Способ определения влияния сдвижений на подрабатываемую земную поверхность Советский патент 1982 года по МПК E21C39/00 

(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЛИЯНИЯ СДВИЖЕНИЙ НА ПОДРАБАТЫВАЕМУЮ ЗЕМНУЮ ПОВЕРХНОСТЬ

1

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к геомеханике, и может быть использовано при исследовании процесса сдвижения горных пород для защиты объектов от вредного влияния горных разработок.

Известен способ измерения деформаций и смеш,ений слоев горных пород вокруг горной выработки с помощью измерительных анкеров, включающий бурение щпуров, установку в них измерительных анкеров, склеивание измерительных анкеров с породой и фиксирование, деформаций окружающих измерительные анкеры пластов породы по удлинению или укорачиванию и изгибу анкерных штанг 1.

Недостатком этого способа является то, что он очень трудоемкий.

Известен также способ определения влияния сдвижений на подрабатываемую земную поверхность, включающий прокладку профильных линий над выработанным пространством в главных сечениях мульды, закладку реперов по ним и проведение исходной серии наблюдений 2.

2

Недостатком этого способа является то, что из-за большого объема наблюдений, . регулярность выполнения которых трудно практически бсуществить, границы влияния сдвижений по напластованию в направлении простирания пласта в большинстве 5 случаев установить не удается. Кроме того, получаемые на таких профильных линиях границы влияния сдвижений от движущегося очистного забоя являются динамическими параметрами, которые отличаются от статических, используемых для решения вопроса об охране сооружений.

Целью изобретения является повышение надежности защиты сооружений путем выявления сдвижений по напластованию.

15 Поставленная цель достигается тем, что закладывают дополнительные реперы по профильным линиям, расположенным над вь1ходами разрабатываемого и вышележащего пластов в направлении простирания пласта на участке, определяемом от проек20 ции на земную поверхность границы очистной выработки в сторону выработанного пространства на расстоянии Нср ctg cj)j и в . сторону целика - на расстоянии Нср .

средняя глубина очистной вырагде Н

ботки, м;

qj - угол полных сдвижений в направлении простирания пласта, град; So граничный угол сдвижений в направлении простирания пласта, град,

при этом длину профильной линии определяют по зависимости

е-Не (ctgcL-ctgy ) +h ctgcp где HB - глубина до верхней границы

очистной выработки, м; «А - угол падения пласта, град; -у - угол сдвижения со стороны восстания пласта, град; h - мощность наносов, м; -угол сдвижения в наносах, град, а после окончания процесса сдвижения проводят повторную серию наблюдений и по смещениям реперов судят о параметрах сдвижений по напластованию.

На фиг. 1 изображен схематический гео-, логический разрез перпендикулярно направ-. лению простирания разрабатываемого пласта, залегающего под углом «at; на фиг. 2 - план очистной выработки; на фиг. 3 - то же, вертикальный разрез по простиранию.

Способ осуществляется следующий образом.

Зная конечное положение границы 1 по восстанию и 2 - по простиранию очистной выработки 3 на плане горных работ и на разрезе пласта перпендикулярно направлению простирания, определяют размер участка на земной поверхности по направлению., простирания пласта, на котором будут заложены короткие профильные линии 4, и их длину.

Размер участка по направлению простирания суммируется из двух частей 5 и 6 откладываемых от точки 7 проекций на земную поверхность границы 2 очистной выработки 3 и равных соответственно Нср ctg4Jij в сторону очистной выработки 3 и Hcpctg S,, в сторону целика 8, где Нср- средняя глубина очистной выработки 3, м; ф - угол полных сдвижений 9 в направлении простирания пласта, град; 6о - граничный угол сдвижения 10 в направлении простирания пласта.

Длина профильной линии 4 определяется по зависимости

(ctg«L-ctg У ) +h ctgcy, где Hg - глубина до верхней границы 1 очистной выработки, 3, м; oL - угол падения пласта 8, град; у - угол сдвижения 11 со стороны восстания пласта, град; h - мощность наносов 12 мощность покрывающих пород), Mf ср- угол сдвижения 13 в наносах.

