Швидкість розвитку деформацій у підробленому гірському масиві при підземному вийманні корисних копалин на основі маркшейдерських спостережень
Мета: обґрунтувати на основі інструментальних маркшейдерських вимірювань швидкість переміщення деформацій розтягнень в гірському масиві. Результати. Узагальнено інструментальні маркшейдерські спостереження за зрушенням масиву гірських порід і поверхні. На їх основі визначено швидкість переміщення де...
Збережено в:
| Дата: | 2016 |
|---|---|
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian |
| Опубліковано: |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України
2016
|
| Назва видання: | Геотехнічна механіка |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/138308 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Швидкість розвитку деформацій у підробленому гірському масиві при підземному вийманні корисних копалин на основі маркшейдерських спостережень / М. С. Четверик, О. А. Бубнова, К. В. Бабій, М. О. Батур // Геотехнічна механіка: Міжвід. зб. наук. праць. — Дніпропетровск: ІГТМ НАНУ, 2016. — Вип. 130. — С. 3-12. — Бібліогр.: 7 назв. — укр. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-138308 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1383082018-06-19T03:04:39Z Швидкість розвитку деформацій у підробленому гірському масиві при підземному вийманні корисних копалин на основі маркшейдерських спостережень Четверик, М.С. Бубнова, О.А. Бабій, К.В. Батур, М.О. Мета: обґрунтувати на основі інструментальних маркшейдерських вимірювань швидкість переміщення деформацій розтягнень в гірському масиві. Результати. Узагальнено інструментальні маркшейдерські спостереження за зрушенням масиву гірських порід і поверхні. На їх основі визначено швидкість переміщення деформацій. Встановлено взаємозв'язок між швидкістю переміщення деформацій, швидкістю переміщення очисного вибою, глибиною розробки, висотою зони розшарувань. Наукова новизна. Вперше, на основі інструментальних спостережень, визначено швидкість переміщення деформацій розтягнень в породах різного ступеня літіфікаціі. Визначено висоту зони розшарувань в масиві підроблених гірських порід на основі встановленого взаємозв'язку між швидкістю переміщення деформацій, швидкістю переміщення очисного забою, кроком обвалення основної покрівлі. Практична значимість. Отримані дані про швидкість переміщення деформацій в підробленому гірському масиві дозволяють управляти гірським тиском, підвищувати ефективність гірничих розробок і їх безпеку. Цель: обосновать на основе инструментальных маркшейдерских измерений скорость перемещения деформаций растяжений в горном массиве. Результаты. Обобщены инструментальные маркшейдерские наблюдения за сдвижением массива горных пород и поверхности. На их основе определена скорость перемещения деформаций. Установлена взаимосвязь между скоростью перемещения деформаций, скоростью перемещения очистного забоя, глубиной разработки, высотой зоны расслоений. Научная новизна. Впервые, на основе инструментальных наблюдений, определена скорость перемещения деформаций растяжений в породах различной степени литификации. Определена высота зоны расслоений в массиве подработанных горных пород на основе установленной взаимосвязи между скоростью перемещения деформаций, скоростью перемещения очистного забоя, шагом обрушения основной кровли. Практическая значимость. Полученные данные о скорости перемещения деформаций в подработанном горном массиве позволяют управлять горным давлением, повышать эффективность горных разработок и их безопасность. Intent: basing on the instrumental survey measurement, to determine rate of tensile strain displacements in the rock mass. Results. Results of the instrumental surveying monitoring of the rock mass and surface displacements were generalized, and on their basis, rate of deformation was determined. Interdependence between the rate of the deformation displacements, rate of the mine face drivage, depth of the mining operations and height of zone with the rock foliation was specified. Scientific novelty. It is for the first time when, on the basis of instrumental observations, rate of the tensile strain displacement in the rocks with varying degrees of lithification was defined. Height of zone with the rock foliation in the undermined mass was determined on the basis of the established interdependence between the rate of deformations. Practical significance. The obtained data on the rate of deformation displacement in the undermined rock mass makes possible to control rock pressure and to improve efficiency of mining operations and their safety. 2016 Article Швидкість розвитку деформацій у підробленому гірському масиві при підземному вийманні корисних копалин на основі маркшейдерських спостережень / М. С. Четверик, О. А. Бубнова, К. В. Бабій, М. О. Батур // Геотехнічна механіка: Міжвід. зб. наук. праць. — Дніпропетровск: ІГТМ НАНУ, 2016. — Вип. 130. — С. 3-12. — Бібліогр.: 7 назв. — укр. 1607-4556 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/138308 622.834.53:622.831.24 uk Геотехнічна механіка Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Ukrainian |
