Аналітичні дослідження залежності кутових параметрів процесу зрушення в західному Донбасі

Abstract

Під час підземної розробки вугільних пластів відбуваються незворотні зміни в масиві гірських порід, що оточують вугільний пласт, який розробляється. Ці зміни є наслідком обвалення, осідання та горизонтального зсуву гірських порід над очисною виробкою, перерозподілу напружень у вміщуючих породах та їхнього деформування. Зміни в породному масиві спричиняють порушення земної поверхні над очисною гірничою виробкою, що виражається у зрушенні та деформуванні поверхні. Унаслідок цього на кожному гірничому підприємстві виникають завдання з охорони споруд і природних об’єктів від шкідливого впливу гірничих розробок. Гірниче законодавство України реґламентує, що під час підробки наявних об’єктів необхідно встановити раціональну виїмку вугілля і, за необхідності, застосувати заходи захисту від впливу гірничих виробок. Правила раціонального виймання вугілля передбачають визначення меж зон впливу гірничих виробок і тривалості процесу зрушення земної поверхні; визначення розрахункових і припустимих показників деформацій земної поверхні для об’єктів, що підробляються; встановлення вимог щодо раціонального виймання вугілля і застосування заходів захисту об’єктів, що підробляються, від впливу гірничих виробок. Тією чи іншою мірою питання раціонального виймання вугілля залежать від надійності методів і способів прогнозу зрушень і деформацій земної поверхні, які, своєю чергою, залежать від точності визначення початкових розрахункових параметрів, до яких відносять кутові параметри процесу зрушення. Ці параметри використовуються для визначення розмірів і положення мульди зрушення на земній поверхні та побудови зон небезпечного впливу гірничих розробок. У статті наведені результати аналітичних досліджень залежності кутових параметрів від різних гірничо-геометричних чинників, які вказують на неоднозначність і неналежну точність їх визначення. Сформульовано завдання, розв’язання яких дасть змогу збільшити надійність прогнозування впливу гірничих розробок на будівлі, споруди та природні об’єкти. During underground mining of coal seams, irreversible changes occur in the rock mass. These changes are the result of caving, subsidence and horizontal displacement of rocks above the mine, redistribution of stresses in the host rocks and their deformation. Changes in the rock mass cause disturbance of the ground surface above the mine workings through displacement and deformation of the surface. As a consequence, every mining enterprise faces the task of protecting structures and natural objects from the harmful effects of mining operations. Mining laws of Ukraine regulate that during the mining of existing mines it is necessary to establish rational coal excavation and, if necessary, to apply protection measures against the impact of mining operations. The rules of rational coal excavation provide definition of borders of zones of influence of mine workings and duration of the process of displacement of the earth surface; definition of calculated and allowable indicators of deformations of the earth surface for the objects under development; establishment of requirements for rational coal excavation and application of measures for protection of under development objects from the influence of mine workings. Reliability of solving the problems of rational coal excavation depends on the reliability of methods and ways of predicting the displacement and deformations of the earth surface. They, in turn, depend on the accuracy of determining the initial design parameters, which include angular parameters of the displacement process. These parameters are used to determine the size and position of the displacement trough and to construct zones of dangerous influence of mining operations. This paper presents the results of analytical studies of the dependence of angular parameters on various mining geometric factors. These studies indicate the ambiguity and insufficient accuracy of their determination. The problems, the solution of which will allow to increase the reliability of forecasting the impact of mining operations on buildings, structures and natural objects, are formulated.