Спосіб визначення зрушень і деформацій земної поверхні при складному контурі очисної виробки

Реферат: Спосіб визначення зрушень і деформацій земної поверхні при складному контурі очисної виробки включає вимірювання довжин вибою і виїмкового стовпа очисної виробки в шахті, вимірювання на поверхні з метою визначення положень фактичних розрахункових точок для побудування фактичного контуру очисної виробки і нанесення фактичних розрахункових точок на план гірничих виробок, вибір напрямів системи координат XOY. Виїмковий стовп ділять на блоки, згладжують контури кожного блока із сторонами, паралельними напрямам простягання і падіння порід, визначають положення початкової і кінцевої умовних розрахункових точок лінії, розташованих від згладженого контуру першого й останнього блоків на такій же відстані, як і відповідні фактичні точки від фактичного контуру блоків, визначають зрушення і деформації земної поверхні від впливу кожного блока з урахуванням часткового впливу відпрацювання суміжних блоків на суміжні розрахункові точки і підсумовують зрушення і деформації від кожного блока. UA 69111 U (12) UA 69111 U UA 69111 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до способів визначення зрушень і деформацій земної поверхні при підземному вийманні запасів вугілля, коли очисна виробка має складний контур, а саме, коли довжина вибою лави змінюється на протязі виїмкового стовпа, що відпрацьовується. При існуючому способі визначення зрушень і деформацій земної поверхні при складному контурі очисної виробки [1] має місце діагональне положення вибою лави, і дотримується умова п. 5.1.4 "Правил…" [2], тобто розміри виступів контуру відпрацьованої площі в площині пласта не перевищують 0,2 Н (Н - середня глибина розробки пласта) і повинні бути не більше 100 м. У випадках, коли довжина лави змінюється на протязі відпрацювання виїмкового стовпа і при згладжуванні контуру виїмкового стовпа вимога п. 5.1.4 "Правил…" [2] не дотримується, тобто розміри виступів контуру відпрацьованої площі перевищують 0,2 H або 100 м; у цих випадках виїмковий стовп ділять на блоки до величин, коли при згладжуванні блоків розміри виступів контурів суміжних блоків не перевищують 0,2 H або 100 м. Визначення зрушень і деформацій для кожного окремого блока згідно з "Правилами…" [2] та їх підсумовування не утворюють плоского дна в мульді осідань, тому що цей спосіб передбачає відпрацювання кожного подальшого блока після закінчення процесу зрушення від впливу попереднього, в результаті чого лінія осідань земної поверхні матиме хвилеподібний вигляд, в той час як при безперервному відпрацьовуванні виїмкового стовпа при плавному зміненні довжини лави повинне утворюватися плоске дно, тобто лінія осідання повинна бути плавною. Таким чином, діючий спосіб визначення зрушень і деформацій при розподілі виїмкового стовпа на блоки з різною довжиною лави не дозволяє врахувати безперервність відпрацювання виїмкового стовпа й одержати плавну лінію осідань в межах плоского дна мульди зрушення. В основу корисної моделі поставлено задачу створення способу визначення зрушень і деформацій земної поверхні при складному контурі очисної виробки, при якому за рахунок розподілу виїмкового стовпа на блоки, згладжування контурів кожного блока із сторонами, паралельними напрямам простягання і падіння порід, визначення положень початкової і кінцевої умовних розрахункових точок лінії, розташованих від згладженого контуру першого й останнього блоків на такій же відстані, як і відповідні фактичні точки від фактичного контуру блоків, визначення зрушень і деформацій земної поверхні від впливу кожного блока з урахуванням часткового впливу відпрацювання суміжних блоків на суміжні розрахункові точки і підсумовування зрушень і деформацій від кожного блока досягається технічний результат враховуючи безперервність відпрацювання виїмкового стовпа, одержують в межах плоского дна мульди зрушення плавну лінію осідання земної поверхні. Поставлена задача вирішується тим, що в способі визначення зрушень і деформацій земної поверхні при складному контурі очисної виробки, що включає вимірювання довжин вибою і виїмкового стовпа очисної виробки в шахті, вимірювання на поверхні з метою визначення положень фактичних розрахункових точок для побудування фактичного контуру очисної виробки і нанесення фактичних розрахункових точок на план гірничих виробок, вибір напрямів системи координат XOY, згідно з корисною моделлю, виїмковий стовп ділять на блоки, згладжують контури кожного блока із сторонами, паралельними напрямам простягання і падіння порід, визначають положення початкової і кінцевої умовних розрахункових точок лінії, розташованих від згладженого контуру першого й останнього блоків на такій же відстані, як і відповідні фактичні точки від