Дослідження деформацій породного масиву навколо капітальної виробки на шахті ім. В.М. Бажанова
Представлены результаты шахтних наблюдений за состоянием Центрального вспомогательного уклона шахты им. В.М. Бажанова. The results of monitoring of the Central Auxiliary Slope condition on the V.M. Bazhanov Mine are presented....
Saved in:
| Published in: | Геотехническая механика |
|---|---|
| Date: | 2009 |
| Main Author: | |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України
2009
|
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/32989 |
| 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: | Дослідження деформацій породного масиву навколо капітальної виробки на шахті ім. В.М. Бажанова / А.Б. Олексюк // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2009. — Вип. 82. назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859956395110039552 |
|---|---|
| author | Олексюк, А.Б. |
| author_facet | Олексюк, А.Б. |
| citation_txt | Дослідження деформацій породного масиву навколо капітальної виробки на шахті ім. В.М. Бажанова / А.Б. Олексюк // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2009. — Вип. 82. назв. — укр. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Геотехническая механика |
| description | Представлены результаты шахтних наблюдений за состоянием Центрального вспомогательного уклона шахты им. В.М. Бажанова.
The results of monitoring of the Central Auxiliary Slope condition on the V.M. Bazhanov Mine are presented.
|
| first_indexed | 2025-12-07T16:19:49Z |
| format | Article |
| fulltext |
"Геотехническая механика"
УДК 622.831.1
А.Б. Олексюк, директор ВП „Шахтоуправління
ім. В.М. Бажанова” (ДП „Макіїввугілля”)
ДОСЛІДЖЕННЯ ДЕФОРМАЦІЙ ПОРОДНОГО МАСИВУ НАВКОЛО
КАПІТАЛЬНОЇ ВИРОБКИ НА ШАХТІ ім. В.М. БАЖАНОВА
Представлены результаты шахтних наблюдений за состоянием Центрального вспомо-
гательного уклона шахты им. В.М. Бажанова
RESEARCHES OF ROCK MASS DEFORMATIONS NEAR THE
PERMANENT MINE WORKING ON THE V.M. BAZHANOV MINE
The results of monitoring of the Central Auxiliary Slope condition on the V.M. Bazhanov
Mine are presented
Вступ. На сучасному етапі вугільна промисловість залишається найваж-
ливішою складовою паливно-енергетичного комплексу України. Значні запа-
си вугілля, розвинена інфраструктура регіонів, висококваліфіковані кадри до-
зволяють забезпечити енергетичну безпеку держави. Окрім тепло- і електрое-
нергетики, однією з найбільш важливих галузей є металургія, в якій э неза-
мінним основний компонент коксохімічного виробництва – вугілля.
Видобуток вугілля, що коксується, в Україні зосереджений на шахтах
Центрального району Донбасу, який характеризується великими глибинами
ведення гірських робіт, складними гірничо-геологічними умовами. Одними з
найбільш небезпечних серед них є значна кількість метану у пластах вугілля,
що розробляються, а також небезпека газодинамічних явищ.
Проте, як показує досвід ведення гірничих робіт на шахті
ім. В.М. Бажанова, застосування засобів охорони і підтримки капітальних ви-
робок не знімає задачі забезпечення їх стійкості: спостерігається здимання
порід підошви, що вимагає проведення неодноразових підривань спучених
порід із використанням на цих роботах значних людських, матеріальних і фі-
нансових ресурсів.
Таким чином, вживаних способів охорони виробок для забезпечення їх
стійкості виявляється явно недостатньо. Тому розробка ефективного способу
забезпечення довготривалої стійкості капітальних виробок, що пройдені в
складних гірничо-геологічних умовах, є актуальним науково-технічним за-
вданням.
Ефективність тих або інших заходів щодо забезпечення стійкості виробок
зумовлена правильним розумінням природи явища і адекватністю цих заходів
до тих процесів, які мають місце навколо підготовчої виробки. У зв'язку з цим
було виконано спостереження за геомеханічними процесами навколо вироб-
ки, вибраної як об'єкт дослідження.
Метою статті є представлення результатів натурних спостережень за ста-
ном Центрального допоміжного уклону шахти ім. В.М. Бажанова.
Основна частина. Поле шахти розташоване на території Центрально-
міського району м. Макіївки Донецької області України. За геологічним ра-
Выпуск № 82
йонуванням поле шахти знаходиться в Донецько-макіївському геолого-
промисловому районі Донбасу.
