Исследование граничных угловых параметров на шахтах Западного Донбасса
Выполнен анализ граничных углов сдвижения в Западном Донбассе. Исследования показали, что нормативные значения углов не соответствуют фактическим углам, полученным из натурных инструментальных наблюдений. Каменноугольный бассейн Западного Донбасса расположен в центральной области Украины. Угольные п...
Saved in:
| Published in: | Геотехнічна механіка |
|---|---|
| Date: | 2013 |
| Main Authors: | , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України
2013
|
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/60039 |
| 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: | Исследование граничных угловых параметров на шахтах Западного Донбасса / Д.В. Гвинианидзе, В.А. Назаренко, А.С. Кучин // Геотехнічна механіка: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2013. — Вип. 110. — С. 50-62. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860092416881590272 |
|---|---|
| author | Гвинианидзе, Д.В. Назаренко, В.А. Кучин, А.С. |
| author_facet | Гвинианидзе, Д.В. Назаренко, В.А. Кучин, А.С. |
| citation_txt | Исследование граничных угловых параметров на шахтах Западного Донбасса / Д.В. Гвинианидзе, В.А. Назаренко, А.С. Кучин // Геотехнічна механіка: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2013. — Вип. 110. — С. 50-62. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Геотехнічна механіка |
| description | Выполнен анализ граничных углов сдвижения в Западном Донбассе. Исследования показали, что нормативные значения углов не соответствуют фактическим углам, полученным из натурных инструментальных наблюдений. Каменноугольный бассейн Западного Донбасса расположен в центральной области Украины. Угольные пласты разрабатывают десять шахт. Покрывающие породы месторождения представлены отложениями карбона и наносами. Мощность этих пород составляет 120 600 м, угол залегания – 3. Угольные пласты разрабатываются механизированными лавами, имеющими длину 150200 м. Длина выемочных столбов составляет 1000 2500 м, вынимаемая мощность не превышает 1,5 м. Управление кровлей – полное обрушение. Граничные углы определяют границу влияния очистной выработки на поверхности и зависят от мощности угольных пластов и глубины их залегания. Значения углов изменяются от 55 до 85 градусов. Неопределенность значений граничных углов является причиной необоснованности мер охраны подрабатываемых объектов и сооружений.
Виконано аналіз граничних кутів зрушення у Західному Донбасі. Дослідження показали, що нормативні значення кутів не відповідають фактичним кутам, що отримані з натурних інструментальних спостережень. Каменновугільний басейн Західного Донбасу розташований у центральній області України. Вугільні пласти розроблюють десять шахт. Породи, що покривають родовище, представлені відкладеннями карбону і наносами. Потужність цих порід складає 120600 м, кут залягання – 3. Вугільні пласти розроблюються механізованими лавами, що мають довжину 10002500 м, вийманна потужність не перевищує 1,5 м. Управління покрівлею – повне обвалення. Граничні кути визначають границю впливу очисної виробки на поверхню і залежать від потужності вугільного пласта і глибини розробки. Значення кутів змінюються від 55 до 85 градусів. Невизначеність значень граничних кутів є причиною необґрунтованості заходів з охорони об’єктів, що підроблюються. Ключові слова: очисна виробка, зрушення гірських порід, мульда осідання, граничні кути.
Boundary angles of rock displacement were analyzed in Western Donbas. The study shown that normative values of the angles did not conform to factual values received through the insitu instrumental measurements. The Western Donbas coalfield is located in central area of Ukraine. Coal seams are developed by ten mines. Cap rocks of the deposit are presented by deposition of carbon and silt sedimentations. Thickness of rocks is between 120 m and 600 m, occurrence angel is 30 The seams are developed by mechanized longwalling, length of the longwalls is150200 m. Length of the panels is 1000 – 2500 m, extracted thickness is not more than 1.5 m. Roof control: full break. The boundary angles define boundary of the stope effect on the surface and depend both on coal seam thickness and angel of the seam occurrence. Values of the angels varies between 55 degrees and 85 degrees. Uncertainty of the boundary angel values causes groundless protection of the undermined objects and constructions.
|
| first_indexed | 2025-12-07T17:23:47Z |
| format | Article |
| fulltext |
УДК 622.1:622.834
5
Гвинианидзе Д.В.
Назаренко В.А., д-р техн. наук, профессор
Кучин А.С., д-р техн. наук, доцент
(ГВУЗ «НГУ»)
ИССЛЕДОВАНИЕ ГРАНИЧНЫХ УГЛОВЫХ ПАРАМЕТРОВ
НА ШАХТАХ ЗАПАДНОГО ДОНБАССА
Гвініанідзе Д.В.
Назаренко В.О., д-р техн. наук, професор
Кучин О.С., д-р техн. наук, доцент
(ДВНЗ «НГУ»)
ДОСЛІДЖЕННЯ ГРАНИЧНИХ КУТОВИХ ПАРАМЕТРІВ
НА ШАХТАХ ЗАХІДНОГО ДОНБАСУ
Gvinianidze D.V.