фактичного контуру блоків, визначають зрушення і деформації земної поверхні від впливу кожного блока з урахуванням часткового впливу відпрацювання суміжних блоків на суміжні розрахункові точки і підсумовують зрушення і деформації від кожного блока. Згідно з пропонованим способом, безперервність відпрацювання виїмкового стовпа враховують за рахунок того, що при визначенні зрушень і деформацій земної поверхні від кожного блока приймають довжину лави в кожному блоці, а як розмір блоків за простяганням враховують довжину виїмкового стовпа; при цьому зрушення і деформації визначають для ділянки лінії умовних розрахункових точок в межах спільного впливу суміжних блоків з урахуванням часткового впливу кожного з суміжних блоків на суміжні розрахункові точки спільного впливу. Міру часткового впливу блока визначають відповідно до таблиці 1, складеної на підставі таблиці А. 4 "Правил…" [2] для умов повної підпрацьованості земної поверхні. На межі суміжних блоків їхній вплив приймають рівним по 50 %. Враховуючи, що розміри напівмульди при повній підпрацьованості земної поверхні можна прийняти рівними Н [3], частковий вплив блока слід приймати від межі між блоками у бік блока на відстань 0,1 Н - 71 %, на відстань 0,2 Н - 86 %, на відстань 0,3 Н - 95 %, а від межі у бік суміжного блока на відстань 0,1 H-29 %, на відстань 0,2 Н - 14 %, на відстань 0,3 Н - 5 %. Враховуючи, що точність розрахунку зрушень і деформацій становить порядку 10 %, часткову участь слід враховувати для розрахункових точок, розташованих від межі між блоком на відстані, рівній або менше 0,2 H. 1 UA 69111 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Таким чином, існуючий спосіб [1,2] при розподілі виїмкового стовпа на блоки не дозволяє врахувати безперервність руху вибою лави, а припускає відпрацювання кожного подальшого блока після закінчення процесу зрушення земної поверхні від попереднього блока, в результаті чого одержують хвилеподібну лінію осідань. Пропонований спосіб дозволяє враховувати безперервність руху вибою лави на протязі відпрацювання виїмкового стовпа за рахунок зміни розмірів кожного блока по напряму простягання, приймаючи цей розмір рівним розмірам виїмкового стовпа, а зрушення і деформації земної поверхні від впливу кожного блока визначати з урахуванням часткового впливу відпрацювання суміжних блоків на суміжні розрахункові точки і підсумовувати зрушення і деформації від кожного блока. Таким чином, заявлений спосіб відповідає критерію "новизна". Приклад конкретного виконання наведений на викопіюванні з плану гірничих виробок (Фіг. 1) та вертикальному розрізі (Фіг. 2). Спосіб здійснюють таким чином. Вимірюють довжини вибоїв в шахті на початку і в кінці виїмкового стовпа, які відповідно рівні 300 і 100 м, довжину виїмкового стовпа - 1500 м, вимірюють положення розрахункових точок на поверхні першої № 1 і останньої № 37, наносять контури лави АВСД, що відпрацьовується, і фактичні розрахункові точки на план гірничих виробок (Фіг. 1). Сполучають точки № 1 і № 37, одержують лінію розрахункових точок 1. Вибирають напрям системи координат XOY. Будують вертикальний розріз по лінії простягання пласта (Фіг. 2). Визначають середню глибину відпрацювання пласта - 375 м, кут падіння пласта - 12°, потужність пласта -2 м. Згладжують контур виїмкового стовпа із сторонами, паралельними напрямам простягання і падіння порід, одержують середню довжину лави 200 м, в цьому випадку розміри виступів контуру відпрацьованої площі перевищують 0,2 Н, тобто не дотримується вимога "Правил…" [2]. Тому ділять виїмковий стовп на два рівні виїмкові блоки, згладжують контури виїмкових блоків, одержують довжини лав у блоках 250 мі 150 м, різниця виступів становить 100 м, в цьому випадку також не дотримується вимога "Правил…" [2]. Тому ділять виїмковий стовп на чотири рівні блоки I-IV, згладжують контури кожного блока, довжини лав при цьому становлять відповідно 275 м, 225 м, 175 м і 125 м. У цьому випадку розміри виступів суміжних блоків становлять 50 м і не перевищують 0,2 Н - дотримується вимога "Правил…" [2]. Визначають положення умовних розрахункових точок: початкової № 1 і кінцевої № 37 відносно згладжених меж блоків на такій же відстані, як і фактичні розрахункові точки від фактичного контуру блоків. Сполучають початкову і кінцеву розрахункові точки й одержують лінію умовних розрахункових точок 2. Визначають зрушення і деформації від впливу кожного згладженого блока, враховуючи їхні фактичні розміри, відповідно до "Правил…" [2] і підсумовують їх - в результаті одержують хвилясту лінію 3, не характерну для плоского дна мульди зрушення, тому що чергуються максимуми і мінімуми осідань, що при безупинному посуванні вибою і плавній зміні довжини лави відбуватися не повинне, тобто в даному випадку не