<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<article xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" dtd-version="1.4" article-type="research-article">
  <front>
    <journal-meta>
      <journal-id journal-id-type="issn">2411-3336</journal-id>
      <journal-id journal-id-type="eissn">2541-9404</journal-id>
      <journal-title-group>
        <journal-title xml:lang="ru">Записки Горного института</journal-title>
        <journal-title xml:lang="en">Journal of Mining Institute</journal-title>
      </journal-title-group>
      <publisher>
        <publisher-name xml:lang="ru">Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины ΙΙ</publisher-name>
        <publisher-name xml:lang="en">Empress Catherine II Saint Petersburg Mining University</publisher-name>
      </publisher>
    </journal-meta>
    <article-meta>
      <article-id pub-id-type="doi">10.18454/pmi.2016.5.638.</article-id>
      <article-id custom-type="pmi" pub-id-type="custom">pmi-5883</article-id>
      <article-id pub-id-type="uri">https://pmi.spmi.ru/pmi/article/view/5883</article-id>
      <article-categories>
        <subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="ru">
          <subject>Горное дело</subject>
        </subj-group>
        <subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="en">
          <subject>Mining</subject>
        </subj-group>
      </article-categories>
      <title-group>
        <article-title xml:lang="en">Forecasting safe conditions for developing coal bed suites under aquifers on the basis of geomechanics of technogenic water conducting fractures</article-title>
        <trans-title-group xml:lang="ru">
          <trans-title>Прогноз безопасных условий разработки свиты угольных пластов под водными объектами на основе геомеханики техногенных водопроводящих трещин</trans-title>
        </trans-title-group>
      </title-group>
      <contrib-group>
        <contrib contrib-type="author" corresp="yes">
          <name name-style="eastern">
            <surname>Gusev</surname>
            <given-names>V. N.</given-names>
          </name>
          <name-alternatives>
            <name name-style="eastern" xml:lang="ru">
              <surname>Гусев</surname>
              <given-names>В. Н.</given-names>
            </name>
            <name name-style="western" xml:lang="en">
              <surname>Gusev</surname>
              <given-names>V. N.</given-names>
            </name>
          </name-alternatives>
          <email>kmd@spmi.ru</email>
          <xref ref-type="aff" rid="aff1"/>
        </contrib>
        <aff-alternatives id="aff1">
          <aff>
            <institution xml:lang="ru">Санкт-Петербургский горный университет (Россия)</institution>
          </aff>
          <aff>
            <institution xml:lang="en">Saint-Petersburg Mining University (Russia)</institution>
          </aff>
        </aff-alternatives>
      </contrib-group>
      <pub-date pub-type="epub" iso-8601-date="2016-10-24">
        <day>24</day>
        <month>10</month>
        <year>2016</year>
      </pub-date>
      <pub-date date-type="collection">
        <year>2016</year>
      </pub-date>
      <volume>221</volume>
      <fpage>638</fpage>
      <lpage>643</lpage>
      <history>
        <date date-type="received" iso-8601-date="2015-11-20">
          <day>20</day>
          <month>11</month>
          <year>2015</year>
        </date>
        <date date-type="accepted" iso-8601-date="2016-01-21">
          <day>21</day>
          <month>01</month>
          <year>2016</year>
        </date>
        <date date-type="rev-recd" iso-8601-date="2016-10-24">
          <day>24</day>
          <month>10</month>
          <year>2016</year>
        </date>
      </history>
      <permissions>
        <copyright-statement>© V. N. Gusev</copyright-statement>
        <copyright-year>2016</copyright-year>
        <copyright-holder xml:lang="ru">В. Н. Гусев</copyright-holder>
        <copyright-holder xml:lang="en">V. N. Gusev</copyright-holder>
        <license xlink:href="http://creativecommons.org/licenses/by/4.0">
          <license-p>CC BY 4.0</license-p>
        </license>
      </permissions>
      <self-uri xlink:type="simple" xlink:href="https://pmi.spmi.ru/pmi/article/view/5883">https://pmi.spmi.ru/pmi/article/view/5883</self-uri>
      <abstract xml:lang="ru">
