книги / Сдвижение земной поверхности под влиянием горных разработок

П р и м е ч а н и е . В таблице указаны: в числителе — пределы коле­ бания углов, в знаменателе — среднее, в скобках —число углов, получен­ ных в процессе наблюдений.

Т а б л и ц а 25 Сравнение углов сдвижения, полученных по точкам с оседанием в 20 и 5 мн

(Подмосковный бассейн)

121

Пр име ч а ние . В табл. 25,26 указаны: в числителе—пределы колебания,

взнаменателе — среднее, в скобках — число углов.

2)в отличие от единичных значений средние углы по раз­ личным районам обнаруживают сравнительно высокую устой­ чивость;

3)разность между углами обрушения и сдвижения, най­ денными по точкам с оседанием в 20 мм, в среднем состав­ ляет около 10°;

4)средние значения углов при оседаниях в 20 и 5 мм со­ ответственно близки к 65 и 55°.

Угол сдвижения 55° принят в качестве исходного при со­ ставлении ныне действующих Правил охраны сооружений от вредного влияния горных разработок.

ВПравилах охраны сооружений угол 55° рекомендуется для расчета охранных целиков под сооружениями II категории охраны (табл. 27).

Т а б л и ц а 27 Подмосковный бассейн. Углы сдвижения, рекомендуемые

Правилами охраны сооружений

и коренных породах принимаются одни и те же.

(22

категории рекомендован угол 50°, на 5° положе среднего. Для сооружений III категории принят угол 65°, близкий к мини­ мальным значениям углов обрушения.

Условность приведенного обоснования углов вполне оче­ видна и объясняется тем, что последние определялись по осе­ даниям, без учета других критериев.

Исходя из положений, принятых при составлении Правил охраны сооружений для других бассейнов, можно предложить несколько иное решение задачи.

В качестве исходных можно рекомендовать углы, найден­ ные по точкам с оседанием 20 мм, а не 5 мм, так как второй критерий нигде, кроме Подмосковного бассейна, не применялся. Кроме того, величина оседания в 20 мм более, чем в 5 мм, соответствует другим критическим деформациям, обычно при­ нимаемым при определении углов.

Как указывалось выше, характерной особенностью Под­ московного бассейна является широкий диапазон колебания единичных значений углов сдвижения и значительное откло­

Всилу изложенного, здесь, в отличие от других бассейнов, нецелесообразно пользоваться при расчете целиков средним углом 65°, так как для компенсации отклонений от среднего пришлось бы принимать предохранительную берму значитель­ ной ширины. Оставление такой бермы вызовет излишние по­ тери угля при малых глубинах.

Вдругих бассейнах (например, в Донбассе) отклонение ми­ нимальных углов от средних, используемых при расчете охран­ ных целиков, менее значительно и в основном близко к 5°.

Ориентируясь на эту разность, в условиях Подмосковного

бассейна можно рекомендовать для расчета целиков под соо­ ружениями 1 категории охраны угол 50° 4* 5° = 55° (где 50°— минимальный угол по точкам с оседанием 20 мм). Для соору­ жений менее ответственных угол сдвижения должен быть круче, однако обосновать его из-за отсутствия соответствующих дан­ ных не представляется возможным. Единственным выходом из положения является принятие одного и того же угла (55°) для сооружений всех категорий при различной ширине предохра­ нительной бермы.

1 Угол 38° (табл. 25) как явно сомнительный при составлении Правил 1950 г. не учитывался.

123

В Подмосковном бассейне, вследствие значительной кру­ тизны краев мульд оседаний и небольшой глубины разработки, охраняемые сооружения нет смысла подразделять более чем на две категории. В соответствии с этим и следует дифферен­ цировать берму.

Ширина бермы S должна компенсировать отклонение ми­ нимальных значений углов 8МИНот их значений, принимаемых: при расчете целиков 8Р.

Следовательно,

S — М (ctg Омин ctg Вр),

где Н — глубина разработок.

