авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 |

Горных пород на параметры процессасдвижения земной поверхности в условиях восточногодонбасса

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Тетерин ЕлисейАндреевич

Влияниекрепости горных пород

на параметры процессасдвижения земной поверхности

в условиях ВосточногоДонбасса

25.00.16 – «Горнопромышленнаяи нефтегазопромысловая геология,

геофизика,маркшейдерское дело и геометриянедр»

Автореферат диссертациина соискание ученой степени

кандидата техническихнаук

г. Новочеркасск – 2009 г.

Работа выполнена вШахтинском институте (филиале)Государственного образовательногоучреждения высшего профессиональногообразования «Южно-Российскийгосударственный технический университет(Новочеркасский политехническийинститут)» на кафедре «Разработкапластовых месторождений».

Научныйруководитель доктор технических наук,профессор

Посыльный ЮрийВасильевич

Официальныеоппоненты доктор технических наук,профессор Макаров АлександрБорисович

кандидат техническихнаук

Ефимов АлександрМихайлович

Ведущаяорганизация ОАО «Донской уголь»

Защита состоится 28апреля 2009 г. в 1000 часов на заседаниидиссертационного совета Д.212.304.07 вЮжно-Российском государственномтехническом университете (Новочеркасскомполитехническом институте) по адресу: 346428,г. Новочеркасск, ул. Просвещения, 132,ЮРГТУ(НПИ), аудитория 107, тел.\факс(863-52) 2-84-63,e-mail: ngtu@novoch.ru

С диссертацией можноознакомиться в библиотеке ЮРГТУ(НПИ) г.Новочеркасск, ул. Просвещения, 132 или насайте университета: www.npi-tu.ru

Автореферат разослан«___» __________ 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета докт. техн. наук, проф. КолесниченкоЕвгений Александрович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКАРАБОТЫ

Актуальность проблемы.При подземной разработкеугольных месторождений рассчитываютсясдвижения и деформации в главных сеченияхмульды сдвижения земной поверхности.Расчет основывается на методе типовыхкривых: безразмерных функцияхраспределения оседаний, наклонов,кривизны, горизонтальных сдвижений иотносительных горизонтальных деформаций.Все расчетные формулы этого методавключают максимальное оседание, отпогрешности определения которого зависитпогрешность величин деформаций,используемых при выборе мер охраныподрабатываемых объектов. В связи с этимразработка методики расчета максимальногооседания земной поверхности с учетомкрепости горных пород, обеспечивающейповышение точности определения величиножидаемых сдвижений и деформаций, являетсяактуальной научной и практической задачей.Результаты сравнения максимальныхоседаний земной поверхности, полученныхпутем инструментальных измерений, сожидаемыми оседаниями, рассчитанными порекомендациям правил охраны сооружений,указывают на их расхождения. Величиныпогрешностей расчета достигают ±40% и более,что выше принятой погрешности ±20%. Причиныэтих расхождений в настоящее время ещедостаточно не изучены, поэтомуисследования факторов, влияющих наточность расчета максимального оседания,являются актуальными. В математическомвыражении максимального оседания правилохраны учитываются все геометрическиепоказатели пласта и горной выработки,влияющие на величину максимальногооседания, и не учитывается крепость горныхпород подрабатываемой толщи. В работепроведены исследования влияния крепостигорных пород на параметры процессасдвижения: оседания, наклоны, кривизну,горизонтальные сдвижения и деформации.

Целью работы является разработка методикирасчета максимального оседания земнойповерхности в зависимости отгеометрических показателей пласта, горнойвыработки и крепости горных пород,обеспечивающей повышение точностипараметров процесса сдвижения.

Идея работы заключается в использованииустановленной зависимости максимальногооседания земной поверхности отгеометрических показателей пласта, горнойвыработки и крепости горных пород.

Методы исследования:анализ геологической имаркшейдерской информации о процессесдвижения земной поверхности, сравнениерасчетных и измеренных оседанийповерхности земли, методы математическойстатистики и теории ошибок измерений.

Научные положения,выносимые на защиту:

1. Метод оценкипрочности горного массива в точкемаксимального оседания земнойповерхности, заключающийся в установлениипоказателя крепости пород с учетоммощностей прослоев толщи, построенииграфиков изолиний этого показателя поплощади мульды сдвижения и определении пографикам показателя крепости пород в точкемаксимального оседания.

2. Закономерностьвлияния крепости горных пород намаксимальное оседание в зависимости отподработанности горного массива,заключающаяся в том, что при первичнойподработке земной поверхности увеличениекрепости пород вызывает увеличениемаксимального оседания, апри повторной подработке максимальноеоседание уменьшается.

3. Методика расчетамаксимального оседания в зависимости отгеометрических показателей пласта, горнойвыработки и крепости горных пород,позволяющая повысить точность определенияпараметров процесса сдвижения.

Достоверность научныхположений обоснованаданными геологоразведочного бурения по 80скважинам Восточного Донбасса,использованием данных многолетнихинструментальных измерений сдвиженийземной поверхности в Шахтинском иГуковском угольных районах, применениемматематических методов обработкиинформации и сравнением данных измерениймаксимальных оседаний с расчетами.

Научная новизна заключается в развитиипредставлений о процессе сдвижения земнойповерхности в вертикальной плоскости иразработке метода прогноза ожидаемыхмаксимальных оседаний, в том числе:

созданыметодические основы оценки прочностигорного массива в точке максимальногооседания земной поверхности сиспользованием изолиний крепости горныхпород;

доказано, что крепость горных породоказывает различное влияние намаксимальное оседание земной поверхностипри первичной и повторнойподработках;

установлено, что величины максимальныхоседаний, рассчитанные с учетом крепостипород подрабатываемой толщи,характеризуются меньшей погрешностью посравнению с величинами, полученными подействующим правилам охранысооружений.

Практическая ценностьработы заключается в том, чтометодика расчета максимального оседания,учитывающая геометрические параметрызалежи, горной выработки и крепость пород,позволяет точнее рассчитывать ожидаемыедеформации земной поверхности. Болееточные ожидаемые деформации приводят куменьшению коэффициентов запаса припереходе от ожидаемых деформаций красчетным деформациям, которыеиспользуются при разработке мер охраныподрабатываемых объектов, что даетвозможность уменьшить затраты на эти мерыохраны.

Реализацияработы в производствоосуществлена в ЗАО «УК «Гуковуголь» в видеутвержденной техническим директоромметодики расчета максимального оседанияземной поверхности над горнымивыработками угольных шахт.

Апробация работы.Материалы диссертационнойработы докладывались на 49, 53, 54, 56 и 57-йнаучно-практических конференцияхстудентов и аспирантов ЮРГТУ (НПИ) в 2000, 2004,2005, 2007 и 2008 гг., на международныхсимпозиумах «Неделя горняка – 2005», «Неделягорня-ка – 2006», «Неделя горняка – 2007», «Неделягорняка – 2008»(Москва).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 11работ, включая 4 статьи в изданиях,рекомендованных ВАК РФ

Структура и объемработы. Диссертация состоитиз введения, 3 глав, заключения и 4приложений, включает 169 страниц текста, 67рисунков, 47 таблиц, список литературы из 102наименований.

Автор выражает глубокуюблагодарность и признательность научномуруководителю профессору, докторутехнических наук Ю. В. Посыльному, а такжепроф. В. М. Калинченко, проф. С. Г.Страданченко,проф. Н. В. Титову, проф. В. А. Матвееву заценные советы и замечания при подготовкедиссертационной работы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕРАБОТЫ

В первой главе приводится анализ результатовисследований процесса сдвижения земной поверхностис 20-х годов ХХстолетия и по настоящее время. В России первые инструментальныеизмерения на наблюдательных станциях былиначаты в Донецком, Кузнецком, Подмосковном,Карагандинском, Кизеловском бассейнах, нарудниках Урала, Кривого Рога, на Алтае, нарудниках Средней Азии в 1929–1930 гг. Ведущая роль впроведении инструментальных наблюдений втридцатые и сороковые годы принадлежитЦентральному научно-исследовательскомумаркшейдерскому бюро.

Большой вклад в науку осдвижении горных пород и земнойповерхности внесли С. Г. Авершин, А. Г.Акимов, И. М. Бахурин, Е. В. Беляев,В. М. Варлашкин, В. Н. Земисев, М. А. Иофис, О.Л. Кульбах, М. В. Коротков, С. П. Колбенков, Н.Н. Кацнельсон, Г. Н. Кузнецов, А. Н. Медянцев,А. Н. Мурашев, Р. А. Муллер, Г. В. Орлов, В. Н.Попов, А. Б. Макаров, А. М. Ефимов, А. Г.Шадрин и др.

Первые предложения порасчету максимального оседания земнойповерхности были выдвинуты в 40-е годыпрошлого столетия.

С. Г. Авершин вывелэмпирическую формулу для расчетамаксимального оседания при пологомзалегании угольного пласта:

,

где a– коэффициент,в условиях Донбасса равен 22;

Н – глубина разработок;

m – извлекаемаямощность пласта.

В вышедших в 1958 годувременных технических условияхпроектирования и строительства зданий исооружений на угленосных площадяхДонецкого угольного бассейна впервыеприводится методика расчета сдвижений идеформаций с использованием типовыхкривых.

