Особенности деформирования труднообрушаемых кровель в лавах крутых пластов Донбасса
Крутые пласты Донбасса характеризуются большим разнообразием горно-геологических условий. Боковые породы представлены, как правило, глинистыми и песчанистыми сланцами средней и ниже средней устойчивости. Для этих условий и создано достаточно большое количество способов и средств управления горным да...
Saved in:
| Published in: | Физико-технические проблемы горного производства |
|---|---|
| Date: | 2001 |
| Main Authors: | , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут фізики гірничих процесів НАН України
2001
|
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/189716 |
| 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: | Особенности деформирования труднообрушаемых кровель в лавах крутых пластов Донбасса / Д.М. Житленок, Ю.А. Пивень, Е.И. Питаленко, А.П. Семенов // Физико-технические проблемы горного производства: Сб. науч. тр. — 2001. — Вип. 3. — С. 61-67. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-189716 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Житленок, Д.М. Пивень, Ю.А. Питаленко, Е.И. Семенов, А.П. 2023-04-21T14:39:51Z 2023-04-21T14:39:51Z 2001 Особенности деформирования труднообрушаемых кровель в лавах крутых пластов Донбасса / Д.М. Житленок, Ю.А. Пивень, Е.И. Питаленко, А.П. Семенов // Физико-технические проблемы горного производства: Сб. науч. тр. — 2001. — Вип. 3. — С. 61-67. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. 2664-17716 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/189716 6.22.273 Крутые пласты Донбасса характеризуются большим разнообразием горно-геологических условий. Боковые породы представлены, как правило, глинистыми и песчанистыми сланцами средней и ниже средней устойчивости. Для этих условий и создано достаточно большое количество способов и средств управления горным давлением в очистных забоях. Вместе с тем, кровля ряда пластов представлена мощными (свыше 5 м) пластами песчаника, который склонен к зависанию на больших площадях. При этом возникают повышенные нагрузки на призабойную и посадочную крепь, способные создавать аварийные ситуации в забоях. Помимо этого, в ряде технологий необходимо обеспечение длительной устойчивости кровли в выработанном пространстве. ru Інститут фізики гірничих процесів НАН України Физико-технические проблемы горного производства Особенности деформирования труднообрушаемых кровель в лавах крутых пластов Донбасса Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Особенности деформирования труднообрушаемых кровель в лавах крутых пластов Донбасса |
| spellingShingle |
Особенности деформирования труднообрушаемых кровель в лавах крутых пластов Донбасса Житленок, Д.М. Пивень, Ю.А. Питаленко, Е.И. Семенов, А.П. |
| title_short |
Особенности деформирования труднообрушаемых кровель в лавах крутых пластов Донбасса |
| title_full |
Особенности деформирования труднообрушаемых кровель в лавах крутых пластов Донбасса |
| title_fullStr |
Особенности деформирования труднообрушаемых кровель в лавах крутых пластов Донбасса |
| title_full_unstemmed |
Особенности деформирования труднообрушаемых кровель в лавах крутых пластов Донбасса |
| title_sort |
особенности деформирования труднообрушаемых кровель в лавах крутых пластов донбасса |
| author |
Житленок, Д.М. Пивень, Ю.А. Питаленко, Е.И. Семенов, А.П. |
| author_facet |
Житленок, Д.М. Пивень, Ю.А. Питаленко, Е.И. Семенов, А.П. |
| publishDate |
2001 |
| language |
Russian |
| container_title |
Физико-технические проблемы горного производства |
| publisher |
Інститут фізики гірничих процесів НАН України |
| format |
Article |
| description |
Крутые пласты Донбасса характеризуются большим разнообразием горно-геологических условий. Боковые породы представлены, как правило, глинистыми и песчанистыми сланцами средней и ниже средней устойчивости. Для этих условий и создано достаточно большое количество способов и средств управления горным давлением в очистных забоях. Вместе с тем, кровля ряда пластов представлена мощными (свыше 5 м) пластами песчаника, который склонен к зависанию на больших площадях. При этом возникают повышенные нагрузки на призабойную и посадочную крепь, способные создавать аварийные ситуации в забоях. Помимо этого, в ряде технологий необходимо обеспечение длительной устойчивости кровли в выработанном пространстве.
|
| issn |
2664-17716 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/189716 |
| citation_txt |
Особенности деформирования труднообрушаемых кровель в лавах крутых пластов Донбасса / Д.М. Житленок, Ю.А. Пивень, Е.И. Питаленко, А.П. Семенов // Физико-технические проблемы горного производства: Сб. науч. тр. — 2001. — Вип. 3. — С. 61-67. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT žitlenokdm osobennostideformirovaniâtrudnoobrušaemyhkrovelʹvlavahkrutyhplastovdonbassa AT pivenʹûa osobennostideformirovaniâtrudnoobrušaemyhkrovelʹvlavahkrutyhplastovdonbassa AT pitalenkoei osobennostideformirovaniâtrudnoobrušaemyhkrovelʹvlavahkrutyhplastovdonbassa AT semenovap osobennostideformirovaniâtrudnoobrušaemyhkrovelʹvlavahkrutyhplastovdonbassa |
| first_indexed |
2025-11-26T07:04:37Z |
| last_indexed |
2025-11-26T07:04:37Z |
| _version_ |
1850616339097452544 |
| fulltext |
УДК 6.22.273
ОСОБЕННОСТИ ДЕФОРМИРОВАНИЯ ТРУДНООБРУШАЕМЫХ
КРОВЕЛЬ В ЛАВАХ КРУТЫХ ПЛАСТОВ ДОНБАССА
к.т.н. Жнтленок Д.М. (ПО «Дзерди иску голь»), к.т.н. Пи-
вень Ю.А .(ДонИИИ), к.т.н. Питаленко Е.И. (ОФТГП Д онФТИ
НАНУ), ннж. Семенов А.П. (ГК . «Укруглерегтруктуризсщия»)
Крутые пласты Донбасса характеризуются большим разнооб
разием горно-геологических условий. Боковые породы представле
ны, как правило, глинистыми и песчанистыми сланцами средней и
ниже средней устойчивости. Для этих условий и создано достато I
но боппшое количество способов и средств управления горным дав
лением в очистных забоях. Вместе с тем, кровля ряда пластов пред
ставлена мощными (свыше 5 м) пластами песчаника, который
склонен к зависанию на больших площадях. При этом возникают
повышенные нагрузки на призабойную и посадочную крепь, спо
собные создавать аварийные ситуации в забоях. Помимо этого, в
ряде технологий необходимо обеспечение длите льной устойчивости
кровли в выработанном ппострагстве. Так, для уменьшения де
формаций земной поверхности над выработанным пространством
при щитовой отрабо тке крутых пластов был предложен способ [ 1] в
основе которого была положена частичная закладка выработанного
пространства в щитовых забоях. Для обеспечения беспрепятствен
ного перемещения закладки необходимо поддержание кровли на
всем времени отработки полосы. Для этого поеду смотре но крепле
пие скатов крепями повышенного сопротивления из БЖБТ и выбор
ширины полосы таких размеров, чтобы образовался устойчивый
пролет. Вопрос длительной устойчивости обнаженных кровель не
достаточно изучен.
Изменение устойчииых пролетов кровли по простиранию
пласта н зависимости от темпов подписания, длины лавы и глубины
разработки для условий труднообрушаемых пород в кровле приве
дено на рис. 1. Как видно, с увеличением глубины разработки
влияние фактора увеличение темпов подвигания очистного забоя
на повышение устойчивости кровли заметно снижается. Так, если
на глубине 300 м при длине лавы 50 м величина устойчивого про
лета кровли при скорости подвигания забоя 2 м/сутки составляла
70 м, а при скорости 12 м/сутки - 102 м, то на глубине 1000 м при
тех же скоростях и длине забоя составила сооэ нентвенно всего
лишь 34 и 48 м; при длине лавы 200 м величина устойчивого про
лета кровли на глубине 300 м при скорости 2 м/сутки составляла
48 м, а при скорости 12 с/сутки - 70 м, то на глубине 1000 м - со
ответственно 24 и 36 м.
61
80
<
О 4 8 12
Скорость подвитания забоя м/сут.
