Управление сдвижением горных пород на примере Верхнекамского месторождения

Региональным проявлением горного давления является сдвижение земной поверхности - деформирование подрабатываемого массива, вызванное изменением напряженно-деформированного состояния (НДС) пород, покрывающих разрабатываемые пласты. Изменение НДС пород будет происходить при отработке пластов системами как с длинными, так и с короткими очистными забоями в процессе развития очистного фронта в пространстве и во времени.

Равновесное состояние массива в процессе подработки нарушается, его внешняя граница - поверхность - перемещается в сторону выработанного пространства. Это перемещение характеризуется величиной сдвижения « ». За счёт сдвижения точек поверхности на ней образуется «мульда сдвижения», характеризуемая линейными и угловыми параметрами, представленными на рис. 1.

Значения угловых параметров приведены ниже (табл.1).

Таблица 1

Угловые параметры сдвижения

Месторождение	Угловые параметры, градусы
Верхнекамское

Рис.1. Элементы и угловые параметры мульды сдвижения.

а - главное сечение мульды сдвижения по падению-восстанию пласта; б - главное сечение мульды по простиранию: в - главное сечение мульды по падению-восстанию при неполной подработке земной поверхности; - угол падения пласта (для условий Верхнекамского месторождения можно принять а=0°, а в качестве основной рассматривать схему «б»); - граничные углы; - углыполных сдвижений; Д₁, Д₂ - размеры выработанного пространства по падению и простиранию, соответственно; L_1, L₂– размер краевой части мульды соответственно по восстанию и падению пласта; L₃ - размер краевой части мульды по простиранию пласта; L₄ - длина зоны полной подработки земной поверхности; I - внутренняя граница краевой части (ВГКЧ) мульды сдвижения.

Расчетными параметрами сдвижения подрабатываемого массива (параметрами деформаций поверхности, оцениваемыми эмпирико-аналитическим методом) являются: оседания ,м; наклоны i; кривизна ,м^-1; горизонтальные деформации . Суммарные (в зоне полной подработки и в зоне сжатия краевой части мульды) деформирования земной поверхности характеризуются макро- и микродеформациями. Для постоянных краев частей мульд сдвижения макродеформации рассчитываются по зависимостям:

(1)

где - оседание поверхности в точке с безразмерной координатой z, ;

х - расстояние от внутренней (со стороны выработанного пространства) границы краевой части (ВГКЧ) мульды до рассматриваемой в ее пределах точки, м;

Z_Т - длина краевой части мульды сдвижения в рассматриваемом сечении, м:

- в условиях полной подработки

(2)

- в условиях неполной подработки

где D - ширина выработанного пространства в рассматриваемом сечении мульды, м;

- расстояние от почвы разрабатываемого пласта до земной поверхности, м;

- оседание поверхности на ВГКЧ, достигнутое за время t, м; для случая конечных оседаний на этой границе:

, (3)

где - выемочная мощность пласта, м;

- коэффициент извлечения руды из недр, определяемый, например, при камерной системе разработки и комбайновой выемки руды как:

, (4)

где S_x - площадь очистной камеры, м²;

а - ширина камеры (при мно­гоходовых камерах - с учетом ширины межходовых целиков), м;