Розміри шахтного поля: простягання – 11 км, падіння – 3,9-7,0 км.; нижче
за гор. 1100 м: простягання – 9 км., падіння – 2-3 км. Кути падіння порід пе-
реважно пологі – 4-15
0
.
В даний час на шахті видобуваються запаси пласта m3. Для цього пласта
характерна двохпачкова будова. Верхня вугільна пачка з потужністю 0,05-
0,15 м відокремлена прошарком аргіліту потужністю 0,04-0,17 м від нижньої
вугільної пачки потужністю 1,36-1,54 м. Іноді верхня вугільна пачка заміщена
сланцем вуглистим потужністю 0,3 м.
Пласт має досить високу загальну потужність – 1,61-1,91 м. Експлуатаційна
зольність – 18,6-23,0%, зольність пласта – 7,9-16,5%, загальна сірка – 2,5-2,9%.
Безпосередня покрівля представлена аргілітом (межа міцності на стиск
складає 30-40 МПа), який за досвідом ведення гірських робіт характеризуєть-
ся як малостійкий (Б3), іноді – середньостійкий (Б4). Проте, в зонах тектоніч-
них порушень за умови поєднанні сколювальних тріщин з пошаровими трі-
щинами покрівля послаблена і можливі вивали від 0,3 м до 4,0 м.
Поблизу Чайкинської і Бурозовської флексур, а також в центрі шахтного
поля спостерігаються ускладнення у вигляді «фальшивої» покрівлі потужніс-
тю до 0,40-0,50 м і утворення куполів. «Фальшива» покрівля обумовлена в
основному поверхнями ковзання за нашаруванням, в одиничних місцях – ро-
зшаровуванням верхньої частини пласта на 5-6 пачок.
Крім того, можливі часткові (до 0,8-0,10 м), рідше – повні, розмиви вугі-
льного пласта із заміщенням його рихлими перемя'тими аргілітами. Ширина
таких розмивів коливається від десятків сантиметрів до 3-5 м, протяжність
складає від 2-5 до 50-100 м.
У місцях «фальшивої» покрівлі і часткових розмивів покрівля дуже не-
стійка (Б1), обвалюється на висоту до 3,0 м і більше.
Основна покрівля представлена аргілітом, що легко обвалюється (А1).
Межа міцності на стиск – 30-50 МПа.
Підошва представлений в основному алевролітом, у верхній частині поту-
жністю 0,20-0,70 м «кучерявої» текстури, яка характеризується як слабко- і
средньостійка (П2, П3). Межа міцності на стиск – 30-60 МПа.
В цілому умови розробки пласта є складними із-за наявності в покрівлі
малостійких і нестійких порід, зон розмивів, тріщинуватості, наявності мало-
амплітудної порушеності, що супроводжується інтенсивними газодинамічни-
ми явищами. А враховуючи велику глибину залягання, високу температуру
гірських порід, умови розробки пласта m3 слід віднести до дуже складних.
Розкриття другої черги шахти здійснений на горизонті 1012 м двома вер-
тикальними (клітевим №2 та скиповим №1) стволами, а також центрально -
віднесеним вентиляційним стволом №5 на горизонті 898 м.
Основним відкочувальним горизонтом 1012 м (відмітка мінус 752,6 м)
шахтне поле ділиться на бремсбергове поле, запаси якого по пласту m3 відп-
рацьовані, і уклонне поле, яке ділиться на три панелі: східну, західну і
"Геотехническая механика"
центральну. Запаси уклонного поля відпрацьовуються в даний час в східній і
центральній панелях на відмітці мінус 1000 м з проміжними горизонтами
1100 і 1150 м; розробка західної панелі здійснюється в першій ступені з
гор.1012 м.
Розміри шахтного поля в уклонній частині гор. 1230 м з урахуванням при-
різання запасів складають:
– простягання – 6 км;
– падіння – 2,5-4,0 км.
У зв'язку з погіршенням гірничо-геологічних умов розробки пласта m3 в
уклонному полі шахтою була змінена схема розробки запасів з погоризонтної
на панельну з будівництвом гор. 1100 м за проектом інституту Донгіпрошахт.
Надалі, для розробки запасів центральної панелі пласта m3 лавами по падінню
за проектом ПКБ ГП «Макіїввугілля» побудований гор. 1150 м.