Nazarenko V.A., D. Sc. (Tech.), Professor
Kuchin A.S., D. Sc. (Tech.), Associate Professor
(SHEI ”NMU”)
STUDIES OF BOUNDARY ANGEL PARAMETERS
IN THE WESTERN DONBASS MINES
Аннотация. Выполнен анализ граничных углов сдвижения в Западном Донбассе. Исследова-
ния показали, что нормативные значения углов не соответствуют фактическим углам, полученным
из натурных инструментальных наблюдений. Каменноугольный бассейн Западного Донбасса рас-
положен в центральной области Украины. Угольные пласты разрабатывают десять шахт. Покры-
вающие породы месторождения представлены отложениями карбона и наносами. Мощность этих
пород составляет 120-600 м, угол залегания – 3. Угольные пласты разрабатываются механизиро-
ванными лавами, имеющими длину 150-200 м. Длина выемочных столбов составляет 1000-2500 м,
вынимаемая мощность не превышает 1,5 м. Управление кровлей – полное обрушение. Граничные
углы определяют границу влияния очистной выработки на поверхности и зависят от мощности
угольных пластов и глубины их залегания. Значения углов изменяются от 55 до 85 градусов. Не-
определенность значений граничных углов является причиной необоснованности мер охраны
подрабатываемых объектов и сооружений.
Ключевые слова: очистная выработка, сдвижение горных пород, мульда оседания, гранич-
ные углы.
Извлечение запасов угля из недр вызывает сдвижение горных пород и дефор-
мирование земной поверхности, что может отрицательно сказаться на состоянии
поверхностных объектов в зоне влияния горных разработок. Обеспечение безопас-
ной подработки зданий, сооружений и природных объектов – одна из приоритет-
ных задач маркшейдерии.
5
© Гвинианидзе Д.В., Назаренко В.А., Кучин А.С., 2013
Успешное решение этих вопросов в значительной мере зависит от применяемых
методов и способов прогноза сдвижений и деформаций земной поверхности, на-
дежности используемых исходных параметров для инженерных расчетов. В Запад-
ном Донбассе расхождения между фактическими, установленными по результатам
маркшейдерских наблюдений, и прогнозируемыми по нормативной методике
("Правила подработки зданий, сооружений и природных объектов при добыче угля
подземным способом") сдвижениями и деформациями поверхности достигают 30%
и более.
Объект земной поверхности считается подрабатываемым очистными работами
в том случае, если он находится в пределах зоны влияния очистной выработки.
Граница зоны влияния очистной выработки на земной поверхности определяется
по четырем точкам, расположенным в главных сечениях мульды сдвижения (две
точки на краю полумульды над разрезной выработкой и на краю полумульды со
стороны остановки очистных работ и две точки в полумульдах над выемочными
штреками) и определяемым по граничным углам. В действительности, это плоская
замкнутая линия, проходящая через точки земной поверхности на краю мульды, в
которых горизонтальные деформации и наклоны имеют значения, равные критиче-
ским, т.е. ε = 0,510
-3
и i = 0,510
-3
.
Ошибка определения границ зоны влияния и зоны опасного влияния зависит от
точности установления угловых параметров процесса сдвижения. При этом с уве-
личением глубины разработки величина ошибки положения указанных границ воз-
растает. К примеру, при глубине ведения горных работ 100 м погрешность гранич-
ного угла равная 1° обуславливает ошибку определения границы влияния 2 м, а при
глубине в 700 м – 15 м. Следовательно, с переходом на бóльшие глубины разработ-
ки угольных пластов задача уточнения угловых параметров процесса сдвижения
становится весьма актуальной.
За последние годы в значительной степени возросла глубина разработки уголь-
ных пластов, и накоплен большой объем информации о сдвижении земной поверх-
ности в новых условиях. Эти данные позволяют расширить знания о процессе
сдвижения земной поверхности над очистными выработками шахт Западного Дон-
басса и уточнить значения граничных углов, которые обозначают на земной по-
верхности положение и размеры полумульд, а длина полумульды, в свою очередь,
определяет величины прогнозируемых сдвижений и деформаций поверхности.
Исследование граничных углов выполнялось по следующей схеме:
– анализ значений общих углов, установленных непосредственно по данным на-
турных инструментальных наблюдений на профильных линиях наблюдательных
станций, и их среднеквадратических отклонений;
– исследование зависимости углов от основных влияющих факторов, а именно:
зависимость угловых параметров от мощности наносов, глубины ведения горных
работ и расположения главного сечения мульды, в котором определяется угловой
параметр, по отношению к лаве;
– установление и анализ граничных угловых параметров в карбоне с использо-
ванием нормативного значения граничного угла в наносах (для условий Западного
Донбасса φ0 = 45º).
В качестве основного метода исследования угловых параметров нами принят
метод статистического анализа, а именно: корреляционный анализ исследуемых
параметров на предмет их взаимосвязи и регрессионный анализ для установления
наиболее вероятного вида зависимости угловых параметров от влияющих факто-
ров. Для удобства выполнения анализа угловых параметров составлена таблица 1.
