Поднятия земной поверхности при подземной добыче угля

Поднятия земной поверхности при подземной добыче угля

Приведены результаты натурных наблюдений за смещениями земной поверхности при больших скоростях подвигания очистных забоев.

Gespeichert in:
Bibliographische Detailangaben
Datum:2010
1. Verfasser: Кольчик, А.Е.
Format: Artikel
Sprache:Russian
Veröffentlicht: Інститут фізики гірничих процесів НАН України 2010
Schriftenreihe:Физико-технические проблемы горного производства
Schlagworte:
Прогноз и управление состоянием горного массива
Online Zugang:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/108100
Tags: Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:Поднятия земной поверхности при подземной добыче угля / А.Е. Кольчик // Физико-технические проблемы горного производства: Сб. научн. тр. — 2010. — Вип. 13. — С. 98-102. — Бібліогр.: 14 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-108100
record_format dspace
spelling nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1081002025-02-09T16:13:59Z Поднятия земной поверхности при подземной добыче угля Підняття земної поверхні при підземному видобутку вугілля Earth surface displacements due to underground mining Кольчик, А.Е. Прогноз и управление состоянием горного массива Приведены результаты натурных наблюдений за смещениями земной поверхности при больших скоростях подвигания очистных забоев. Наведено результати натурних спостережень за зміщеннями земної поверхні при великих швидкостях посування очисних вибоїв. Results of field observations are presented concerning the earth surface movement at high longwall speeds. 2010 Article Поднятия земной поверхности при подземной добыче угля / А.Е. Кольчик // Физико-технические проблемы горного производства: Сб. научн. тр. — 2010. — Вип. 13. — С. 98-102. — Бібліогр.: 14 назв. — рос. XXXX-0016 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/108100 622.83:622.411.332.023.623 ru Физико-технические проблемы горного производства application/pdf Інститут фізики гірничих процесів НАН України
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
language Russian
topic Прогноз и управление состоянием горного массива
Прогноз и управление состоянием горного массива
spellingShingle Прогноз и управление состоянием горного массива
Прогноз и управление состоянием горного массива
Кольчик, А.Е.
Поднятия земной поверхности при подземной добыче угля
Физико-технические проблемы горного производства
description Приведены результаты натурных наблюдений за смещениями земной поверхности при больших скоростях подвигания очистных забоев.
format Article
author Кольчик, А.Е.
author_facet Кольчик, А.Е.
author_sort Кольчик, А.Е.
title Поднятия земной поверхности при подземной добыче угля
title_short Поднятия земной поверхности при подземной добыче угля
title_full Поднятия земной поверхности при подземной добыче угля
title_fullStr Поднятия земной поверхности при подземной добыче угля
title_full_unstemmed Поднятия земной поверхности при подземной добыче угля
title_sort поднятия земной поверхности при подземной добыче угля
publisher Інститут фізики гірничих процесів НАН України
publishDate 2010
topic_facet Прогноз и управление состоянием горного массива
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/108100
citation_txt Поднятия земной поверхности при подземной добыче угля / А.Е. Кольчик // Физико-технические проблемы горного производства: Сб. научн. тр. — 2010. — Вип. 13. — С. 98-102. — Бібліогр.: 14 назв. — рос.
series Физико-технические проблемы горного производства
work_keys_str_mv AT kolʹčikae podnâtiâzemnojpoverhnostipripodzemnojdobyčeuglâ
AT kolʹčikae pídnâttâzemnoípoverhnípripídzemnomuvidobutkuvugíllâ
AT kolʹčikae earthsurfacedisplacementsduetoundergroundmining
first_indexed 2025-11-27T20:00:09Z
last_indexed 2025-11-27T20:00:09Z
_version_ 1849974974386798592
fulltext Физико-технические проблемы горного производства 2010, вып. 13 98 УДК 622. 83: 622. 411. 332 .023. 623 А.