Расчет ожидаемых сдвижений и деформаций земной поверхности в районе 10 и 11 лав северного блока пласта k_8 в горно-геологических условиях шахты "Горская" ГП "Первомайскуголь"
3.1 Методика расчета сдвижений и деформаций в главных сечениях мульды
Расчеты сдвижений и деформаций в главных сечениях мульды сдвижения выполняются в следующей последовательности:
1. Строятся геологические разрезы по главным сечениям мульды сдвижения, на которые наносятся положения ранее пройденных и проектируемых выработок, тектонических нарушений и определяются размеры выработок и глубины их расположения, а также размеры межлавных целиков.
2. На основе методических или нормативных документов определяются исходные параметры процесса сдвижения.
3. Исходя из размеров выработок и глубин их расположения определяются коэффициенты подработанности земной поверхности.
4. Рассчитываются величины максимального оседания.
5. По граничным углам, углам полных сдвижений или углу максимального оседания определяются длины полумульд по падению, восстанию и простиранию пластов. Каждая полумульда делится на 10 равных частей.
6. Рассчитываются величины наклонов, кривизна горизонтальных сдвижений и горизонтальных деформаций в точках деления полумульд, учитывая максимальное оседание, длины полумульд и функции распределения.
7. На основе расчетов строятся графики сдвижений и деформаций характеризующих влияние каждой выработки. Так же графически определяются суммарные величины сдвижений и деформаций в характерные периоды времени.
3.2 Расчёт ожидаемых сдвижений по разрезу I-I вкрест простирания
1. Для расчёта ожидаемых сдвижений и деформаций в первую очередь необходимо построить разрез по выработанному пространству и отложить на этом разрезе все необходимые значения и углы.
Данные для построения разреза и дальнейших расчетов определяем по плану горных выработок следующие данные:
- длина выработанного пространства вкрест простирания ;
- длина выработанного пространства по простиранию
- мощность пласта m = 1,89 м;
- глубина разработки
- угол падения пласта б = 8є;
- марка угля - Г.
Значения граничных углов принимаем по таблице 5.1 [1.с.10]
Граничные углы:
- по востанию пласта =70є;
- по падению =70 - 0,8б = 70 - 0,88 = 63є36?;
- в наносах =55є;
Углы полных сдвижений:
- ;
- Угол максимального оседания и =
Расчёт максимального оседания земной поверхности :
(3.1)
где - относительная величина максимального оседания, определяется в соответствии с А.2.5.1 [1.с.74], безразмерная величина;
- вынимаемая мощность пласта или эффективная мощность пласта при работе с закладкой выработанного пространства, м;
- угол падения пласта в пределах очистной выработки, градус;
- условные коэффициенты, характеризующие степень подработанности земной поверхности, соответственно вкрест простирания и по простиранию, безразмерные величины.
Коэффициенты определяют по формулам:
(3.2)
(3.3)
где - длины очистной выработки соответственно вкрест простирания и по простиранию, м;
- поправка к относительной длине лавы за счёт целика со стороны падения;
- поправка к относительной длине лавы за счёт целика со стороны восстания;
- поправка к относительной длине лавы за счёт целика со стороны простирания;
- поправка к относительной длине лавы за счёт целика со стороны обратной простиранию;
Поправки следует определять с учётом размеров целика l в соответствующем направлении и средней глубины разработки.
Для условий Донецкого бассейна поправки к относительной длине лавы необходимо определять в соответствии с таблицей А.2 [1. с.81].
где - размер целика со стороны падения;
где - размер целика со стороны восстания;
где - размер целика со стороны простирания;
где - размер целика со стороны обратной простиранию.
Вычисления сдвижений и деформаций в любой точке мульды сдвижения следует выполнять по формулам в соответствии с таблицей А.3 [1.с.81]. Расположение координатных осей при расчёте ожидаемых сдвижений и деформаций : ось X совпадает с направлением простирания пластов, а ось Y направлена в сторону восстания.
Формулы необходимые для расчёта из таблицы А.3 [1.с.81-82]:
- оседания:
; (3.8)
- функции, характеризующие распределение оседаний в точках мульды сдвижения, определяются по таблицам А.4-А.6 [1.с.84-85]
- наклоны (вкрест простирания):
; (3.9)
- длина полумульды со стороны падения и восстания.
