Взаємозв'язок між опусканням земної поверхні і опорним тиском над очисним вибоєм

https://doi.org/10.23939/jgd2023.01.028
Надіслано: Березень 16, 2023
1
Національний технічний університет «Дніпровська політехніка»
2
Національний технічний університет «Дніпровська політехніка»
3
Національний технічний університет «Дніпровська політехніка
4
Придніпровська академія будівництва та архітектури

Метою цієї роботи є розробка методики визначення приросту напруги над рухомим очисним вибоєм шахт Західного Донбасу. У роботі представлений варіант вирішення поставленого завдання на основі аналізу результатів інструментальних спостережень за деформацією масиву гірських порід над очисним вибоєм, що рухається. Основними геометричними показниками зони підвищеного гірського тиску є її ширина (довжина) і дальність поширення в покрівлю і підошву пласта, що відпрацьовується. На даний момент не розглянуто кількісні показники цієї зони, а її ширина (довжина) у Західному Донбасі визначається з точністю 50%. Таким чином, дослідження у цьому напрямі є актуальними. Експериментальною основою для проведення досліджень є результати інструментальних замірів деформацій у двох вертикальних свердловинах, що розташовані попереду рухомого очисного вибою та результати обробки геодезичних спостережень на 30 спостережних станціях, розташованих на земній поверхні. На основі аналізу геодезичних інструментальних спостережень за зсувом масиву, що підробляється, уточнено геометричні параметри зони підвищеного гірського тиску. Запропоновано методику визначення коефіцієнта приросту напруги над очисним вибоєм шахт Західного Донбасу, що рухається. Встановлено емпіричні коефіцієнти функції розподілу вертикальної напруги в межах зони опорного тиску. Встановлено взаємозв'язок між опусканням земної поверхні попереду очисного вибою, що рухається, і величинами приросту напруг у крайовій частині розроблюваної очисної виробки. Достовірність отриманих результатів підтверджується геофізичними дослідженнями у Західному Донбасі, а також результатами натурних спостережень.

  1. Chen, B., Li, Z., Yu, C., Fairbairn, D., Kang, J., Hu, J., & Liang, L. (2020). Three-dimensional time-varying large surface displacements in coal exploiting areas revealed through integration of SAR pixel offset measurements and mining subsidence model. Remote Sens. Environ., 240, 111663. https://doi.org/10.1016/j.rse.2020.111663
  2. Chen, L., Zhang, L., Tang, Y., & Zhang, H. (2018). Analysis of mining-induced subsidence prediction by exponent Knothe model combined with INSAR and leveling. ISPRS Annals of Photogrammetry, Remote Sensing & Spatial Information Sciences, (4)3, 53–59. https://doi.org/10.5194/isprs-annals-IV-3-53-2018
  3. Dai, H., Li, P., Marzhan, N., Yan, Y., Yuan, C., Serik, T., Guo, J., Zhakypbek, Y., & Seituly, K. (2022). Subsidence control method by inversely-inclined slicing and upward mining for ultra-thick steep seams. Int J Min Sci Technol., 32(1), 103–112. https://doi.org/10.1016/j.ijmst.2021.10.003
  4. Elashiry, A. A., Gomma, W. A., & Imbaby, S. S. (2009). Numerical modeling of surface subsidence induced by underground phosphate mines at Abu-Tatur area. Journal of Engineering Sciences, Assiut University, (37) 3, 699–709.
  5. Holla, L., & Barclay, E. (2000). Mine subsidence on the Southern Coalfield New South Wale.  Publications of the New South Wales Department of Mineral Resources, Sydney, 118 p.
  6. Junker, M. (2006). Gebirgsbeherrschung von Flözstrecken. Glückauf, Essen, Germany, 172 p.
  7. KD 12.01.01.503-2001. Roof control and fastening in longwalls on coal seams with a dip angle of up to 35°º (2001). Standart, Donetsk: DonUGI, 141 p.
  8. Khalymendyk, Yu., Bruy, A., & Zabolotnaya, Yu. (2013). The results of instrumental observations on rock pressure in order to substantiate complete excavation of coal reserves. Annual Scientific-Technical Colletion. Mining of Mineral Deposits, 165-168.
  9. Kuchin, A. S. (2011). The shift of a rock mass over a moving stope in the Western Donbass. Scientific practice of UkrNDMI NAS of Ukraine, (9), 10-19. http://dspace.nbuv.gov.ua/bitstream/handle/123456789/99673/01-Kuchin.pdf?sequence=1. (in Russian).
  10. Kuchin, A. S. (2011). The movement of the rock mass in the Western Donbas. Problems of mountain pressure, Collection of scientific papers. Donetsk: DonNTU, (19), 38–61. (in Russian).
  11. Kuchin, O. S., Chemakina, M. V., & Balafin I. E. (2017). Displacement of undermining rock mass above the moving longwall. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, (1), 55–60. http://nvngu.in.ua/index.php/en/component/jdownloads/finish/66-01/8599-0...
  12. Lee, F. T., & Abel, J. F. (1983). Subsidence from underground mining environmental analysis and planning considerations. Geological survey circular (876), 28 р. https://www.osti.gov/biblio/6149371
  13. Ma, S., Li, J., & Li, Z. (2022). Critical support pressure of shield tunnel face in soft-hard mixed strata. Transp. Geotech., 37, 100853. https://doi.org/10.1016/j.trgeo.2022.100853
  14. Monitoring the state of workings in areas of high rock pressure of deep mines "Pavlogradugol" and developing recommendations for supporting workings in these areas. (2011). Final report on research project №050128 /10-11/ 4677-U.
  15. Nazimko, I. V. (2008). Experimental evaluation of the length of dependence of rock consoles. Naukovі pracі UkrNDMІ NAN Ukrainy, (2), 118–124.
  16. Rules for undermining buildings, structures and natural objects during underground coal mining: HSTU 101.00159226.001-2003. Kyiv: Minpalyvenerho Ukrainy, 2003. 126 p. https://zakon.isu.net.ua/sites/default/files/normdocs/pravila_pidrobki_b...
  17. Location, security and support of mine workings in the processing of coal seams in mines. Guiding normative document. (2001). Standart, Kyiv: Ministry of Energy and Coal Industry of Ukraine, 148 p.
  18. Sdvyzhkova, O. O., Babets, D. V., Kravchenko, K. V., & Smirnov, A.V. (2016). Determination of the displacements of rock mass nearby the dismantling chamber under effect of plow longwall. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, (2), 34–42. http://nvngu.in.ua/index.php/en/component/jdownloads/finish/60-02/8483-2...
  19. Sepehri, M., Apel, D. B., & Hall, R. A. (2017). Prediction of mining-induced surface subsidence and ground movements at a Canadian diamond mine using an elastoplastic finite element model. Int. J. Rock Mech. Min., 100, 73–82. https://doi.org/10.1016/j.ijrmms.2017.10.006
  20. Shahsenko, O. M., Khoziaikina, N. V., & Tereshchuk, R. M. (2017). Distribution of displacements around a single mine working driven in stratified rock mass. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, (6), 40–46. http://nvngu.in.ua/jdownloads/pdf/2017/06/6_2017_Shashenko.pdf
  21. Subsidence from coal mining activities. Background review. (2014). Department of the Environment, Commonwealth of Australia, 67 р.
  22. Subsidence Monitoring Program ULN SD PLN 0061 (2007). Environment & Community Management, Ulan Coal Mines Ltd, 52 р.
  23. Tereschuk, R., Grigoriev, O., Tokar, L., & Tikhonenko, V. (2014). Control of stability of mine workings equipped with roof bolting. New Developments in Mining Engineering 2015: Theoretical and Practical Solutions of Mineral Resources Mining, 411-415.
  24. Yang, D., Qiu, H., Ma, S., Liu, Z., Du, C., Zhu, Y., & Cao, M. (2022). Slow surface subsidence and its impact on shallow loess landslides in a coal mining area. CATENA, 209, 105830. https://doi.org/10.1016/j.catena.2021.105830
  25. Zhao, J., & Konietzky, H. (2020). Numerical analysis and prediction of ground surface movement induced by coal mining and subsequent groundwater flooding. Int. J. Coal Geol., 229, 103565. https://doi.org/10.1016/j.coal.2020.103565
  26. Zheng, M., Li, S., Zhao, H., Huang, X., & Qiu, S. (2021). Probabilistic analysis of tunnel displacements based on correlative recognition of rock mass parameters. Geosci. Front., 12(4), 101136. https://doi.org/10.1016/j.gsf.2020.12.015