| description |
Мета: обґрунтувати на основі інструментальних маркшейдерських вимірювань швидкість переміщення деформацій розтягнень в гірському масиві. Результати. Узагальнено інструментальні маркшейдерські спостереження за зрушенням масиву гірських порід і поверхні. На їх основі визначено швидкість переміщення деформацій. Встановлено взаємозв'язок між швидкістю переміщення деформацій, швидкістю переміщення очисного вибою, глибиною розробки, висотою зони розшарувань. Наукова новизна. Вперше, на основі інструментальних спостережень, визначено швидкість переміщення деформацій розтягнень в породах різного ступеня літіфікаціі. Визначено висоту зони розшарувань в масиві підроблених гірських порід на основі встановленого взаємозв'язку між швидкістю переміщення деформацій, швидкістю переміщення очисного забою, кроком обвалення основної покрівлі. Практична значимість. Отримані дані про швидкість переміщення деформацій в підробленому гірському масиві дозволяють управляти гірським тиском, підвищувати ефективність гірничих розробок і їх безпеку. |
| format |
Article |
| author |
Четверик, М.С. Бубнова, О.А. Бабій, К.В. Батур, М.О. |
| spellingShingle |
Четверик, М.С. Бубнова, О.А. Бабій, К.В. Батур, М.О. Швидкість розвитку деформацій у підробленому гірському масиві при підземному вийманні корисних копалин на основі маркшейдерських спостережень Геотехнічна механіка |
| author_facet |
Четверик, М.С. Бубнова, О.А. Бабій, К.В. Батур, М.О. |
| author_sort |
Четверик, М.С. |
| title |
Швидкість розвитку деформацій у підробленому гірському масиві при підземному вийманні корисних копалин на основі маркшейдерських спостережень |
| title_short |
Швидкість розвитку деформацій у підробленому гірському масиві при підземному вийманні корисних копалин на основі маркшейдерських спостережень |
| title_full |
Швидкість розвитку деформацій у підробленому гірському масиві при підземному вийманні корисних копалин на основі маркшейдерських спостережень |
| title_fullStr |
Швидкість розвитку деформацій у підробленому гірському масиві при підземному вийманні корисних копалин на основі маркшейдерських спостережень |
| title_full_unstemmed |
Швидкість розвитку деформацій у підробленому гірському масиві при підземному вийманні корисних копалин на основі маркшейдерських спостережень |
| title_sort |
швидкість розвитку деформацій у підробленому гірському масиві при підземному вийманні корисних копалин на основі маркшейдерських спостережень |
| publisher |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України |
| publishDate |
2016 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/138308 |
| citation_txt |
Швидкість розвитку деформацій у підробленому гірському масиві при підземному вийманні корисних копалин на основі маркшейдерських спостережень / М. С. Четверик, О. А. Бубнова, К. В. Бабій, М. О. Батур // Геотехнічна механіка: Міжвід. зб. наук. праць. — Дніпропетровск: ІГТМ НАНУ, 2016. — Вип. 130. — С. 3-12. — Бібліогр.: 7 назв. — укр. |
| series |
Геотехнічна механіка |
| work_keys_str_mv |
AT četverikms švidkístʹrozvitkudeformacíjupídroblenomugírsʹkomumasivípripídzemnomuvijmanníkorisnihkopalinnaosnovímarkšejdersʹkihspostereženʹ AT bubnovaoa švidkístʹrozvitkudeformacíjupídroblenomugírsʹkomumasivípripídzemnomuvijmanníkorisnihkopalinnaosnovímarkšejdersʹkihspostereženʹ AT babíjkv švidkístʹrozvitkudeformacíjupídroblenomugírsʹkomumasivípripídzemnomuvijmanníkorisnihkopalinnaosnovímarkšejdersʹkihspostereženʹ AT baturmo švidkístʹrozvitkudeformacíjupídroblenomugírsʹkomumasivípripídzemnomuvijmanníkorisnihkopalinnaosnovímarkšejdersʹkihspostereženʹ |
| first_indexed |
2025-07-10T05:31:58Z |
| last_indexed |
2025-07-10T05:31:58Z |
| _version_ |
1837236776007106560 |
| fulltext |
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2016. №130
3
УДК 622.834.53:622.831.24
Четверик М.С., д-р техн. наук, професор,
Бубнова О.А., канд. техн. наук, ст. наук. співр.,
Бабій К.В., канд. техн. наук, ст. наук. співр.,
Батур М.О., магістр
(ІГТМ НАН України)
ШВИДКІСТЬ РОЗВИТКУ ДЕФОРМАЦІЙ У ПІДРОБЛЕНОМУ
ГІРСЬКОМУ МАСИВІ ПРИ ПІДЗЕМНОМУ ВИЙМАННІ КОРИСНИХ
КОПАЛИН НА ОСНОВІ МАРКШЕЙДЕРСЬКИХ СПОСТЕРЕЖЕНЬ
Четверик М.С., д-р техн. наук, профессор,
Бубнова Е.А., канд. техн. наук, ст. науч. сотр.