В правилах охраны 1972года при первичной подработке с угломпадения пласта от 0 до 70 приводится формуламаксимального оседания

,

где qo –коэффициент, в районах залеганияантрацитов составляет 0,75;

– угол паденияпласта;

t1 и t2 – коэффициентыподработанности земной поверхностисоответственно по падению и простираниюпласта.

При повторныхподработках с углом падения от 0 до 25

,

где H1 –мощность по вертикали ранееподработанной толщи пород.

При повторныхподработках с углом падения от 26 до 70

.

В Гуковском угольномрайоне И. Ф. Озеровым были получены такиеформулы максимального оседания:

– приполной подработке по простиранию и припервичной или повторной подработках суглом падения до 45

,

где D1 – длина горнойвыработки по падению пласта;

– принеполной подработке по простиранию и припервичной или повторной подработках суглом падения до 45

,

где t2 – коэффициент, равный;

D2 –длина горной выработки по простираниюпласта.

В правилах охраны 1981 и1998 гг. расчет максимального оседаниявыполняется по формуле:

, (1)

где q0 = 0,75 для районовзалегания углей марок А и ПА при первичнойподработке;

N1 и N2 коэффициенты,определяемые в зависимости от отношениярасчетной длины лавы Dр к средней глубинеразработки Н.

При установлениизависимости величины максимальногооседания от геометрических показателей пласта, горнойвыработки и крепости горныхпород нами использован метод ступенчатойаппроксимации, разработанный профессоромЮ. В. Посыльным.

Теоретические основыэтого метода заключаются в следующихположениях:

1. Установление основной(общей) структурной формы аналитическоговыражения, характеризующего взаимосвязьоцениваемых параметров и влияющихфакторов на основе применения методовматематической статистики по опытнымданным.

2. Поэтапное уточнениеосновной структурной формы аналитическоговыражения путем последовательноговведения переменного выходногокоэффициента, который на предыдущейступени аппроксимации является величинойпостоянной.

3. Аналитическиевыражения на всех ступенях аппроксимацииустанавливаются по способу наименьшихквадратов, т.е. выполняются математическиедействия, обеспечивающие минимальноезначение суммы квадратов отклонений междуфактическими и расчетными значениямиисследуемого параметра (признака):

,

где и –соответственно, фактическое и расчетноезначения исследуемого параметра.

Сумма квадратовотклонений между фактическими ирасчетными величинами исследуемогопараметра на предыдущей ступени должнабыть больше суммы квадратов отклонений напоследующей ступени аппроксимации.

Для оценки точностирасчета используется формула

, (2)

где – относительнаясредняя квадратическая погрешностьрасчета максимального оседания;

– фактические(измеренные) максимальные оседания;

– ожидаемыемаксимальные оседания.

Далее рассмотреныгорно-геологические условия выемкизапасов угля в Гуковском иШахтинском районахВосточного Донбасса. Мощность разрабатываемых пластов вГуковском и Шахтинском угольных районахизменяется от 0,85 до 2,00 м, угол паденияпластов составляет 5–19, глубина горныхработ 220 – 998м, длины лав 140– 460 м, управление кровлей– полноеобрушение. Установлено, что вГуковском угольном районе в среднеммощность известняков составляет 4% от изучаемой мощности толщи пород,сланца глинистого – 7%, сланца песчано-глинистого – 22%, сланца песчаного– 27%, сланцауглистого – 2%,песчаника – 30%,прочих пород –8%. В Шахтинском угольном районе составпород следующий: известняк – 4%, сланец глинистый– 15%, сланецпесчано-глинистый – 7%, сланец песчаный – 43%, сланец углистый– 2%, песчаник– 26%, прочихпород –3%.

Сделаны выводы о том,что в структуру формул максимальногооседания на первых этапах исследованийвходили только мощность пласта и глубинагорных работ, затем были введены уголпадения пласта, размеры выработки попадению и простиранию и в последнихправилах охраны учтены размеры целиковугля, окружающих горную выработку.

Во второйглаве приводятся результаты исследованиярасчетов максимальных оседаний земнойповерхности с сороковых годов прошлогостолетия и по настоящеевремя (таблица 1) по одной и той жеинформации (таблица 2).

Таблица 1 – Результатыисследования погрешностей расчетамаксимального оседания

Автор

Формула

Погрешность формулы, относительные ед.

С. Г.Авершин

±0,38

Правила охраны 1972 г.

±1,07

И. Ф.Озеров

±0,56

Правила охраны 1981, 1998 гг.

±0,34



Pages:   || 2 | 3 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.