Способ определения влияния сдвижений на подрабатываемую земную поверхность

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 22.04.80 (21) 2914613/22-03 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл. з

Е 21 С 39/00

Геоудорственный номнтвт

СССР по делам нзоорвтеннй н открытий

Опубликовано 23.01.82. Бюллетень №3

Дата опубликования описания 28.01.82 (53) УДК 622.235 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. П. Самарин и В. К. Шляхецкий

1 ! и-Науч.н4э.-: 1

Всесоюзный ордена Трудового Красного 3 (7I) Заявитель исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЛИЯНИЯ СДВИЖЕНИЙ

НА ПОДРАБАТЬ1ВАЕМУЮ ЗЕМНУЮ ПОВЕРХНОСТЬ

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к геомеханике, и может быть использовано при исследовании процесса сдвижения горных пород для защиты объектов от вредного влияния горных разработок.

Известен способ измерения деформаций и смещений слоев горных пород вокруг горной выработки с помощью измерительных анкеров, включающий бурение шпуров, установку в них измерительных анкеров, склеивание измерительных анкеров с породой и фиксирование деформаций окружающих измерительные анкеры пластов породы по удлинению илй укорачиванию и изгибу анкерных штанг (1) .

Недостатком этого способа является то, что он очень трудоемкий.

Известен также способ определения влияния сдвижений на подрабатываемую земную поверхность, включающий прокладку профильных линий над выработанным пространством в главных сечениях мульды, закладку реперов по ним и проведение исходной серии наблюдений (2).

Недостатком этого способа является то, что из-за большого объема наблюдений, регулярность выполнения которых трудно практически осуществить, границы влияния сдвижений по напластованию в направлении простирания пласта в большинстве случаев установить не удается. Кроме того, получаемые на таких профильных линиях границы влияния сдвижений от движущегося очистного забоя являются динамическими параметрами, которые отличаются от статических, используемых для решения вопроса об охране сооружений.

Целью изобретения является повышение надежности защиты сооружений путем выявления сдвижений по напластованию.

Поставленная цель достигается тем, что закладывают дополнительные реперы по профильным линиям, расположенным над выходами разрабатываемого и вышележащего пластов в направлении простирания пласта на участке, определяемом от проекции на земную поверхность границы оЧистной выработки в сторону выработанного пространства на расстоянии Нор ctg q) и в. сторону целика — на расстоянии Нср с1дЮО, 89о948

10

3 где Н, — средняя глубина очистной выраср ботки, м;

Чз — угол полных сдвижений в направлении простирания пласта, град;

5 - граничный угол сдвижений в нао правлении простирания пласта, град, при этом длину профильной линии определяют по зависимости

5 = Н (ctg L — ctg y ) + h ctgcpð где Н вЂ” глубина до верхней границы очистной выработки, м; — угол падения пласта, град; у — угол сдвижения со стороны восстания пласта, град;

h — мощность наносов, м; ч — угол сдвижения в наносах, град, а после окончания процесса сдвижения проводят повторную серию наблюдений и по смещениям реперов судят о параметрах сдвижений по напластованию.

На фиг. 1 изображен схематический гео-., логический разрез перпендикулярно направлению простирания разрабатываемого пласта, залегающего под углом ; на фиг. 2— план очистной выработки; на фиг. 3 — то же, вертикальный разрез по простиранию.

Способ осуществляется следующим образом.

Зная конечное положение границы 1 по восстанию и 2 — по простиранию очистной выработки 3 на плане горных работ и на разрезе пласта перпендикулярно направлению простирания, определяют размер участка на земной поверхности по направлению простирания пласта, на котором будут заложены короткие профильные линии 4, и их длину.

Размер участка по направлению простирания суммируется из двух частей 5 и 6 откладываемых от точки 7 проекций на земную поверхность границы 2 очистной выработки 3 и равных соответственно Hc> ctgy в сторону очистной выработки 3 и H ctg Ь в сторону целика 8, где Нср — средняя глубина очистной выработки 3, м; <р — угол полных сдвижений 9 в направлении простирания пласта, град; h — граничный угол сдвижения 10 в направлении простирания пласта.

