Прогноз и оценка достоверности расчетаперемещений контура пластовой выработки
Наведено порівняльний аналіз установлених закономірностей переміщень контура пластової виробки з діючими нормативними методиками й аналітичними дослідженнями. Comparative analysis of determined laws of movement of contour of in-seam opening with working regulatory methods and analytical researches....
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Геотехническая механика |
|---|---|
| Дата: | 2009 |
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України
2009
|
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/33276 |
| 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: | Прогноз и оценка достоверности расчетаперемещений контура пластовой выработки / В.И. Бондаренко, И.А. Ковалеская, Г.А. Симанович, Р.Н. Свистун // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2009. — Вип. 83. — С. 35-48. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859593931219533824 |
|---|---|
| author | Бондаренко, В.И. Ковалевская, И.А. Симанович, Г.А. Свистун, Р.Н. |
| author_facet | Бондаренко, В.И. Ковалевская, И.А. Симанович, Г.А. Свистун, Р.Н. |
| citation_txt | Прогноз и оценка достоверности расчетаперемещений контура пластовой выработки / В.И. Бондаренко, И.А. Ковалеская, Г.А. Симанович, Р.Н. Свистун // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2009. — Вип. 83. — С. 35-48. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Геотехническая механика |
| description | Наведено порівняльний аналіз установлених закономірностей переміщень контура пластової виробки з діючими нормативними методиками й аналітичними дослідженнями.
Comparative analysis of determined laws of movement of contour of in-seam opening with working regulatory methods and analytical researches.
|
| first_indexed | 2025-11-27T17:49:52Z |
| format | Article |
| fulltext |
"Геотехническая механика" 35
УДК 622.831
В.И. Бондаренко, д-р техн. наук
И.А. Ковалевская, д-р техн. наук
Г.А. Симанович, д-р техн. наук (НГУ)
Р.Н. Свистун, инженер, директор карьера
ПРОГНОЗ И ОЦЕНКА ДОСТОВЕРНОСТИ РАСЧЕТА
ПЕРЕМЕЩЕНИЙ КОНТУРА ПЛАСТОВОЙ ВЫРАБОТКИ
Наведено порівняльний аналіз установлених закономірностей переміщень контура плас-
тової виробки з діючими нормативними методиками й аналітичними дослідженнями.
PROGNOSIS AND EVALUATION OF CALCULATION
RELIABILITY OF CONTOUR MOVEMENT OF IN-SEAM OPENING
Comparative analysis of determined laws of movement of contour of in-seam opening with
working regulatory methods and analytical researches.
Практическое использование системы критериев надежной и безопасной
эксплуатации выработки [1] предполагает определение корреляционных зави-
симостей для расчета вертикальных и горизонтальных перемещений на тех уча-
стках ее контура, которые входят в качестве параметров в вышеупомянутые
критерии.
В работах [2-5] на базе обширного массива расчетных данных выявлены за-
кономерности связи перемещений контура выработки с ее горно-
геологическими и горнотехническими параметрами. Эти закономерности ис-
следованы методами корреляционно-дисперсионного анализа и получена сис-
тема уравнений регрессии для прогноза перемещений контура пластовой выра-
ботки, размещенной в слоистом массиве слабых пород, например, шахт Запад-
ного Донбасса.
В критериях [1] используются значения вертикальных и горизонтальных пе-
ремещений yU1 , y
,U 54 , x
,U 54 , yU9 , xU17 , yU 20 (рис. 1), для которых и осуществлено
построение уравнений регрессии.