враховане безупинне посування очисного вибою. Для того щоб врахувати безперервне посування вибою, визначають зрушення і деформації для кожного згладженого блока окремо, приймаючи довжину лави по згладженому блоку, а розмір блока за простяганням приймають рівним повній довжині виїмкового стовпа, тобто 1500 м, при цьому на межах між блоками визначають відстані від межі до суміжних розрахункових точок в частках глибини 1/Н, по табл. 1 визначають коефіцієнт часткового впливу К і, відповідно, осідання від попереднього і подальшого блоків (табл. 2). Одержані по кожному блоку результати, з урахуванням часткового впливу сусідніх блоків, підсумовують (табл. 2), одержують лінію осідань 4 з урахуванням безперервного посування очисного вибою у міру відпрацювання виїмкового стовпа. На Фіг. 2 показана лінія осідань 3, одержана відповідно до "Правил…" [2], і лінія осідань 4, одержана за пропонованим способом. Таким чином, пропонований спосіб визначення зрушень і деформацій земної поверхні при довжині лави, що змінюється на протязі виїмкового стовпа і розташуванні протяжних комунікацій по напряму, близькому до простягання пласта, дозволяє істотно уточнити характер розвитку зрушень і деформацій земної поверхні й об'єктивно оцінити вплив підробки на об'єкти, розташовані в зоні впливу гірничих робіт. 55 2 UA 69111 U Таблиця 1 Ступінь впливу блока попереднього наступного 0,50 0,50 0,54 0,46 0,58 0,42 0,63 0,37 0,67 0,33 0,71 0,29 0,74 0,26 0,77 0,23 0,80 0,20 0,83 0,17 0,86 0,14 Відстань до розрахункової точки від меж між блоками (l/Н) 0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 0,12 0,14 0,16 0,18 0,20 Таблиця 2 Блок 1 Номер Осідан точки 1/Н ня, мм 1 2 3 1 0 2 11 3 67 4 198 5 414 6 680 7 889 8 1017 9 1086 10 1125 0,2 11 1159 0,68 12 1193 0,68 13 1214 0,2 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 Блок 2 Осідан1/Н ня, мм 4 5 6 К 0,86 0,66 0,34 0,14 1124 1148 1172 1196 1221 1244 1252 1259 1267 1274 1282 Блок 3 Блок 4 ОсіданОсідан1/Н К 1/Н К ня, мм ня, мм 7 8 9 10 11 12 13 К 0,2 0,14 0,68 0,34 0,68 0,66 0,2 0,86 0,14 0,77 1117 0,14 0 0,5 1109 0 0,14 0,23 1100 0,14 1092 1067 1041 1014 987 0,2 961 0,68 931 0,68 894 0,2 3 0,23 0,5 0,77 0,86 0,66 0,34 0,14 582 545 508 471 434 392 329 242 137 0,2 0,68 0,68 0,2 0,14 0,34 0,66 0,86 Осідання від блоків, мм попере подаль- сумарднього шого ні 14 15 16 0 11 67 198 414 680 889 1017 1086 968 157 1125 765 390 1155 406 773 1179 170 1029 1199 1221 1244 1252 1259 976 257 1233 637 554 1191 295 847 1142 1092 1067 1041 1014 849 82 931 634 185 819 317 335 652 125 405 530 434 321 329 242 137 UA 69111 U Продовження таблиці 2 Блок 1 Номер Осідан точки 1/Н ня, мм 1 2 3 34 35 36 37 5 10 Блок 2 Осідан1/Н ня, мм 4 5 6 К Осідання від блоків, мм ОсіданОсіданпопере подаль- сумарК 1/Н К 1/Н К ня, мм ня, мм днього шого ні 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 57 57 16 16 2 2 0 0 Блок 3 Блок 4 Джерела інформації: 1. Патент на корисну модель 60106, МПК G01B 5/004. Спосіб визначення зрушень і деформацій земної поверхні при складному контурі очисної виробки / А.В. Трифонов, Є.Т. Сушко. Заявка № u201013920; заявлено 22.11.2010. Опубл. 10.06.2011. - Бюл. № 11. - С. 10. 2. ДСТУ 101.00159226.001-2003. Правила підробки будівель, споруд і природних об'єктів при видобуванні вугілля підземним способом. - Введ. 01.01.2004. - К., 2004. - 128 с 4. Шнеер В. Р., Трифонов А. В., Блинникова Е. В., Терещук Ю. А. Продолжительность процесса сдвижения земной поверхности/ Шнеер В. Р., Трифонов А. В., Блинникова Е. В., Терещук Ю. А. // Наук. пр. УкрНДМІ HAH України: зб. наук. пр. - Донецьк.-2011. - № 8. - С. 25-29. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 20 25 Спосіб визначення зрушень і деформацій земної поверхні при складному контурі очисної виробки, що включає вимірювання довжин вибою і виїмкового стовпа очисної виробки в шахті, вимірювання на поверхні з метою визначення положень фактичних розрахункових точок для побудування фактичного контуру очисної виробки і нанесення фактичних розрахункових точок на план гірничих виробок, вибір напрямів системи координат XOY, який відрізняється тим, що виїмковий стовп ділять на блоки, згладжують контури кожного блока із сторонами, паралельними напрямам простягання і падіння порід, визначають положення початкової і кінцевої умовних розрахункових точок лінії, розташованих від згладженого контуру першого й останнього блоків на такій же відстані, як і відповідні фактичні точки від фактичного контуру блоків, визначають зрушення і деформації земної поверхні від впливу кожного блока з урахуванням часткового впливу відпрацювання суміжних блоків на суміжні розрахункові точки і підсумовують зрушення і деформації від кожного блока. 4 UA 69111 U Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5