Введение к работе
Проблема охраны зданий и сооружений от вредного воздействия горных работ в Донбассе и др\гнх угольных бассейнах остается актуальной. С'точки зрения хозяйственного освоения чемная поверхность болыиннсгва угольных бассейнов является интенсивно застроенной территорией. Поверхностный комплекс угленосных территорий представлен зданиями н сооружениями различного типа, немалая часть из которых не имеет конструктивных мер защиты. Здания и сооружения, имеющие конструктивные меры защиты, рассчитаны на определенные деформации поверхности, от надежности расчета которых зависит вероятность повреждении объектов при нх подработке. Часто меры защиты проектируемых и строящихся объектов должны быть определены на стадии перспективного планирования горных работ. Надежная методика прогноза вероятных сдвижений и дс<1юрмацнй земной поверхности на стадии перспективного планирования горных работ позволит обоснованно подойти к выбору мер защиты охраняемых объектов и обеспечит экономию значительных средств.
Таким образом, разработка обоснованной методики прогноза вероятных сдвижении и деформации земной поверхности при перспективном планировании горных работ с учетом проектируемых систем разработки и порядка отработки пластов имеет большое значение.
Цель работы - совершенствование методики расчета вероятных
сдвижешш и дс(]юрмаціій земной поверхности при перспективном пла
нировании горных работ в свите пологих пластов Донбасса с учетом;
порядка отработки и систем разработки пластов для выбора мер защиты
'объектов. .".,:
Идея работы. .' . '
Разработка метода расчета вероятных сдвижений к деформации
земной поверхности должна базироваться на анализе существующих
систем разработки свиты пластов с учетом порядка отработки, взаимно-
го положения выработок, мощности'междутіластья и глубины ведения
горных работ. . ..
Задачи исследований. - , -
В соответствии с поставленной целью в работе предусматривается решение следующих задач:.
- изучение н обобщение опыта ведения горных работ в свитах
пластов и подработки зданий и сооружений в условиях шахт Донбасса:
- анализ еущсствуюіщьх методов оценки деформаций поверхш-
.'ста; ''..'.'''
- оценка факторов, определяющих степень влияния деформации
от отработки кавдого пласта на суммарные деформации земной поверх
ности при разработке свиты;
. - установление критериев, максимально учитывающих основные ; факторы, оказывающие влияние на максимальные сдвижения и деформации земной поверхности;
- исследование зависимостей коэффициентов влияния для всех
: видов деформации от установленных критериев, при двух условиях:
1) когда точка (зона) максимальных деформаций от свиты пластов совпадает с точкой максимальных деформации от наиболее влияющего пласта (наиболее влияющий пласт - лласт с наименьшей ; краткостью Н/m, где Н - глубина ведения горных работ (м). m - мощ-
носЧі пласта (м)); , ,
. і 2) когда точка (зона) максимальных деформаций от свиты планетов не совпадает с точкой максимальных деформаций от наиболее влияющего пласта;
-. разработка рекомендаций по прогнозу вероятных сдвижении и
деформаций земной поверхности и рациональному планированию гор
ных работ в свите пологах пластов. ~.'.-',
'','.}', Методы исследований
";;.- Для решения поставленных задач использовались следующие ме
тоды: ; ; .;.'
',.":''- аналитический метод исследования, включающий обобщение материалов наблюдений за сдвижением земной поверхности в условиях Донбасса, расчеты сдвиякений к деформаций земной 'поверхности на подработанных территориях ряда шахт, анализ результатов расчетов с привлечением аппарата математической статистики; \
.;"'- метод математического моделирования для оценки оптималь
ных критериев при определении коэффициентов влияния[выработок в
различных пластах; -/..'..'.v '/'['' ",;''.'
- анализ натурных наблюдений по четырнадцати наблюдатель
ным станциям Донбасса! '.';: ; V; '
Научные положения, защищаемые автором.