Рис. 1 – Схема расположения замерных точек по контуру выработки
36 Выпуск № 83
Вдавливание стоек рамной крепи в породы почвы выработки
( )
( ) ( )×−
⋅
−
= −
К
сжП
К
сж
,
y ,exp
E,exp
,exp
,U
2
1
4
1
211 0160
1040
0340
410 σ
σ
Φ
( ) ( ) ( )
⋅+−
×
−
−
751
1
22
1
2
550
0
1
1 1032
10250
,
П
сж
П
сж
,
П
сж
П
сж H,
H,
σ
σ
σ
σ
, (1)
где 45,0
1 32,0
св
S=Φ – для типовых сечений выработок с крепью КМП-А3;
55,0
2 29,0
св
S=Φ – для типовых сечений выработок с крепью КШПУ; H – глубина
расположения выработки; ПK,
,сж 21
σ , ( )оПK,
,сж 21
σ , П,K
,
E
21
– расчетное сопротивление
породы при одноосном сжатии, остаточная прочность породы на стадии «руин-
ного» разрушения и модуль деформации породы соответственно; Индексы «1»
и «2» нумеруют породные слои, начиная от угольного пласта, а индексы « K » и
«П » обозначают принадлежность слоев к кровле или почве.
Опускание свода выработки в зоне прохода людей на высоте 1,8 м от почвы
( )
( ) ×
−
= −
380
1
1
1
4
2
4354
10
0280
1270
,
К
К
К
К
сж
,
y
,
E
M
Eexp
,exp
,U
σ
Φ
( ) ( ) ( )
⋅+−
×
−
51
1
22
1
90
0
1
1 1037
07061
,
К
сж
К
сж
,
К
сж
К
сж H,
H,,
σ
σ
σ
σ
, (2)
где 620
3 2060 ,
св
S,=Φ – для типовых сечений выработок с крепью КМП-А3;
470
4 2660 ,
св
S,=Φ – для типовых сечений выработок с крепью КШПУ; M – мо-
дуль спада породного слоя.
Горизонтальное перемещение рамной крепи в зоне прохода людей на высоте
1,8 м от почвы
( )[ ] ( ) ×
+
⋅+−
= −
20
11
2
90
0
1
1
4
121
310
1
1
65
54
2
102030
0520 ,
П
сж
К
сж
К
сж
,
К
сж
К
сж
ПКК
,
К
К
,
х
,
E,E,Eexp
E
M
,
U
σσ
σ
σ
σ
Φ
( ) ( )
+
⋅+−×
−
431
11
22
1
3070
1015
0680621
,
П
сж
К
сж
К
сж
,,
H,
H,,
σσ
σ , (3)
где 570
5 2340 ,
св
S,=Φ – для типовых сечений выработок с крепью КМП-А3;
"Геотехническая механика" 37
60
6 250 ,
св
S,=Φ – для типовых сечений выработок с крепью КШПУ.
Опускание замка свода выработки
( )
( )[ ] ( ) ×⋅
⋅+
−
= − 0
1
1
4
21
260
1
1
2
439
102080
0230
0550
К
сж
К
сж
КК
,
К
К
К
сж
,
y
E,E,exp
E
M
,exp
,U
σ
σ
σ
Φ
( ) ( ) ( )
+
+
⋅+−×
−
78
150850
1085
06051
0
2
2
51
21
22
1
,ln
,,
H,
H,,
К
сж
К
сж
,
К
сж
К
сж
К
сж
σ
σ
σσ
σ . (4)
Горизонтальное перемещение опор стоек рамной крепи
( )[ ] ( ) ×
⋅
⋅−
= −
70
0
1
1
4
11
270
1
1
220
1
1
7517
1030
120
,
П
сж
П
сж
КП
,
П
П
,
П
сж
К
сж
,
x
E,Eexp
E
M
,U
σ
σσ
σ
Φ
( ) ( )
⋅+−×
− 160
1
1
31
1
22
1
10584
0550451
,
К
К
,
П
сж
П
сж
M
EH,
H,,
σ
σ , (5)
где 690
7 240 ,
св
S,=Φ – для типовых сечений выработок с крепью КШПУ.
Пучение почвы по средине ширины выработки
( )[ ] ( ) ×
⋅−
= −
11
0
1
1
4
11
350
1
1
8
20
1025090
0490 ,
П
сж
П
сж
КП
,
П
П
y
E,E,exp
E
M
,
U
σ
σ
Φ
( )[ ] ( )
−
⋅+−−
−
621
11
22
11
10
1025
320110480371
,
К
сж
П
сж
К
сж
П
сж
,
Н,
Н,,,,
σσ
σσ , (6)
где 740
8 1520 ,
св
S,=Φ – функция, постоянная для обеих серий крепей: КМП-А3 и
КШПУ.
