Материал: Сдвижение земной поверхности под влиянием горных разработок

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

Точка а (рис. 42) будет являться одновременно точкой наи­ большего оседания (наибольшей вертикальной составляющей сдвижения) на горизонте ВС. Это наибольшее оседание опре­ делится из соотношения

TJoTJHCOS л,

где а у г о л падения пласта.

(34)

Рис. 42. Определение вертикальной составляющей сдвижения при наклонном залегании пласта

Такое же оседание будет иметь место и в точке Е, кото­ рая расположена на поверхности земли, на одной вертикали с

точкой

а.

 

 

 

 

 

 

Зная

Tjo, находим:

 

оседаний

поверхности в сторо­

1) средний

наклон кривой

ну восстания

пласта

 

 

 

 

 

 

 

 

V

 

*

)

(35)

 

 

 

ср

 

2) то же, в сторону

падения пласта

 

 

 

 

i*

J2®.•

(36)

 

 

 

*ср

 

/" »

 

 

 

 

 

Ч

 

 

3) максимальный наклон в сторону восстания пласта

 

 

 

V

=

2V :

(37)

 

 

 

макс

 

ср *

 

4) то же, в сторону

падения

 

 

 

 

 

 

*макс _

о г

*

(38)

Точки с указанными

максимальными

значениями наклонов

располагаются между точками Е, М и К,

Е. Величины L\ и L"

2 0 6

(расстояния между точкой наибольшего оседания и грани­ цами мульды, определяемой углами сдвижения) находятся графически.

Другой подход к решению задачи рекомендован Донецким филиалом ВНИМИ (П. Ф. Гертнер).

Рис. 43. График зависимости наибольших наклонов от средней кратности (цифрами обозначены номера наблюдательных станций, использованных для построения графика)

Здесь числовые значения наибольших наклонов заданы гра­ фически в функции от средней кратности

Кср — 1

где ш — мощность пласта;

Яср — глубина разработок над серединой очистной выра­ ботки (длина забоя лав в среднем близка к 150 м).

График (рис. 43) составлен по данным 19 наблюдательных станций (табл. 73) при первичной подработке поверхности. От­ дельные значения максимальных наклонов были нанесены на график с указанием номеров наблюдательных станций, и по ним проведена кривая зависимости *Макс от /Сер.

Отклонение нанесенных точек от усредняющей кривой ха­ рактеризует возможную точность определения hlViZ по гра­ фику.

Пользуясь указанным графиком, можно решать обратную задачу, а именно по заданной кратности определять /мскс.

207

Т а б л и ц а 73

Максимальные наклоны по данным наблюдений в Донбассе

наблюла* тельных станций

 

Угол

Средняя

Максимальные

 

падения

Шахта, трест

кратность

наклоны,

пласта,

 

град.

выемки

мм/м

83

Ns 22, Советскуголь

............................

 

20

34

32.0(1)

 

196

№ 26, Ворошиловуголь

 

10

41—48

19—14

 

 

16,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

Им. Лутугина, Чистяковантрацит .

10

55

13.3(1)

 

10,19а

Им. Лутугина:

„Никанор",

Воро­

10

6 1 -6 4

10,5-15.0

 

 

шиловуголь

 

 

13,5

W

 

 

 

 

 

 

 

 

49

№ 40,

Красноармейскуголь . . . .

14

78

12.0 (1)

 

15,9

№ 12,

Зуевантрацит; Ns 12, Красно-

29

87 -89

3.4-10,3

_

 

донуголь

.......................................

 

 

9,2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15

Ns 12, Краснодонуголь....................

 

29

96

9.8(1)

 

69,50

„Никанор";

Ns 42,

Красноармейск­

10—11

97—103

10,2-10,0

 

 

уголь ...............................................

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10,1

 

83

№ 22, Советскуголь............................

 

21

117

11.0(1)

 

13

№ 5/6, Красноармейскуголь . . . .

12

129

11.7(1)

 

68,47

„Дельта",

Ворошиловуголь;

№ 1

 

 

10,5-4.2

 

 

„Центральная",

Красноармейск­

9—14

143—147

 

 

уголь ...............................................

 

 

 

7,3

W

 

 

 

 

 

 

 

 

59,10

Ns 13, Советскуголь;

им. Лутугина

9—11

191-200

П

Г

(2 )

 

 

 

 

 

 

 

54

Ns 11/12, Дзержинскуголь................

 

19

209

5,1 (1)

 

10

Им. Лутугина, Чистяковантрацит .

11

228-235

7'5^

3

«

24,80

Им. Комсомольской Правды, Шахт-

 

 

8—10

303-306

 

 

 

 

антрацит; Ns 29, Сталинуголь. .

6,14.53'0

*2>

 

 

 

 

 

 

 

 

65

Ns 13, Куйбышевуголь....................

 

9

278

4.0 (1)

 

92

Ns 4/21, Сталинуголь........................

 

8

512

1.4(1)

 

 

П р и м е ч а н и е

Дробью обозначено: в числителе — пределы колеба-

ния iuaKCf

в знаменателе — среднее, в скобках — число определений.

 

208

Так как связь наибольших наклонов с кратностью К различна для месторождений различных типов, график пригоден для. усло­ вий Донбасса и аналогичных бассейнов при углах падения пласта а < 45°.

Приведенные способы расчета наклонов не являются стро­ гими и могут быть применены лишь при ориентировочных

подсчетах. Недостаточная точность этих способов

объясняется:

1) получением формул для определения наклонов как про­

изводных уравнения кривой оседаний, которое само

по себе

не всегда хорошо согласуется с фактическими данными;

2) связью наибольших наклонов с кратностью, а не с разме­

ром края мульды U

и величиной

наибольшего

оседания т\0

(в способе Донецкого филиала ВНИМИ).

 

 

зависи­

Полученная Донецким филиалом ВНИМИ кривая

мости /макс от /<ср обнаруживает

заметные

отклонения

от фак­

тических данных (рис. 43), так

как

не всегда

пропорцио­

нально мощности пласта, a L" в случае чашеобразных

мульд

непропорционально

глубине разработок Яср. Разброс получен­

ных значений / макс в некоторой

степени

объясняется

также

зависимостью наклонов от длины интервалов профильных линий

ивлиянием других, трудно поддающихся учету факторов.

Внастоящее время, пользуясь методами математической статистики и обширными данными инструментальных наблю­ дений, можно получить более точные зависимости примени­ тельно к отдельным типам месторождений. Первая попытка

такого подхода к решению задачи была предпринята автором в 1950 г. [25]. На основе теоретических соображений и опыт­ ных данных была установлена возможность существования пря­

мой функциональной

зависимости между /иакс и величиной t:

 

 

 

*=К = Н ’

 

 

(39)

где q — относительная

величина наибольшего оседания (q

;

К — кратность;

 

 

 

 

 

Н — глубина разработок.

 

/макс = /

(t)

Количественная

характеристика зависимости

выяснялась

методами

теории корреляции, путем

обработки

данных инструментальных наблюдений

над разработками поло­

гопадающих

пластов

в Донбассе. Всего

было использовано 39

значений / мак с , полученных на ряде наблюдательных станций,

при углах падения пластов 10—14°, при

кратности от 40 до

355 (при 0,0015 < * <0,0135).

 

В результате обработки данных получено следующее урав­

нение регрессии, связывающее / макс с t:

 

^макс = 1300*4-2,8,

(40)

где /макс—- максимальный наклон, мм/м.

 

14 Сдвижение земной поверхности

209

Зависимость между

£макс и t оказалась довольно

тесной,

так как полученные

коэффициент корреляции и

корреля­

ционное отношение оказались равными+0,8 со средней квад­ ратической ошибкой ± 0,05.

Руководствуясь приведенным соотношением, можно доволь­

но точно оценивать числовые значения W c

при указанных

выше значениях

t в условиях разработки пологопадающих плас­

тов в Донбассе.

наклона в соответствии с

выражением (40)

Для среднего

имеем

r'cp — 0,5 Гмакс = 6501+ 1,4.

(41)

 

Величина q, входящая в выражение (39), может быть опре­ делена нивелировкой подработанных точек макшейдерской

съемки,

по

данным

частотных наблюдений или, при отсутст­

вии более

точных

данных, принята в виде средней величи­

ны, характерной для данного типа месторождений.

еще^ более

Для

неполноразвитых (чашеобразных) мульд

точными

будут зависимости вида

 

 

 

 

 

(42)

 

 

 

 

(43)

где L" — длина края

мульды.

 

Для количественного выражения этих зависимостей могут

быть также широко

использованы статистические

приемы об­

работки фактических данных. Подобные зависимости можно установить для всех типов месторождений приведенной выше классификации, при этом не только для пологого, но и нак­ лонного и крутого залегания пластов.

Следует отметить, что изложенное выше предложение свя­ зывать наклоны с глубиной разработки и величиной наи­ большего оседания нашло применение в работе Уральского (И. А. Петухов) и Казахского (А. Н. Медянцев) филиалов ВНИМИ.

Указанными филиалами в разработанных в 1952 г. руковод­ ствах по расчету сдвижений в Челябинском и Карагандинском бассейнах не только наклоны, но и другие деформации свя­ зывались с Н и 71о. Эта связь выражалась графическим пост­ роением по фактическим данным усредненных кривых. Одна­ ко для построения кривых имелась возможность использовать в основном лишь данные наблюдений при небольших глуби­ нах разработки (при кратности менее 50). Это обстоятельство снижает ценность полученных графиков.

210