CC BY
17
© Е.В. Беляев, Л.Н. Шакина, 2003
УЛК 550.312
Е.В. Беляев, Л.Н. Шакина
УПРАВЛЕНИЕ ГЕОМЕХАНИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ В ПОЛРАБАТЫВАЕМОМ ОКОЛОСТВОЛЬНОМ МАССИВЕ ГОРНЫХ ПОРОЛ НА УГОЛЬНЫХ ШАХТАХ
Границы подработанного массива и геомеханических зон (рис. 1, 2, 3, 4) в прямоугольной системе координат t, и ,у описываются уравнениями, приведенными в табл. 1, 2, 3., где а = адцт;' Ь = &дцт2; с = Сду;
У3 - углы, поясняемые на рис. 1 и равные:
Уз45°+0,5р; =У3 ± 0,5а ;
где р - осредненный угол внутреннего трения пород подрабатываемого массива, а - угол залегания пласта; О = ш1п^ Ои; О^, Ои = 1и/(а+Ь)<И; Qt = У2с<И; где 1и, 1t - размеры очистной выработки вдоль осей выработки и, ..
Нормальная высота подработанной толщи:
Н = 0,8 (Ин-Оиа Б\па)зеса; Нн - глубина нижней границы очистной выработки; если Ои>Н, то в расчет принимается Ои=Н; если О^Н, то принимается О =
Н;
Т = -а,+сО; V = а1соБа;
u = ±aB>H sec а ±QuctgX¥\ + a, sin a ;*) где ав aH m at - расстояние в плане от расчетной точки массива до ближайшей границы (или ее продолжения) выработанного пространства со стороны восстания, падения и простирания пласта соответственно, м; при этом, если точка находится над выработанным пространством, расстояния положительны, если над массивом угля - отрицательны; а! - расстояние по вертикали от расчетной точки до пласта.
*)Верхние знаки и индексы принимаются, если ан >QuA1;нижние знаки и индексы - если плоскости 2 с плоскостью 4 под углом 0,5 а к вертикали при QA > Q, если aн<Qu/X1; где X1=sin\y2-
Уравнения плоскостей (табл. 1-3) получены из известного уравнения в отрезках:
u +-L____^ = 1, где Q, Q, Qv - отрезки, отсекаемые
Q и Qt Qv
плоскостью на осях координат u, t v (рис. 1).
Уравнения границ геомеханических зон используют для определения безопасных расстояний от границ выработанного пространства угольных пластов до охраняемого объекта (например ствола). Для этого в уравнения соответствующих границ геомеханических зон подставляются значения а, Ъ с, а, Q, Q, Qt QV и находят безопасные расстояния ав а, а.
Таблица 1
ГРАНИЦЫ ГЕОМЕХАНИЧЕСКИХ ЗОН
Граница, разделяющая зоны № № на рис. 1.. Положение границы Уравнение граничной плоскости
Б-В; Д-Н I Параллельно оси г через верхнюю границу выработки под <у/2 к пласту u-v b=Qu b
Б-В; Д-Н; 2 Параллельно оси г через нижнюю границу выработки под <у/х к пласту u - cl=Qu а
Б-В Д-н 3 л,п Параллельно оси и через левую и правую границы выработки вкрест простирания под <ц/ъ к пласту + t - c-Qt с
в-г 4 Плоскость, параллельная пласту, проходящая на расстоянии () выше пласта = -Q
н 24 Плоскость, параллельная пласту, проходящая на расстоянии Q ниже пласта =Q
Б 25 Координатная плоскость и * =0
В-Д; А-Н 5 Параллельно оси t через верхнюю границу выработки под <ух к пласту и+а v=Qu b
В-Д А-Н 6 Параллельно оси г через нижнюю границу выработки под <у/2 к пласту -и +b v=Qu а
Д 7 Параллельно оси г через линию пересечения плоскостей 4 и 6 под углом <ц/х к пласту и+а v=-Qu(2a+b)
Д 8 Параллельно оси Ь через линию пересечения плоскостей 4 и 5 под <у/2 к пласту 72 и - b v = Qu(2a+b)
Граница, разделяющая зоны № № на рис.4.1. Положение границы Уравнение граничной плоскости
Г 9 Параллельно оси t через линию пересечения плоскостей 4 и 5 под < 90 0 - 0,5 а к пласту u+v tg0,5a =Qu(a+b-tga/2)
Г 10 Й8[ШЖ&1ьно оси / через линию пересечения плоскостей 4 и 6 под < 90 0 - 0,5 а к пласту u+v tg 0,5a = -Qu(a+b + tga/2)
В-Д А-Н 11л,п Параллельно оси и через левую и правую границы выработки вкрест простирания под <у/г к пласту + t/c+v =Qt
Д 12л.п Параллельно оси и через линии пересечения плоскостей 4 и 11л,п под< у/г к пласту + t-v c = c(2Q + Qt)
г 13 л.п Параллельно оси и через линии пересечения плоскостей 4 и 12л,п под <90° к пласту * t =c(Q+Qt)
д 21 Параллельно оси / через линию пересечения плоскостей 8 и 20 под <ц/х к пласту u+flv = Qu(a+2b)
д 22 Параллельно оси 1 через линию пересечения плоскостей 7 и 20 под < ц/ 2 к пласту -u +b v = Qu(2a + b)
д 23л,п Параллельно оси и через линии пересечения плоскости 20 с плоскостями 12 л,п под <у/ъ к пласту + t +v с = с (2Q + Qt)
Индексы Л. П. означают левую, правую границы и соответственна верхние и нижние знаки в формулах
Таблица 2
УРАВНЕНИЯ ГРАНИЧНЫХ ПЛОСКОСТЕЙ УЧАСТКОВ ЗОНЫ ПОЛНОЙ ПОАРАБОТКИ Б
№ границы Положение границы Уравнение границы
14 Вертикальная плоскость параллельная оси г, проходящая через линию пересечения плоскостей I и 4 (рис.1 а) и+у а =0И Ъ - 0 (Ь+^а)
15 Вертикальная плоскость, параллельная оси г, проходящая через линию пересечения плоскостей 2 и 4 (рис.1 а) и +у а =0и Ь- ()(Ъ+\%а)
16 л, п Вертикальные плоскости, параллельные осям координат и, V, проходящие через линии пересечения плоскостей 3 л,п с плоскостью 4 (рис 1 б) т 1 = с(0, -0)
17 л,п Плоскость, параллельная пласту, проходящая через оси координат г и и под углом а к горизонту у=0
1.Буквенные обозначения даны выше.