В выражениях (1)-(6) механические характеристики породных слоев под-
ставляются в МПа, глубина расположения выработки – в метрах, площадь ее
поперечного сечения в свету
св
S – в квадратных метрах. Результат вычисления
перемещений имеет размерность в миллиметрах.
38 Выпуск № 83
Величина потери сечения
св
св
S
S∆
выработки в процессе осадки крепи опреде-
ляется в процентах по выражениям:
– для типовых сечений выработок с крепью КМП-А3
( )yyx
,
y,
св
св
св U,U,U,U,S
S
S
120549
50 291840511041 +++= −∆
; (7)
– для типовых сечений выработок с крепью КШПУ
( )yyxx
,
y,
св
св
св U,U,U,U,U,S
S
S
12017549
50 091690520461930 ++++= −∆
. (8)
Зависимости (1)-(8) совместно с критериями [1] позволяют оценить надеж-
ность и безопасность эксплуатации предусмотренного проектом конкретного
типоразмера выработки после осадки рамной податливой крепи из спецпрофи-
ля СВП.
Основные результаты исследований [2-5] всесторонне проанализированы на
предмет сравнения с существующими общепринятыми методиками расчета
проявлений горного давления для оценки сходных и отличительных черт уста-
новленных закономерностей и степени их достоверности при прогнозе эксплуа-
тационного состояния пластовой выработки. В этой связи, наиболее объектив-
но, на наш взгляд, будет комплексное сравнение с аналитико-эмпирическими
методиками, построенными на базе обширных шахтных исследований проявле-
ний горного давления, и аналитическими методами, учитывающими характери-
стики запредельного состояния вмещающего массива, которые в шахтном экс-
перименте выявить и разделить чрезвычайно затруднительно.
К настоящему времени разработан и повсеместно используется ряд руково-
дящих нормативных документов [6,7], где в качестве базового прогнозируемого
параметра проявлений горного давления приняты перемещения породного кон-
тура выработки, технология замера которых в шахтных условиях отработана и не
вызывает затруднений. С другой стороны, особенности влияния характеристик
запредельного состояния массива на развитие перемещений контура выработки
(которые в нормативных документах выражены в интегральной форме) оцени-
ваются по известным и апробированным аналитическим методам [8,9].
Предварительно отметим, что установленные в работах [2-5] закономерности
позволяют определить эпюру полных перемещений в любой точке контура вы-
работки, в то время как «базовые» (с точки зрения сравнительного анализа) ме-
тодики способны прогнозировать лишь кусочно-линейную эпюру перемещений,
равномерную в пределах кровли, боков и почвы выработки. Поэтому сравни-
тельный анализ проведен для максимумов вертикальных перемещений в замке
свода yU 9 и в районе центральной оси по почве yU 20 , а также для горизонтальных
"Геотехническая механика" 39
перемещений боков выработки x
,U 54 в зоне прохода людей на высоте 1,8 м от
почвы. Сравнение перемещений замка свода выработки вне зоны влияния очи-
стных работ, рассчитанных по методикам [6,7], с установленными закономер-
ностями дало такие результаты (рис. 2). Качественно закономерности развития
смещений подобны друг другу. В количественном плане при 5=П,К
iсж
σ МПа и
10 МПа расчеты смещений в замке свода yU 9 по нормативным методикам ло-
жатся в область yU 9 для интервала изменения ( ) 410130 ⋅= ...,E П,К
i МПа по уста-
новленным закономерностям. При 20, =ПК
сжi
σ МПа смещения yU 9 занижены по
сравнению с [6,7]. Здесь следует отметить, что в нормативных методиках не
учитываются деформационные характеристики близлежащих породных слоев в
отличие от установленных закономерностей. Поэтому при определенных соче-
таниях деформационных характеристик породных слоев будет иметь место
вполне удовлетворительное соответствие результатов расчетов yU9 , как это вы-
явилось, например, при 41030 ⋅= ,E П,К
i МПа для 5=П,К
iсж
σ МПа и 10 МПа (от-
клонения с методикой [7] не превышают 11,3%). С другой стороны, вследствие
действия увлажнения и реологических процессов деформационные характери-
стики породы снижаются, что вызывает увеличение перемещений yU 9 , и при
20=П,К
iсж
σ МПа вполне возможно снижение отклонений в расчетах по методике
[7]. Также следует принимать во внимание влияние параметров
П,К
i
П,К
i
E
M
и
( )
П,К
iсж
o
П,К
iсж
σ
σ
предельного состояния породных слоев, которые в действующих нор-
мативных документах не учитываются: исследования [8,9] доказывают тенден-
цию увеличения перемещений породного контура с ростом
П,К
i
П,К
i
E
M
и снижением
( )
П,К
iсж
o
П,К
iсж
σ
σ
. Поэтому установленные закономерности, учитывающие гораздо
большее количество механических характеристик слоистого массива, обладают
более общим (с точки зрения геомеханических процессов) подходом к оценке
устойчивости пластовой выработки.