        <p>Исследования процессов сдвижения слоев массива горных пород при первичной их подработке показывают, что максимальная кривизна слоев имеет тенденцию к уменьшению обратно пропорционально квадрату расстояния от пласта до рассматриваемого слоя. Это проявляется через распределение вертикальных деформаций растяжения – наибольших вблизи пласта и уменьшающихся к поверхности, что (это) является следствием механизма изгиба слоев массива: кривизна нижележащих слоев больше кривизны вышележащих. В зоне полной подработки максимальная кривизна каждого из слоев повторно подрабатываемой толщи равна максимальной кривизне поверхности, т.е. кривизна вышележащего слоя повторяет кривизну нижележащего. Следовательно, максимальная кривизна любого из слоев массива обратно пропорциональна квадрату глубины залегания пластов свиты. При этом распределение вертикальных деформаций массива качественно и количественно отличается от распределения первично подработанного массива: вертикальные деформации на порядок меньше и распределение представлено чередованием деформаций растяжения и сжатия. Такое распределение является следствием механизма изгибов слоев повторно подрабатываемой толщи и объясняет, почему высота зоны водопроводящих трещин не возрастает в этих условиях относительно образовавшейся от выемки первого пласта свиты. Разработанная на основе таких геомеханических процессов методика прогноза развития зоны водопроводимых трещин позволяет осуществлять безопасную выемку пластов угля под водными объектами.</p>
      </abstract>
      <abstract xml:lang="en">
        <p>Studies of the processes of displacement of rock massif layers in the course of their initial underworking indicate that their maximum curvature tends to decrease in the inverse proportion to squared distance to coal bed from the layer in question. It manifests itself in the distribution of vertical extension deformations: these are the largest in the vicinity of the coal bed and decrease towards the surface. Such is the consequence of the mechanism of bending the massive layers: the curvature of underlying layers is higher than that of overlying ones. In the zone of complete underworking the maximum curvature of each layer of the repeatedly underworked bedded formation is equal to the maximum curvature of the surface, that is the curvature of the overlying layer repeats the curvature of the underlying one. Hence, the maximum curvature of any layer in the massive is inversely proportional to squared depth of the coal bed suite. Note that the distribution of vertical deformations of the massive differs in both its quality and quantity from that of the initially underworked massive: vertical deformations are an order of magnitude fewer and their distribution is presented by alternating deformations of extension and compression. Such is the consequence of the mechanism of layer bending in case the massive is underworked repeatedly and it explains why the height of the zone of water conducting fractures does not grow in such conditions with respect to the one formed during the excavation of the initial layer of the suite. The technique of forecasting the development of zone of water conducting fractures developed on the basis of such geomechanical processes makes possible safe excavation of coal beds under aquifers.</p>
      </abstract>
      <kwd-group xml:lang="ru">
        <title>Ключевые слова</title>
        <kwd>трещины расслоения</kwd>
        <kwd>отслоение</kwd>
        <kwd>нормальносекущие трещины</kwd>
        <kwd>граничная кривизна</kwd>
        <kwd>первичная и повторная подработка</kwd>
        <kwd>зона водопроводящих трещин</kwd>
      </kwd-group>
      <kwd-group xml:lang="en">
        <title>Keywords</title>
        <kwd>delamination fractures</kwd>
        <kwd>layer separation</kwd>
        <kwd>normally secting fractures</kwd>
        <kwd>boundary curvature</kwd>
        <kwd>initial  and repeated underworking</kwd>
        <kwd>zone of water conducting fractures</kwd>
      </kwd-group>
    </article-meta>
  </front>
  <body/>
  <back>
    <ref-list>
      <ref id="ref1">
        <label>1</label>
        <mixed-citation xml:lang="ru">Авершин C.Г. Горные работы под сооружениями и водоемами. М.: Углетехиздат, 1954. 324 с.</mixed-citation>
        <mixed-citation xml:lang="en">Avershin C.G. Mining activities under artificial structures and aquifers. Moscow: Ugletekhizdat, 1954, р.324 [in Russian]. </mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="ref2">
        <label>2</label>
        <mixed-citation xml:lang="ru">Безопасная выемка угля под водными объектами / Б.Я.Гвирцман, Н.Н.Кацнельсон, Е.В.Бошенятов, Г.А.Нестеров, В.П.Самарин. М.: Недра, 1977. 175 с.</mixed-citation>
        <mixed-citation xml:lang="en">Gvirtsman B.Ya., Katsnel'son N.N., Boshenyatov E.V., Nesterov G.A., Samarin V.P. Safe excavation of coal from under aquifers. Moscow: Nedra, 1977, р.175 [in Russian]. </mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="ref3">