- кривизна (вкрест простирания)
(3.10)
- горизонтальные сдвижения (вкрест простирания)
(3.11)
- относительный коэффициент горизонтальных сдвижений, определяемый по таблице А.1 [1.с.74]
коэффициент для вычисления;
Значения функций определяются по формулам:
(3.12)
(3.13)
Коэффициент B, входящий в эти формулы, определяется по формуле:
(3.14)
- мощность наносов, =5м;
- мощность горизонтально залегающих мезозойских отложений, 25;
- горизонтальные деформациии (вкрест простирания)
(3.15)
Значения функций приведены в таблицах А.4 - А.6 [1. с.84-85].
Все расчеты сведем в таблицу 1 (по восстанию) и таблицу 2 (по падению).
Таблица 1 - Расчёт ожидаемых сдвижений и деформаций (по восстанию)
Z |
i, 1•10-3 |
K, 1•10-3 |
о, мм |
е, 1?10-3 |
|||||||
0 |
1,0 |
885 |
0 |
0 |
-9,4 |
-0,014 |
0,762 |
97,7 |
-9,4 |
-1,61 |
|
0,1 |
0,96 |
849,6 |
0,91 |
1,042 |
-8,2 |
-0,012 |
1,642 |
210 |
-7,507 |
-1,289 |
|
0,2 |
0,83 |
734,55 |
1,59 |
1,821 |
-5,2 |
-0,008 |
2,222 |
285 |
-3,988 |
-0,685 |
|
0,3 |
0,65 |
575,25 |
1,9 |
2,175 |
-1,8 |
-0,003 |
2,395 |
307,2 |
-0,352 |
-0,06 |
|
0,4 |
0,46 |
407,1 |
1,85 |
2,118 |
2,3 |
0,003 |
2,2 |
282,1 |
3,709 |
0,637 |
|
0,5 |
0,29 |
256,65 |
1,49 |
1,706 |
4,3 |
0,006 |
1,711 |
219,4 |
5,435 |
0,933 |
|
0,6 |
0,16 |
141,6 |
1,04 |
1,191 |
4,6 |
0,007 |
1,162 |
149 |
5,392 |
0,926 |
|
0,7 |
0,08 |
70,8 |
0,62 |
0,71 |
3,7 |
0,005 |
0,681 |
87,3 |
4,172 |
0,708 |
|
0,8 |
0,03 |
26,55 |
0,32 |
0,36 |
2,3 |
0,003 |
0,343 |
44 |
2,544 |
0,437 |
|
0,9 |
0,01 |
8,85 |
0,12 |
0,137 |
1,1 |
0,002 |
0,128 |
16,4 |
1,19 |
0,204 |
|
1,0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
Таблица 2 - Расчёт ожидаемых сдвижений и деформаций (по падению)
Z |
i, 1•10-3 |
K, 1•10-3 |
о, мм |
е, 1?10-3 |
|||||||
0 |
1,0 |
885 |
0 |
0 |
-9,4 |
-0,016 |
0,762 |
97,7 |
-9,4 |
-1,759 |
|
0,1 |
0,96 |
849,6 |
0,91 |
1,136 |
-8,2 |
-0,014 |
1,642 |
210 |
-7,507 |
-1,405 |
|
0,2 |
0,83 |
734,55 |
1,59 |
1,984 |
-5,2 |
-0,009 |
2,222 |
285 |
-3,988 |
-0,746 |
|
0,3 |
0,65 |
575,25 |
1,9 |
2,37 |
-1,8 |
-0,003 |
2,395 |
307,2 |
-0,352 |
0,066 |
|
0,4 |
0,46 |
407,1 |
1,85 |
2,31 |
2,3 |
0,004 |
2,2 |
282,1 |
3,709 |
0,694 |
|
0,5 |
0,29 |
256,65 |
1,49 |
1,859 |
4,3 |
0,007 |
1,711 |
219,4 |
5,435 |
1,017 |
|
0,6 |
0,16 |
141,6 |
1,04 |
1,298 |
4,6 |
0,008 |
1,162 |
149 |
5,392 |
1,009 |
|
0,7 |
0,08 |
70,8 |
0,62 |
0,774 |
3,7 |
0,006 |
0,681 |
87,3 |
4,172 |
0,781 |
|
0,8 |
0,03 |
26,55 |
0,32 |
0,399 |
2,3 |
0,004 |
0,343 |
44 |
2,544 |
0,476 |
|
0,9 |
0,01 |
8,85 |
0,12 |
0,149 |
1,1 |
0,002 |
0,128 |
16,4 |
1,19 |
0,223 |
|
1,0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |