Спосіб визначення можливих просторових зміщень земної поверхні вугільних шахт

1 Спосіб визначення можливих просторових зміщень земної поверхні вугільних шахт, що включає закладання ЛІНІЙ ґрунтових реперів, який відрізняється тим, що включає аналіз вихідних даних умов відпрацювання вугільного родовища і даних раніше проведених спостережень за осіданням земної поверхні досліджуваної і сусідніх шахт і підготовку растрової основи планів гірничих робіт згідно з етапами перший етап - сканування за допомогою скандувального пристрою окремих фрагментів, злиття їх в єдине зображення, його орієнтування і наступне калібрування, другий етап - задания системи координат і розрахункової сітки для розрахунку осідань по кожній шахті, третій етап - векторизація і заповнення таблиці атрибутивних даних для кожної очисної виробки й апроксимація їх контурів, четвертий етап - розрахунок осідань від окремих виробок з урахуванням окремих впливів, представлення результатів розра хунків у вигляді графіків ІЗОЛІНІЙ, математичне оброблення й класифікація одержаних об'єктів 2 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що при аналізі даних відпрацювання вугільного родовища використовують обмінні плани гірничих робіт і архівні дані про функціонування шахти 3 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що при ПІДГОТОВЦІ растрової основи використовують геоінформаційну систему "ГеоМарк" 4 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що розрахункова сітка для визначення осідань має початок в центрі головного стовбура відповідної шахти, вісь х спрямована у бік переважаючого напряму простягання порід, вісь у неперпендикулярна осі х, спрямована у бік піднесення, крок сітки по осях dx і dy однаковий, при цьому розрахункові сітки сусідніх шахт перекриваються між собою 5 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що для отримання контурів гірничих виробок, необхідних для розрахунку осідань, застосовують векторизацію растрових зображень планів багатокутниками і довільними чотирикутниками 6 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що одержану інформацію по одній шахті обробляють, інтерпретують, корелюють, екстраполюють і інтерполюють по вертикалі і горизонталі з геомеханічними і геофізичними полями і потім використовують при класифікації і розрахунках параметрів осідань по діючих шахтах з використанням програми WmMulda і псевдоеталонів шахт з аналогічними гірничотехнічними умовами Передбачувана корисна модель відноситься до гірничої промисловості, зокрема, до способів захисту підроблюваних будівель і споруд, розташованих в зоні впливу гірничих робіт, і може бути використана при вирішенні питань екологічної безпеки поверхні шахт, що ліквідуються Відомий спосіб визначення характеру процесу зрушення [1], що включає закладання ЛІНІЙ ґрунтових реперів, орієнтованих вхрест простягання змішувача, здійснення спостережень за зрушенням ґрунтових реперів і визначення місцеположення змішувача під пухкі відклади по вертикальній проекції місця прояву зосереджених деформацій земної поверхні у вигляді ПІКІВ нахилів і горизонтальних деформацій Недоліками даного способу є відсутність КІЛЬКІСНОГО критерію, що дозволяє встановити характер прояву деформацій або у формі плавного прогинання порідних шарів, або у формі зсуву порід, а також низька інформативність способу Порушення земної поверхні спостерігаються тільки по лінії встановлених ґрунтових реперів (21)и200509588 (22)12 10 2005 (24)15 12 2005 1 CO ю О) 11537 Відомий спосіб прогнозу деформацій земної поверхні при підробці структурних ослаблень [2], що включає закладання лінії ґрунтових реперів вхрест простягання порушення і частотне їх нівелювання, за наслідками якого визначають прискорення осідання лежачого і висячого крил порушення, а характер процесу зрушення на виході структурного ослаблення визначають по відношенню прискорень осідання лежачого і висячого крил порушення Недоліком даного способу є необхідність виконання великого обсягу повторних спостережень, що потрібні для визначення прискорення осідань крил порушення з достатньою точністю Прогноз зміщень земної поверхні здійснюється не по всій підробленій площі, а тільки по лінії встановлених ґрунтових реперів Низька інформативність способу В основу передбачуваної корисної моделі поставлена задача створення способу прогнозу просторових зміщень земної поверхні вугільних шахт, в якому за рахунок виконання комплексу операцій по аналізу вихідних даних умов відпрацювання вугільного родовища і ПІДГОТОВЦІ растрових планів з ВІДПОВІДНИМИ етапами, забезпечується технічний результат - підвищення точності і інформативності прогнозу просторових зміщень земної поверхні вугільних шахт Поставлена задача вирішується тим, що спосіб прогнозу просторових зміщень земної поверхні вугільних шахт, згідно з корисною моделлю, включає аналіз вихідних даних умов відпрацювання вугільного родовища і даних раніше проведених спостережень за осіданням земної поверхні досліджуваної і сусідніх шахт і підготовку растрової основи планів гірничих робіт згідно з етапами перший етап - сканування за допомогою сканувального притрою окремих фрагментів, злиття їх в єдине зображення, його орієнтування і подальше калібрування, другтй етап - завдання системи координат і розрахункової