Инструкция [10] разработана специально для условий шахт Западного Дон-
басса и отличается от предыдущих нормативных документов тем, что даже вне
зоны влияния очистных работ предполагает постоянный и равномерный во
времени (за исключением начального периода в 20…40 суток после проведения
выработки) рост перемещений породного контура. Действительно, в Западном
Донбассе развитие перемещений протекает более длительный период, однако
40 Выпуск № 83
все же наблюдается эффект затухания скорости перемещения по мере эксплуа-
тации подготовительных выработок, как это учтено в [6,7].
1 – [7]; 2 – [6]; 3 – 4, 103,0 ⋅=ПК
iE МПа; 4 – 4101⋅=ПК,
iE МПа
Рис. 2 – Перемещения в замке свода выработки (срок службы более 15 лет)
по нормативным документам ( ) и установленным закономерностям ( )
Тем не менее, на рис. 3 построены графики роста перемещений породного
контура с увеличением H для периода эксплуатации выработки 1=t год и 5 лет
(сплошные линии) и проведено их сравнение с аналогичными зависимостями по
установленным закономерностям [2-5], для которого построены графики при
( )
050,
П,К
iсж
o
П,К
iсж =
σ
σ
и 0,20. Это сделано с учетом предположения, что во времени ос-
таточная прочность пород (под действием ослабляющих факторов) снижается
более интенсивно, чем прочность ненарушенных пород (специальных измерений
на этот счет авторы не обнаружили в современных источниках). Таким образом,
отношение
( )
П,К
iсж
o
П,К
iсж
σ
σ
по мере эксплуатации выработки будет снижаться и образу-
ется некоторая область, в которую попадает семейство зависимостей ( )HU y
9 ; для
того, чтобы дать точное числовое различие в вычислениях yU 9 , необходим учет
всей гаммы механических характеристик углевмещающего массива в норматив-
ных методиках, что, к сожалению, пока не осуществлено. Из всего семейства
"Геотехническая механика" 41
( )HU y
9 выпадает только вариант 20=П,К
iсж
σ МПа,
( )
20,
П,К
iсж
o
П,К
iсж =
σ
σ
, хотя существует
тенденция [8] снижения
( )
П,К
iсж
o
П,К
iсж
σ
σ
по мере увеличения прочностных характери-
стик породы.
1 – 1=t год; 2 – 5=t лет; 3 – =
ПК
сж
ПК
сж
i
i
,
0, )(
σ
σ
0,05; 4 – =
ПК
сж
ПК
сж
i
i
,
0, )(
σ
σ
0,20
Рис. 3 – Перемещения в замке свода выработки по инструкции [10]
( ) и установленным закономерностям ( )
Теперь перейдем к сравнению величины перемещений х
,U 54 в боках выработ-
ки на высоте зоны прохода людей. В нормативных документах [6,7,10] отноше-
ние перемещений в боках и кровле (почве) регулируется постоянным коэффици-
ентом, равным 0,35 для выработок, пройденных по простиранию на пологих
угольных пластах. Причем, считается, что величина ( )yU х постоянна по высоте
выработки, хотя шахтные наблюдения и расчеты показывают переменное пере-
мещение боков выработки по ее высоте. Поэтому координаты боков выработки
зафиксированы некоторым средним значением (район прохода людей) ее высо-
ты и для них проведено сравнение с установленными закономерностями (рис.
