Експериментальні дослідження динаміки деформування приствольного масиву при збійці виробок із стволом
На основе экспериментальных исследований установленыпараметры зоны деформирования околоствольного массива врайоне сопряжения ствола при проведении одной из его ветвей. Based on the experimental works the parameters of rock massdeformation near the shaft in the zone of shaft coupling when driving one...
Saved in:
| Date: | 2009 |
|---|---|
| Main Author: | |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України
2009
|
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/15920 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Експериментальні дослідження динаміки деформування приствольного масиву при збійці виробок із стволом / І.О. Колдунов // Наукові праці УкрНДМІ НАН України — 2009. — № 4. — С. 16-24. — Бібліогр.: 5 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860257271177543680 |
|---|---|
| author | Колдунов, І.О. |
| author_facet | Колдунов, І.О. |
| citation_txt | Експериментальні дослідження динаміки деформування приствольного масиву при збійці виробок із стволом / І.О. Колдунов // Наукові праці УкрНДМІ НАН України — 2009. — № 4. — С. 16-24. — Бібліогр.: 5 назв. — укр. |
| collection | DSpace DC |
| description | На основе экспериментальных исследований установленыпараметры зоны деформирования околоствольного массива врайоне сопряжения ствола при проведении одной из его ветвей.
Based on the experimental works the parameters of rock massdeformation near the shaft in the zone of shaft coupling when driving one of its branch lines are determined.
|
| first_indexed | 2025-12-07T18:50:37Z |
| format | Article |
| fulltext |
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 4, 2009
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 4, 2009
16
УДК 622.016.222
ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНІ ДОСЛІДЖЕННЯ ДИНАМІКИ
ДЕФОРМУВАННЯ ПРИСТВОЛЬНОГО МАСИВУ ПРИ
ЗБІЙЦІ ВИРОБОК ІЗ СТВОЛОМ
Колдунов І. О.
(УкрНДМІ НАНУ, м. Донецьк, Україна)
На основе экспериментальных исследований установлены
параметры зоны деформирования околоствольного массива в
районе сопряжения ствола при проведении одной из его ветвей.
Based on the experimental works the parameters of rock mass
deformation near the shaft in the zone of shaft coupling when driving
one of its branch lines are determined.
Відомо, що під час проходження виробок приствольного
двору й особливо при збійці безпосередньо із стволом останній
зазнає негативного впливу. У районі сполучення ствола виника-
ють різні порушення кріплення та армування, причиною яких є
втрата стійкості приствольного масиву, обумовлена перерозподі-
лом напружено-деформованого стану.
Під зоною впливу сполучення прийнято мати на увазі про-
тяжні ділянки ствола рівні приблизно 20 метрам, розташовані
вище за склепіння і нижче за підошву примикаючих виробок
приствольного двору, а також частину цих виробок, прилеглу
безпосередньо до ствола, де виникають додаткові концентрації
напружень [1].
Слід відзначити, що якщо для експлуатації діючих сполу-
чень виділення зон впливу вказаних розмірів цілком виправдане,
то, як показують інструментальні спостереження, виконані
УкрНДМІ, під час проходження виробок, що сполучаються, ці
зони можуть значно збільшуватися, що вимагає прийняття пев-
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 4, 2009
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 4, 2009
17
них технічних рішень, як на стадії проектування, так і в процесі
будівництва приствольного двору.
Аналіз методичних положень, а також експериментів [2–5]
свідчить, що існуючі розрахункові методики не повною мірою
враховують фактори, що істотно впливають на стан кріплення
стволів. Так, відсутня кількісна оцінка розмірів і ступеня впливу
виробок руддворів.
Саме ця обставина робить актуальними питання щодо вияв-
лення особливостей і визначення закономірностей впливу прове-
дення приствольних виробок на стійкість породного масиву в ра-
йоні сполучень ствола, відповіді на які зрештою є основою для
розробки технічних заходів щодо забезпечення експлуатаційного
збереження стволів у цілому.
Ці питання набувають додаткової актуальності з урахуван-
ням практики проектування і проходки вертикальних стволів, що
склалася. Справа в тому, що, як правило, в процесі будівництва
ствола в місцях майбутніх сполучень залишаються лише засічки
протяжністю близько 5 м в горизонтальному напрямі. Тому про-
ходка руд дворів практично завжди пов'язана із проведенням їх
збійок із стволом, наслідком яких є втрата стійкості приствольно-
го масиву і поява порушень кріплення стволів, що призводять до
значних матеріальних і часових втрат.
Ця ситуація особливо характерна для глибоких горизонтів.