Средние значения углов ω0i и ω0ε для анализируемых наблюдательных станций
составляют соответственно 69,5º и 55,7º.
Среднеквадратические отклонения углов ω0i и ω0ε от их средних значений со-
ставляют ±6,4º, ±5,1º соответственно.
Априори в основу исследований положим общепринятые представления о гра-
ничных углах, отраженные в действующем нормативном документе [1], а именно:
граничные углы не зависят от глубины ведения горных работ и принимают фикси-
рованные раздельные значения в породах наносов и коренных породах. Для усло-
вий Западного Донбасса граничные углы в наносах φ0 = 45, в коренных породах δ0
= 65.
На начальном этапе исследования граничных углов предполагаем, что гранич-
ный угол в наносах φ0 известен и равен 45º [1].
Таблица 1 - Исходные данные для анализа угловых параметров
Наименование параметра Значение параметра
Наблюдательная станция 12 10 5 11 7 6 4 14 9 29 29 24 25
Профильная линия 3 2 5 2 1 1 1 2 2 1 1 2 1
Глубина горных работ Н на границе
очистной выработки, м
1
0
5
1
5
4
1
6
7
1
7
3
1
9
2
2
2
7
2
3
0
2
3
0
2
4
0
2
5
0
2
9
0
3
2
0
4
0
0
Мощность наносов h, м
5
0
7
1
1
0
0
7
6
8
5
8
5
8
5
8
5
8
5
8
0
8
0
1
3
0
1
7
0
Отношение h/Н
0
.4
8
0
.4
6
0
.6
0
0
.4
4
0
.4
4
0
.3
7
0
.3
7
0
.3
7
0
.3
5
0
.3
2
0
.2
8
0
.4
1
0
.4
3
Отношение
h/(Н-h)
0
.9
0
0
.8
5
1
.4
9
0
.7
8
0
.7
9
0
.5
9
0
.5
8
0
.5
8
0
.5
4
0
.4
7
0
.3
8
0
.6
8
0
.7
4
Экспериментально установленные
граничные углы:
Над выемочными штреками
ω0i
по критерию
i = 0,510
-3
5
4
5
5
5
3
5
7
6
2
6
4
6
4
6
3
6
7
6
9
6
8
7
2
7
4
ω0ε
по критерию
ε = 0,510
-3
5
1
5
2
5
2
5
3
5
6
5
7
5
5
5
8
5
8
5
9
6
1
6
0
6
2
ω0ср – средний 5
3
5
4
5
2
5
5
6
1
5
9
6
0
6
1
6
4
6
6
6
5
6
6
6
8
Продолжение табл. 1
Наименование параметра Значение параметра
Наблюдательная станция 12 13 10 11 8 27 14 4 4 9 24 22 23 3 5 9 16 14
Профильная линия 1 1 1 1 1 1 3 2 2 1 1 1 1 9 1 1 1 1
Глубина горных работ Н
на границе очистной
выработки, м
1
1
5
1
2
5
1
6
0
1
6
1
2
0
0
2
0
2
2
2
0
2
3
0
2
3
0
2
6
0
2
9
0
4
7
5
5
4
0
1
0
3
1
6
7
1
7
0
1
8
0
2
0
5
Мощность наносов h, м 50 50 65 70 75 90 85 85 85 85 100 170 180 64 100 80 112 85
Отношение h/Н
0
.4
3
0
.4
0
0
.4
1
0
.4
3
0
.3
8
0
.4
5
0
.3
4
0
.3
7
0
.3
7
0
.3
3
0
.3
4
0
.3
6
0
.3
3
0
.6
2
0
.6
0
0
.4
7
0
.6
2
0
.4
1
Отношение h/(Н-h)
0
.7
7
0
.6
6
7
0
.6
8
4
0
.7
7
0
.6
0
.8
0
.6
3
0
.5
8
6
0
.5
8
6
0
.4
8
6
0
.5
2
6
0
.5
6
0
.5
1
.6
4
1
1
.4
9
3
0
.8
8
9
1
.6
4
7
0
.7
0
8
Экспериментально
установленные
граничные углы:
Над разрезной печью
Над линией остановки
очистного забоя
ω0i
по критерию i = 0,510
-3
49 51 52 55 58 60 60 61 62 61 63 67 69 50 57 60 64 68
ω0ε
по критерию ε = 0,510
-3
45 49 50 52 52 53 54 54 52 53 59 64 63 48 55 60 63 67
ω0ср – средний 47 50 51 54 55 57 57 58 57 57 61 64 66 49 56 60 64 68
По значениям глубины разработки и мощности наносов для условий каждой на-
блюдательной станции, представленной в табл. 1, были построены вертикальные
разрезы (рис. 1), на которых от верхнего конца линии, проведенной под экспери-
ментально установленным углом ω0, проведена линия под углом φ0 = 45 до пересе-
чения с контактом наносов и карбона. Нижний конец этой линии соединялся отрез-
ком с границей очистной выработки на разрезе. Графически определенный угол
между отрезком и горизонтальной линией представляет граничный угол δ0 в корен-
ных породах (карбоне).