Различные требования надежности охраны сооружений I и II категорий могут быть обеспечены принятием различных Н при расчете бермы. Для первых Н можно принять близким к максимальным, а для вторых — к средним значениям глубин разработки.

Таким образом,

(I категория) и 5 м (II категория).

Как уже указывалось, в Подмосковном бассейне углы сдви­ жения определялись по оседаниям без учета других критериев. Кроме того, в существующих Правилах углы не дифференци­ рованы по отдельным районам.

Несмотря на это, задачу уточнения величин углов сдвиже­ ния путем постановки дальнейших наблюдений нельзя признать

табл. 30. Указанные Правила были составлены Уральским фи­ лиалом ВНИМИ в 1947 г. на основе наблюдений 1936, 1944— 1946 гг. В процессе подготовки Правил к изданию частично учтены результаты наблюдений 1947—1948 гг.

124

Т а б л и ц а 29

При составлении проекта Правил охраны сооружений

в1947 г. имелись следующие данные:

1)углы сдвижения в кайназойских наносных отложениях по наблюдательным станциям № 8, 9 и 10 (табл. 17);

2)углы сдвижения 5 в коренных породах (б значений, в сред­ нем 65° с колебаниями ± 5°);

3)15 углов сдвижения р и 17 углов обрушения в коренных породах для пластов с углом падения от 10 до 58°.

На основе указанных данных были рекомендованы углы сдвижения в наносах и углы р и 8 в коренных породах. От­

126

Т а б л и ц а 30

Углы сдвижения, рекомендуемые Правилами охраны сооружений в Челябинском бассейне, для оконтуривания зоны влияния горных разработок и расчета охранных целиков

падающих пластов (этот угол по нашим обозначениям соответствует углу -(л и откладывается от нижней границы горных работ, рис. 26).

Следует отметить, что в то время данные наблюдений при крутом залегании пластов были крайне недостаточны.

Большие затруднения возникли при обосновании угла 7.

В соответствии с состоянием горных работ имевшиеся зна­

на вышележащих горизонтах. Среднее из величин этих углов ока­ залось около 55° и соответствовало по нашим обозначениям уг­ лу 7вн, в значительной степени искаженному влиянием наносов и зоны выветривания пород.

Углы 7 (по нашим обозначениям 7В) в ненарушенной толще из-за отсутствия объектов наблюдений не определялись и при­ няты для расчета охранных целиков, исходя из углов 5Ср и уста­ новленной по данным наблюдений в Донбассе и Кузбассе свя­ зи между углами 7 и 8.

Имея в виду различный характер пород Донбасса и Челя­ бинского бассейна, такой способ обоснования углов в свете современных представлений, особенно для наклонных и круто-

ний, проведенных после составления Правил, указал на жела­ тельность некоторого уменьшения углов (3 до следующих зна­ чений: при а от 0 до 10° р = 65°; при а от 11 до 50° р «*65°—

— 0,5 а; при а > 50° р = 40°.

127

Такое изменение угла р против значений табл. 30 вряд ли заслуживает внимания, так как лежит в пределах точности определения углов, а кроме того, будет компенсировано с уве­ личением глубины разработки.

Одновременно И. А. Петухов высказал предположение о не­ достаточной надежности углов 7, принятых в существующих Правилах для расчета целиков (табл. 30).

Подобное мнение основывалось на имевшем место зимой 1951—1952 гг. случае подработки водонапорных баков и зда­ ния комбината на шахте № 22 (рис. 33).

{ ^ Под этими сооружениями, располагавшимися на выходах пластов, были рассчитаны целики по углу 7 = 70°. При оконтуривании целика очистными выработками пласта VII в пре­ делах охраняемой площадки баков, а затем и комбината образова­ лась трещина под углом 7'= 49°.

Этот случай, хотя и не является достаточно показательным Ч заставляет принять меры по уточнению углов постановкой дальнейших наблюдений.

Планирование таких наблюдений вызывается необходи­

глубины разработки и уменьшением искажающего влияния на­ носов и зоны выветривания коренных пород.