сітки для розрахунку осідань по кожній шахті, третій етап - векторизація і заповнення таблиці атрибутивних даних для кожної очисної виробки й апроксимація їхніх контурів, четвертий етап - розрахунок осідань від окремих виробок з урахуванням окремих впливів, представлення результатів розрахунків у вигляді графіків ІЗОЛІНІЙ, математичне оброблення і класифікація одержаних об'єктів При аналізі даних відпрацювання вугільного родовища використовуються обмінні плани гірничих робіт і архівні дані про функціонування шахти При ПІДГОТОВЦІ растрової основи використовують геоінформаційну систему (ПС) "ГеоМарк" Розрахункова сітка для визначення осідань має початок в центрі головного ствола відповідної шахти, вісь х спрямована у бік переважаючого напряму простягання порід, вісь у перпендикулярна осі х, у бік піднесення, і крок сітки по осях dx і dy однаковий, при цьому розрахункові сітки сусідніх шахт перекриваються між собою Для отримання контурів гірничих виробок, необхідних для розрахунку осідань, застосовують векторизацію растрових зображень планів багатокутниками і довільними чотирикутниками Одержану інформацію по одній шахті обробляють, інтерпретують, корелюють, екстраполюють і інтерполюють по вертикалі і горизонталі з геомеханічними і геофізичними полями і потім використовують при класифікації і розрахунках параметрів осідань по діючих шахтах і псевдоеталонів шахт з аналогічними гірничотехнічними умовами з використанням програми "WinMulda" Спосіб прогнозу просторових зміщень земної поверхні вугільних шахт здійснюється в такий спосіб Виконується підбір планів гірничих робіт, збір архівних даних про функціонування шахт, геологічні і технологічні особливості відпрацювання окремих пластів Одержані плани сканують, зшивають їх в єдине зображення, орієнтують і калібрують В результаті формується блок інформації про розташування міжвиробленого простору по всіх пластах на території шахт, про розташування всіх очисних виробок по вугільних пластах кожної шахти і їхні гірничотехнічні характеристики, про потужність вугільних пластів, глибину їхнього залягання і їхні прничо-геолопчні характеристики, про розташування гірничих виробок, що мають вихід на денну поверхню, і гірничі роботи на глибині менше 100м Ця частина робіт реалізується за допомогою геоінформаційної системи "ГеоМарк" (розроблена УкрНДМІ) Потім ДЛЯ розрахунку осідань на кожній шахті приймається розрахункова сітка, орієнтована по осях локальних систем координат, з початком координат в центрі головного ствола, а щоб врахувати вплив гірничих робіт сусідніх шахт, їхні розрахункові сітки перекриваються Далі виконується векторизація очисних виробок і введення цієї інформації А оскільки існуючі методи розрахунку зсувів деформацій земної поверхні припускають, що очисна виробка має форму прямокутника, контури виробок апроксимують прямокутниками Одержаний по виробках обсяг даних за допомогою спеціально розробленого програмного модуля об'єднується і сортується Після ЦЬОГО за допомогою програми "WinMulda" (розробка ДонНТУ) виконується розрахунок осідань циклу по кожній очисній виробці визначають ступінь підробки земної поверхні, розраховуються величини максимального осідання, визначаються розміри напівмульд, межі зони впливу виробки і плоского дна і послідовно для кожної розрахункової точки визначають, чи потрапляє вона в зону впливу виробки, в яку напівмульду, а потім розраховуються величини осідання, котрі підсумовують з осіданнями від попередніх виробок 3 одержаних сумарних осідань на різні періоди відпрацювання формують дані для побудування графіків ІЗОЛІНІЙ осідань На графіках ІЗОЛІНІЙ осідань, які відповідають умовам відпрацювання всіх пластів за весь період ведення гірничих робіт, визначають площі ділянок, оконтурених визначеними ІЗОЛІНІЯМИ So, S-ioo, S200, , Si, знаходять відношення площі S,, що відповідає величині осідань, до площі всієї зони впливу So обчислюють відносну (нормовану по максимальному осіданню тім) величину осідань для ВІДПОВІДНО! ІЗОЛІНІЇ 11537 Лт і будують графіки взаємозв'язку величин Ді і ті,, (див Фіг) Запропонований спосіб прогнозу просторових зміщень земної поверхні вугільних шахт забезпечує підвищення точності і інформативності прогнозу просторових зміщень земної поверхні вугільних шахт за рахунок того, що 1) осідання земної поверхні розраховують на основі урахування взаємодії максимально можливої КІЛЬКОСТІ природних і техногенних чинників, 2) не вимагає великого обсягу повторних спостережень, 1 ч • X І " 3) ґрунтується на сучасних методах оброблення даних і розрахунків Джерела інформації 1 A c 1121412A СССР, МКИ 5 Е21В 49/00 Способ определения местоположения выхода сместителя разрывного тектонического нарушения под рыхлые отложения / А Г Акимов, Б Я Гвирцман, Н А Иофис и др - №3627492/22-03, заявлено 13 07 83г, Бюл №40 - С 34 2 А с 1790645 A3 СССР, МКИ 3 Е02Д 31/08 Способ прогноза деформаций земной поверхности при подработке структурных ослаблений / Л П Чепенко - 4880187/33, заявлено 23 01 93, Бюл №3 -С 31 .j Ч V і і і і і 1 L ад м Qf x ^ gun Відносні осідання Фіг. Комп'ютерна верстка М КЛКЖІН Підписне Тираж 26 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул Урицького, 45, м Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Глазунова, 1, м Київ - 42, 01601 t