Значения определенных графическим способом углов δ0i, δ0ε, соответствующих
критериям i = 0,510
-3
и ε = 0,510
-3
, а так же среднего угла δ0ср приведены в табл. 2.
В результате анализа данных табл. 2 установлено, что величины граничных уг-
лов изменяются в широких пределах: значения углов δ0i принимают значения в
диапазоне 58-83°; δ0ε – 55-85°. Следует отметить, что практически во всех случаях
граничные углы, определяемые по критерию наклона больше углов, соответст-
вующих критерию горизонтальных деформаций. В среднем их разность составляет
6°.
Как было показано в работе [2], угловые параметры сдвижения земной поверх-
ности имеют тенденцию изменяться в зависимости от глубины разработки угольно-
го пласта. Нами выполнено исследование углов δ0 на предмет такой зависимости.
δ0ε = -0,00012·Н
2
+ 0,1·Н + 47,9,
но при этом теснота связи между параметрами δ0i и Н составляет R = 0,38.
file:///C:/Кафедра/Application%20Data/WINDOWS/Application%20Data/WINDOWS/Application%20Data/Microsoft/Excel/12-я%20станция.xls
file:///C:/Кафедра/Application%20Data/WINDOWS/Application%20Data/WINDOWS/Application%20Data/Microsoft/Excel/Станция%2013.xls
file:///C:/Кафедра/Application%20Data/WINDOWS/Application%20Data/WINDOWS/Application%20Data/Microsoft/Excel/Станция%2010.xls
file:///C:/Кафедра/Application%20Data/WINDOWS/Application%20Data/WINDOWS/Application%20Data/Microsoft/Excel/Станция%2014.xls
file:///C:/Кафедра/Application%20Data/WINDOWS/Application%20Data/Microsoft/Excel/Станция%208.xls
file:///C:/Кафедра/Application%20Data/WINDOWS/Application%20Data/WINDOWS/Application%20Data/Microsoft/Excel/Станция%2014.xls
file:///C:/Кафедра/Application%20Data/WINDOWS/Application%20Data/WINDOWS/Application%20Data/Microsoft/Excel/Станция%2014.xls
file:///C:/Кафедра/Application%20Data/WINDOWS/Application%20Data/WINDOWS/Application%20Data/Microsoft/Excel/Станция%2014.xls
file:///C:/Кафедра/Application%20Data/WINDOWS/Application%20Data/WINDOWS/Application%20Data/Microsoft/Excel/Станция%2014.xls
file:///C:/Кафедра/Application%20Data/WINDOWS/Application%20Data/WINDOWS/Application%20Data/Microsoft/Excel/9%20станция%20(растяжения).xls
file:///C:/Кафедра/Application%20Data/WINDOWS/Application%20Data/WINDOWS/Application%20Data/Microsoft/Excel/Станция%2024.xls
file:///C:/Кафедра/Application%20Data/WINDOWS/Application%20Data/WINDOWS/Application%20Data/Microsoft/Excel/Станция%2022.xls
file:///C:/Кафедра/Application%20Data/WINDOWS/Application%20Data/WINDOWS/Application%20Data/Microsoft/Excel/Станция%2023.xls
file:///C:/Кафедра/Application%20Data/WINDOWS/Application%20Data/WINDOWS/Application%20Data/Microsoft/Excel/Станция%203%20(9).xls
file:///C:/Кафедра/Application%20Data/WINDOWS/Application%20Data/WINDOWS/Application%20Data/Microsoft/Excel/Станция%205.xls
file:///C:/Кафедра/Application%20Data/WINDOWS/Application%20Data/WINDOWS/Application%20Data/Microsoft/Excel/9%20станция%20(растяжения).xls
file:///C:/Кафедра/Application%20Data/WINDOWS/Application%20Data/WINDOWS/Application%20Data/Microsoft/Excel/Станция%2014.xls
Рис. 1 - Схема определения на разрезе значения граничного угла δ0
по известным углам ω0, и φ0
Таблица 2 - Значения граничных углов δ0i, δ0ε, δ0ср по профильным линиям
Станция Линия
Граничные углы, град
Станция Линия
Граничные углы, град
δ0i δ0ε δ0ср δ0i δ0ε δ0ср
12 3 58 55 57 11 1 58 52 55
10 2 61 59 60 8 1 66 58 62
5 5 63 61 62 27 1 67 59 63
11 2 65 59 63 14 3 65 58 62
7 1 64 60 62 4 2 71 58 65
6 1 68 68 68 4 2 72 59 66
4 1 73 57 65 9 1 72 59 66
14 2 72 68 70 24 1 73 61 67
9 2 74 68 71 22 1 80 64 72
29 1 76 69 73 23 1 78 67 73
29 1 77 70 72 3 9 77 76 77
24 2 80 73 77 5 1 63 64 64
25 1 82 79 81 9 1 76 75 76
12 1 58 49 54 16 1 71 69 70
13 1 56 51 54 14 1 83 85 84
10 1 57 53 55
На рис. 2 показано распределение величин δ0ε в зависимости от глубины разра-
ботки Н. Путем подбора установлено, что это распределение характеризуется по-
линомом второй степени.
Рис. 2 - Зависимость граничных углов δ0ε от глубины разработки Н
Слабовыраженный характер корреляции имеют и распределения δ0ε от Н и δ0ср
от Н, для которых коэффициенты R соответственно равны 0,6 и 0,5. Максимальное
отклонение величин граничных углов от линии аппроксимации составляет 17°.
Выполненные исследования указывают на высокую вероятность возникновения
грубых ошибок при определении границ зон влияния очистных работ на земной
поверхности, если использовать фиксированное нормативное значение граничного
угла φ0.
Учитывая полученные результаты, выполним исследование общих, экспери-
ментально установленных граничных углов, для установления зависимости поло-
жения границы зоны влияния от мощности пород наносов.
Для подрабатываемой толщи, состоящей из наносов и карбона, общий для всей
толщи граничный угол ω0
р
рассчитывается по формуле
000000 ctgctgctg
H
h
ctg
H
hH
ctg
H
h
ctg
p
.
С учетом того, что φ0 = 45 и δ0 = 65 получим
466,0533,00
H
h
ctg
p . (1)
Из выражения (1) следует, что с увеличением мощности наносов должно проис-
ходить выполаживание общего граничного угла и существует прямая зависимость
между соотношением h/H и значением угла ω0.
Из данных табл. 1 видно, что на анализируемых наблюдательных станциях со-
отношение h/H изменяется в пределах от 0,28 до 0,62, следовательно, должна про-
слеживаться зависимость ω0 от h.
Еще более показательно, на наш взгляд, зависимость ω0 от h должна характери-
зоваться отношением h/(H-h), которое изменяется 0,38 до 1,65.
На рис. 3 и 4 показаны распределения ω0 от (h/Н) и ω0 от h/(H-h), построенные
по данным табл. 1 (в качестве углов ω0 приняты значения ω0ε, как наиболее часто
используемые при установлении границ влияния горных разработок). Здесь же по-
казаны распределения углов ω0
р
, рассчитанных в соответствии с [1] по формуле (1).
Рис. 3 - Распределение установленных экспериментально углов ω0ε
и рассчитанных углов ω0
р
в зависимости от соотношения (h/Н)
Рис. 4 - Распределение установленных экспериментально углов ω0ε
и рассчитанных углов ω0
р
в зависимости от соотношения h/(H-h)
Анализ графиков рис. 3, 4 указывает на отсутствие явной зависимости между
y = -20.244x + 63.942
40
45
50
55
60
65
70
0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70
e0
h/H
фактические данные
рссчитанные данные
теоретическое распределение
y = 54.306x
-0.0679
R
2
= 0.0678
y = 53.815x
-0.0902
R
2
= 0.9919
40
45
50
55
60
65
70
0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8
e0
фактические данные
рссчитанные
данные
теоретическое распределение
и уравнение регрессии
экспериментальное распределение
и уравнение регрессии
h/(H-h)
величинами углов ω0 и соотношениями (h/Н) и h/(H-h). В то же время можно кон-
статировать, что существующая слабая зависимость (коэффициент корреляции
R=0.25) между этими величинами (рис. 4) аналогична теоретическому распределе-
нию (1).
По нашему мнению, ответ на возникший вопрос кроется в особенностях геоло-
гического строения толщи пород в Западном Донбассе. Если проанализировать, как
изменяются наносы в пределах месторождения, то можно прийти к выводу о том,
что мощность наносов возрастает с ростом глубины залегания угольных пластов.
Об этом свидетельствуют данные, приведенные в табл. 1.
Если общие граничные углы ω0ε зависят от мощности наносов, а мощность на-
носов h зависит от глубины Н, то логично предположить, что углы ω0ε так же зави-
сят от глубины. Для иллюстрации верности этого предположения на рис. 5 показа-
ны совмещенные графики.
Рис. 5 - Распределение установленных экспериментально углов ω0ε и глубин Н
в зависимости от мощности наносов h
На обоих графиках принят линейный вид аппроксимирующей линии. График
рис. 5 видоизменен – по оси абсцисс откладываются значения h, а по оси ординат –
значения Н. Посредством изменения масштаба оси Н графика зависимости Н от h
получено совмещение линий аппроксимации.
Полученный в результате описанных преобразований совмещенный график да-
ет основание предположить, что общие граничные углы ω0ε являются функцией от
глубины разработки. Это утверждение согласуется с принятым направлением ис-
следований.
Нами выполнен анализ зависимости общих граничных углов ω0, определенных
по критериям наклонов и горизонтальных деформаций, и средних углов ω0ср (табл.
1) от глубины разработки. Графики распределений ω0i, ω0ε, ω0ср и их зависимостей
от Н представлены на рис. 6.
Полученные зависимости характеризуется следующими коэффициентами кор-
реляции: по критерию наклонов – 0,88; по критерию горизонтальных деформаций –
0,72; средние – 0,79. Максимальное отклонение значений углов от линии аппрок-
симации составило – 7°.