На фиг. 2 обозначен выход пласта 14 под наносы.

Определив проектное положение и размеру коротких профильных линий, осущестВляют вынос их в натуру известным маркщейдерским способом и производят закладку реперов, после чего поступают к производству инструментальных наблюдений.

При таком расположении профильных

линий для получения статических границ и величин сдвижений по напластованию не требуется проводить систематических, учащенных во времени, наблюдений, а достаточно, кроме исходной серии провести еще

одну, - после окончания процесса сдвижения.

Способ опробован на щахте «Буланащ 2/5 «Буланащского месторождения где отрабатывался пласт угля, залегающий под углом 43-58° на глубине 130-210 м.

На наблюдательной станции, кроме двух профильных линий перпендикулярно направлению простирания и одной - по направлению простирания, расположенных в главном сечении мульды, было заложено 7 дополнительных линий по 10 реперов. Повторной серией наблюдений, проведенной при закончивщемся процессе сдвижения, получено, что в результате выемки угольного пласта возникли сдвижения по напластованию, проявивщиеся на земной поверхности в виде ступеньки, расположенной над выходом под наносы разрабатываемого пласта. Величина ступеньки в створе границы очистных работ составила 140 мм, деформации растяжения земной поверхности - 4 мм/м, что представляет опасность для наземных сооружений. Сдвижения по напластованию распространились в сторону неотработанной части пласта на расстояние 12 м, что составляет 0,7 Нср.

Для получения этих параметров по учащенным наблюдениям прищлось бы провести 12 серий через каждый месяц. Как показывает опыт, на проведение наблюдений на обычной станции бригада из трех человек затрачивает времени не менее одного дня на полевые измерения и столько же - на их камеральную обработку. Увеличение количества реперов и профильных линий приводит к увеличению продолжительности наблюдений примерно на один рабочий день, но зато сокращение количества серий наблюдений снижает общие затраты времени. Следовательно, затраты труда на данной станции снизились с 72 до 18 человеко-дней, т. е. в 4 раза.

Если оценить дневную стоимость труда одного наблюдателя в 10 руб., то экономия составит 540 руб.

Кроме того, применение предлагаемого способа повыщает надежность определения параметров сдвижений по напластованию, так как здесь получаются не динамические их значения, а статические, которые и должны использоваться. Формула изобретения Способ определения влияния сдвижений на подрабатываемую земную поверхность, включающий прокладку профильных линий над выработанным пространством в главных сечениях мульды, закладку реперов по ним и проведение исходной серии наблюдений за смещением реперов, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности защиты сооружений путем выявления сдвижений по напластованию, закладывают дополнительные реперы по профильным линиям, расположенным над выходами разрабатываемого и вышележащего пластов в направлении простирания пласта на участке, определяемом от проекции на земную поверхность границы очистной выработки в сторону выработанного . пространства на расстоянии Нср ctgq, и в сторону целика - на расстоянии Нср ctgSo где Нср - средняя глубина очистной выработки, м; «Vj -угол полных сдвижений в направлении простирания пласта, град; S, - граничный угол сдвижений в направлении простирания пласта, град;

15

Фи./ при этом длину профильной линии определяют по зависимости Н (ctgci-ctg у) -f hctgq, где На - глубина, до верхней границы очистной выработки, м; -угол падения пласта, град; -угол сдвижения со стороны восстания пласта, град; - мощность наносов, м; -угол сдвижения в наносах, град, а после окончания процесса сдвижения проводят повторную серию наблюдений и по смещениям реперов судят о параметрах сдвижений по напластованию. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1 Авторское свидетельство ФРГ № 2062688, кл. Е 21 С 39/00, 1973. 2. Инструкция по наблюдениям за сдвижением земной поверхности и подрабатываемыми сооружениями на угольных и ланцевых месторождениях. Л., ВНИМИ, 1958, с. 8-11 (прототип).

Ih

/

Фиг.2

Фиг.Ъ