Для вирішення поставлених завдань в районі сполучення із
горизонтом 1212,9 м ствола СППС № 2 шахти ім. Засядька (нада-
лі просто «сполучення») в період проведення до нього порожня-
кової виробки була обладнана спостережна станція, яка складала-
ся з двох профільних ліній реперів (рис. 1).
Перша - вертикальна закладена в стволі, друга - горизонта-
льна – у вже збитій із стволом вантажній виробці, розташованій з
протилежної сторони підходу порожнякової вітки.
Вертикальна лінія складається з 10 реперів діаметром 22 мм
і завдовжки 250–300 мм, забетонованих в кріпленні південно-
західної стінки ствола на відстані 2–10 м один від одного, на гли-
бині від 1172 до 1212 м. Останній репер (№ 9) в стволі розташо-
ваний в зоні між отворами сполучення.
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 4, 2009
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 4, 2009
18
Спостереження в стволі проводилися сталевою 50-ти м руле-
ткою, заздалегідь закріпленою за допомогою сталевого кільця в
канавці верхнього (нульового) репера. До кінця стрічки підвішу-
вався постійний тягар масою 10 кг. Відлік по стрічці проводився з
даху кліті супроти верхніх кромок кернів реперів.
Для горизонтальної профільної лінії у вантажній вітці спо-
лучення були використані: маркшейдерський пункт на відстані
39 м від ствола, два репери, забетоновані в боках виробки на від-
даленні 20 і 23 м від ствола, і репер № 9.
40
м
39 м
В
е
р
т
и
к
а
л
ь
н
а
п
р
о
ф
іл
ь
н
а
л
ін
ія
р
е
п
е
р
ів
Порожнякова виробка
№ 0
№ 1
№ 2
№ 7
№ 9
№ 8
Горизонт 1212,9 мВ
иб
ій
зб
ій
ки
Горизонтальна профільна
лінія
Вантажна виробка
Рис. 1. Схема спостережної станції в районі сполучення із
горизонтом 1212,9 м ствола СППС № 2
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 4, 2009
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 4, 2009
19
В цілому спостереження полягали у вимірюванні вертика-
льних відстаней між реперами в стволі і в геометричному ніве-
люванні заміряних пунктів на горизонтальній профільній лінії в
прямому і зворотному напрямах. У результаті обчислювалися
зміщення реперів у вертикальній площині.
Відзначимо, що результати зміщень репера № 9, отримані
незалежно (вертикально – відносно нульового репера і горизон-
тально – відносно маркшейдерського пункту, розташованого на
відстані 39 м від ствола), при кожному спостереженні порівнюва-
лися для контролю і збігаються в межах точності вимірів.
З часу обладнання спостережної станції (26.07.06 р.) до мо-
менту затухання процесу деформації масиву (18.10.06 р.), спри-
чиненого проведенням порожнякової виробки для збійки із ство-
лом, виконано шість серій вимірів. Їх аналіз виявив тісний зв'язок
між отриманими зміщеннями кріплення і відстанню між стволом
і порожняковою виробкою, що проводиться до нього. Так, при
відстані до вибою збійки більше 20 м (спостереження 09.08.06 р.)
(рис. 2), кріплення ствола в районі досліджуваної ділянки зазна-
вало невеликого стиснення.
26.07.06 р.
09.08.06 р.
29.08.06 р.
13.09.06 р.
03.10.06 р.
18.10.06 р.
31.10.06 р.
-10
0
10
20
30
1170 1176 1182 1188 1194 1200 1206 1212
H, м
U
, м
м
Рис. 2. Абсолютні вертикальні зміщення кріплення ствола
U, відносно глибини H=1173 м
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 4, 2009
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 4, 2009
20
Саме цей етап можна оцінити як початок активізації дефор-
мування гірського масиву в районі сполучення горизонту 1212,9 м
з двох причин. По-перше, приблизно в цей час зафіксовано появу
одиночних горизонтальних заколів над склепінням і під підошвою
засічки в стволі під порожнякову виробку. По-друге, надалі при
скороченні відстані між стволом і виробкою, що проводиться,
процес стиснення кріплення змінився на розтягування (див.
рис. 2), яке особливо інтенсивно стало виявлятися в зоні між отво-
рами сполучення (репер № 9, глибина 1212 м).
У момент збійки порожнякової вітки із стволом (29.08.06 р.)
зафіксовано появу значної кількості нових й інтенсифікацію роз-
криття наявних тріщин, заколів і вивалювання залізобетонного
кріплення в зоні між отворами сполучення ствола. Абсолютні і
поінтервальні розтягування на цій ділянці склали 8 мм (див.