Рис, 1. Изменение длинн устойчивых пролетов кровли по простиранию пласта в зависимости от
темпов подвигания забоя, его длины и глубины разработки (для пород Осж=70 МПа):
П при длине лавы 50 м, 2- при длине лавы 100 м. 3- при длине лавы 140 м; 4- при длине лавы
200 м
Одним из наиболее опасных нидои проявлений горного дав
ления при ведении очистных работ на крутых я крутонаклонных
пластах, при котором происходит деформация крепи и, как следст
вие обрушения вмещающих пород, является их сползание. Потек
циальяо опасными по сползанию боковых пород могут быть все
крутые пласты. В этой связи представляется целесообразным ис
следование характера смещения пород как по нормали к пласту,
так и по падению. С этой целью были проведены и н струм он т а л ь
ные исследования в условиях пласта «Бабаковский» гор. 700 ;м шах
ты «Углегорская» ПО «Орджоь икидзеуголы».
Угольный пласт Ь ,0 «Бабаковский» в пределах выемочного по
ля имеет волнистое залегание, мощность пласта по простиранию и
падению не выдержана и колеблется от 0,5 до 2,0 м, а в отдельных
местах до 2,3-2,9 м. Угол падения - 63-68°.
В тектоническом плане пласт характеризуется наличием час
тых раздувов пласта до 0,7-2,9 м и пережимов до 0,2-0,4 м В плос
кости пласта зоны раздувов и пережимов имеет форму вытянутых
овалов и извилистых полос с расширениями и сужениями, которые
обнаруживаются при ведении горных работ.
Пласт Ию особоопасный по внезапным выбросам угля и газа,
опасный по пыли, склонен к самовозгоранию, опасный по горным
ударам. Природная газоносность - 20 м-'/т горной массы. Литологи
ческий состав вмещающих пород и характер его изменения по про
стиранию приведен на рис. 2.
Как видно, непосредственно над пластом залегает маломощ
ный (до 0,3 м) слой песчаного сланца, содержащего тонкие про
слойки угля («ложная кровля»). Непосредственная кровля представ
лена толщей мелко- и среднезернистого песчаника мощносТоЮ 3,2-
4,0 м с закрытыми трещинами 0:гД( льности по наслоению и нор
мально секущими трещинами через 0,1-0,8 м, влажный, крепкий.
Выше залегает угольный пропласток Ью с переменной мощностью
от 0,0 1 до 0,10 м.
Основная кровля - мощная толща (50-60 м) среднезернистого
песчаника с закрытыми трещинами по наслоению (через 0,1-0,8 м)
и нормально секущими трещинами (через 0,1-0,8 м), влажный,
крепкий.
В интервале до 500-560 м от квершлага гор. 700 м в непо
средственной почве залегает глинистый сланец трещиноватый, сла
бой устойчивости, контакт с нижележащие слоем пришлифован
ный, мощность которого по простиранию на запад постепенно
уменьшается с 2,3 до 0,1 м Ниже - углистый сланец с углем мощ
ностью 0,05-0,15 м который сливается с непосредственной почвой.
Наличие углистого сланца обуславливается неустойчивость и
склонность к сползанию непосредственной почвы в указанном и н
тервале.
63
875 <677
375-1677
-1481
306-
■116
60 1 -2 3 4 9
5 2 3 -1 0 9 3
42 5 - 627
40 80
Г I глинист.
Уг°*> 1____I сланьч
(5с>и ,МПа
(20 200
] пЕсчан
) с л а н е ц
п и т а н и и С Н Э п е сч -гл С Д З Г Л . - П 1 .
песчаник , п я н ^ ч С г 1 сланец
Рис. 2. Геология и прочностные свойства вмещающих порол
пласта «Бабаковский»
В сложившейся сложной горногеологической обстановке пла
ста Ь !0, обусловленной переменной мощностью пласта от 0,35 до
2,9 м, наличием в кровле груднообрушаемой мощной (более 60 м)
толщи песчаника, разделенного угольным пропластком.
Исследования проявлений горного давления показали что
оценка сос тояния боковых пород в призабойном пространстве не
может быть полной без надежного прогноза характера расслоения
пород кровли по длине очистного забоя. Расслоение пород, как
правило, происходит в местах ослабленною механического контак
та между соседними слоями. Местонахождение поверхностей ос
лабления механического контакта между слоями и сила их сцепле
ния определяет устойчивость пород, их разрушаемость и обрушае-
мость, а вместе с этим и параметры крепления и управления гор
ным давлением.
Проведенные геоаю стические исследования с помощью ап
паратуры «Резонанс»[2], измеряющей амплитудно-частотные пара
метры поля упругих колебаний, возникающие в массиве пород п
результате ударного воздействия на него, позволили получить каче-
64
стненную и количественную картину ослабления (плоскости рас
слоения) толщи пород кровли рис. 3.