Бабий Е.В., канд. техн. наук, ст. науч. сотр.,
Батур М.А., магистр
(ИГТМ НАН Украины)
СКОРОСТЬ РАЗВИТИЯ ДЕФОРМАЦИЙ В ПОДРАБОТАННОМ
ГОРНОМ МАССИВЕ ПРИ ПОДЗЕМНОЙ ВЫЕМКЕ ПОЛЕЗНЫХ
ИСКОПАЕМЫХ НА ОСНОВЕ МАРКШЕЙДЕРСКИХ НАБЛЮДЕНИЙ
Chetveryk M.S., D.Sc. (Tech.), Professor,
Bubnova O.A., Ph.D. (Tech.), Senior Researcher,
Babiy K.V., Ph.D. (Tech.), Senior Researcher,
Batur M.O., M.S. (Tech.)
(IGTM NAS of Ukraine)
RATE OF DEFORMATIONS DEVELOPING IN THE INDERMINED ROCK
MASSIF AT UNDERGROUND MINERAL EXTRACTION
BASING ON THE SURVEYING MONITORING
Анотація. Мета: обґрунтувати на основі інструментальних маркшейдерських вимірю-
вань швидкість переміщення деформацій розтягнень в гірському масиві.
Результати. Узагальнено інструментальні маркшейдерські спостереження за зрушенням
масиву гірських порід і поверхні. На їх основі визначено швидкість переміщення деформа-
цій. Встановлено взаємозв'язок між швидкістю переміщення деформацій, швидкістю пере-
міщення очисного вибою, глибиною розробки, висотою зони розшарувань.
Наукова новизна. Вперше, на основі інструментальних спостережень, визначено швид-
кість переміщення деформацій розтягнень в породах різного ступеня літіфікаціі. Визначено
висоту зони розшарувань в масиві підроблених гірських порід на основі встановленого взає-
мозв'язку між швидкістю переміщення деформацій, швидкістю переміщення очисного за-
бою, кроком обвалення основної покрівлі.
Практична значимість. Отримані дані про швидкість переміщення деформацій в підро-
бленому гірському масиві дозволяють управляти гірським тиском, підвищувати ефективність
гірничих розробок і їх безпеку.
Ключові слова: підземні гірничі роботи, швидкість деформацій, динамічна мульда, мар-
кшейдерські спостереження за зрушенням.
________________________________________________________________________________
© М. С. Четверик, О.А. Бубнова, К.В. Бабій, М.О. Батур, 2016
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2016. №130
4
Вступ. В маркшейдерській практиці одним з найважливіших параметрів, які
визначають при підземній виїмці вугілля, є тривалість зрушення підробленої
гірничими роботами земної поверхності. Цю тривалість зрушення поділяють на
час актіівной стадії і час повних зрушень. Активна стадія характерна тим, що
час зрушення визначають від початку появи деформацій розтягнень на поверхні
і до їх закінчення. Чим більше глибина розробки - тим більше тривалість
активної стадії зсування. Це свідчить про те, що деформації розтягнення в
масиві гірських порід поширюються з відносно постійною швидкістю для
даного типу гірських порід.
Одночасно з цим в геомеханіки однією з найбільш прийнятних моделей є
гіпотеза гірського тиску, запропонована Динником О.М., яка описується
рівнянням
Hy , (1)
де Н – глибина розробки, м; γ – вага одиниці об'єму породи, кг/м
3
.
В цьому випадку важають, що тиск здійснює стовп порід висотою рівною
глибині розробці Н. Отже безпосередньо після підробки весь цей стовп
одномоментно відокремився від масиву на всю висоту по нормалі і на поверхні
є видимі прояви такого зрушення.
Однак практика маркшейдерських спостережень підтверджує зворотне -
зрушення відбувається поступово і на поверхні проявляються через певний
проміжок часу після підробки і завжди попереду очисного вибою.
Інструментальні шахтні спостереження, проведені в глибоких свердловинах,
пробурених в масив, що підроблюється, також свідчать що тріщини в масиві
розвиваються поступово з якоюсь швидкістю.
За даними Куликовської Е.Е. [1] деформації земної поверхні в
Криворізькому басейні зафіксовані на відстані 4,5 км від місця проведення
гірничих робіт. На найбільш небезпечних ділянках вертикальні осідання
досягають 275 мм. Швидкість осідання поверхні 8-10мм / рік. Наведені дані
мають важливе значення в тому, що вони свідчать про переміщення
геологічних плит-блоків і їх осідання.
Все вищенаведене не враховується в рівнянні (1), тому виникають сумніви
щодо його правильності.
Можна припустити, що в певний момент часу гірський тиск має величину,
рівну
хм H , (2)
де Нх – висота стовпа порід, які на даний момент часу втратили суцільність із
масивом, м.
