Способ восстановления рельефа земной поверхности при разработке Советский патент 1993 года по МПК E21C41/32 

Изобретение относится к горному делу и предназначено для восстановления рельефа земной поверхности, подвергшегося изменениям в процессе подземной выемки полезных ископаемых, и может быть преимущественно использовано в угольной промышленности.

Целью изобретения является обеспечение безопасных условий формирования и эксплуатации поверхности породного отвала зЬ счет заполнения трещин, образующихся на земной поверхности и в теле отвела при; подработке.

На чертеже представлен вертикальный разрез фрагмента породного отвала.

Способ осуществляется следующим образом.

В зоне образования трещин 1 в основании отвала 2 размещают слой 3 твердого инертного тонкодисперсного материала- толщиной hM P,5hT. где hT - прогнозная глубина трещин, а высоту отвала Ь0 принимают меньшей по сравнению с ожидаемым оседанием земной поверхности 4 на величину, определяемую из выражения - h0 пм(1 -Пнар). где Пнар- прогнозная плотность нарушения земной поверхности трещинами,

Приведённые выражения получены следующим образом.

Обьем раскрывшейся на земной поверхности i-ой трещины определяют по формуле

00

о

КЗ

w го

VTi - 0.5lihT|Li, (1) где i - ширина раскрытия трещины;

hTi - глубина трещины;

Ц - длина трещины.

Объем находящегося над 1-ой трещиной элемента слоя сыпучего тонкодисперсного материала вычисляют по формуле

VMi - lihMLi (2) .

Очевидно, что для заполнения трещины этим материалом под действием силы тяже сти толщина его слоя пм должна быть подобрана так, чтобы выполнялось равенство

VTi-VMI (3)Приравняв в связи с этим правые части формул (1) и (2) и произведя необходимые преобразования, получают, что

Нм - 05hTi (4)или. с учетом средней прогнозной глубины трещин hT в зоне их образования

.5пт (5)

Объем породы в отвале V0, необходимый для восстановления рельефа земной поверхности, складывается из доли объема мульды сдвижения V, оставшейся после укладки слоя тонкодисперсного материала объемом VM, и суммарного объема трещин VT (поскольку порода опускается на место ушедшего в трещины тонкодисперсного материала):

Vo V-VM + VT (6)

Учитывая лишь часть мульды сдвижения, относящуюся к зоне образования трещин, получают, что

Vo hoF, (7) V - F, (8)

VM-HMF, (9)

где Fo - средняя высота отвала; .

Р.-площадь зоны образования трещин;

ij - среднее ожидаемое оседание земной поверхности в пределах этой зоны;

Но VT и Л VTI. или, с учетом выражения

-1

(1). средней величины hr и длины зоны трещин L

VT 0,5hTL § li (10)

и

Произведение L 2, есть не что иное, I 1

как суммарная площадь раскрытия трещин FT в пределах зоны их образования. Однако известно,что

Рт П„арР (11)

Поэтому из (10) и (11) следует, что VT 0,5hTnHap.F .(12)

Объединив выражения (6)-(9) и (12). устанавливаем, что

ho J7- riM + 0,5птП„эр. (13)

V-

или, с учетом (5), получаем формулу п0 у-пмО-Пнар.), (14)

25 откуда

Ц - h0 hM(1 - Пшр.) (15)

При м е р. Шахтой Кировская, расположенной в черте г.Караганды, планируется выемка сближенных пластов кз и кз. суммарной вынимаемой мощностью 6 м на глубине 120 м. В этих условиях кратность подработ120

ки составляет -g-- 20 и. согласно прогнозу над границами очистной выработки возможно образование зоны трещин с плотностью нарушения 0,75. Глубина трещин в среднем составит 4м.

В соответствии с расчетом ожидаемое оседание в мульде сдвижения достигает 4,5 м, а в зоне образования трещин составляет в среднем 1,8м.

С целью предупреждения появления глубокой мульды сдвижения в городской черте и сохранения имеющихся форм рельефа на подрабатываемой территории распо- лагают породный отвал высотой до 4.5 м, предварительно сняв здесь плодородный слой почвы. В пределах прогнозных границ зоны образования трещин в основании отвала размещают слой золы ТЭЦ толщиной Им 0,5x4 2 м, а выше него-слой породы, толщина которого меньше ожидаемого осе- дания земной поверхности на величину г/ - ho 2(1 - 75) 0.5 м, то есть составляет п0 1,8 - 0,5 1,3 м. Образующиеся трещины под действием силы тяжести заполняются золой ТЭЦ, а на ее место поступает вышележащая шахтная порода. Возможные остаточные неровности внешней поверхности отвала сглаживаются бульдозером.

Преимуществом предлагаемого способа по сравнению с прототипом является обеспечение безопасных условий восстановления расчлененного трещинами породного отвала и дальнейшей эксплуатации его поверхности за счет исключения соответственно транспортировки шахтной породы по нарушенной трещинами поверхности отвала и проникно- $ения сюда метана из выработанного пространства. Другим преимуществом является улучшение санитарного состояния воздушного бассейна и уменьшение загрязнения земель за счет рационального размещения и изоляции твердых тонкодисперсных отходов производства (золы ТЭЦ и т.п.).

Формула изобретения Способ восстановления рельефа земной поверхности при подработке, включающий размещение в пределах будущей

мульды сдвижения породного отвала, определение его высоты по ожидаемому оседанию земной поверхности и восстановление ее рельефа, отличающийся тем, что,

с целью обеспечения безопасных условий формирования и эксплуатации поверхности породного отвала за счет заполнения образующихся на земной поверхности и в теле отвала трещин, в зоне образования трещин

в основании отвала размещают слой твердого инертного тонкодисперсного материала, например золы ТЭЦ, толщиной 0,5hT. где hT - средняя прогнозная глубина трещин, а Bbicofy h0 отвала принимают меньшей по

сравнению с величиной h ожидаемого ос.е- дания земной поверхности на величину, определяемую из выражения rj - h0 hM(1 - Пнар.), где Пнар. - прогнозная плотность нарушения земной поверхности трещинами,

Нм - высота слоя инертного тонкодисперсного материала.