4).
42 Выпуск № 83
1 – [7], 15≥t лет; 2 – [10], 2=t года; 3 – 5=ПК,
сжi
σ МПа, 4103,0 ⋅=ПК,
iE МПа;
4 – 20
2
=К
сж
σ МПа, 4
2 101⋅=КE МПа
Рис. 4 – Боковые перемещения в зоне прохода людей по нормативным документам ( )
и установленным закономерностям ( )
Закономерности ( )HU х
,54 имеют одинаковую качественную картину, а в ко-
личественном плане необходимо отметить следующее:
– для однородного по механическим характеристикам близлежащего пород-
ного массива рассчитанное усредненное отношение 360300
9
54 ,...,
U
U
y
х
, = близко к
рекомендуемому (0,35) по нормативным методикам [6,7,10]; поэтому отклоне-
ния функций ( )HU х
,54 относительно невелики;
– когда в кровле выработки залегает более крепкий и жесткий второй по-
родный слой ( 20
2
=К
сж
σ МПа, 4
2 101⋅=КE МПа), то усредненное отношение
y
х
,
U
U
9
54 увеличивается до 0,56…0,59. Это объясняется механизмом развития боко-
вых перемещений, когда более крепкий и жесткий второй породный слой кров-
ли действует как штамп, выдавливая в полость выработки более слабые и менее
жесткие первые породные слои кровли и почвы.
"Геотехническая механика" 43
Что касается числовых значений отклонений, то при 5=П,К
iсж
σ МПа и 10 МПа
они составляют с [7] не более 5,8%, при 20, =ПК
сжi
σ МПа и 4
2 1030 ⋅= ,E К МПа от-
клонения х
,U 54 увеличиваются до 45…56%, при 4
2 101⋅=КE МПа разница в боко-
вых смещениях уменьшается до 6,3…8,8%. Методика [10] по сравнению с [7] да-
ет заниженные боковые смещения при 5=ПК,
iсж
σ МПа, примерно, равную величи-
ну х
,U 54 при 10=К,П
iсж
σ МПа и завышенное х
,U 54 при 20=ПК,
iсж
σ МПа.
Анализируя развитие перемещений в почве выработки по нормативным до-
кументам и установленным закономерностям необходимо отметить следующее:
– в методиках [6,7] величина перемещений в кровле и почве принимается
одинаковой;
– в методике [10] величина перемещения в почве оказывается несколько
выше, чем в кровле. Однако с увеличением срока эксплуатации выработки t эта
разница нивелируется; так, при 1=t год смещение в почве превышает смещение
в кровле в 1,52…1,74 раза, при 10=t лет – в 1,10…1,27 раза;
– следует более внимательно подходить к результатам экспериментальных
замеров смещений в кровле и почве: в большинстве публикаций либо не указы-
вается методика измерения, либо она описывается таким образом, что разде-
лить смещения в кровле и почве невозможно и, по сути, приводится величина
сближения кровли и почвы – ведь известно, что для осуществления такого раз-
деления необходимо вести маркшейдерскую съемку от более – менее непод-
вижной отметки в районе, например, околоствольного двора. Кроме того, в сла-
бых породах почвы наблюдается эффект вдавливания стоек рамной крепи, даже
при наличии подпятников. Поэтому, следует также разделять величину вдавли-
вания y
,U 171 стоек в почву (под действием преимущественно вертикальных сил
горного давления в кровле) и величину непосредственно пучения самой почвы.