Висоту стовпа порід і відповідний їй гірський тиск на необхідний момент
часу можна визначити, якщо встановити швидкість розвитку деформацій в
масиві.
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2016. №130
5
Інструментально цю швидкість виміряти неможливо, встановити її можна
тільки побічно - за результатами маркшейдерських спостережень за розвитком
процесу зрушення, що є метою даної роботи.
Основний зміст роботи. Як доведено практикою, при підземній виїмці ву-
гілля відбувається обвалення основної покрівлі з певною закономірністю із
встановленим кроком обвалення, блоками [2].
Розглянемо процес підробки трьох блоків гірських порід при переміщенні
очисного забою по виїмці вугілля з постійною швидкістю (рис.1). При перемі-
щенні очисного забою 1 було підроблено блок I на величину кроку обвалення
основної покрівлі LБ і почалась підробка блоку II. При обваленні, блок I осів на
грунт пласта (див. рис.1а). Оскільки блок II тільки підроблюється і не осів, то в
породах між блоками I і II виникли деформації розтягнення з розривом суціль-
ності порід у вигляді тріщини 2. Деформації тим більше, чим більша потуж-
ність пласта. Тріщина відриву 2 поступово переміщається в масиві з певною
швидкістю вгору по площині зрушення, нахиленою під кутом ω. Потім, після
підробки блоку II і переході очисного забою до виїмки вугілля під блоком III,
осідає на ґрунт пласта блок II (див. рис.1б).
а) б)
1 - очисний вибій; 2 зони розтягнень; 3 - зона стиснень; 4 - утворення зони розтягнень між
блоками II і III; 5 - зона розшарувань (зона заміни розтягнень стисненнями між блоками); 6 -
зона деформацій гірських порід без розриву їх суцільності
Рисунок 1 - Схема до обґрунтування утворення при підробці блоків зон розтягнень, стиснень,
зони розшарувань: а) утворення зон розтягнень при обваленні блоку I; б) утворення зони ро-
зшарувань і стиснень
Оскільки блок I лежить на ґрунті пласта, а блок II також опускається на
ґрунт пласта, то між цими блоками внизу виникає зона стиснень. Це викликано
також тим, що між блоками II і III виникла нова зона розтягнень. В результаті
нижня частина блоку II зміщується у бік до блоку I. Зона стиснень переміщу-
ється вгору за зоною розтягнень. Цьому сприяє зона розтягувань 4, що знову
утворилась, і переміщається вгору між блоками II і III. На певній висоті зона
розтягнень між блоками I і II змінюється стисненнями і утворюється зона роз-
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2016. №130
6
шарувань 5. Надалі цикл повторюється. Вище зони розшарувань зрушення гір-
ських порід відбувається блоками великих розмірів без розриву їх суцільності.
З наведеної схеми випливає, що зруйновані гірські породи, які налягають на
консоль, що утворилась в очисному вибої, будуть проявлятись у вигляді гірсь-
кого тиску [3]. Для того, щоб встановити обсяг цих порід, необхідно визначити
висоту зони розшарувань.
Як випливає з викладеного вище, зона розшарувань утворюється після обва-
лення двох блоків. Тоді висота зони розшарувань може бути визначена наступ-
ним чином
д
з
б
p V
V
L
H
2
(3)
де Vз – швидкість переміщенні очисного вибою, м / добу; Lб - крок обвалення
основної покрівлі, м; Vд – швидкість переміщення деформацій розтягнень в ма-
сиві, м / добу.
У наведеній формулі (3) не враховується потужність пласта, на величину
якої опустились підроблені блоки. У зв'язку з великою висотою зони розшару-
вань по відношенню до потужності пласта, нею можна знехтувати.
Таким чином, для того щоб встановити висоту зони розшарувань гірських
порід, а потім гірський тиск, необхідно визначити швидкість переміщення де-
формацій розтягнень в масиві гірських порід.
Швидкість переміщення деформацій розтягнень в підробленому гірському
масиві визначена на підставі експериментальних досліджень на вугільних шах-
тах СРСР [4], для умов шахти ім. О.Ф.Засядька [5], для умов шахти «Глибока»
[6], для умов шахти «Сташиц» (Польща) [7].
1) На підставі даних інструментальних спостережень на вугільних шахтах
СРСР, наведених в [4], визначено швидкості розвитку деформацій розтягнень в
підробленому масиві по площині зрушення [1], які наведені в таблиці 1.
Таблиця 1 - Швидкість розвитку деформацій розтягнень за площині зрушення
Показники Ступінь літіфікаціі порід
слабка середня висока
Швидкість розвитку деформацій по площині
зрушення, м / добу
6 – 10 10 – 15 15 – 20
Довжина блоків, що зрушуються (крок обвалення
основної покрівлі) , м
20 – 60 60 – 120 120 – 200
Довжина блоків, що зрушуються, залежить як від міцності гірських порід,
так і швидкості переміщення вибою. При великій швидкості переміщення ви-
бою деформації гірських порід поширюються на меншу висоту.