В даний час гірські роботи досягли рівня колишньої нижньої технічного
кордону шахти – ізогіпси мінус 975 м. Шахтою закінчується розробка запасів
в східній уклонній панелі, центральній панелі гор.1150 м і розробка запасів
західної панелі.
Дуже розвинена мережа гірничих виробок вимагає великих експлуатацій-
них витрат на їх підтримування, обсяг виробок, які щорічно піддаються ремо-
нтам, складає в середньому 15,8 км (рис. 1) при обсязі підтримування виробок
на кінець року – в середньому 85,5 км. Тобто, ремонтується близько 20% ви-
робок.
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
25.00
2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008
рік
Lрм, км
Рис. 1 – Рівень ремонтів протяжних виробок на шахті ім. В.М. Бажанова
Для гірничо-геологічних умов пласта m3, що розробляється на шахті
ім. В.М. Бажанова, характерним є здимання порід підошви: породи в підошві
представлені в основному алевролітом, у верхній частині потужністю 0,20-
0,70 м «кучерявої» текстури, і характеризується як слабо- і средньостійка.
Выпуск № 82
Аналіз стану протяжних виробок, що вимагають ремонту, указує на те, що
велика їх частка піддана здиманню порід підошви.
З метою отримання даних про деформаційні процеси, що мають місце в
порідному масиві навколо капітальної виробки, були підготовлені і проведені
натурні спостереження на спеціально організованих для цього станціях вимі-
рювань, обладнаних контурними реперами. Тривалість спостережень склала
три місяці, періодичність вимірювань – три виміри на тиждень. Таким чином,
загальна кількість вимірів склала тридцять дев'ять разів.
Вимірювальні станції вимірів були розгорнені в Центральному допоміж-
ному уклоні гор.1100 м. Вибір саме цієї виробки характеризувався наступни-
ми причинами:
– значна важливість об'єкту для розвитку гірничих робіт на шахті;
– характерність умов проведення виробки і її експлуатації, що дозволяє
розглядати її як представницький об'єкт для подальшого аналізу результатів.
Конструкція вимірювальної станції і методика проведення спостере-
жень. Вимірювальна станція є сукупністю п'яти пунктів вимірів, розташова-
них уздовж виробки. Відстань між пунктами вимірів складає 2,0-3,0 м, зага-
льна довжина станції – 10,0-15,0 м. На експериментальній ділянці, визначеній
для проведення спостережень, встановлюється не менше трьох станцій на ві-
дстані 15,0 м один від одного.
Вимірювальний пункт, показаний на рис. 2, є комплектною аркою кріп-
лення, пристосованою певним чином для виконання вимірів. Арка перево-
диться в непіддатливий режим роботи шляхом максимального затягування
хомутів. На арку наноситься порядковий номер так, щоб його було добре ви-
дно. На верхняку по центру і стійках на рівні переходу з прямолінійної в кри-
волінійну частини арки керном насікаються точки для вимірювання відстаней
між ними за допомогою стрічкової рулетки.
В Н
ПрЗ Л З
1
2 2
2
1 – арка кріплення; 2 – насічені точки
Рис. 2 – Конструкція вимірювального пункту
"Геотехническая механика"
З урахуванням швидкості посування очисного вибою, частоту вимірювань
приймали в середньому рівною трьом вимірюванням на тиждень. Напрям об-
ходу вимірювальних станцій – завжди один і той же. Методика дозволяє об'є-
ктивно оцінити і диференціювати зсуви з поверхні, підошви і боків виробки.
Перше вимірювання на кожному пункті здійснюється в наступній послі-
довності:
1) Рулеткою вимірюється відстань В між точками переходу арки з прямо-
лінійної стійки в криволінійний верхняк (рис. 2).
2) Рулеткою вимірюється відстань H між точкою на середині верхняка і
головкою рейки.
3) За допомогою рулетки визначається величина напуску лівого і правого
замків (Л З і Пр З відповідно).
Друге і подальші вимірювання на кожному пункті здійснюється в такій же
послідовності.
Обробка результатів вимірювань полягала в обчисленні середньої величи-
ни вимірюваного параметра по кожній станції виміру за даними п'яти пунктів
вимірів. Підсумкові показники, за якими були побудовані нижченаведені за-
лежності, визначалися як середнє арифметичне розрахованих по кожній вимі-
рювальної станції значень вимірюваного параметра (всього станцій, як указу-
валося вище – три). Така обробка результатів дозволяла підвищити точність
результату, виключити постійні помилки вимірювань і мати усереднену кар-
тину уздовж всієї ділянки виміру.