По нашим расчетам и шахтным наблюдениям 5010171 ,...,U y
, = м; это значение
(когда измеряется сближение кровли и почвы) следует приплюсовывать к пе-
ремещениям кровли yU9 и отнимать от перемещений почвы yU 20 – тогда разница
между yU9 и yU 20 будет нивелироваться.
Указанные причины способствовали появлению различий в конечных резуль-
татах прогноза пучения почвы выработки при малом сроке ( 1=t год) ее эксплуа-
тации (рис. 5, семейство кривых 1 и 2). Представление методики [10] о незату-
хающем во времени развитии перемещений породного контура (в том числе и
почвы при 1>t года еще более усиливают расхождения с результатами расчета
yU 20 по методике [7]. В этой связи численные значения закономерностей развития
пучения, рассчитанные по установленным нами закономерностям, занимают про-
межуточное положение между методиками [10] и [7]. Обращает внимание тот
факт, что при более крепком и жестком первом породном слое кровли рост пуче-
ния почвы выработки происходит более интенсивно до 2,06 раз. Такое влияние
44 Выпуск № 83
К
сж1
σ и КE1 объясняется самой природой пучения, когда относительно целостный
первый слой кровли совместно с угольным пластом выдавливают (в зоне опорно-
го давления) в полость выработки разупрочненный первый породный слой почвы.
1 – [7], 1=t год; 2 – [10], 1=t год; 3 – 20
1
=К
сж
σ МПа, 4
1 101⋅=КE МПа;
4 – 5
1
=К
сж
σ МПа, 4
1 103,0 ⋅=КE МПа
Рис. 5 – Перемещения почвы выработки (в районе ее центральной оси) по нормативным до-
кументам ( ) и установленным закономерностям ( )
Таким образом, на основе сравнительного анализа результатов прогноза пе-
ремещений породного контура выработки по нормативным документам и уста-
новленным в работах [2-5] закономерностям можно сделать следующие выво-
ды:
– результаты расчетов перемещений контура выработки, особенно ее почвы,
имеют существенное различие между собой по нормативным методикам [10] и
[7];
– в установленных зависимостях (1)-(8) и нормативных документах [6,7,10]
имеют место схожие закономерности связи перемещения породного контура с
глубиной разработки и сопротивлением сжатию породных слоев вмещающего
массива;
– как правило, расчеты по установленным закономерностям дают более ши-
рокий интервал перемещений, в который попадают величины ( )y,xU , вычис-
"Геотехническая механика" 45
ленные по нормативным документам; это обусловлено учетом слоистости вме-
щающего выработку массива со всей гаммой влияния механических характери-
стик породных слоев в допредельной, предельной и запредельной стадиях их
деформирования;
– разрабатываемый алгоритм позволяет прогнозировать эпюру перемещений
на всех участках контура выработки, что позволяет оценивать ее эксплуатаци-
онную пригодность в соответствии с требованиями правил безопасности и тех-
нологическими требованиями функционирования выработки.
В итоге, можно утверждать, что установленные закономерности прогноза
перемещений контура пластовой выработки не противоречат нормативным до-
кументам [6,7,10], а дают более полную картину развития перемещений в зави-
симости от основных механических характеристик каждого из близлежащих
породных слоев.
В плане более полного учета механических характеристик пород представ-
ляет интерес сравнения результатов расчета с методом проф. В.В. Виноградова
[8]. Здесь можно провести в основном качественное сравнение закономерно-
стей связи перемещений контура выработки с механическими характеристика-
ми окружающего массива, поскольку исходные положения оцениваемых мето-
дологий имеют существенные отличия в части учета: слоистости с нарушенны-
ми контактами в окрестности выработки; реальной формы выработки взамен ее
кругового очертания; реального паспорта крепления выработки с соответст-
вующими особенностями взаимодействия крепи и приконтурного породного
массива взамен приложения равномерно распределенной реакции крепи. Тем не
менее, закономерности влияния механических характеристик близлежащего
породного массива и тенденции развития перемещений с увеличением пара-
метра
сж
Н
σ
γ
во многом схожи. Так, величина остаточной прочности породы ока-
зывает значительное влияние на величину перемещений (рис. 6). На этом ри-
сунке приведены перемещения в замке свода выработки, поскольку метод [8]
предполагает равномерное распределение перемещений по контуру выработки.