-
При разработке пологих пластов Донбасса совместное влияние на объекты поверхности при с\шеегвуюшлх системах разработки могут оказать выработки в двух или трех пластах свиты. Совместное 'влияние выработок в трех пластах на объекты наблюдается не более чем в 25% случаев при ведении горных работ системами по простиранию и не более чем в 15% случаев при.ведении горных работ системами вкрест простирания пластов: выработки в двух пластах оказывают совместное влияние на объекты в 60% случаев при ведении горных работ системами по простиранию и и 75% случаев при ведении горных работ системами вкрест простирания пластов. Выработки в одном пласте оказывают влияние на объекты в 10-15% случаев. Для выбора мер защиты объектов на стадии перспективного планирования горных работ в Донбассе следует учитывать выработки в двух либо в трех влішощігх атастах в зависимости от значимости и конструктивных особенностей объектов. Моры защиты объектов должны проектироваться с учетом разрывов во времени между их подработками выработками' в различных пластах. Разрывы во времени между подработками объектов выработками в первом (наиболее влияющем) и втором пластах составляют в среднем один год. а выработками в первом и третьем пластах - пять лет.
-
Методы прогноза вероятных сдвижений и деформаций поверхности должны учитывать проектируемые- системы разработки, расстояния между фронтами очистных работ, глубины залегания пластов и другие факторы, реализуемые в работе в критериях "а" и "Ь".
-
При отработке свиты пластов следует рассматривать два варианта расчета вероятных деформаций поверхности:
-
когда точки максимальных суммарных деформаций земной поверхности совпадают с точками максимальных деформаций от отработки первого наиболее влияющего пласта (системы разработки по простиранию);
-
когда точки максимальных суммарных деформаций земной поверхности не совпадают с точками максимальных деформаций от отработки первого влияющего пласта (системы разработки вкрест про-стирашія, отработка через столб, опережение горных работ по нижнему пласту).
Для выбора мер-защиты объектов необходимо принимать наибольшие по абсолютной величине из полученных указанными вариантами расчета деформащш.
Начиная новизна выполненной работы заключается в совершен-ствованни методики прогноза вероятных сдвижений и деформаций при пологом залегании пластов Донбасса на осноес учета проектируемых систем разработок и основных горно-геологических факторов, определяющих значения коэффициентов влияния для всех видов деформаций земной поверхности.
Практическая значимость работы.
1. Предлагаемый метод прогноза позволяет обоснованно и досто
верно определять величины сдвижений и деформаций на стадии пер
спективного планирования горных работ, которые являются исходными
для выбора эффективных мер охраны подрабатываемых объектов.
2. Установленные закономерности распределения деформаций
позволяют в опредслешшх пределах управлять деформационными про
цессами путем планирования горных работ таким образом, чтобы обес
печить минимальные деформации в основании подрабатываемых объек
тов.
Достоверность научных положений,
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается сравнением прогнозируемых величин сдвижений и деформаций земной поверхности с данными натурных наблюдений по ряду наблюдательных станций Донбасса и значительным объемом материалов (рассмотрено 23 пласта: 214 случаев подработки системой пр простиранию и 161 случай подработки вкрест простирания пластов), использованных при анализе выемки свит пологих пластов в Донбассе.
Реализация результатов работы.
Результаты исследований будут использоваться л/о "Красноармейскугольн при отработке пластов Іію и Ь\0}; используются ВНИМИ при разработке нормативных документов по вопросам сдвижения горных пород, а также в учебном процессе при подготовке горных юсженгров-маркшейдеров в Сашсг-Петербургском горном институте,
Апробация работы, . Основные положения, изложенные в диссертации, докладывались на 6-ой Всероссийской научно-методической конференции
"Безопасность жизнедеятельности человека" (Новочеркасск, 1994), на Всероссийском молодежном научном форуме "Интеллектуальный по-теїшма.і России - г. XXI век" (Санкт-Петербург, 22-24.11.1995), на научной конференции студсіггов н молодих ученых Санкт-Петербургского государственного горного института им. Г.В.Плеханова "Полезные ископаемые России и itN освоение" (24-25.04.1996), на конструкторском бюро п/о "Краекоармскскуголь" и конструкторских бюро шахт им. А.Г.Стаханова и "Родиисиая". а также на заседаниях кафедры маркшейдерского дела СПбГГИ з 1993-1996 годах.
Исходные материалы и личный вклад соискателя,
Основой диссертационной работы явлйотсн планы горных выработок по пластам рада шахт Донбасса, данные натурных наблюдений за сдвижением земной поверхности пс наблюдательным станшшм Донбасса при отработке свиты. Все исследования, начиная с аиаліпа состояния изученности проблемы и заканчивая разработкой рекомендаций, выполнялись непосредственно автором на кифедре маркшсГисрского дела СПбГГИ.
Публикаипн.
Основное содержание диссертационной работы отражено в шести публикациях..
Структура и объем работы.