рис. 2, 3).
26.07.06 р. 09.08.06 р.
29.08.06 р.
13.09.06 р.
03.10.06 р.
18.10.06 р.
31.10.06 р.
-5
0
5
10
15
20
25
1 172 1 178 1 184 1 190 1 196 1 202 1 208
H, м
U
, м
м
Рис. 3. Поінтервальні вертикальні зміщення кріплення ство-
ла
Поінтервальна швидкість деформацій кріплення досягла
0,27·10-3 у тиждень (рис. 4). Необхідно відмітити, що допустимі
відносні вертикальні деформації при розтягуванні для монолітно-
го кріплення, згідно з «Методическими указаниями...» [2], скла-
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 4, 2009
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 4, 2009
21
дають по несучій здатності 0,05·10-3, а по розкриттю тріщин -
0,25·10-3.
26.07.06 р.
29.08.06 р.
09.08.06 р.
13.09.06 р.
31.10.06 р.
03.10.06 р.
18.10.06 р.
0,00
0,10
0,20
0,30
0,40
26 липня
2006 р.
23 серпня
2006 р.
20 вересня
2006 р.
18 жовтня
2006 р.
T, дата
v,
1
. 10
-3
в
н
ед
іл
ю
Рис. 4. Графік швидкостей вертикальних деформацій кріп-
лення ствола між отворами сполучення
У цей період, очевидно, суттєво змінилися розміри зони не-
оборотних деформацій у приствольному масиві у вертикальному
напрямі. Про це свідчить той факт, що в інтервалі глибин 1174-
1176 м тоді ж появився і розпочав розвиватися угору закол. Це
також підтверджують результати вимірів на спостережній стан-
ції: зміщення кріплення ствола простежуються приблизно на три-
дцятиметровій ділянці, починаючи від склепіння сполучення
(див. рис. 2, 3).
У цей момент (29.08.06 р.) які-небудь зміщення кріплення у
вантажній виробці на горизонтальній профільній лінії не спосте-
рігалися. Лише за два тижні (13.09.06 р.) зафіксовано активізацію
процесу деформування масиву (рис. 5).
Таким чином, розвиток зони необоротних деформацій маси-
ву в районі сполучення ствола по різних напрямах відбувається
нерівномірно. У горизонтальній площині процес суттєво менш
інтенсивний і відстає за часом. Так, якщо на вертикальній профі-
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 4, 2009
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 4, 2009
22
льній лінії деформації приствольного масиву відмічені вже при
перших вимірах, то на горизонтальній лінії деформаційний про-
цес зафіксовано приблизно через 5 тижнів, а з моменту збійки
минули два тижні.
26.07.06 р.29.08.06 р.
09.08.06 р.
13.09.06 р.
03.10.06 р.
18.10.06 р.
31.10.06 р.
-30
-20
-10
0
10
0 10 20 30 40
L, м
η,
м
м
Рис. 5. Зміщення реперів η в горизонтальній частині сполу-
чення ствола (вантажна виробка), L - відстань від
ствола
На рис. 5 видно що, горизонтальна зона впливу, котра сфо-
рмувалася у вантажній виробці, складає дещо більше 20 м від
ствола. Приблизно така ж відстань була від ствола до вибою збій-
ки порожнякової виробки, коли активізувався процес деформу-
вання масиву в районі сполучення.
Після збійки виробки зі стволом зміщення приствольного маси-
ву продовжували інтенсивно розвиватися. Швидкість деформацій
кріплення на вузлі сполучення за два тижні досягла 0,3·10-3 у тиждень
(див. рис. 4). Потім вона розпочала падати, і процес деформування
масиву почав затухати.
Абсолютні розтягування в районі отворів сполучення своїх
максимальних значень досягли 18.10.06 р. і склали 25 мм, поінте-
рвальні - 19 мм (див. рис. 2, 3). Вимірювання на горизонтальній
профільній лінії (див. рис. 5) показало, що осідання репера № 9
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 4, 2009
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 4, 2009
23
на ділянці між отворами сполучення відповідає також 25 мм, а в
20 метрах від ствола – 11 мм.
Сьома серія спостережень, виконана 31.10.06 р. (див. рис. 4),
підтвердила, що процес деформування приствольного масиву за-
вершився, швидкості деформацій кріплення впали, зміщення пе-
ребувають в межах точності вимірів.
ВИСНОВКИ
Виконані експериментальні дослідження дозволяють зроби-
ти такі висновки.