2.Индексы Л П означают принадлежность плоскости к левой и правой границы выработки, идущих вкрест простирания.
3. Верхние знаки в уравнениях относятся к зоне Б, нижние -к зоне А.
Например, (рис. 1), для точки 25 на границе В: а=0, с, для точки 26 на границе 9-ав=Ои (этаа-а); для точки 27 на границе 10-ан=0и (b+tg 0,5 а)соБ а+а1 ^д 0,5 а-эт а).
По этим значениям а, а, ан можно построить границы предохранительных целиков угля для защиты от сдвижений массива на границах 9, 10, 13.
Уравнения границ 3 л, п, 5, 6 разгруженной от горного давления зоны А (рис. 1) позволяют найти границы разгрузочной очистной выработки относительно охраняемой подготовительной выработки.
Уравнения границ 1, 2, 4 зоны Б полных обрушений пород кровли позволяют оградить наиболее опасный участок подработанного массива.
На практике могут встретиться ряд и других горно-геометрических задач, при решении которых могут быть полезны предлагаемые уравнения границ геомеханических зон:
Таблица 3
УРАВНЕНИЯ ГРАНИЧНЫХ ПЛОСКОСТЕЙ УЧАСТКОВ ЗОНЫ ПРОГИБОВ Г
№ границы Положение границы Уравнение границы
24 Плоскость, параллельная оси t, проходящая через линию пересечения плоскости 1 с плоскостью 4 под углом 0,5 а к вертикали при Qu > 0, если 0, >Н, то uвcXg0,5a+v=Qв если 0И < Н, то и ^ 0,5а + у =-0,
25 Плоскость, параллельная оси г, проходящая через линию сечения плоскости 2 с плоскостью 4 под углом 0,5 а к вертикали при > 0, ин = &% 0,5а+ин = -QH если ()и < Н, то и ctg0,5а+у =-0,
26 Плоскость, параллельная оси проходящая через линию пересечения плоскостей I и 2 под углом 0,5 а к вертикали при ()и < Qt и 0,5 а + у = - 0„
27 л,п Плоскости, параллельные плоскости XIV , проходящие через линии пересечения плоскостей Зл,п с плоскостью 4 при ()(> Qu если 0и >Н, то 1 = -0,8 Не; если Qu < Н, то і = -0„с
28 л,п Плоскость, параллельная плоскости и у , проходящая через линию пересечения плоскостей Зл, Зп при 7 кЬ о
А - разгрузки надрабатываемого массива; Б - зоны полной подработки и обрушения пород кровли; В - зоны сдвигов пород параллельно плоскостям 5, 6; Г - зоны прогибов массива, примыкающего к земной поверхности; Д - зоны опорного давления массива.
Геомеханическое обоснование расчетной схемы подработанного массива дано в работах [1-3]
Итак, составлена система уравнений границ геомеханических зон подрабатываемого массива горных пород, позволяющих решать горногеометрические задачи: охраны подрабатываемых объектов на земной поверхности и в земной толще, построения предохранительных целиков угля, определения границ зон обрушения, разгрузки, сдвигов и прогибов массива.
---------------------------------------------------------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Беляев Е.В. «Теория подрабатываемого массива горных пород». М., Наука, 1986 г.,175стр.
2. Беляев Е.В. «Геомеханические преобразования и охрана подрабатываемых территорий». М., Наука, 1988 г., 191 стр.
3. Беляев Е.В. «Защита подрабатываемых сооружений». М., Наука, 1989г., 184 стр.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ --------------------------------------------------
Беляев Е.В. - доктор технических наук, НТЦ «Промышленная безопасность». Шакина Л.Н. - горный инженер маркшейдер, НТЦ «Промышленная безопасность».
Файл:
Каталог:
Шаблон:
Заголовок:
Содержание:
Автор:
Ключевые слова: Заметки:
Дата создания:
Число сохранений: Дата сохранения: Сохранил:
Полное время правки: Дата печати:
При последней печати страниц: слов: знаков:
БЕЛЯЕВ~1
в:\По работе в универе\2003г\Папки 2003\01ЛВ11~03
С:\и8еге\Таня\ЛррБа1а\Коаті^\Місго8ой\ШаблоньіШогта1Ло1т
Е
ЛІехаМге Каїаіоу
16.09.2003 15:40:00 11
18.09.2003 14:32:00 Гитис Л.Х.
47 мин.
09.11.2008 17:59:00 2
675 (прибл.)
3 852 (прибл.)
