейна для количественной оценки влияния подработки на устойчивость подрабатываемых выработок и их крепления.

 

Список использованных источников

 

1 Низаметдинов Ф.К., Элиманов К.К. Анализ исследований проявлений горного давления в выработках на подрабатываемых полях //В кн.: Современное состояние геологических и геомеханических условий разработки месторождений полезных ископаемых Казахстана: Тезисы докладов Международного научно-теоретического семинара / КарГТУ - Караганда. – 2006. – с. 89-90.