2) Інструментальні спостереження за осіданням земної поверхні при великій
глибині розробці і великих швидкостях переміщення вибоїв виконані Донець-
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2016. №130
7
ким державним технічним університетом (ДонНТУ) в умовах виїмки вугілля на
глибині 1200 м на шахті ім. О.Ф.Засядька [5].
Гірничотехнічні параметри наступні: глибина розробки – 1195 м; потуж-
ність пласта, що виймається - 2,1 м; кут падіння пласта - 10 °; довжина лави –
250 м; середньомісячне посування вибою – 90 м / міс. або 3 м / добу; міцність
порід за Протодьяконову 5-10; довжина блоку, що обвалюється – 60 м.
Інструментальні виміри осідання земної поверхні проводили на спостереж-
ній станції, яка складалась з лінії реперів, а також із серії реперів, розташованих
в охоронюваному будинку. Репери розміщувались паралельно лінії вибою. Во-
ни віддалені від проекції розрізної печі на 250 м, що становить 0,2 глибини гір-
ничих робіт (характерним є репер 8). Група реперів в будівлі віддалена від про-
екції розрізної печі на 670 м або 0,55Н (характерним є репер 1).
Репер № 8 став активно осідати при відході вибою від розрізної печі на
255 м (при розташуванні вибою в створі репера).
Дані про зрушенні репера 1:
- при розташуванні вибою на відстані 0,18Н від створу репера не зафіксова-
но його осідання; з цього моменту визначили динамічний кут зрушення, рівний
80 °;
- осідання репера 1 почалося на 3,85 місяця пізніше осідання репера 8;
- активна стадія починається також як і 8 репера, в період розташування ви-
бою в створі репера 1;
- активна стадія закінчується через 0,5 Н від створу репера.
Швидкість переміщення деформацій для репера 8 склала 15,1 м / добу, а для
репера 1 - 11,1 м / добу; середня - 13,1 м / добу.
З наведених даних визначили висоту розташування зони розшарувань, яка
склала 487,3 метра.
3) На основі інструментальних спостереженнях, які були проведені на шахті
«Глибока» [6], було встановлено, що в різні періоди процесу зрушення швид-
кість його поширення в масиві не однакова. Спостереження проводились при
підробці вентиляційного стовбура №1 двома спареними лавами в наступних
умовах: середня глибина розробки – 541 м; потужність пласта, що виймається -
1,15 м; загальна довжина двох підробляють лав – 400 м, управління покрівлею -
повне обвалення; місячне посування очисних вибоїв в межах цілини - до 20 м.
Інструментальні спостереження за процесом зрушення проводилися по 17-
ти парам реперів, закладених в породу і кріплення стовбура. Середня відстань
по вертикалі між сусідніми парами реперів становила 25,4 м. В процесі інстру-
ментальних спостережень визначались осідання реперів на різні моменти про-
цесу зрушення. В результаті спостережень було встановлено, що швидкість
поширення процесу зрушення в масиві від зумпфа ствола до його гирла в своїй
активній стадії була нерівномірною.
Проф. Кулібабою С.Б. [6] було введено поняття тимчасового градієнта нор-
мованих осідань масиву G. Тобто, приймається період в добі, за який деяке но-
рмоване осідання поширюється вгору на 100 м по масиву, що підроблюється.
На малюнку 2 а наведені графіки зміни усереднених значень G в період актив-
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2016. №130
8
ної стадії процесу зрушення по осі розглянутого стовбура. Недоліком цього
графіка є те, що він не показує, як змінюється швидкість переміщення дефор-
мацій в масиві. Тому, спираючись на дані [6], побудований графік зміни швид-
кості деформацій (див. рис. 2б).
Рисунок 2 - а) градієнт нормованих осідань масиву G
по [6]; б) зміна швидкості переміщення деформацій
розтягнень в масиві на різній глибині
З малюнка 2 видно, що шви-
дкість розвитку деформацій
розтягнень від забою до пове-
рхні нерівномірна.
Використовуючи стратигра-
фічну колонку і отримані ін-
струментальні дані, визначили
швидкість переміщення дефо-
рмацій для різних порід, що
складають масив (табл. 2).
Схожі дані були отримані по
шахті «Сташиц» (Польща) [7].
У порушеному масиві швид-
кість розвитку деформацій на-
ми була визначена на основі
геодезичних вимірювань, ви-
конаних польським вченим А. Ковальські. Ці вимірювання виконувалися на
польській шахті «Сташиц» на поверхні над розробляються лавами [7]. На підс-
таві цих інструментальних вимірювань нами визначена швидкість розвитку де-
формацій в порушеному масиві, яка склала 17 м / добу.