Результати проведених натурних спостережень представлені у вигляді
графіків зсувів на рис. 3-4.
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
0 5 10 15 20 25 30 35
Т, діб
U, мм
Рис. 3 – Величина горизонтальної конвергенції в Центральному допоміжному
уклоні гор. 1100 м
Выпуск № 82
0
100
200
300
400
500
600
700
800
0 5 10 15 20 25 30 35
Т, діб
U, мм
1 – сумарна вертикальна конвергенція; 2 – зсуви з боку покрівлі; 3 – зсуви з боку підошви
Рис. 4 – Величина вертикальної конвергенції в Центральному допоміжному
уклоні гор.1100 м
Як видно з графіків, не дивлячись на недовгий термін вимірювань, все ж
таки зафіксовані зсуви як з боків виробки, так і з її покрівлі і підошви. Врахо-
вуючи тривалість проведення спостережень, отримані величини можна вва-
жати значними. Найбільші зсуви зафіксовані в підошві і покрівлі виробки, бі-
чні зсуви не так виражені. Таким чином, головними чинниками, що знижують
загальну стійкість досліджуваної виробки, можна рахувати зсуви покрівлі і
підошви. З цих двох напрямів максимальні зсуви мали місце в підошві, що пі-
дтверджує висловлені раніше спостереження з іншого досвіду ведення робіт –
здимання порід підошви є одним з основних чинників зниження стійкості ви-
робок, як підготовчих, так і капітальних.
Висновки. В ході натурних спостережень в Центральному допоміжному
уклоні найбільші зсуви зафіксовані в підошві і покрівлі виробки (конверген-
ція – понад 700 мм за 30 діб), бічні зсуви не так виражені (менше 400 мм за
30 діб). Тобто, головними чинниками, що знижують загальну стійкість вироб-
ки, можна рахувати зсуви покрівлі і підошви. З цих двох напрямів максима-
льні зсуви мали місце в підошві (понад 500 мм проти 210 мм в покрівлі), що
підтверджує висловлені раніше спостереження з іншого досвіду ведення робіт
– здимання порід підошви є одним з основних чинників зниження стійкості
виробок.
Рекомендовано до публікації д.т.н А.М. Роєнком 23.06.09
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-32989 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-12-07T16:19:49Z |
| publishDate | 2009 |
| publisher | Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Олексюк, А.Б. 2012-05-26T16:17:54Z 2012-05-26T16:17:54Z 2009 Дослідження деформацій породного масиву навколо капітальної виробки на шахті ім. В.М. Бажанова / А.Б. Олексюк // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2009. — Вип. 82. назв. — укр. https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/32989 622.831.1 Представлены результаты шахтних наблюдений за состоянием Центрального вспомогательного уклона шахты им. В.М. Бажанова. The results of monitoring of the Central Auxiliary Slope condition on the V.M. Bazhanov Mine are presented. uk Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України Геотехническая механика Дослідження деформацій породного масиву навколо капітальної виробки на шахті ім. В.М. Бажанова Researches of rock mass deformations near the permanent mine working on the V.M. Bazhanov mine Article published earlier |
| spellingShingle | Дослідження деформацій породного масиву навколо капітальної виробки на шахті ім. В.М. Бажанова Олексюк, А.Б. |
| title | Дослідження деформацій породного масиву навколо капітальної виробки на шахті ім. В.М. Бажанова |
| title_alt | Researches of rock mass deformations near the permanent mine working on the V.M. Bazhanov mine |
| title_full | Дослідження деформацій породного масиву навколо капітальної виробки на шахті ім. В.М. Бажанова |
| title_fullStr | Дослідження деформацій породного масиву навколо капітальної виробки на шахті ім. В.М. Бажанова |
| title_full_unstemmed | Дослідження деформацій породного масиву навколо капітальної виробки на шахті ім. В.М. Бажанова |
| title_short | Дослідження деформацій породного масиву навколо капітальної виробки на шахті ім. В.М. Бажанова |
| title_sort | дослідження деформацій породного масиву навколо капітальної виробки на шахті ім. в.м. бажанова |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/32989 |
| work_keys_str_mv | AT oleksûkab doslídžennâdeformacíiporodnogomasivunavkolokapítalʹnoívirobkinašahtíímvmbažanova AT oleksûkab researchesofrockmassdeformationsnearthepermanentmineworkingonthevmbazhanovmine |