Расчет ожидаемых сдвижений и деформаций при отсутствии сдвижения пород лежачего бока

Исходные данные для расчетов

Для расчетов используются следующие исходные данные:

1. Вынимаемые мощности пластов на всех рассматриваемых участках.

2. Углы падения пластов в пределах рассматриваемых очистных выработок.

3. Размеры очистных выработок вкрест и по простиранию пластов (вкрест подвигания и в направлении подвигания очистного забоя).

4. Взаимное положение очистных выработок в пространстве (координаты центров очистных выработок или угловых точек очистных выработок в единой (условной) системе координат).

5. Мощность наносов, мезозойских и коренных пород в главных сечениях мульды сдвижения над каждой очистной выработкой.

6. Положение тектонических нарушений, осевых поверхностей складок, слабых контактов и их выходов на поверхность. Оценка возможной ошибки положения выхода.

7. Способ управления горным давлением; при применении закладки коэффициент заполнения выработанного пространства закладочным материалом, проектируемая величина отставания закладочного массива от забоя, коэффициент усадки закладки.

Вынимаемая мощность пласта определяется как суммарная мощность извлекаемых (извлеченных) из очистных выработок слоев угля и вмещающих пород.

При закладке выработанного пространства материалом, доставляемым извне участка горных работ, вместо вынимаемой мощности пласта при расчетах сдвижений и деформаций поверхности принимается эффективная мощность пласта m_э, которая при известных значениях неполноты закладки и конвергенции пород до возведения закладочного массива определяется, за исключением Кузбасса, по формуле:

m_э = (m – h_к – h_н)B₁ + h_н + h_к, (26)

где h_н - неполнота закладки - среднее расстояние от верха закладочного массива до кровли пласта;

h_к - сближение кровли с почвой (конвергенция) до возведения закладочного массива, зависящая от расстояния между закладочным массивом и забоем выработки;

B₁ - коэффициент усадки (уплотнения) закладки под природной нагрузкой.

Значения h_н, h_к и B₁ определяются на основании опытных данных.

При отсутствии данных наблюдений величину эффективной мощности следует определять по формуле:

≤ m, (27)

где B₁ - определяется для различных видов закладки по табл. 13;

≤ 1,

где l - расстояние от груди забоя до границы закладочного массива;

l₀ - параметр, определяемый по табл. 14 в зависимости от типа кровли.

Таблица 13

Значения коэффициента B₁

Виды закладки	B1
Гидравлическая:
из песка	0,05-0,15
из дробленой породы	0,15-0,30
Пневматическая	0,25-0,40
Самотечная: из дробленой породы	0,25-0,45
из рядовой породы	0,35-0,50

Таблица 14

Значения параметра l₀ (м)

Тип кровли
Легкообрушаемая	Среднеобрушаемая	Труднообрушаемая

Для Кузбасса величина эффективной мощности определяется по формуле:

m_э = k_р[h_к(1 - B₁)] + B₁m, (28)

где k_р - коэффициент, определяемый по табл. 15;

h_к - величина сближения кровли с почвой (конвергенция) в зоне опорного давления и на участках между забоем и закладкой, при отсутствии инструментальных данных определяется из выражения

h_к = 0,15B₁m, (29)

где B₁ - коэффициент усадки закладки, определяемый по данным наблюдений, а при отсутствии данных наблюдений - по табл. 16 для Кузбасса.

Таблица 15

Значения коэффициента k_р

Система разработки	Направление выемки пластов	Вид закладки	kр
Поперечно-наклонные и горизонтальные слои	По восстанию	Гидравлическая	0,7
Комбинация поперечно-наклонных, горизонтальных и наклонных слоев	По восстанию По простиранию	Гидравлическая Самотечная	0,8 1,2
Наклонные слои: короткие полосы	По восстанию	Гидравлическая	1,3
длинные полосы	По простиранию	Гидравлическая	1,4
		Самотечная	1,5
Щитовая	По падению	Самотечная	1,6

Таблица 16

Коэффициенты B₁ для Кузбасса

Закладочный материал	Глубина горных работ, м
до 100
Дробленые породы Кузнецкой свиты класса 0-80 мм	0,2	0,3	0,35
Дробленые горелые породы и дробленые песчаники класса 0-10 мм, дробленые горелые породы класса 0-10 мм (50%) и дробленые породы Кузнецкой свиты класса 0-80 мм (50%)	0,1	0,15	0,2
Песок бийский, песок (50%), дробленые породы Кузнецкой свиты класса 0-60 мм (50%), песок ижморский, глинистых частиц 2-12%	0,05	0,08	0,1
Упрочненная закладка №№ 1, 2	0,01	0,03	0,05

Расчет сдвижений и деформаций земной поверхности от проектируемых смежных выработок в зависимости от размера целика между ними и разрыва во времени проведения очистных работ может производиться отдельно от каждой очистной выработки или - от нескольких выработок, объединенных в одну суммарных размеров (п. 4.4).

При ведении горных работ по горизонтам a > 25° для расчета сдвижений и деформаций в полумульде по падению допускается в качестве вспомогательного метода объединять пласты в эквивалентный пласт при одновременном выполнении следующих условий (рис. 7):

- нижние границы выработок находятся на одной глубине H_г на данном горизонте;

- расстояние по горизонтали между почвами верхнего и нижнего пласта группы - не более 0,3H_г (H_г - глубина горизонта);

- верхние границы выработок располагаются на глубинах H_в ± 0,2H_ср (H_в - глубина верхних границ выработок; H_ср - средняя глубина разработки).

Мощность эквивалентного пласта M_э принимается равной суммарной мощности пластов в группе. Положение эквивалентного пласта определяется горизонтальным расстоянием от почвы верхнего пласта группы до почвы эквивалентного пласта

, (30)

где m₁, m₂, ..., m_n - соответственно мощности первого (верхнего), второго и т.д., и последнего (нижнего) пластов в группе;

h₂, h₃, ..., h_n - соответственно расстояния по горизонтали от почвы первого (верхнего) пласта до почвы второго, третьего и т.д. и последнего (нижнего) пласта в группе.

Рис. 7. Схема к определению эквивалентного пласта группы и построение границ мульды сдвижения

Исходными параметрами для расчета ожидаемых сдвижений и деформаций являются:

- граничные углы;

- угол максимального оседания (при неполной подработке);

- углы полных сдвижений (при полной подработке);

- относительная величина максимального оседания;

- относительная величина максимального горизонтального сдвижения;

- функции распределения сдвижений и деформаций.