По мере снижения отношения
сж
сж
σ
σ 0
происходит резкое увеличение перемеще-
ний породного контура. Причем, по методу [8] при 050
0
,
сж
сж =
σ
σ
возникает «ката-
строфическое» развитие перемещений в довольно узком диапазоне
550400 ,...,
Н
сж
=
σ
γ
, что не наблюдается на практике. В установленных законо-
мерностях такого скачка yU9 не происходит, а имеет место плавный рост пере-
мещений по некоторой степенной зависимости от
сж
Н
σ
γ
.
46 Выпуск № 83
1 – 05,0
0
=
сж
сж
σ
σ
; 2 – 20,0
0
=
сж
сж
σ
σ
Рис. 6. – Перемещения в замке свода выработки по методу [8]
( ) и установленным закономерностям ( )
Другим существенно влияющим параметром согласно [8] является отноше-
ние
E
M
модуля спада к модулю деформации породы, по которому оценивают
степень хрупкости породы при ее разрушении. Общеизвестно, что склонность
породы к хрупкому разрушению
∞→
E
M
провоцирует развитие обширных
зон предельного состояния и, как следствие, значительных перемещений по-
родного контура выработки. Только в установленных закономерностях функ-
ции
сж
y Н
U
σ
γ
9 возрастают более плавно (рис. 7) без проявления скачка пере-
мещений, как это наблюдается в методе [8].
В целом, результаты сравнительного анализа показывают, что разрабаты-
ваемый алгоритм прогноза перемещений контура выработки не противоречит
известным геомеханическим закономерностям проявлений горного давления,
установленным как экспериментальным [6,7,10], так и аналитическим [8] пу-
тем. Следовательно, исходные предпосылки разрабатываемого алгоритма вы-
браны достаточно обоснованно, а их преимущество в сравнении с известными
"Геотехническая механика" 47
методиками прогноза заключаются в учете:
– реальной структуры углевмещающей породной толщи угольных пластов;
– нарушения сплошности массива по плоскостям напластования породных
слоев;
– реального паспорта крепления пластовой выработки;
– полных диаграмм деформирования каждого из элементов системы «слои-
стый массив-крепь подготовительной выработки».
1 – 5=
E
M
; 2 – 5,0=
E
M
Рис. 7. – Перемещения в замке свода выработки по методу [8]
( ) и установленным закономерностям ( )
Таким образом, перспектива развития численных методов учета реальных
структур объектов и полных диаграмм нагружения материалов [5] не вызывает
сомнений при условии постоянного накопления экспериментальных данных о
поведении углевмещающей слоистой толщи пород не только в допредельной,
но и запредельной стадиях состояния, что будет способствовать повышению
точности прогноза проявлений горного давления в подземных горных выработ-
ках.
48 Выпуск № 83
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Ковалевская И.А., Симанович Г.А., Мамайкин А.Р. Обоснование критериев оценки эксплуатационной
пригодности подготовительной выработки // Науковий вісник НГУ. – 2010. – №1. – С. 17-19.
2. Исследование влияния геомеханических параметров углевмещающего породного массива на смещения
кровли подготовительной выработки /В.И. Бондаренко, И.А. Ковалевская, Г.А. Симанович, В.В. Фомичев
//Матер. междунар. конф. «Форум гірників». Том.1. – Д.: НГУ, 2008. – С. 54-59.
3. Ковалевская И.А., Почепов В.Н., Мамайкин А.Р. Экспериментальные исследования перемещений опор
стоек крепи пластовой выработки //Матер. междунар. научн.-практ. конф. «Школа подземной разработки». – Д.:
ЛізуновПрес, 2009. – С. 392-397.
4. Ковалевська І.А., Мамайкін О.Р., Фомичов В.В. Дослідження впливу геомеханічних параметрів вугле-
вміщуючого масиву слабких порід на здимання підошви виробки //Науковий вісник НГУ. – 2008. – №7. – С. 32-
35.