Таблиця 2 - Швидкість розвитку деформацій розтягнень в породах в залежності від глибини
розробки
Пісковик Сланці
Глибина, м Потужність,
м
Швидкість
V, м/добу
Глибина, м Потужність,
м
Швидкість
V, м/добу
50 6,6 37
86,3 6,6 27 83 3,3 27
92,9 13,2 27 139,6 3 11,5
109,9 26,4 23 163,2 6,5 16
142,9 19,8 11,5 183 4,9 11,5
169,8 13,2 14,5 226,4 3 7,5
209,9 3,3 8 235 3 8,5
250 6,6 9,5 259,9 10 10
283 6,6 5,5 295 6,5 4,5
289,6 6,6 5 319,8 3 6
303,3 16,5 4,5 323,1 3 6
326,4 9,9 7 336,3 3 6,5
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2016. №130
9
На підставі отриманих даних, наведених у таблиці 2, встановили закономір-
ності деформаційних процесів, які проявляються при переміщенні зони розтя-
гувань в масиві підроблених гірських порід (рис.3).
Визначимо висоту зони розшарувань гірських порід в підробленому масиві
теоретично. Для цього скористуємось такими даними. Швидкість розвитку де-
формацій для порід середнього ступеня метаморфізму становить VД = 8 м / до-
бу. Крок обвалення основної покрівлі складе LБ = 15 м. Швидкість переміщення
забою становить V3 = 1,2 м / добу. Тоді висота зони розшарувань, починаючи
від вибою, згідно з формулою (3), складе 220 м. З рис.3 випливає, що висота зо-
ни розшарувань розділяє масив гірських порід на дві частини - де швидкість ро-
звитку деформацій менша (нижче зони розшарувань) та де ця швидкість більша
(вище зони розшарувань).
Визначимо висоту зони розшарувань в підробленому масиві гірських порід,
виходячи з інструментальних спостережень. Для цього на підставі даних, наве-
дених у табл.2, побудуємо графік зміни швидкості переміщення деформацій по
глибині підроблюваного масиву гірських порід (рис.3).
Рисунок 3 - Залежність швидкості розвитку деформацій в масиві гірських порід від глибини
їх розташування в масиві, що підроблюється
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2016. №130
10
З графіка випливає, що швидкість переміщення деформацій в масиві в зале-
жності від глибини розташування підроблюваного масиву розділяється на дві
ділянки. Перша, висотою 196,7 м, починаючи від зумпфа, носить хвильовий ха-
рактер. Вона відповідає висоті зони розшарувань Нр, визначеної теоретично
(похибка становить 10,5 %).
Швидкість переміщення деформацій нижче зони розшарувань носить хви-
льовий характер і в середньому може бути визначена за формулою
НеV 005,0252,26 (4)
Хвильовий характер обумовлений тим, що при переході деформацій до чер-
гового типу порід спочатку швидкість знижується, а потім, у міру переміщення
по пласту цих порід, збільшується.
Швидкість переміщення деформацій вище зони розшарувань носить практи-
чно прямолінійний характер і може бути визначена за виразом
964,502729,0 HV (5)
Важливість отриманих даних полягає в тому, що знаючи висоту утворення
зони розшарувань, можна припустити катастрофічні наслідки зрушення, яка б
природа їх походження не була.
Висновки. Швидкість переміщення деформацій в підробленому гірському
масиві в залежності від глибини гірничих робіт має різний характер і розділяє
його на дві ділянки. Перша, починаючи від вибою лави і до зони розшарувань,
носить хвильовий характер. Вона відповідає висоті зони розшарувань, що підт-
верджено інструментальними маркшейдерськими спостереженнями. Хвильовий
характер обумовлений тим, що при переході деформацій до чергового типу по-
рід спочатку швидкість розвитку деформацій знижується, а потім, у міру пере-
міщення по цих порід, збільшується. Швидкість переміщення деформацій вище
зони розшарувань носить практично прямолінійний характер. Вона значно ви-
ще швидкостей деформацій, які відбуваються до зони розшарувань.
Показано, що тільки та частина гірських порід проявляє себе як гірське тиск,
яка в результаті зрушення відокремилася від масиву, а масив, що підроблюєть-
ся, втратив суцільність. Гірський тиск у вигляді обсягу зруйнованих порід під-
робленого гірського масиву залежить від висоти зони розшарувань, параметрів
зрушення, параметрів очисного вибою, швидкості розвитку деформацій розтяг-
нень в непорушеному масиві. Регулювання (зменшення) гірського тиску мож-
ливо шляхом збільшення швидкості переміщення очисного забою, що призведе
до зменшення обсягу зруйнованих гірських порід.
