Прогноз безопасных условий разработки свиты угольных пластов под водными объектами на основе геомеханики техногенных водопроводящих трещин
- Санкт-Петербургский горный университет
Аннотация
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.
Литература
- Авершин C.Г. Горные работы под сооружениями и водоемами. М.: Углетехиздат, 1954. 324 с.
- 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.
- 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.
- 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.
- Гусев В.Н. Геомеханика техногенных водопроводящих трещин / Санкт-Петербург. горный институт. СПб, 1999. 156 с.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- Правила охраны сооружений и природных объектов от вредного влияния подземных горных разработок на угольных месторождениях / ВНИМИ. СПб, 1998. 291 с.
- Хохлов И.В. Безопасная разработка месторождений полезных ископаемых под водоемами. М.: Недра, 1971. 264 с.
- Baron H. Schachtbeanspruchungen beim Abbau eines Schachtsicherheitspfeilers unter mächtigem Deckgebirge. Aachen, 1951. 205 s.
- 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.
- Jincai Zhang. Coal mining under aquifers in China: a case study / Jincai Zhang, Baohong Shen // International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences, 2004. N 41. P.629-639.
- Lautsch H. Über die Kinematik der Bodenbewegungen beim Abbau mehrerer flacher Flöze innerhalb eines tektonischen Bereiches // Clausthal. 1971. N 4. S.121-146.
- 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.