На глибоких горизонтах при проведенні збійки виробок
приствольного двору зі стволом в гірському масиві виникають
динамічні зони підвищених напружень, значно збільшуючи об-
ласть впливу сполучення, прийняту традиційно (приблизно в 1,5
рази), що вимагає прийняття заходів як на стадії проектування,
так і під час проведення виробок, що сполучаються.
Розвиток зони необоротних деформацій масиву в районі
сполучення по різних напрямах відбувається нерівномірно. У го-
ризонтальній площині цей процес суттєво менш інтенсивний і
йде з відставанням за часом.
Деформування приствольного масиву в районі сполучення
носить знакозмінний характер залежно від виниклої геомеханіч-
ної ситуації. Стиснення до початку активізації процесу, спричи-
неного проходкою виробки, що збивається із стволом, у міру на-
ближення вибою змінилося інтенсивним розтягуванням, що іні-
ціювало виникнення пошкоджень кріплення.
Найбільш інтенсивні деформації (швидкості вертикальних
деформацій досягають 0,3·10-3 у тиждень) відбуваються безпосе-
редньо в районі між отворами сполучення і відповідно тут мають
місце максимальні порушення кріплення.
Отримані результати повинні стати основою для розробки
технічних заходів щодо забезпечення експлуатаційного збере-
ження стволів у цілому.
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 4, 2009
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 4, 2009
24
ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ
1. Указания по определению параметров и конструкций крепи
вертикальных шахтных стволов и приствольных камер на
больших глубинах в горно-геологических условиях Цен-
трального и Стаханово-Первомайского районов Донбасса
[Текст].- Л.: Печ. цех ВНИМИ, 1981. – 72 с.
2. Расположение, охрана и поддержание горных выработок при
отработке угольных пластов на шахтах. Методические указа-
ния [Текст] : КД 12.01.01.201–98. - Утв. Минуглепромом Ук-
раины 26.06.98. – Изд. офиц. - Донецк, 1998. – 149 с.
3. Охрана и поддержание глубоких вертикальных стволов в
Донбассе [Текст] / В. М. Кулешов, И. А. Южанин, С. Б. Кули-
баба, В. А. Дрибан. – М.: ЦНИЭИуголь, 1987. – Вып. 4.
4. Дрибан, В. А. О напряженно-деформированном состоянии
массива горных пород [Текст] / В. А. Дрибан // Проблеми
гірського тиску. – 1999. - № 2.
5. Дрибан, В. А. Общие закономерности формирования напря-
женно-деформированного состояния массива [Текст] /
В.А. Дрибан // Проблеми гірського тиску. – 2003. - № 10.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-15920 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1996-885X |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-12-07T18:50:37Z |
| publishDate | 2009 |
| publisher | Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Колдунов, І.О. 2011-02-03T12:16:45Z 2011-02-03T12:16:45Z 2009 Експериментальні дослідження динаміки деформування приствольного масиву при збійці виробок із стволом / І.О. Колдунов // Наукові праці УкрНДМІ НАН України — 2009. — № 4. — С. 16-24. — Бібліогр.: 5 назв. — укр. 1996-885X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/15920 622.016.222 На основе экспериментальных исследований установленыпараметры зоны деформирования околоствольного массива врайоне сопряжения ствола при проведении одной из его ветвей. Based on the experimental works the parameters of rock massdeformation near the shaft in the zone of shaft coupling when driving one of its branch lines are determined. uk Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України Експериментальні дослідження динаміки деформування приствольного масиву при збійці виробок із стволом Article published earlier |
| spellingShingle | Експериментальні дослідження динаміки деформування приствольного масиву при збійці виробок із стволом Колдунов, І.О. |
| title | Експериментальні дослідження динаміки деформування приствольного масиву при збійці виробок із стволом |
| title_full | Експериментальні дослідження динаміки деформування приствольного масиву при збійці виробок із стволом |
| title_fullStr | Експериментальні дослідження динаміки деформування приствольного масиву при збійці виробок із стволом |
| title_full_unstemmed | Експериментальні дослідження динаміки деформування приствольного масиву при збійці виробок із стволом |
| title_short | Експериментальні дослідження динаміки деформування приствольного масиву при збійці виробок із стволом |
| title_sort | експериментальні дослідження динаміки деформування приствольного масиву при збійці виробок із стволом |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/15920 |
| work_keys_str_mv | AT koldunovío eksperimentalʹnídoslídžennâdinamíkideformuvannâpristvolʹnogomasivuprizbíicívirobokízstvolom |