–––––––––––––––––––––––––––––––
СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ
1. Куліковська, О.Є. Співставлення сучасних рухів земної поверхні Криворізького залізорудного
басейну з особливостями будови його геологічного середовища / О.Є. Куліковська // Вісник Криворі-
зького технічного університету. – Кривий Ріг, 2004. – Вип. 24. – С. 52-57.
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2016. №130
11
2.Четверик, М.С. Теория сдвижения массива горных пород и управления деформационными про-
цесами при подземной выемке угля / М.С. Четверик, Е.В. Андрощук. - Днепропетровск: РИА
«Днепр-VAL» 2004, 148 с.
3. Четверик, М.С. Горное давление и сдвижение массива горных пород при выемке угля / М.С.
Четверик, М.А. Синенко, И.В, Четверик // Матеріали міжнар. конф. «Форум гірників – 2010». – Дніп-
ропетровськ: РВК НГУ, 2010. – С. 239 – 248.
4. Правила охраны сооружений и природных объектов от вредного влияния подземных разрабо-
ток на угольных месторождениях. Утв. Минуглепром СССР. - М.: Недра, 1981. – 288 с.
5. Гавриленко Ю.Н. Динамика оседаний земной поверхности при большой глубине разработки и
высокой скорости подвигания забоя / Ю.Н. Гавриленко, Н.М. Папазов, Т.В. Морозова // Проблеми
гірського тиску: Збірник наукових праць. - Донецьк, 2000.- №4.- С.108-119.
6. Кулибаба, С.Б. Исследования скорости распространения процесса сдвижения в подрабатывае-
мом массиве горных пород / Кулибаба С.Б. // Вісті Донецького гірничого інституту. – Донецьк: Дон-
НТУ, 2004. - №1. – С. 78-82.
7. Ковальски, А. Деформация поверхности над быстро подвигающимся фронтом горных работ /
А. Ковальски // Доклады IX Конгресса İSM, Прага 18-22 апреля 1994г. – С. 320-329.
REFERENCES
1. Kulіkovska, O.Є. (2004), ―Comparison of contemporary movements of the earth's surface Kryvbas
with structural features of its geological environment‖, Visnyk Krivorіzkogo tekhnіchnogo unіversitet, vol.
24, pp. 52-57.
2.Chetverik, M.S. and Androshchuk, Ye.V. (2004), Theoriya sdvyzheniya massiva gornykh porod i
upravleniya deformatsionnymi protsessami pri podzemnoy vyemke uglya [The theory of displacement of rock
mass deformation and management processes of coal], RIA ―Dnepr-VAL‖, Dnepropetrovsk, Ukraine.
3. Chetverik, M.S., Sinenko, M.A. and Chetverik, I.V. (2010), ―Mining pressure and displacement of
rock mass in coal‖, Materіaly mіzhnarodnoy conferentsii " Forum Gіrnykіv - 2010" [Proceedings of Interna-
tional Conference "Forum miners - 2010"], National Mining University, Dnepropetrovsk, pp. 239 - 248.
4. Ministry of Coal Industry of the USSR (1981), Pravila okhrany sooruzheniy i prirodnykh obektov ot
vrednogo vliyaniya podzemnykh razrabotok na ugolnykh mestorozhdeniyakh [Regulations for protection of
constructions and natural objects from harmful influence of underground mining in coal deposits], Nedra,
Moscow, USSR.
5. Gavrilenko, Yu.N., Papazov, N.M. and Morozov, T.V. (2000), ―Dynamics of subsidence Earth's
surface at a great depth of development and high advance rates‖, Problemy gіrskogo tysku, no.4, pp.108-
119.
6. Kulibaba, S.B. (2004), ―Research propagation velocity displacement process moonlighting rock
mass‖, Visti Donetskogo gіrnychogo іnstitutu, no.1, pp. 78-82.
7. Kowalski, A. (1994), ―Deformation of the surface of the rapidly swooping front of mining operations‖
Reports of the IX Congress ISM, Prague 18-22 April 1994, pp. 320-329.
–––––––––––––––––––––––––––––––
Про авторів
Четверик Михайло Сергійович, доктор технічних наук, професор, завідувач відділу Геомеханіч-
них основ технологій відкритої розробки родовищ, Інститут геотехнічної механіки ім. М.С. Полякова
Національної академії наук України (ІГТМ НАН України), Дніпро, Україна, chetverik.mihail@inbox.ru
Бабій Катерина Василівна, кандидат технічних наук, старший науковий співробітник, старший
науковий співробітник у відділі Геомеханічних основ технологій відкритої розробки родовищ, Інсти-
тут геотехнічної механіки ім. М.С. Полякова Національної академії наук України (ІГТМ НАН Украї-
ни), Дніпро, Україна, katebabiy@yandex.ua .