В ближайшие годы, в связи с развитием очистных работ на1

1 Здесь, ввиду малой глубины разработок при значительной мощности наносов и пород зоны выветривания, для расчета целиков следовало принять угол сдвижения в наносах.

J28

II и III горизонтах, предстоит оконтуривание нижних границ охранных целиков. Такое положение заставляет считать не­ отложной задачу проверки углов у, ныне рекомендуемых для расчета целиков.

Возможность такой проверки в ближайшее время ввиду увеличения глубин разработок становится вполне реальной. Уточнение углов может быть произведено на профильных ли­ ниях, закладываемых над верхними границами очистных работ более глубоких горизонтов, а также над нижними границами охранных целиков при их оконтуривании со стороны падения пласта.

Буланашское угольное месторождение

Как указывалось выше (§ 2, раздел I), на Буланашском ме­ сторождении наблюдения за сдвижением горных пород прово­ дились в 1943 и 1947 гг. в небольшом объеме на шахте „Буланаш" № 1—2.

На южном крыле шахты (наблюдательная станция № 1) было определено:

1 ) 5 значений углов о (пределы колебания 60 —68°, среднее 62°);

2) 5 значений углов р(пределы колебания 44—67°, среднее 56°);

3)5 значений углов у (пределы колебания 50—70°, среднее 56°). Определение углов производилось при выемке двух сбли­

женных пластов (VII и VI в/п) мощностью около 1,2 и 1,0 м соответственно. Угол падения пластов 25—30°, глубина разра­ боток по нижней границе очистных работ около 90 м, по верх­ ней около 30—40 м. Мощность наносов несколько больше 20 м.

Наносы представлены глинами, песками и сильно обводнен­ ными опоками.

Система разработки — сплошная, управление кровлей — плав­ ное опускание и обрушение.

Углы сдвижения определялись по оседаниям (30 мм), рас­ тяжениям (1—2 мм/м), наклонам (4 мм/м) и изменениям на­ клонов (2 мм/м2).

На северном крыле шахты (наблюдательная станция № 2) определены: один угол у (100°), один угол р (58°), один угол 8 (70° при движущемся забое) и один угол обрушения 8' (78°).

Определение углов производилось при выемке пласта VII мощностью 1,6 м с углом падения 50—60°. Глубина [разрабо­ ток над нижней границей лавы около 90 м, над верхней — око­ ло 50 м. Мощность наносов 15—17 м.

Следует отметить, что угленосная толща как на южном, так и на северном крыле шахты нарушена дизъюнктивными смещениями.

Кроме наблюдений на станциях № 1 и 2, в 1947 г. были

Углы сдвижения вследствие некоторого выпучивания ре­ перов, нарушенности толщи и оседаний поверхности под вли­ янием дренирования пород определяются со значительными трудностями. Углы сдвижения у искажены влиянием наносов.

Несмотря на это, полученные данные указывают на сход­ ство характера процесса сдвижений поверхности с Челябин­ ским бассейном. Это сходство вполне объяснимо, если учесть, что породы Буланашского месторождения по своим физикомеханическим свойствам аналогичны породам Челябинского бассейна.

На этом основании на Буланашское месторождение были распространены Правила Челябинского бассейна.

Для уточнения этих рекомендаций желательно в бли­ жайшие годы продолжить наблюдения за сдвижением горных пород.

Карагандинский бассейн

Проект ныне действующих Правил охраны сооружений от вредного влияния горных разработок был составлен в 1947 г. инж. А. Н. Медянцевым.

В то время, в связи с особенностями горноэксплуатацион­ ных 'условий бассейна (развитие очистных работ на верхних горизонтах и преимущественно на пластах с пологим падением), не было достаточных данных для надежного определения углов сдвижения.

К началу 1945 г. сравнительно надежно были определены углы сдвижения лишь для пластов с падением 9—12° (табл. 31).

Приведенные в табл. 31 данные относятся к раннему пери­ оду наблюдений, когда горные работы производились преиму­ щественно на небольших глубинах, при которых на углы сдвижения оказывали существенное влияние наносы и породы зоны выветривания.

130