Длина профильной линии 4 определяется по зависимости

f. = H (ctgÀ — ctg з ) + h ctgq, где Нв — глубина до верхней границы 1 очистной выработки, 3, м; * — угол падения пласта 8, град; 2 — угол сдвижения

11 со стороны восстания пласта, град; h— мощность наносов 12 1мощность покрывающих пород), и; cp — угол сдвижения 13 в наносах.

На фвт. 2 обозначен выход пласта 14 под наносы.

Определйв проектное положение и размеры коротких профильных линий, осу20

2$

З0 з$

4$

S0

ss ществляют вынос их в натуру известным маркшейдерским способом и производят закладку реперов, после чего поступают к производству инструментальных наблюдений.

При таком расположении профильных линий для получения статических границ и величин сдвижений по напластованию не требуется проводить систематических, учащенных во времени, наблюдений, а достаточно, кроме исходной серии провести еще одну, — после окончания процесса сдвижения.

Способ опробован на шахте «Буланаш»вЂ”

2/5 «Буланашского месторождения, где отрабатывался пласт угля, залегающий под углом 43 — 58 на глубине 130 — 210 м.

На наблюдательной станции, кроме двух профильных линий перпендикулярно направлению простирания и одной — по направлению простирания, расположенных в главном сечении мульды, было заложено 7 дополнительных линий по 10 реперов. Повторной серией наблюдений, проведенной при закончившемся процессе сдвижения, получено, что в результате выемки угольного пласта возникли сдвижения по напластованию, проявившиеся на земной поверхности в виде ступеньки, расположенной над выходом под наносы разрабатываемого пласта.

Величина ступеньки в створе границы очистных работ составила 140 мм, деформации растяжения земной поверхности — 4 мм/м, что представляет опасность для наземных сооружений. Сдвижения по напластованию распространились в сторону неотработанной части пласта на расстояние 12 м, что составляет 0,7 Нср.

Для получения этих параметров по учащенным наблюдениям пришлось бы провести 12 серий через каждый месяц. Как показывает опыт, на проведение наблюдений на обычной станции бригада из трех человек затрачивает времени не менее одного дня на полевые измерения и столько же — на их камеральную обработку. Увеличение количества реперов и профильных линий приводит к увеличению продолжительности наблюдений примерно на один рабочий день, но

:зато сокращение количества серий наблюдений снижает общие затраты времени. Следовательно, затраты труда на данной станции снизились с 72 до 18 человеко-дней, т. е. в 4 раза.

Если оценить дневную стоимость труда одного наблюдателя в 10 руб., то экономия составит 540 руб, Кроме того, применение предлагаемого способа повышает надежность определения параметров сдвижений по напластованию, .так как здесь получаются не динамические их значения, а статические, которые и должны использоваться.

Формула изобретения

899948 при этом длину профильной линии определяют по зависимости

Способ определения влияния сдвижений на подрабатываемую земную поверхность, включающий прокладку профильных линий над выработанным пространством в главных сечениях мульды, закладку реперов по ним и проведение исходной серии наблюдений за смещением реперов, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности защиты сооружений путем выявления сдвижений по напластованию, закладывают дополнительные реперы по профильным линиям, расположенным над выходами разрабатываемого и вышележащего пластов в направлении простирания пласта на участке, определяемом от проекции на земную поверхность границы очистной выработки в сторону выработанного пространства на расстоянии Hcp ctg и в сторону целика— на расстоянии Hcp ctg Я„ где H р — средняя глубина очистной выработки, м;

Ч вЂ” угол полных сдвижений в направз лении простирания пласта, град;

S — граничный угол сдвижений в направлении простирания пласта, град;

4 = Н. (ctgd — ctg ) +- h ctgq, где Hg — глубина до верхней границы очистной выработки, м; — угол падения пласта, град; — угол сдвижения со стороны восстания пласта, град; — мощность наносов, м; 0 V -угол сдвижения в наносах, град, а после окончания процесса сдвижения проводят повторную серию наблюдений и по смещениям реперов судят о параметрах сдвижений по напластованию.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство ФРГ № 2062688, кл. Е 21 С 39/00, 1973.

2. Инструкция по наблюдениям за сдвижением земной поверхности и подрабатываем ыми сооружениями на угольных и сланцевых месторождениях. Л., ВНИМИ, 1958, с. 8 — 11 (прототип).

899948

Составитель Л. Прошина

Редактор С. Патрушева Техред А. Бойкас Корректор А. Дзятко

Заказ 12134/49 Тираж 623 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4