Сравнение зависимостей на рис. 6 с аналогичным графиком на рис. 2, показыва-
ет, что в варианте зависимости граничных углов ω0 от глубины Н наблюдается го-
раздо более тесная связь, чем в варианте зависимостей: δ0ε от Н (при фиксирован-
ном нормативном значении угла φ0 = 45). В зависимостях ω0ε от соотношения (h/Н)
и ω0ε от соотношения h/(H-h), показанных на рис. 3, 5, коэффициенты корреляции
принимают еще более низкие значения. Такой результат приводит к выводу о зако-
номерном изменении общих граничных углов с увеличением глубины разработки.
Рис. 6 - Зависимость общих граничных углов ω0, определенных по критериям наклонов,
горизонтальных деформаций, и средних углов от глубины Н
Как было показано в работах [3, 4], значения угловых параметров сдвижения
земной поверхности в определенной мере зависят от того, в каком сечении мульды
сдвижения они определяются. В частности показано, что над разрезной печью, со
стороны выемочных штреков и в районе остановки очистных работ одни и те же
угловые параметры принимают различные значения. Это положение допущено в
основу дальнейших исследований граничных углов в Западном Донбассе.
Представленные в табл. 1 анализируемые параметры систематизированы в зави-
симости от расположения профильных линий реперов относительно границ очист-
ной выработки: над выемочными штреками, над разрезной печью, над линией ос-
y = 14.307Ln(x) - 15.513
R2 = 0.7209
y = 11.609Ln(x) - 3.7104
R2 = 0.6294
y = 9.6389Ln(x) + 4.204
R2 = 0.5235
45
50
55
60
65
70
75
100 150 200 250 300 350 400 450 500 550
Н, м
0, град
по критерию деформаций
по критерию наклонов
средние значения углов
Логарифмический (по критерию деформаций)
Логарифмический (средние значения углов)
Логарифмический (по критерию наклонов)
тановки очистного забоя. В соответствии с этой классификацией построен график
зависимости общих граничных углов ω0i в названных зонах от глубины Н (рис. 7).
Рис. 7 - Зависимость общих граничных углов ω0i над штреками,
разрезной печью и линией остановки очистного забоя от глубины Н
Из приведенного графика видно, что в общей совокупности углов ω0i выделя-
ются три отдельные зоны, соответствующие названным выше направлениям. По
этой причине был выполнен анализ углов в каждой из зон.
Аналитические зависимости общих граничных углов от глубины подработки
имеют в следующий вид:
– над выемочными штреками
ω0i = 18,50Ln(Н) – 36,3;
ω0e = 9,9Ln(Н) + 3,22;
– над разрезной печью
ω0i = 12,72Ln(Н) – 9,68;
ω0e = 11,29Ln(Н) – 7,19;
– над линией остановки очистных работ
ω0i = 24,53Ln(Н) – 64,8;
ω0e = 26,22Ln(Н) – 74,6.
На основании исследования зависимости общих для всей толщи пород гранич-
ных углов можно сделать следующие обобщающие выводы:
– использование общих граничных углов в условиях Западного Донбасса позво-
ляет определять границы зоны влияния на земной поверхности с большей точно-
стью и однозначностью в сравнении с раздельными фиксированными граничными
углами в породах наносов и карбона;
– общие граничные углы имеют выраженную тенденцию к увеличению с воз-
растанием глубины разработки угольных пластов; зависимость величин углов от
глубины с высокой степенью вероятности описывается логарифмическими уравне-
ниями;
– граничные углы, установленные по критерию наклонов положе углов, опреде-
ленных по критерию горизонтальных деформаций, а, следовательно, и размеры зо-
ны влияния, построенные по критериям наклонов меньше размеров зоны, постро-
енной по критериям деформаций;
– граничные углы в мульде сдвижения следует разделять на углы над выемоч-
ными штреками, над разрезной печью и над линией остановки очистного забоя.
__________________________
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Правила подработки зданий, сооружений и природных объектов при добыче угля подземным спосо-
бом / Отраслевой стандарт. – К.: Мінпаливенерго України, 2004. – 127 с.
2. Кучин, А.С. Анализ параметров процесса сдвижения в зонах отхода и остановки очистного забоя на
шахтах Западного Донбасса / А.С. Кучин // Горный информационно-аналитический бюллетень. – Москва. –
2003. – №2. – С.105-107.
3. Балафин, И.Е. Анализ угловых параметров сдвижения земной поверхности на шахтах Западного
Донбасса / И.Е. Балафин // Науковий вісник НГУ. –2010. – № 5. – С. 18-20.
4. Кучин, А.С. Анализ угловых параметров процесса сдвижений в зоне отхода лавы от разрезной печи /
А.С. Кучин, Г.С. Пиньковский // Науковий вісник НГА України. – 2003. - №7. ––С.33-36.
REFERENCES
1. Ukraine Ministry of Fuel and Energy (2004), Pravila podrabotki zdaniy, soorugeniy i prirodnih objektov pri
dobiche uglya podzemnim sposobom. Otraslezoy standart [Terms of undermining buildings and natural sites in un-
derground coal mining. industry Standard], Ukraine Ministry of Fuel and Energy, Kiev, Ukraine.