        <label>3</label>
        <mixed-citation xml:lang="ru">Бошенятов Е.В. Оценка максимальных деформаций повторно подрабатываемого массива горных пород / Е.В.Бошенятов, Б.Я.Гвирцман, В.Н.Гусев // Прогноз сдвижений горных пород, деформаций сооружений, устойчивости бортов, разрезов при разработке угольных месторождений / ВНИМИ. Л., 1984. С.16-20.</mixed-citation>
        <mixed-citation xml:lang="en">Boshenyatov E.V., Gvirtsman B.Ya., Gusev V.N. Assessing the maximum deformations of the repeatedly underworked rock massive. Prognoz sdvizhenii gornykh porod, deformatsii sooruzhenii, ustoichivosti bortov, razrezov pri razrabotke ugol'nykh mestorozhdenii. VNIMI. Leningrad, 1984, p.16-20 [in Russian]. </mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="ref4">
        <label>4</label>
        <mixed-citation xml:lang="ru">Гвирцман Б.Я. Размер зон водопроводящих трещин при разработке свиты угольных пластов / Б.Я.Гвирцман, В.Н.Гусев, А.С.Ягунов // Безопасность труда в промышленности. 1980. № 8. С.53-54.</mixed-citation>
        <mixed-citation xml:lang="en">Gvirtsman B.Ya., Gusev V.N., Yagunov A.S Size of water conducting fractures during excavation of coal bed suites. Bezopasnost' truda v promyshlennosti. 1980. N 8, p.53-54 [in Russian]. </mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="ref5">
        <label>5</label>
        <mixed-citation xml:lang="ru">Гусев В.Н. Геомеханика техногенных водопроводящих трещин / Санкт-Петербург. горный институт. СПб, 1999. 156 с.</mixed-citation>
        <mixed-citation xml:lang="en">Gusev V.N. Geomechanics of technogenic water conducting fractures. Sankt-Peterburg. gornyi institut. St. Petersburg, 1999, р.156 [in Russian]. </mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="ref6">
        <label>6</label>
        <mixed-citation xml:lang="ru">Гусев В.Н. К вопросу учета мощности, механических свойств и местоположения слоев толщи при их изгибе // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2000. Т.6. С.128-129.</mixed-citation>
        <mixed-citation xml:lang="en">Gusev V.N. On the issue of accounting for the depth, mechanical properties and position of layers of the massive during their bending. Gornyi informatsionno-analiticheskii byulleten'. 2000. Vol.6, p.128-129 [in Russian]. </mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="ref7">
        <label>7</label>
        <mixed-citation xml:lang="ru">Гусев В.Н. Усовершенствование методики определения верхней границы зоны водопроводящих трещин / В.Н.Гусев, Н.Г.Никифорова // Записки Горного института. 2001. Т.146. С.46-47.</mixed-citation>
        <mixed-citation xml:lang="en">Gusev V.N., Nikiforova N.G. Updating the technique of retrieving the upper boundary of water conducting fractures. Zapiski Gornogo instituta. 2001. Vol.146, p.46-47 [in Russian]. </mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="ref8">
        <label>8</label>
        <mixed-citation xml:lang="ru">Исследование процесса развития техногенных трещин в подрабатываемом массиве горных пород на Старобинском месторождении / В.Н.Новокшонов, А.Ф.Данилова, В.Н.Дешковский, В.Э.Зейтц // Горный журнал. 2014. № 2. С.19-22.</mixed-citation>
        <mixed-citation xml:lang="en">Novokshonov V.N., Danilova A.F., Deshkovskii V.N., Zeitts V.E. Studying the process of development of technogenic fractures in underworked rock massive at Starobinskoe deposit. Gornyi zhurnal. 2014. N 2, p.19-22 [in Russian]. </mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="ref9">
        <label>9</label>
        <mixed-citation xml:lang="ru">Кацнельсон Н.Н. Новый подход к определению возможности выемки угля под водотоками и водоемами / Н.Н.Кацнельсон, Н.М.Никольская // Сб.тр. ВНИМИ. 1959. № 36. С.3-27.</mixed-citation>
        <mixed-citation xml:lang="en">Katsnel'son N.N, Nikol'skaya N.M. New approach to assessing the possibility of coal excavation under water streams and water basins. Sb.tr. VNIMI. 1959. N 36, p.3-27 [in Russian]. </mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="ref10">
        <label>10</label>
        <mixed-citation xml:lang="ru">Норватов Ю.А. Управление гидрогеомеханическими процессами при подработке водных объектов / Ю.А.Норватов, А.С.Миронов, В.Н.Гусев // Методы, технические средства маркшейдерских работ и исследование процесса сдвижения горных пород / ВНИМИ. Л., 1988. С.155-160.</mixed-citation>
