Расчет сдвижений и деформаций земной поверхности

Границы зоны влияния подземных разработок при выемке пластов в синклинальных складках определяются при углах падения пластов a < a_п (см. рис. 13, а) со стороны восстания выработки - по углу g₀, со стороны падения выработки - по углу b₀ до пересечения с осевой поверхностью складки и далее по углу g₀ при угле падения пород противолежащего крыла a < 30° (точка 3, см. рис. 13, а); при угле падения пород на противолежащем крыле складки a_п > a ≥ 30° граница зоны влияния выработки определяется от осевой поверхности по контакту пород (точка 2, см. рис. 13, а).

При разработке пластов, залегающих в асимметричных складках (см. рис. 13, б, в), у которых разрабатываемый пласт имеет падение в одну и ту же сторону на разных крыльях, граница зоны влияния со стороны нижней границы выработки на разрезе вкрест простирания определяется линией, проведенной под углом b₀ до пересечения с осевой поверхностью складки (значение этого угла b₀ находится в зависимости от угла падения пород на разрабатываемом крыле складки (см. рис. 13, б); далее граница зоны влияния определяется линией, проведенной также под углом b₀, значение которого находится в зависимости от угла падения пород на противолежащем крыле складки. Со стороны верхней границы выработки граница зоны влияния определяется линией, проведенной под углом g₀ до пересечения с осевой поверхностью складки (см. рис. 13, в) и далее – линией под углом a_ср, либо по контакту пород до пересечения с земной поверхностью (точка 1, см. рис. 13, в).

В зоне влияния осевой поверхности складки (см. рис. 13) рассчитываются уступы в тех бассейнах, где они установлены по результатам наблюдений, а также наклоны и горизонтальные деформации. Расчет сдвижений и деформаций в главном сечении мульды сдвижения вкрест простирания выполняется в такой последовательности:

1) величина максимального оседания от отдельной выработки

, (106)

где q₀ - относительное максимальное оседание, определяется по разд. 7;

;

,

где D₁ и D₂ - размеры очистной выработки соответственно вкрест простирания и по простиранию пласта;

y₃ - угол полных сдвижений по простиранию, определяемый по разд. 7;

a_в - средний угол падения пласта непосредственно на участке выработанного пространства; m - вынимаемая (эффективная) мощность пласта;

H_ср - средняя глубина разработки.

Положение точки максимального оседания определяется следующим образом.

Если линия, проведенная под углом q из середины выработки, не пересекает осевую поверхность складки, то положение точки максимального оседания определяется по углу q; если линия, проведенная под углом q из середины выработки пересекает осевую поверхность складки, то точка максимального оседания располагается в точке выхода осевой поверхности складки на земную поверхность или над выходом осевой поверхности под наносы;

2) максимальное горизонтальное сдвижение:

а) если линия, проведенная под углом q, не пересекает осевую поверхность складки,

x_m = k_гtga_отh_m ≥ a₀h_m, (107)

где a_от - угол падения пород на разрабатываемом крыле складки на участке выходов пластов под наносы (на поверхность);

k_г - коэффициент, принимаемый для Восточного Донбасса – k_г = 1,0, для остальных бассейнов k_г = 0,6;

a₀ - величина максимального относительного горизонтального сдвижения, определяется по разд. 7;

б) если линия, проведенная под углом q из середины выработки, пересекает осевую поверхность складки, максимальные горизонтальные сдвижения на отрабатываемом крыле

- в сторону восстания пласта

x_m = k_гtga_отh_m ≥ a₀h_m; (108)

- по напластованию

x_m = h_msina_отcosa_от ≥ a₀h_m. (109)

Максимальные горизонтальные сдвижения на противолежащем крыле складки

x_m = h_msina_прcosa_пр ≥ a₀h_m, (110)

где a_пр - угол падения пород на противолежащем крыле складки в районе выхода пород под наносы.

Сдвижения по напластованию в точке выхода разрабатываемого пласта под наносы

, (111)

где - расстояние по горизонтали от проекции выхода осевой поверхности складки под наносы (на поверхность) до границы мульды со стороны восстания на разрабатываемом крыле складки;

L_ор - расстояние по горизонтали от проекции выхода осевой поверхности складки под наносы (на поверхность) до проекции выхода почвы разрабатываемого пласта под наносы (на поверхность), при /L_ор ≥ 1 принимается /L_ор = 1;

3) сдвижения по напластованию в точке выхода разрабатываемого пласта под наносы (на поверхность) на противолежащем крыле складки

x_п = h_msina_пр( /L_оп), (112)

где - расстояние по горизонтали от проекции выхода осевой поверхности складки под наносы (на поверхность) до границы мульды со стороны падения на противолежащем крыле складки;

L_оп - расстояние по горизонтали от проекции выхода осевой поверхности складки под наносы (на поверхность) до проекции выхода почвы разрабатываемого пласта под наносы (на поверхность) на противолежащем крыле складки; при /L_ор > 1 принимаются /L_ор = 1;

4) прямые уступы в зоне выхода осевой поверхности складки под наносы (на поверхность) в тех бассейнах, где они установлены по результатам наблюдений,

, (113)

где l_а - часть осевой поверхности складки на разрезе вкрест простирания (зона сдвиговых деформаций), в которой наклоны слоев в массиве совпадают по знаку с наклонами земной поверхности (см. рис. 13);

l₀ - длина осевой поверхности складки на разрезе вкрест простирания от точки пересечения с почвой разрабатываемого пласта до земной поверхности (см. рис. 13); при l_а/l₀ 0,3 принимается h_у = 0.

При одновременном ведении горных работ на обоих крыльях складки величина уступа на выходе осевой поверхности складки определяется по формуле:

, (114)

где - максимальное оседание поверхности на оси складки от влияния выработок на одном крыле;

- то же, от влияния выработки на противолежащем крыле;

, , , - то же, что и l_а, l₀ соответственно от выработок на одном и втором крыльях складки;

5) максимальные наклоны:

а) при образовании прямого уступа на выходе осевой поверхности складки

; (115)

б) при отсутствии уступов на выходе осевой поверхности складки

; (116)

6) максимальные горизонтальные деформации:

а) при образовании уступов на выходе осевой поверхности складки

; (117)

б) при отсутствии уступов на выходе осевой поверхности складки

. (118)

При разработках свит пластов на одном из крыльев синклинальной складки максимальное оседание земной поверхности на выходе осевой поверхности складки определяется по формуле (106) путем сложения оседаний, вызванных влиянием отдельных выработок. Величины максимальных горизонтальных сдвижений, максимальных горизонтальных деформаций, максимальных наклонов и уступов определяются по формулам (107)-(118), в которых используется максимальное оседание поверхности на выходе осевой поверхности складки.

Расчеты выполняются на различные даты разработки пластов в соответствии с календарными планами горных работ.

При разработке одиночных и свит пластов на различных крыльях складки, а также при отсутствии календарных планов горных работ, расчеты сдвижений и деформаций земной поверхности выполняются по заключению специализированных организаций.