2. Kuchin, A.S. (2003), “Analysis of the angle parameters of displacement process in the areas of setting of and
stop longwall in Western Donbass mines”, Gorniy informacionno-analiticheskiy bulleten [Mining informational and
analytical bulletin (scientific and technical journal)], no. 2, Moscow, Russia.
3. Balafin, I.E. (2010), “Analysis of the angular displacement parameters of the Earth's surface in the mines of
the Western Donbass”, Naukovyi visnyk Natsionalnohо hirnychoho universytetu, no.5, pp. 18-20.
4. Kuchin, A.S. and Pinkovskiy, G.S. (2003), “Analysis of the angular displacement of the process parameters
in the area of waste from the lava from working face”, Naukovyi visnyk Natsionalnoy hirnychoy akademii Ukrainy,
no. 7, pp. 33-36.
__________________________
Об авторах
Гвинианидзе Диана Вениаминовна, студентка специальности Маркшейдерское дело, Государственное
высшее учебное заведение «Национальный горный университет» (ГВУЗ «НГУ»), Днепропетровск, Украи-
на, halimendik_u@nmu.org.ua.
Назаренко Валентин Алексеевич, доктор технических наук, профессор, профессор кафедры марк-
шейдерии, Государственное высшее учебное заведение «Национальный горный университет» (ГВУЗ
«НГУ»), Днепропетровск, Украина, nazar54@yandex.ru.
Кучин Александр Сергеевич, доктор технических наук, доцент, доцент кафедры маркшейдерии, Госу-
дарственное высшее учебное заведение «Национальный горный университет» (ГВУЗ «НГУ»), Днепропет-
ровск, Украина, halimendik_u@nmu.org.ua.
About the authors
Gvinianidze Diana Venianinovna, student of mine surveying speciality, State Higher Educational Institution
“National Mining University” (SHEI “NMU”), Dnepropetrovsk, Ukraine, halimendik_u@nmu.org.ua.
Nazarenko Valentin Alekseevich, Doctor of Technical Sciences, Professor, Professor of mine surveying de-
partment, State Higher Educational Institution “National Mining University” (SHEI “NMU”), Dnepropetrovsk,
Ukraine, nazar54@yandex.ru.
Kuchin Aleksandr Sergeevich, Doctor of Technical Sciences, Associate Professor, Associate Professor of mine
surveying department, State Higher Educational Institution “National Mining University” (SHEI “NMU”), Dnepro-
petrovsk, Ukraine, halimendik_u@nmu.org.ua.
__________________________
Анотація. Виконано аналіз граничних кутів зрушення у Західному Донбасі. Дослідження по-
казали, що нормативні значення кутів не відповідають фактичним кутам, що отримані з натурних
інструментальних спостережень. Каменновугільний басейн Західного Донбасу розташований у
центральній області України. Вугільні пласти розроблюють десять шахт. Породи, що покривають
родовище, представлені відкладеннями карбону і наносами. Потужність цих порід складає 120-600
м, кут залягання – 3. Вугільні пласти розроблюються механізованими лавами, що мають довжину
1000-2500 м, вийманна потужність не перевищує 1,5 м. Управління покрівлею – повне обвалення.
Граничні кути визначають границю впливу очисної виробки на поверхню і залежать від
потужності вугільного пласта і глибини розробки. Значення кутів змінюються від 55 до 85
градусів. Невизначеність значень граничних кутів є причиною необґрунтованості заходів з охоро-
ни об’єктів, що підроблюються.
Ключові слова: очисна виробка, зрушення гірських порід, мульда осідання, граничні кути.
Abstract. Boundary angles of rock displacement were analyzed in Western Donbas. The study shown
that normative values of the angles did not conform to factual values received through the in-situ instru-
mental measurements. The Western Donbas coalfield is located in central area of Ukraine. Coal seams are
developed by ten mines. Cap rocks of the deposit are presented by deposition of carbon and silt sedimenta-
tions. Thickness of rocks is between 120 m and 600 m, occurrence angel is 3
0
. The seams are developed
by mechanized longwalling, length of the longwalls is150-200 m. Length of the panels is 1000 – 2500 m,
extracted thickness is not more than 1.5 m. Roof control: full break. The boundary angles define boundary
of the stope effect on the surface and depend both on coal seam thickness and angel of the seam occur-
rence. Values of the angels varies between 55 degrees and 85 degrees. Uncertainty of the boundary angel
values causes groundless protection of the undermined objects and constructions.
Keywords: longwall, rocks movement, subsidence, boundary angle.