        <mixed-citation xml:lang="en">Norvatov Yu.A., Mironov A.S., Gusev V.N. Managing hydrogeomechanical processes in the course of underworking aquifers. Metody, tekhnicheskie sredstva marksheiderskikh rabot i issledovanie protsessa sdvizheniya gornykh porod. VNIMI. Leningrad, 1988, p.155-160 [in Russian]. </mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="ref11">
        <label>11</label>
        <mixed-citation xml:lang="ru">Патент 2477792 РФ, С1, МПК Е21С 39/00. Способ определения высоты зоны водопроводящих трещин над выработанным пространством на пластовых месторождениях / В.Н.Гусев, А.С.Миронов, Д.А.Илюхин. Опубл. 20.03.2013. Бюл. № 8.</mixed-citation>
        <mixed-citation xml:lang="en">Gusev V.N., Mironov A.S., Ilyukhin D.A. Patent 2477792 RF, S1, MPK E21S 39/00. Technique of retrieving the height of the zone of water conducting fractures above the excavated space of coal bed deposits. Opubl. 20.03.2013. Bull. N 8 [in Russian]. </mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="ref12">
        <label>12</label>
        <mixed-citation xml:lang="ru">Правила охраны сооружений и природных объектов от вредного влияния подземных горных разработок на угольных месторождениях / ВНИМИ. СПб, 1998. 291 с.</mixed-citation>
        <mixed-citation xml:lang="en">Regulations on protecting artificial structures and natural objects from detrimental effect of underground mining excavations in coal deposits.VNIMI. St. Petersburg, 1998, p.291 [in Russian]. </mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="ref13">
        <label>13</label>
        <mixed-citation xml:lang="ru">Хохлов И.В. Безопасная разработка месторождений полезных ископаемых под водоемами. М.: Недра, 1971. 264 с.</mixed-citation>
        <mixed-citation xml:lang="en">Khokhlov I.V. Safe development of mineral deposits under water beds. Moscow: Nedra, 1971, p.264 [in Russian].</mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="ref14">
        <label>14</label>
        <mixed-citation xml:lang="ru">Baron H. Schachtbeanspruchungen beim Abbau eines Schachtsicherheitspfeilers unter mächtigem Deckgebirge. Aachen, 1951. 205 s.</mixed-citation>
        <mixed-citation xml:lang="en">Baron H. Schachtbeanspruchungen beim Abbau eines Schachtsicherheitspfeilers unter mächtigem Deckgebirge. Aachen, 1951. 205 s.</mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="ref15">
        <label>15</label>
        <mixed-citation xml:lang="ru">Gusev V.N. Assessment of water conducting fracture zones height by determining the boundary horizontal deformation for geological conditions of the Yakovlevski mine / V.N.Gusev, D.A.Iliukhin, A.E.Zhuravlev // Proceedings XV International ISM Congress 2013. Sep. 16-20 2013. Aachen, 2013. P.600-610.</mixed-citation>
        <mixed-citation xml:lang="en">Gusev V.N. Assessment of water conducting fracture zones height by determining the boundary horizontal deformation for geological conditions of the Yakovlevski mine / V.N.Gusev, D.A.Iliukhin, A.E.Zhuravlev // Proceedings XV International ISM Congress 2013. Sep. 16-20 2013. Aachen, 2013. P.600-610.</mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="ref16">
        <label>16</label>
        <mixed-citation xml:lang="ru">Jincai Zhang. Coal mining under aquifers in China: a case study / Jincai Zhang, Baohong Shen // International Journal of Rock Mechanics &amp; Mining Sciences, 2004. N 41. P.629-639.</mixed-citation>
        <mixed-citation xml:lang="en">Jincai Zhang. Coal mining under aquifers in China: a case study / Jincai Zhang, Baohong Shen // International Journal of Rock Mechanics &amp; Mining Sciences, 2004. N 41. P.629-639.</mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="ref17">
        <label>17</label>
        <mixed-citation xml:lang="ru">Lautsch H. Über die Kinematik der Bodenbewegungen beim Abbau mehrerer flacher Flöze innerhalb eines tektonischen Bereiches // Clausthal. 1971. N 4. S.121-146.</mixed-citation>
        <mixed-citation xml:lang="en">Lautsch H. Über die Kinematik der Bodenbewegungen beim Abbau mehrerer flacher Flöze innerhalb eines tektonischen Bereiches // Clausthal. 1971. N 4. S.121-146.</mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="ref18">
        <label>18</label>
        <mixed-citation xml:lang="ru">Zhao Wen. Mechanical mechanism of forming process of bedded rock mass structures / Zhao Wen, V.N.Gusev // China Mining Magazine (Bimonthly). 1997. Vol.6. N 4 (SUM N 32). Р.52-55.</mixed-citation>
        <mixed-citation xml:lang="en">Zhao Wen. Mechanical mechanism of forming process of bedded rock mass structures / Zhao Wen, V.N.Gusev // China Mining Magazine (Bimonthly). 1997. Vol.6. N 4 (SUM N 32). Р.52-55.</mixed-citation>
      </ref>
    </ref-list>
  </back>
</article>