Максимальная интенсивность расслоения породной т о ш ц
кровли в верхней половине лавы на участке длиной 70-75 м, в ко
тором 4,0-5,0 метровая толща песчаника под воздействием горных
работ ослабляется по межслоевым контактам В нижней части лавы
происходит только отслоение песчаного сланца и местами отслое
ния небольшой толщи (0,25-0,35 м) песчаника. В средней часта ла
вы в интервале 60-80 м расслоение подвергается более мощная
толща песчаника (до 6,0 м) видимо, изза воздействия большего
прогиба основной его толщи.
Исследования проявлений горного давления показали, что
расслоение пород происходит не в виде последовательного расслое
ния вначале самой ближней пачки породных слоев, а затем более
дальней, а в виде одновременного расслоения породной толши
мощностью в несколько метров. Этот процесс происходит непре
рывно в течение всего периода ведения очистных работ. При этом
прочный и мощный породный слой (монолитный), расположенный
на некотором удалении от
пласта, может служить ес
тественной границей зоны
расслоения. В условиях
рассматриваемого пласта
этим слоем является основ
ная толща песчаника, не
считая 4-х метровой ниж
ней толщи.
На процесс сдвиже
ния породной толши в ос
новном оказывает влияние
увеличение пролета выра
ботанного пространства. По
мере увеличения пролета в
движение вовлекаются по
следовательно вы шележа-
щие слои пород или менее
слабые слои однотипной
породы, между которыми
образуются плоскости рас
слоения.
Опускание основной
толщи песчаника измеря
лось с помощью глубинных
Рис. 3. Расслоение пород кров- реперов, а непосредствен-
ли пласта «Бабаковский» ной и «ложной» - с помощью
стоек С-УИ-П с угломером.
65
Частота измерений - один раз в сутки.
Данные замеров приведены на рис. 4.
Как видно, общая величина опускания основной толщи пес
чаника составила лишь 42,2 мм на расстоянии 42 м от забоя, наи
более интенсивное ее опускание происходило в интервале 12-22 м
от забоя, что, вероят но, связано с раскрытием нормально секущих
трещин по напластованию.
Опускание непосредственной кровли (песчаника мощностью
до 4 м) составило 31,0 мм на расстоянии 12,6 м от забоя и наиболее
интенсивное опускание этой толщи, происходило в интервале 7-12
м от забоя. В пределах же призабойного пространства (до 3-4 м|
непосредственная и основная толща песчаника взаимодействует
друг с другом, а дальше в сторону выработанного пространства они
теряют контакт, прогибаясь, без взаимного влияния друг на друга.
Вместе с этим отмечено и сдвижение непосредственной толщи пес
чаника по падению на 12,1 мм на расстоянии 12,6 м от забоя.
Наиболее интенсивному опусканию, расслоению и сдвиже
нию в плоскости пласта по мере подвигания забоя подвергается
маломощный слой «ложной» кровли (песчаный сланец). Величина
опускания его по нормали составила более 90 мм на расстоянии 12
м от забоя, а сдвижение по падению - более 40 мм и уже вблизи от
забоя происходит его отслоение и разрушение, в результате чего
стойки призабойной и специальной крепей подвергаясь перекосу и
0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 44
Рис. 4. Опускание и смещение боковых пород по нормали и
в плоскости пласта по падению.
К - расстояние до забоя лавы; Ь - величины опускания и
смещения боковых пород;
1 - опускание песчаного сланца; 2 - смещение песчаного
сланца по падению; 3 - опускание нижней толши песчаника; 4 -
смещение нижней толщи песчаника по падению; 6 опускание
основной толщи песчаника
66
деформации, теряют свою несущую способность и способствует
раскрытию нормальных секущих трещин в нижней толще песчани
ка и выпадение породных блоков по трещинам
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Способ подземной разработки полезных ж копаемых. Патент
СССР1794139 МКИ Е2Ш /00 / Воскобоев Ф.Н., Земисев В.Н
Питаленко Е.И. и др. (СССР). Заявка №4770632. Заявлено
25.10.89 г. Опубл. 22.05.94 Бюл. № 12 -2с.
2. Глинман А. Г. Методы определения расслоения кровли с аппара
турой «Резонанс» // Тез. докладов на V международном семи
наре 'Горная геофизика». Тбилиси, 1989, с. 91-92.
67
|