Статья поступила в редакцию 03.07.2013
Рекомендовано к публикации д.т.н., проф. А.Н. Шашенко
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-60039 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1607-4556 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T17:23:47Z |
| publishDate | 2013 |
| publisher | Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Гвинианидзе, Д.В. Назаренко, В.А. Кучин, А.С. 2014-04-11T10:33:48Z 2014-04-11T10:33:48Z 2013 Исследование граничных угловых параметров на шахтах Западного Донбасса / Д.В. Гвинианидзе, В.А. Назаренко, А.С. Кучин // Геотехнічна механіка: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2013. — Вип. 110. — С. 50-62. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. 1607-4556 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/60039 622.1:622.834 Выполнен анализ граничных углов сдвижения в Западном Донбассе. Исследования показали, что нормативные значения углов не соответствуют фактическим углам, полученным из натурных инструментальных наблюдений. Каменноугольный бассейн Западного Донбасса расположен в центральной области Украины. Угольные пласты разрабатывают десять шахт. Покрывающие породы месторождения представлены отложениями карбона и наносами. Мощность этих пород составляет 120 600 м, угол залегания – 3. Угольные пласты разрабатываются механизированными лавами, имеющими длину 150200 м. Длина выемочных столбов составляет 1000 2500 м, вынимаемая мощность не превышает 1,5 м. Управление кровлей – полное обрушение. Граничные углы определяют границу влияния очистной выработки на поверхности и зависят от мощности угольных пластов и глубины их залегания. Значения углов изменяются от 55 до 85 градусов. Неопределенность значений граничных углов является причиной необоснованности мер охраны подрабатываемых объектов и сооружений. Виконано аналіз граничних кутів зрушення у Західному Донбасі. Дослідження показали, що нормативні значення кутів не відповідають фактичним кутам, що отримані з натурних інструментальних спостережень. Каменновугільний басейн Західного Донбасу розташований у центральній області України. Вугільні пласти розроблюють десять шахт. Породи, що покривають родовище, представлені відкладеннями карбону і наносами. Потужність цих порід складає 120600 м, кут залягання – 3. Вугільні пласти розроблюються механізованими лавами, що мають довжину 10002500 м, вийманна потужність не перевищує 1,5 м. Управління покрівлею – повне обвалення. Граничні кути визначають границю впливу очисної виробки на поверхню і залежать від потужності вугільного пласта і глибини розробки. Значення кутів змінюються від 55 до 85 градусів. Невизначеність значень граничних кутів є причиною необґрунтованості заходів з охорони об’єктів, що підроблюються. Ключові слова: очисна виробка, зрушення гірських порід, мульда осідання, граничні кути. Boundary angles of rock displacement were analyzed in Western Donbas. The study shown that normative values of the angles did not conform to factual values received through the insitu instrumental measurements. The Western Donbas coalfield is located in central area of Ukraine. Coal seams are developed by ten mines. Cap rocks of the deposit are presented by deposition of carbon and silt sedimentations. Thickness of rocks is between 120 m and 600 m, occurrence angel is 30 The seams are developed by mechanized longwalling, length of the longwalls is150200 m. Length of the panels is 1000 – 2500 m, extracted thickness is not more than 1.5 m. Roof control: full break. The boundary angles define boundary of the stope effect on the surface and depend both on coal seam thickness and angel of the seam occurrence. Values of the angels varies between 55 degrees and 85 degrees. Uncertainty of the boundary angel values causes groundless protection of the undermined objects and constructions. ru Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України Геотехнічна механіка Исследование граничных угловых параметров на шахтах Западного Донбасса Дослідження граничних кутових параметрів на шахтах Західного Донбасу Studies of boundary angel parameters in the Western Donbass mines Article published earlier |
| spellingShingle | Исследование граничных угловых параметров на шахтах Западного Донбасса Гвинианидзе, Д.В. Назаренко, В.А. Кучин, А.С. |
| title | Исследование граничных угловых параметров на шахтах Западного Донбасса |
| title_alt | Дослідження граничних кутових параметрів на шахтах Західного Донбасу Studies of boundary angel parameters in the Western Donbass mines |
| title_full | Исследование граничных угловых параметров на шахтах Западного Донбасса |
| title_fullStr | Исследование граничных угловых параметров на шахтах Западного Донбасса |
| title_full_unstemmed | Исследование граничных угловых параметров на шахтах Западного Донбасса |
| title_short | Исследование граничных угловых параметров на шахтах Западного Донбасса |
| title_sort | исследование граничных угловых параметров на шахтах западного донбасса |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/60039 |
| work_keys_str_mv | AT gvinianidzedv issledovaniegraničnyhuglovyhparametrovnašahtahzapadnogodonbassa AT nazarenkova issledovaniegraničnyhuglovyhparametrovnašahtahzapadnogodonbassa AT kučinas issledovaniegraničnyhuglovyhparametrovnašahtahzapadnogodonbassa AT gvinianidzedv doslídžennâgraničnihkutovihparametrívnašahtahzahídnogodonbasu AT nazarenkova doslídžennâgraničnihkutovihparametrívnašahtahzahídnogodonbasu AT kučinas doslídžennâgraničnihkutovihparametrívnašahtahzahídnogodonbasu AT gvinianidzedv studiesofboundaryangelparametersinthewesterndonbassmines AT nazarenkova studiesofboundaryangelparametersinthewesterndonbassmines AT kučinas studiesofboundaryangelparametersinthewesterndonbassmines |