Расчет ожидаемых сдвижений и деформаций от отдельной очистной выработки (от выработок в свите сближенных пластов на одном горизонте)

При расчетах сдвижений и деформаций от одной выработки или выработок в свите сближенных пластов, расположенных на одном горизонте в Кузбассе (когда расстояния по горизонтали между крайними пластами свиты меньше или равны 0,7 Н _г, где Н _г - глубина рассматриваемого горизонта), используют две расчетные схемы:

1. В тех случаях, когда отношение Н ₁/ Н _a > 0,5, используется расчетная схема 1, см. рис. 2;

2. В тех случаях, когда отношение Н ₁/ Н _a ≤ 0,5, используется расчетная схема 2, см. рис. 2,

где Н ₁ - расстояние по вертикали от поверхности до точки пересечения плоскости, проведенной от нижней границы верхнего разрабатываемого пласта под углом b₀ с осевой поверхностью складки (зоной тектонического влияния), см. рис. 2;

Н _a - расстояние в плоскости пласта от земной поверхности до нижней границы выработок.

При расчетах сдвижений и деформаций по схеме 1 - максимум оседаний земной поверхности формируется над выходом осевой поверхности складки (зоны тектонического влияния), см. рис. 2, схема 1.

При расчетах сдвижений и деформаций по схеме 2 максимум оседаний поверхности формируется в точке земной поверхности, определяемой по углу q (см. рис. 2, схема 2).

При выдержанном залегании пластов, при отсутствии тектонических нарушений во всех бассейнах, за исключением Кузбасса, используется схема расчета, приведенная на рис. 1, в.

При расчетах максимального оседания от свиты пластов в Кузбассе, свита пластов разделяется на группы, расстояние между верхним и нижним пластами группы принимается не более 0,7 H _г.

Максимальное оседание земной поверхности при разработке свит сближенных пластов в Кузбассе (без учета зоны провалов) определяется по формуле:

, (76)

где с _a - коэффициент, определяемый в зависимости от наличия и типа горных работ на вышележащем горизонте: с = 1, если вышележащий горизонт не отработан, с _a = 1,1 при разработке верхнего горизонта с закладкой выработанного пространства и с _a = 1,2 - при разработке верхнего горизонта с обрушением кровли;

k _св - коэффициент влияния свиты пластов, определяемый по формуле:

, (77)

где x ₁ - горизонтальная проекция расстояния от нижней границы верхнего, намеченного к отработке пласта в свите до точки максимального оседания поверхности (см. рис. 2);

x_i - горизонтальные проекции расстояний от нижних границ выработок верхнего и всех последующих, намеченных к разработке пластов в пределах свиты пластов мощностью по горизонтали не более 0,7 H , до точки максимального оседания;

m_i - вынимаемые или эффективные мощности пластов, м.

При системах разработки с обрушением кровли, когда возможно образование провалов на земной поверхности, эффективные мощности пластов определяют по формуле:

= k _э m_i, (78)

где k _э = 0,6 - при глубинах горных работ до 100 м; k _э = 0,8 - при глубинах горных работ до 200 м; k _э = 0,9 - при глубинах горных работ до 300 м при глубинах горных работ свыше 300 м k _э = 1.

Коэффициент k _a, учитывающий влияние угла падения пластов, определяется по табл. 26.

 

Таблица 26

 

Значения коэффициента k _a

 

a, (...°)
aп ≤ a < 60°
0,8 cos	0,4	0,35	0,3	0,4

 

Коэффициенты подработанности вкрест простирания и по простиранию пластов, соответственно n ₁; n ₂.

; ,

где D ₁ - размер выработки по падению;

D ₂ - размер выемочного участка по простиранию пластов;

H _ср - средняя глубина разработки пластов.

Максимальное оседание земной поверхности в угольных бассейнах (за исключением Кузбасса) от каждого разрабатываемого пласта без учета зоны провалов определяется по формуле (76), в которой принимается k _a = 1; k _св = 1;

= m ₁ + m ₂ + …+ m_n,

где m_i - вынимаемая (эффективная) мощность рассматриваемого пласта.

Ожидаемые сдвижения и деформации в точках главных сечений мульды определяются по формулам:

а) оседание вне зоны провалов

h _z = h _mS (z), (79)

где S (z) - функция распределения оседаний, определяемая по таблицам 27 и 28 соответственно для схем сдвижения 1 и 2 при расчете оседаний в Кузбассе и по табл. 29 при расчетах оседаний в других бассейнах;

z = x / L _1,2 - текущая координата;

L ₁, L ₂ - длины полумульд;

x - расстояние между точками максимального оседания и рассматриваемой точкой на участках L ₁ и L ₂.

 

Таблица 27

 

Значения функций S (z), S¢ ¢(z), F (z) и F ¢(z) для условий Кузбасса. (Схема 1)

 

L	z	S (z)	S ¢(z)	F (z)	F ¢(z)
L 1	Точка 1
	1,0	0,03	0,10	0,03	0,18
	0,9	0,05	0,16	0,04	0,25
	0,8	0,075	0,24	0,07	0,35
	0,7	0,11	0,32	0,11	0,45
	0,6	0,15	0,48	0,15	0,64
	0,5	0,21	0,80	0,22	0,90
	0,4	0,32	1,55	0,32	1,35
	0,3	0,52	2,05	0,49	1,39
	0,2	0,76	1,95	0,60	1,05
	0,1	0,96	1,10	0,66	0,60
		1,00	0,00	0,72	0,35
L 2	0,1	0,85	-1,55	0,74	0,15
	0,2	0,67	-1,20	0,75
	0,3	0,58	-0,75	0,72	-0,20
	0,4	0,52	-0,60	0,69	-0,40
	0,5	0,47	-0,54	0,64	-0,60
	0,6	0,42	-0,48	0,59	-0,78
	0,7	0,37	-0,46	0,51	-1,00
	0,8	0,32	-0,42	0,39	-1,40
	0,9	0,28	-0,35	0,23	-2,05
		0,25	-0,25	-0,02	-1,40
	Точка 4	0,10	-0,15	-0,05	0,30
	Точка 5	0,075	-0,10	-0,02	0,15
	Точка 6

 

При расчете оседаний в Кузбассе участок делится на три части, точка 3 совпадает с координатой z = 1,0; участок 3-4 (см. рис. 2) имеет длину 0,4 , длины участков 4-5 и 5-6 составляют по 0,3 .

 

Таблица 28

 

Значения функций S (z), S ¢(z), F (z) и F ¢(z) для условий Кузбасса. (Схема 2)

 

L	z	S (z)	S ¢(z)	F (z)	F ¢(z)
L 1	Точка 1
	1,0	0,08	0,38	0,08	0,62
	0,9	0,14	0,60	0,16	1,05
	0,8	0,20	0,65	0,29	1,30
	0,7	0,27	0,70	0,42	1,50
	0,6	0,34	0,80	0,60	1,70
	0,5	0,43	0,90	0,76	1,70
	0,4	0,52	1,00	0,94	1,60
	0,3	0,62	1,25	1,08	1,30
	0,2	0,75	1,60	1,10	0,90
	0,1	0,94	1,25	1,26
		1,00		1,20	-0,65
L 2	0,1	0,94	-0,85	1,13	-0,85
	0,2	0,83	-0,95	1,03	-0,95
	0,3	0,75	-0,80	0,94	-1,00
	0,4	0,67	-0,75	0,83	-1,00
	0,5	0,60	-0,70	0,74	-1,00
	0,6	0,53	-0,70	0,64	-0,98
	0,7	0,46	-0,70	0,54	-0,90
	0,8	0,39	-0,70	0,46	-0,80
	0,9	0,32	-0,70	0,39	-0,50
		0,25	-0,70	0,30	-0,25
	Точка 4	0,12	-0,40	0,05	0,24
	Точка 5	0,05	-0,30	-0,12	0,19
	Точка 6

 

При расчете оседаний в других бассейнах полумульды L ₁ и L ₂ делятся, как обычно, на 10 частей;

б) наклоны

, (80)

где S ¢(z) функция средних наклонов определяется по таблицам 27, 28 для Кузбасса и табл. 29 - для других бассейнов; в Кузбассе знаки наклонов принимаются в полумульдах в соответствии со знаками функций S ¢(z) (см. таблицы 27, 28); в других бассейнах в полумульде по падению наклоны принимаются со знаком "+", в полумульде по восстанию со знаком "-" (см. табл. 29);

 

Таблица 29

 

Значения функций S (z), S ¢(z), F (z) и F ¢(z) (кроме Кузнецкого бассейна)

 

z	S (z)	S ¢(z)	F (z)	F ¢(z)
	1,00	0,00	1,00	0,00
0,1	0,98	±0,50	0,97	0,20
0,2	0,90	±1,00	0,93	0,40
0,3	0,77	±1,70	0,88	0,60
0,4	0,58	±2,00	0,81	0,80
0,5	0,39	±1,90	0,71	1,00
0,6	0,22	±1,40	0,60	1,20
0,7	0,10	±0,90	0,47	1,40
0,8	0,04	±0,40	0,32	1,60
0,9	0,01	±0,20	0,17	1,70
	0,00	0,00	0,00	1,80

 

в) горизонтальные сдвижения

1) в Кузбассе

x _z = x _mF (z); (81)

2) в других бассейнах

на участке

x _z = k ₀x _mF (z); (82)

на участке

x _z = - k _л k ₀h _mS (z); (83)

на участке

x _z = k ₀h _mF (z); (84)

на участке

x _z = - k _л k ₀h _mF (z), (85)

где F (z) - функция распределения горизонтальных сдвижений, определяемая для Кузбасса по таблицам 27, 28, а для других бассейнов - по табл. 29;

k ₀ - коэффициент, определяемый по табл. 30 в зависимости от отношения глубины верхней границы выработки H _в к размеру выработанного пространства по падению D ₁;

 

Таблица 30

 

Значения коэффициента k ₀

 

H в/ D 1	a, (...°)
	До 70
До 0,1	1,4	1,2	1,0
0,3 и более	0,7	0,4	0,4

Примечание. Промежуточные значения k ₀ определяются интерполяцией.

 

г) горизонтальные деформации

1) в Кузбассе

; (86)

2) в других бассейнах

на участке

; (87)

на участках и

; (88)

на участке

, (89)

где значение функции F ¢(z) для Кузбасса определяется по табл. 27 (схема сдвижения 1) и табл. 28 (схема сдвижения 2); для других бассейнов функции S ¢(z) и F ¢(z) определяются по табл. 29;

k _л - коэффициент, определяемый по табл. 31 в зависимости от угла падения пласта.

 

Таблица 31

 

Значения коэффициента k _л

 

a, (...°)
До 70
0,15	0,7	1,0

 

Примечание. Промежуточные значения коэффициента k _л определяются интерполяцией.

 

При различной прочности пород висячего и лежачего боков месторождения в тех случаях, когда мощность монолитных песчаников и известняков в висячем (лежачем) боку более чем в два раза отличается от мощности песчаников и известняков в лежачем (висячем) боку угольных пластов, расчеты сдвижений и деформаций поверхности выполняются с привлечением специализированных организаций.