Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ Современный этап разработки
угольных месторождений Урала характеризуется выемкой свит пластов , доработкой запасов в сложных горно-геологических условиях и различного рода целиках , среди которых значительную долю составляют предохранительные целики под здания , сооружения и природные объекты Всего в зонах опасного влияния лодземны> горных работ на охраняемые объекты в АООТ "Челябинскуголь" , "Кизелуголь" , "Вахрушевуголь" , "Воркутауголь" и "Интауголь" находится свыше 200 млн. т угля . Ведение горных работ в опасных зонах и под охраняемыми объектами связано главным образом с безопасностью и рациональным использованием недр .
Отработка свит пластов угля сопровождается многократной
нарушенностью подрабатываемой толщи горных пород и активизацией
процесса сдвижения горных пород и земной поверхности . которая
проявляется в значительном изменении параметров сдвижения и
величин ожидаемых деформаций . В этих условиях на охраняемые
объекты оказывают вредное влияние многие смежные очистные
выработки , расположенные в одном пласте , и тем более в нескольких
пластах свиты Однако условия проявления активизации и
закономерности процесса сдвижения при многократных подработках остаются недостаточно исследованными для угольных месторождений Урала , где свиты отличаются от других бассейнов условиями залегания , количеством и мощностью отрабатываемых пластов Оптимальный выбор мер охраны подрабатываемых сооружений и поиродных объектов возможен только на основе установления закономерностей и параметров проиэсса сдвижени? горных і ород и земной поверхности при повторных и многократных подработках с учетом конкретных горно-геологических особенностей.
Успешное решение вопросов безопасной выемки угля под охраняемыми объектами существенно зависит от надежности и точности предрасчета величин сдвижений и деформаций земной поверхности , которые , в свою очередь , определяются полнотой учета горно-геологических факторов и особенностей конкретного бассейна в общих закономерностях процесса сдвижения .
В этой связи выявление закономерностей процесса сдвижения и прогнозирование деформаций при многократных подработках земной поверхности представляется актуальным для угольных месторождений Урала .
Базой натурных наблюдений и экпериментальных исследований были шахты Челябинского , Кизеловского , Печорского угольных бассейнов и Буланашского угольного месторождения , отличающиеся многообразием горно-геологических условий и форм сдвижения горных пород и земной поверхности при подземной разработке свит " .пластов .
Исследования по теме диссертационной работы проведены автором в процессе выполнения НИР отраслевого плана ВНИМИ в соответствии с программой Минуглепрома СССР на 1985-90 гг. (НИР 0239035000 , N Г.Р. 1870001110 ; НИР 0293148000 , N Г.Р. 01860129918, НИР 025603500, N Г.Р. 11025610) ; в соответствии с ЦКОП N 20 Минуглепрома СССР на 1981-85 гг. (НИР 0202000,N Г.Р.
1840007757), а также ряда хоздоговорных НИР с АООТ "Челябинскуголь", "Кизелуголь", "Вахрушевуголь".
ЦЕЛЬ РАБОТЫ состоит в установлении закономерностей процесса сдвижения земной поверхности в условиях ее многократных подработок и разработке на этой основе метода прогноза сдвижений и деформаций земной поверхности , учитывающего активизацию процесса сдвижения горных пород и земной поверхности для обоснования планирования горных работ под охраняемыми обьектами.
ИДЕЯ РАБОТЫ заключается в комплексности учета факторов , влияющих на активизацию процесса сдвижения при прогнозировании сдвижений и деформаций земной поверхности в условиях ее многократных подработок при разработке свит пологих и наклонных пластов угля.
ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ : анализ факторов , влияющих на величины сдвижений и деформаций и их распределение в мульде при подземной разработке свит угольных пластов ; определение характера деформирования пород в различных зонах влияния очистных выработок при разработке свит угольных пластов на Уральских месторождениях ; разработка методики прогнозирования сдвижениі" и десЬормаций земной поверхности , учитывающей активизаці ю процесса сдвижения при многократных подработках ; использов. ние закономерностей сд-ижений .' деформаций в краевых частях мульды сдвижения и над краевыми частями смежных лав для текущего и перспективного планирования горных работ обеспечивающего безопасность их ведения и сохранность подрабатываемых объектов.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ: метод инструментальных
наблюдений за сдвижением реперов профильных линий , заложенных на земной поверхности и а подрабатываемых горных выработках; метод частотных наблюдений за сдвижением реперов , заложенных в слоях подрабатываемого массива горных пород , вскрытых скважиной. Обработка данных наблюдений производилась статистическими методами , а их обобщение - с использованием основных положений горной геомеханики .
НАУЧНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ , защищаемые в диссертационной работе,и их новизна :
зависимость деформаций расширения горных пород учитывающая многократную подработку земной поверхности для основных схем отработки'свит пластов , отличающаяся нелинейным характером и позволяющая учитывать активизацию процесса сдвижения при прогнозировании сдвижений и деформаций для назначения мер охраны подрабатываемых зданий и сооружений ;
способ прогноза сдвижений и деформаций при многократных подработках земной поверхности для планирования горных работ под охраняемыми зданиями , сооружениями и природными объектами .
отличающийся тем , что учитываются рапределение деформаций в подработанной толще горных пород, особенности развития и степень активизации процесса сдвижения , зависящие от суммарной мощности ранее отработанных пластов в свите и мощности первично подрабатываемого междупластья ;
методика расчета сдвижений и деформаций земной поверхности в краевых частях мульды и на границе смежных лав , отличающаяся тем , что учитывается закономерность затухания деформаций с увеличением глубины горных работ и активизация процесса сдвижения , зависящая от размера межлавного целика и соотношения горнотехнических параметров отработанной лавы .
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ . Предложенный метод прогноза сдвижений и деформаций при разработке свит пластов на месторождениях Урала повышает надежность и обоснованность принимаемых решений по выемке угля под сооружениями и природными объектами.
ДОСТОВЕРНОСТЬ НАУЧНЫХ ПОЛОЖЕНИЙ , выводов И
РЕКОМЕНДАЦИЙ обеспечивается представительным объемом
натурных инструментальных наблюдений , проведенных на 112
специальных наблюдательных станциях , 5 из которых были комплексными , состоящими из профильных линий на земной поверхности и скважин с глубинными реперами на шахтных полях угольных месторождений Челябинского , Кизеловского , Печорского бассейнов и Буланзшского месторождения ; удовлетворительными результатами сопоставления расчетных и фактических значений величин сдвижений и деформаций земной поверхности и промышленной проверкой методик прогнозирования , разработанных по результатам инструментальных наблюдений .
РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ. Основные результаты исследований , полученные автором , доведены до практического использования путем выдачи более 40 заключений и рекомендаций шахтам Урала для расконсервации запасов угля под поселками , отдельными зданиями , промышленными и природными объектами . Общий фактический экономический эффект, полученный на шахтах АООТ"Челябинскуголь", составил 95 тыс.рублей (в ценах 1988 г.) .
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ . Основные положения работы доложены и одобрены на : Всесоюзном научно-техническом совещании "Научно-технические проблемы повышения эффективности работ и совершенствования маркшейдерской службы на горных предприятиях страны" ( г. Свердловск , 1984г. ) ; научно - технических конференциях: "Состояние исследований геомеханических процессов и влияние их внедрения нэ эффективность отработки месторождений Урала (г. Свердловск, 1985г. ) ; "Совершенствование технологии и техники горных и геолого-разведочных работ на Урале" ( г. Свердловск , 1985г.);
"Ускорение научно-технического прогресса горных и геологоразведочных работ на Урале на основе технического перевооружения предприятий и экономики минеральных ресурсов" ( г. Свердловск , 1986г. ) ; "Ускорение научно-технического прогресса а горном деле и
геологии на основе применения новых технологий " ( г. Свердловск , 1987г. ) ; "Внедрение результатов научных исследований на горных и геолого-разведочных предприятиях Урала" ( г. Свердловск , 1988г. ) ; на кафедре маркшейдерского дела Уральской государственной горно -геологической академии (г. Свердловск , 1987 , 1996 гг. ) ; на научно -техническом совете Уральского филиала ВНИМИ ( г. Свердловск , 1986 - 1996 гг. ) .
ПУБЛИКАЦИИ По результатам выполненных исследований
опубликовано 14 работ , в том числе два авторских свидетельства на изобретения .
ОБЪЕМ И СТРУКТУРА РАБОТЫ . Диссертационная работа состоит из введения , 5 разделов , заключения и содержит 130 страниц машинописного текста , 44 рисунка и 19 таблиц. Список использованных источников включает 101 наименование .