Е. Кольчик ПОДНЯТИЯ ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ПРИ ПОДЗЕМНОЙ ДОБЫЧЕ УГЛЯ Институт физики горных процессов НАН Украины Приведены результаты натурных наблюдений за смещениями земной поверхности при больших скоростях подвигания очистных забоев. Ключевые слова: уголь, горный массив, горные выработки, зона деформаций Известно, что подземная разработка месторождений полезных ископае- мых зачастую приводит к существенным геомеханическим преобразованиям в подрабатываемом горном массиве. Особенно большое влияние оказывает отработка угольных пластов при управлении кровлей полным обрушением пород. В подработанном массиве нарушается структура, изменяются пори- стость, влажность и физико-механические свойства горных работ. Над вы- работанным пространством происходит опускание земной поверхности [1]. Сдвижение горного массива имеет различный характер проявлений [1–4]. Причем он существенно зависит от сочетания горно-геологических факто- ров (глубина ведения работ, угол падения и мощность пласта, мощность и прочность подрабатываемых породных слоев, структура горных пород, наличие тектонических нарушений и др.). За время осуществления подземной разработки месторождений полезных ископаемых выполнен большой объем исследований процессов сдвижения горного массива и земной поверхности [1–7]. Было установлено, что у границы мульды сдвижения в некоторых случа- ях наблюдается поднятие земной поверхности [8, 9]. Здания и сооружения, попадающие в эту зону, испытывают знакопеременные деформации, что от- рицательно сказывается на их устойчивости. Однако до настоящего времени исследований по вопросам поднятия земной поверхности при больших ско- ростях подвигания очистных забоев выполнено довольно мало. В связи с этим в ИФГП НАН Украины были проведены исследования по вопросам влияния подземной разработки угольных пластов на поднятие земной поверхности. Наблюдения за смещениями земной поверхности выполнялись при отра- ботке пласта d4 (шахта «Красноармейская-Западная № 1») и пласта m3 («Тру- довская»). В горном массиве над пластом d4 залегает три мощных слоя пес- Физико-технические проблемы горного производства 2010, вып. 13 99 чаника с пределом прочности на одноосное сжатие, равным 90–105 МПа. Средневзвешенная прочность пород на одноосное сжатие до глубины 630 м составляет 50 МПа. Было установлено, что поднятие земной поверхности происходит при скорости подвигания лавы более 2 м/сут и наличии в подрабатываемом мас- сиве мощных и прочных породных слоев [10]. При отсутствии мощных и прочных породных слоев в подрабатываемом горном массиве поднятие земной поверхности впереди створа движущейся лавы не наблюдается. Так, в условиях отработки угольного пласта m3 на шахте «Трудовская» даже при скорости подвигания очистного забоя 4 м/сут это явление не происходит. Это объясняется тем, что в подрабатываемом горном массиве залегают не прочные породы, средневзвешенная прочность которых равна всего 20 МПа. При залегании над разрабатываемым пластом мощных и прочных пород- ных слоев над выработанным пространством зависают консоли большой длины. Причем одним из основных факторов, влияющих на длину зависаю- щей породной консоли, является скорость подвигания лавы [11]. Профессор В.Д. Слесарев предложил рассматривать горный массив как бесконечно длинную балку (получаемую путем сечения двумя вертикаль- ными плоскостями), нагруженную собственным весом. При прогибе такой балки над нетронутым массивом будет возникать момент, который вызовет поднятие земной поверхности [12]. Поднятие земной поверхности произойдет в том случае, если вес пород в зависшем над выработанным пространством массиве больше, чем в ожидае- мом месте поднятия (рис. 1). Рис. 1. Схема к расчету возможного поднятия земной поверхности: 1 – угольный пласт, 2 – земная поверхность, 3 – обрушенные породы Физико-технические проблемы горного производства 2010, вып. 13 100 Иными словами, должно выполняться условие Рк > Рп, где Рк – вес пород в блоке АВСD, зависающем над выработанным пространством; Рп – вес по- род в ожидаемом месте поднятия блока ЕFКМ. Вес пород в зависшем над выработанным пространством массиве равен Рк = к2 H tg γ 2 L H b   , т, (1) где Lк – длина консоли, м; φ – угол обрушения пород, град., φ = 10–20; Н – глубина разработки, м; γ – объемная плотность пород, т/м3; b – ширина рас- сматриваемой полосы консоли, м. Вес пород в ожидаемом месте поднятия составит Рп = п раз разγ ( tg ) 2 L L H b L H H b    , т, (2) где Lп, Lраз – протяженность соответственно зоны поднятия и разгруженной зоны, м; Ψ – угол сдвижения пород в зоне поднятия, град., Ψ = 5–8. Протяженность разгруженной зоны и зоны поднятия зависит от длины породной консоли [13]. Причем разгруженная зона появляется при длине породной консоли более 30 м и может быть определена по формуле Lраз = 1,37Lк, м. (3) Протяженность зависающей породной консоли зависит от мощности пород- ного слоя, скорости подвигания очистного забоя и прочности пород. Данная зависимость описывается уравнением [14]: Lк = 18 + 0,007 л уст сж у V MK H m   , м, (4) где Vл – скорость подвигания лавы, м/сут; М – мощность слоя песчаника, м; Куст – коэффициент устойчивости, Куст = tсв/hсв; tсв – продолжительность разви- тия свода сдвижения горного массива по направлению движения лавы после ее отхода от разрезной печи на расстояние более 1,5lл, сут; lл – длина лавы, м; hсв – высота свода сдвижения горного массива, при раскрытии свода принимается равной hсв = Н, м; σсж, σу – предел прочности пород на одноосное сжатие соот- ветственно пород и угля, МПа; m – мощность пласта, м. Тогда условие возможности поднятия земной поверхности будет иметь вид 47·10–4σсжМVл + 0,5Н·tgφ > 62·10–5MVлσсж + tgΨН. (5) Решая данные уравнения относительно Vл, определим минимальную, не- обходимую для поднятия поверхности скорость подвигания очистного за- боя. При этом поднятие земной поверхности будет происходить при условии Vл ≥ Н(tgΨ – 0,5 tgφ)(40,8·10–4Мσсж)–1, м/сут. (6) Необходимую минимальную скорость подвигания лавы, при которой бу- дет происходить поднятие земной поверхности, можно определить, исполь- зуя номограмму (рис. 2). Физико-технические проблемы горного производства 2010, вып. 13 101 Рис. 2. Номограмма для определения минимально необходимой для поднятия зем- ной поверхности скорости подвигания лавы Выводы Из изложенного выше можно сделать вывод, что поднятие земной поверх- ности впереди створа движущейся лавы возможно при наличии в подрабаты- ваемом массиве прочных породных слоев мощностью более 10 м и скорости подвигания очистного забоя более 2 м/сут. При подработке зданий и соору- жений требуется, чтобы скорость подвигания очистного забоя не превышала минимально необходимую для поднятия скорость подвигания лавы. 1. Беляев Е.В. Теория подрабатываемого массива горных пород / Е.В. Беляев. – М.: Наука, 1987. – 176 с. 2. Акимов А.Г. Сдвижение горных пород при подземной разработке угольных и сланцевых месторождений // А.Г. Акимов, В.Н. Земисев, Н.Н. Канцельсон и др. – М.: Недра, 1970. – 224 с. 3. Четверик М.С. Теория сдвижения массива горных пород и управление дефор- мационными процессами при подземной выемке угля / М.С. Четверик, Е.В. Ан- дрощук. – Днепропетровск: РИА «Днепр-VAL», 2004. – 148 с. 4. Кратч Г. Сдвижение горных пород и защита подрабатываемых сооружений / Г. Кратч. – М.: Недра, 1978. – 494 с. Физико-технические проблемы горного производства 2010, вып. 13 102 5. Гавриленко Ю.Н. Динамика оседания земной поверхности при большой глу- бине и высокой скорости подвигания забоя / Ю.Н. Гавриленко, Н.М. Папазов, Т.В. Морозова // Проблеми гірського тиску. – 2000. – № 4. – С. 108–119. 6. Айруни А.Т. Деформация горных пород при подземной разработке месторождений полезных ископаемых / А.Т. Айруни, М.А. Иофис // Горные науки в СССР. – М.: Наука, 1985. – С. 41–64. 7. Бубнова Е.А. Горизонтальные деформации в динамической мульде сдвижения / Е.А. Бубнов // Геотехническая механика. – 2006. – № 62. – С. 127–133. 8. Авершин С.Г. Некоторые свойства процесса сдвижения горных пород и вопро- сы сдвижения / С.Г. Авершин. – Л.: ВНИМИ, 1961. – 204 с. 9. Авершин С.Г. Сдвижения горных пород при подземных разработках / С.Г. Авер- шин. – М.: Углетехиздат, 1947. – 245 с. 10. Кольчик Е.И. Смещения земной поверхности при наличии мощных породных слоев в подрабатываемом массиве / Е.И. Кольчик, В.Н. Ревва, А.Е. Кольчик и др. // Вісті Донецького гірничого інституту. – 2008. – № 1. – С. 173–177. 11. Кольчик Е.И. Трещинообразование в породной консоли при больших скоростях подвигания лав / Е.И. Кольчик, В.Н. Ревва, И.Е. Кольчик // Вісті Донецького гірничого інституту. – 2008. – № 1. – С. 219–224. 12. Слесарев В.Д. Обрушение и оседание горных пород / В.Д. Слесарев. – М.: ОНТИ, 1937. – 189 с. 13. Кольчик Е.И. Влияние подземной разработки угольных пластов на смещения земной поверхности / Е.И. Кольчик, В.Н. Ревва, И.Е. Кольчик и др. // Геотехни- ческая механика. – 2008. – Вып. 74. – С. 118–130. 14. Кольчик Е.И. Определение параметров зоны влияния очистной выемки при больших скоростях подвигания лав / Е.И. Кольчик // Вісті Донецького гірничого інституту. – 2007. – № 2. – С. 32–36. А.Є. Кольчик ПІДНЯТТЯ ЗЕМНОЇ ПОВЕРХНІ ПРИ ПІДЗЕМНОМУ ВИДОБУТКУ ВУГІЛЛЯ Наведено результати натурних спостережень за зміщеннями земної поверхні при великих швидкостях посування очисних вибоїв. Ключові слова: вугілля, гірничий масив, гірничі виробки, зона деформацій A.Е. Kolchyk EARTH SURFACE DISPLACEMENTS DUE TO UNDERGROUND MINING Results of field observations are presented concerning the earth surface movement at high longwall speeds. Keywords: coal, rock massif, mine workings, deformation zone Статья поступила в редакцию 3 июня 2010 года

Ähnliche Einträge