Содержание к диссертации
1 ОБЪЕКТЫ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ1.1 Горно-геологические условия выемки запасов угля в Восточном Донбассе
1.2 Исследование процесса сдвижения земной поверхности в Донбассе
1.2.1 Результаты исследования сдвижений с 1929 по 1939 гг
1.2.2 Результаты исследования сдвгююений с 1939 по 1960 гг
1.2.3 Результаты исследования сдвижений с I960 по 1972 гг
1.2.4 Результаты исследования сдвижений с 1972 по 1981 гг
1.2.5 Результаты исследования сдвиокений с 1981 г. по настоящее время
1.3 Методика исследования факторов, влияющих на максимальное оседание земной поверхности
1.4 Методика оценки точности расчета максимального оседания ВЬГООДЫ
2 МАКСИМАЛЬНОЕ ОСЕДАНИЕ ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ И ВЛИЯЮЩИЕ ФАКТОРЫ
2.1 Анализ расчетных формул по определению максимального оседания
2.1.1 Расчет максимального оседания земной поверхности по формуле Г. Авершина
2.1.2 Расчет максимального оседания земной поверхности по формуле правил охраны 1972 года
2.L3 Расчет максимального оседания земной поверхности по формуле И. Ф. Озерова
2.1.4 Расчет максимального оседания земной поверхности по формуле правил охраны 1981 и 1998 гг
2.2 Максимальные оседания земной поверхности при первичной и повторной подработках в антрацитовых районах Донбасса
2.3 Влияние крепости горных пород на максимальное оседание земной поверхности при первичной и повторной подработках
ВЫВОДЫ
3 МАКСИМАЛЬНЫЕ ОСЕДАНИЯ ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ В УСЛОВИЯХ ВОСТОЧНОГО ДОНБАССА
3.1 Инструментальные измерения максимальных оседаний земной поверхности
3.2 Определение показателя крепости горных пород в условиях
Восточного Донбасса
3.3 Построение изолиний показателя крепости горных пород
3.4 Анализ ожидаемых максимальных оседаний в условиях <
Восточного Донбасса и их погрепшость
3.5 Расчетная формула максимального оседания в зависимости от крепости горных пород
3.6 Эффективность новой расчетной формулы максимального оседания земной поверхности ВЬЮОДЫ
Введение к работе
АЕсгуальыость проблемы. При подземной разработке угольных месторо^вдений рассчитываются сдвижения и деформации в главных сечениях мульды сдвижения земной поверхности. Расчет основывается на методе типовых кривых: безразмерных функциях распределения оседаний, наклонов, кривизны, горизонтальных сдвижений и относительных горизонтальных деформаций. Все расчетные формулы этого метода включают максимальное оседание, от погрешности определения которого зависит погрешность величин деформаций, используемых при выборе мер охраны подрабатьшаемых объектов. В связи с этим разработка методики расчета максимального оседания земной поверхности с учетом крепости горных пород, обеспечивающей повышение точности определения величин ожидаемых сдвижений и деформаций, является актуальной научной и практической задачей. Результаты сравнения максимальных оседаний земной поверхности, полученньж путем инстрз^ентальных измерений, с оишдаемыми оседаниями, рассчитанными по рекомендациям правил охраны соору51сений, указывают на их расхождения. Величины погрешностей расчета достигают ±40% и более, что выше принятой погрешности ±20%. Причины этих расхождений в настоящее время еще достаточно не изучены, поэтому исследования факторов, влияюпщх на точность расчета максимального оседания, являются актуальньвми. В математическом выражении максимального оседания правил охраны учитываются все геометрические показатели пласта и горной выработки, влияюпще на величину максимального оседания, и не учитывается крепость горных пород подрабатываемой толпщ. В работе проведены исследования влияния крепости горных пород на параметры процесса сдвижения: оседания, наклоны, кривизну, горизонтальные сдвижения и деформации.
Целью работы является разработка методики расчета максимального оседания земной поверхности в зависимости от геометрических показателей пласта, горной выработки и крепости горных пород, обеспечивающей повышение точности параметров процесса сдвиисения.
Идея работы заключается в использовании установленной зависимости максимального оседания земной поверхности от геометрических показателей пласта, горной выработки и крепости горных пород.
Методы исследования: анализ геологической и маркшейдерской информации о процессе сдвижения земной поверхности, сравнение расчетных и измеренных оседаний поверхности земли, методы математической статистики и теории ошибок.
Научные поло/кеиия, выносимые на защиту:
1. Метод оценки прочности горного массива в точке максимального оседаш1я земной поверхности, заключающийся в установлении показателя крепости пород с здтетом мощностей прослоев толщи, построении графиков изолиний этого показателя по площади мульды сдвюгсения и определении по графикам показателя крепости пород в точке максимального оседания.
2. Установлена закономерность влияния крепости горных пород на максимальное оседание в зависимости от подработанности горного массива, заключающаяся в том, что при первичной подработке земной поверхности увеличение крепости пород вызывает увеличение максимального оседания, а при повторной подработке максимальное оседание уменьшается.
3. Методика расчета максимального оседания в зависимости от геометрических показателей пласта, горной выработки и крепости горных пород, позволяющая повысить точность определения параметров процесса сдвижения.
Достоверность научных положений обоснована данными геологоразведочного бурения по 80 скважинам Восточного Донбасса, использованием данных многолетних инструментальных измерений сдвижений земной поверхности в Шахтинском и Гуковском угольных районах, применением математических методов обработки информации и сравнением данных измерений максимальных оседаний с расчетами.
Научная новизна заключается в развитии представлений о процессе сдвижения земной поверхности в вертикальной плоскости и разработке метода прогноза ожидаемых максимальных оседаний, в том числе:
• созданы методические основы оценки прочности горного массива в точке максимального оседания земной поверхности с использованием изолиний крепости горных пород;
• доказано, что крепость горных пород оказывает различное влияние на максимальное оседание земной поверхности при первичной и повторной подработках;
• установлено, что величины максимальных оседаний, рассчитанные с учетом крепости пород подрабатываемой толщи, характеризуются меньшей погрешностью по сравнению с величинами, полученными по действующим правилам охраны сооружений.
Практическая ценность работы заключается в том, что методика расчета максимального оседания, учитывающая геометрические параметры пласта, горной выработки и крепость пород, позволяет точнее рассчитывать ожидаемые деформации земной поверхности. Более точные ожидаемые деформации приводят к уменьшению коэффициентов запаса при переходе от ожидаемых деформаций к расчетным деформациям, которые используются при разработке мер охраны подрабатываемых объектов, что дает возможность уменьшить затраты на эти меры охраны.
Реализация работы в производство осуществлена в ЗАО «УК «Гуковуголь» в виде утвержденной техническим директором методики расчета максимального оседания земной поверхности над горными выработками угольных Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались на 49, 53, 54 и 56-й научно-практических конференциях студентов и аспирантов ЮРГТУ (НПИ) в 2000, 2004, 2005 и 2007 гг., на научных симпозиумах «Неделя горняка - 2005», «Неделя горняка - 2006», «Неделя горняка - 2008» (Москва).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 работ, включая 4 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК РФ. Структура и объем работы. Диссертшщя состоит из введения, 3 глав, заключения и 4 приложений, включает 169 страниц текста, 67 рисунков, 47 таблиц, список литературы из 102 наименований.
Автор выражает глубокую благодарность и признательность научному руководителю профессору, доктору технических наук Ю. В. Посыльному, профессортм В. М. Калинченко, Г. Страданченко, Н. В. Титову за ценные советы и замечания при подготовке диссертационной работы.