5. Компьютерное моделирование напряженно-дефор-мированного состояния мелкослоистого породного
массива вокруг пластовой выработки. Книга 2. Предельное и запредельное состояние системы «порода-крепь»
/В.И. Бондаренко, И.А. Ковалевская, Г.А. Симанович, В.В. Фомичев. – Д.: Системные технологии, 2007. – 198 с.
6. Руководство по проектированию подземных горных выработок и расчету крепи. – М.: Стройиздат,
1983. – 273 с.
7. Руководящий нормативный документ Министерства угольной промышленности КД 12.01.01.201-98.
Расположение, охрана и поддержание горных выработок при отработке угольных пластов на шахтах. Методи-
ческие указания. – Киев: УкрНИМИ, 1998. – 149 с.
8. Виноградов В.В. Геомеханика управления состоянием массива вблизи горных выработок. – К.: Наукова
думка, 1989. – 192 с.
9. Ставрогин А.Н., Протосеня А.Г. Прочность горных пород и устойчивость выработок на больших глуби-
нах. – М.: Недра, 1985. – 271 с.
10. Руководство по поддержанию горных выработок на шахтах Западного Донбасса. – Спб.: ВНИМИ, 1992. – 51
с.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-33276 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-11-27T17:49:52Z |
| publishDate | 2009 |
| publisher | Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Бондаренко, В.И. Ковалевская, И.А. Симанович, Г.А. Свистун, Р.Н. 2012-05-27T13:37:32Z 2012-05-27T13:37:32Z 2009 Прогноз и оценка достоверности расчетаперемещений контура пластовой выработки / В.И. Бондаренко, И.А. Ковалеская, Г.А. Симанович, Р.Н. Свистун // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2009. — Вип. 83. — С. 35-48. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/33276 622.831 Наведено порівняльний аналіз установлених закономірностей переміщень контура пластової виробки з діючими нормативними методиками й аналітичними дослідженнями. Comparative analysis of determined laws of movement of contour of in-seam opening with working regulatory methods and analytical researches. ru Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України Геотехническая механика Прогноз и оценка достоверности расчетаперемещений контура пластовой выработки Prognosis and evaluation of calculation reliability of contour movement of in-seam opening Article published earlier |
| spellingShingle | Прогноз и оценка достоверности расчетаперемещений контура пластовой выработки Бондаренко, В.И. Ковалевская, И.А. Симанович, Г.А. Свистун, Р.Н. |
| title | Прогноз и оценка достоверности расчетаперемещений контура пластовой выработки |
| title_alt | Prognosis and evaluation of calculation reliability of contour movement of in-seam opening |
| title_full | Прогноз и оценка достоверности расчетаперемещений контура пластовой выработки |
| title_fullStr | Прогноз и оценка достоверности расчетаперемещений контура пластовой выработки |
| title_full_unstemmed | Прогноз и оценка достоверности расчетаперемещений контура пластовой выработки |
| title_short | Прогноз и оценка достоверности расчетаперемещений контура пластовой выработки |
| title_sort | прогноз и оценка достоверности расчетаперемещений контура пластовой выработки |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/33276 |
| work_keys_str_mv | AT bondarenkovi prognoziocenkadostovernostirasčetaperemeŝeniikonturaplastovoivyrabotki AT kovalevskaâia prognoziocenkadostovernostirasčetaperemeŝeniikonturaplastovoivyrabotki AT simanovičga prognoziocenkadostovernostirasčetaperemeŝeniikonturaplastovoivyrabotki AT svistunrn prognoziocenkadostovernostirasčetaperemeŝeniikonturaplastovoivyrabotki AT bondarenkovi prognosisandevaluationofcalculationreliabilityofcontourmovementofinseamopening AT kovalevskaâia prognosisandevaluationofcalculationreliabilityofcontourmovementofinseamopening AT simanovičga prognosisandevaluationofcalculationreliabilityofcontourmovementofinseamopening AT svistunrn prognosisandevaluationofcalculationreliabilityofcontourmovementofinseamopening |