Бубнова Олена Анатоліївна, кандидат технічних наук, старший науковий співробітник, старший
науковий співробітник у відділі Геомеханічних основ технологій відкритої розробки родовищ, Інсти-
тут геотехнічної механіки ім. М.С. Полякова Національної академії наук України (ІГТМ НАН Украї-
ни), Дніпро, Україна, bubnova@nas.gov.ua.
Батур Марина Олександрівна, магістр, інженер у відділі Геомеханічних основ технологій відк-
ритої розробки родовищ, Інститут геотехнічної механіки ім. М.С. Полякова Національної академії
наук України (ІГТМ НАН України), Дніпро, Україна, katebabiy@yandex.ua.
About the authors
Chetverik Mykhailo Sergiyovych, Doctor of Technical Sciences (D.Sc.), Professor, Head of Department
mailto:chetverik.mihail@inbox.ru
mailto:katebabiy@yandex.ua
mailto:bubnova@nas.gov.ua
mailto:katebabiy@yandex.ua
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2016. №130
12
of Geomechanics of Mineral Opencast Mining Technology, M.S. Polyakov Institute of Geotechnical Me-
chanics under the National Academy of Sciences of Ukraine (IGTM, NASU), Dnepropetrovsk, Ukraine,
chetverik.mihail@inbox.ru.
Bubnova Olena Anatoliivna, Candidate of Technical Sciences (Ph.D.), Senior Researcher, Senior Re-
searcher in Department of Geomechanics of Mineral Opencast Mining Technology M.S. Polyakov Institute
of Geotechnical Mechanics under the National Academy of Sciences of Ukraine (IGTM, NASU), Dnepr,
Ukraine, bubnova@nas.gov.ua.
Babiy Katerina Vasylivna, Candidate of Technical Sciences (Ph.D.), Senior Researcher, Senior Re-
searcher in Department of Geomechanics of Mineral Opencast Mining Technology M.S. Polyakov Institute
of Geotechnical Mechanics under the National Academy of Sciences of Ukraine (IGTM, NASU), Dnepr,
Ukraine, katebabiy@yandex.ua .
Batur Maryna Oleksandrivna, Master of Sciences (M.S.), Engineer in Department of Geomechanics of
Mineral Opencast Mining Technology M.S. Polyakov Institute of Geotechnical Mechanics under the Nation-
al Academy of Sciences of Ukraine (IGTM, NASU), Dnepr, Ukraine, katebabiy@yandex.ua.
–––––––––––––––––––––––––––––––
Аннотация. Цель: обосновать на основе инструментальных маркшейдерских измерений
скорость перемещения деформаций растяжений в горном массиве.
Результаты. Обобщены инструментальные маркшейдерские наблюдения за сдвижением
массива горных пород и поверхности. На их основе определена скорость перемещения де-
формаций. Установлена взаимосвязь между скоростью перемещения деформаций, скоростью
перемещения очистного забоя, глубиной разработки, высотой зоны расслоений.
Научная новизна. Впервые, на основе инструментальных наблюдений, определена ско-
рость перемещения деформаций растяжений в породах различной степени литификации. Оп-
ределена высота зоны расслоений в массиве подработанных горных пород на основе уста-
новленной взаимосвязи между скоростью перемещения деформаций, скоростью перемеще-
ния очистного забоя, шагом обрушения основной кровли.
Практическая значимость. Полученные данные о скорости перемещения деформаций в
подработанном горном массиве позволяют управлять горным давлением, повышать эффек-
тивность горных разработок и их безопасность.
Ключевые слова: подземные горные работы, скорость деформаций, динамическая
мульда, маркшейдерские наблюдения за сдвижением.
Abstract. Intent: basing on the instrumental survey measurement, to determine rate of tensile
strain displacements in the rock mass.
Results. Results of the instrumental surveying monitoring of the rock mass and surface dis-
placements were generalized, and on their basis, rate of deformation was determined. Interdepen-
dence between the rate of the deformation displacements, rate of the mine face drivage, depth of the
mining operations and height of zone with the rock foliation was specified.
Scientific novelty. It is for the first time when, on the basis of instrumental observations, rate of
the tensile strain displacement in the rocks with varying degrees of lithification was defined. Height
of zone with the rock foliation in the undermined mass was determined on the basis of the estab-
lished interdependence between the rate of deformations.
Practical significance. The obtained data on the rate of deformation displacement in the un-
dermined rock mass makes possible to control rock pressure and to improve efficiency of mining
operations and their safety.
Keywords: underground mining operations, rate of deformation, dynamic trough, surveying
monitoring of displacement.
Статья поступила в редакцию 11.11.2016
Рекомендовано к публикации д-ром технических наук Бунько Т.В.
mailto:chetverik.mihail@inbox.ru
mailto:bubnova@nas.gov.ua
mailto:katebabiy@yandex.ua
mailto:katebabiy@yandex.ua
|