1. Основные понятия, термины и обозначения параметров сдвижения земной поверхности

1. Основные понятия, термины и обозначения параметров

сдвижения земной поверхности

Ожидаемыми называются сдвижения и деформации, определяемые в условиях, когда имеются достоверные календарные планы развития горных работ (при пятилетнем и оперативном планировании горных работ) и достоверно известно положение проектируемых очистных горных выработок.

Вероятными называются сдвижения и деформации, определяемые на стадии разведки месторождения, проектирования и строительства шахты или генеральных схем раскройки шахтного поля в условиях, когда конкретные положения очистных выработок достоверно не определены.

Вероятные сдвижения и деформации используются для выбора принципиальных схем ведения горных работ в зонах влияния на охраняемые объекты, оценки дополнительных затрат на защиту объектов и сооружений, выбора мер защиты проектируемых объектов.

Расчетными называются сдвижения и деформации, определяемые с учетом ошибок сдвижений и деформаций, вызванных погрешностями расчетов их максимальных значений, и ошибки положения зоны сдвижения или характерных ее участков на поверхности. (Определяются путем умножения на коэффициенты перегрузки и с учетом ошибки положения зоны сдвижения или характерных ее участков на поверхности).

Зона сдвижения земной поверхности - участок земной поверхности, подвергшийся сдвижению под влиянием горных выработок.

Мульда сдвижения - участок земной поверхности, подвергшийся сдвижению под влиянием отдельной очистной выработки.

Оседание земной поверхности (мм) - вертикальная составляющая векторов сдвижения точек в зоне (мульде) сдвижения.

Максимальное оседание - наибольшая вертикальная составляющая векторов сдвижения точек при закончившемся процессе сдвижения.

Различают максимальное оседание (мм):

- при полной подработке - ;

- при неполной подработке - .

Горизонтальное сдвижение земной поверхности (мм) - горизонтальная составляющая векторов сдвижения точек в зоне (мульде) сдвижения.

Максимальное горизонтальное сдвижение (мм) - наибольшая горизонтальная составляющая векторов сдвижения точек при закончившемся процессе сдвижения.

Различают максимальные горизонтальные сдвижения:

- при полной подработке - ;

- при неполной подработке - .

Полная подработка земной поверхности - подработка ее очистными выработками, при которой в мульде сдвижения не происходит увеличения максимального оседания при дальнейшем увеличении размеров выработанного пространства. При пологом залегании пластов при полной подработке образуется так называемое плоское дно.

Неполная подработка земной поверхности - подработка, при которой с увеличением размеров выработанного пространства увеличивается максимальное оседание земной поверхности.

Коэффициент подработанности земной поверхности - отношение фактического размера выработанного пространства вкрест простирания или по простиранию пласта к минимальному размеру, при котором наступает полная подработка поверхности.

Различают коэффициенты подработанности (безразмерные):

- вкрест простирания пласта - ;

- по простиранию пласта - .

Для расчетов при отсутствии сдвижения пород лежачего бока используются параметры , .

При полной подработке земной поверхности коэффициенты подработанности по линиям простирания и вкрест простирания пласта равны единице.

Главные сечения мульды сдвижения - вертикальные сечения мульды по простиранию и вкрест простирания пласта, проходящие через точки с максимальными оседаниями поверхности.

Углы полных сдвижений - внутренние относительно выработанного пространства углы, образованные на вертикальных разрезах по главным сечениям мульды плоскостью пласта и линиями, соединяющими границы выработки с границами плоского дна в главных сечениях мульды сдвижения.

Различают углы полных сдвижений (рис. 1):

- у нижней границы выработки - (...°);

- у верхней границы выработки - (...°);

- у границы выработки по простиранию - (...°).

Угол максимального оседания - угол со стороны падения пласта, образованный на вертикальном разрезе в главном сечении мульды вкрест простирания пласта горизонтальной линией и линией, соединяющей середину очистной выработки с точкой максимального оседания земной поверхности (см. рис. 1).

Рис. 1. Параметры процесса сдвижения:

а - при наклонном залегании пласта; б - при горизонтальном

залегании пласта (по простиранию); в - при крутом залегании

пласта ; 1 - наносы; 2 - мезозойские

отложения; 3 - коренные породы

Длина полумульды - расстояние в главном сечении на разрезе вкрест простирания или по простиранию (см. рис. 1) между границей мульды и точкой пересечения с земной поверхностью линии, проведенной под углом полных сдвижений (при полной подработке) или углом максимального оседания (при неполной). Участок плоского дна при расчете сдвижений и деформаций в длину полумульды не включается.

Различают длины полумульд (м), см. рисунки 1, 2:

- со стороны падения - ;

- со стороны восстания - ;

- по простиранию - .

Рис. 2. Параметры процесса сдвижения

при разработке свит крутых пластов в Кузбассе:

а - при формировании максимального оседания над выходом

зоны тектонического влияния (схема сдвижения 1);

б - при формировании максимального оседания

на участке, определяемом углом

(схема сдвижения 2)

Первичная подработка земной поверхности - подработка поверхности отдельной очистной выработкой в первом разрабатываемом пласте (слое).

Повторная (многократная) подработка земной поверхности - все последующие подработки выработками в первом и других пластах (слоях), оказывающие влияние на рассматриваемый участок поверхности.

Смежные выработки - выработки, имеющие общую границу по падению, восстанию, простиранию или разделенные целиком, размеры которого менее 0,4H (где H - расстояние по вертикали от центра целика до земной поверхности).

Активизация процесса сдвижения толщи пород и земной поверхности - изменение характера распределения и величин сдвижений и деформаций земной поверхности и толщи пород при разработках пласта смежными выработками или при повторных подработках по сравнению со сдвижениями и деформациями от одиночной выработки при первичных подработках.

Эффективная мощность пласта (м) - мощность пласта, принимаемая для расчетов сдвижений и деформаций при разработке пластов с закладкой, либо - с обрушением пород в Кузбассе, когда на поверхности возникают провалы, вследствие чего вмещающие породы из зоны провалов заполняют выработанное пространство. Величина эффективной мощности определяется с учетом полноты заполнения выработанного пространства закладкой, последующего уплотнения материала закладки, а также (Кузбасс) в зависимости от систем разработки, глубины нижней границы выработки, вынимаемой мощности пластов.

Предельные углы падения пластов - минимальные углы падения пластов, при которых возникают опасные сдвижения пород лежачего бока разрабатываемого пласта.

Относительная величина максимального оседания (безразмерная) - отношение максимального оседания земной поверхности при полной подработке, горизонтальном залегании пласта и закончившемся процессе сдвижения к вынимаемой (эффективной) мощности пласта.

Относительная величина максимального горизонтального сдвижения (безразмерная) - отношение максимального горизонтального сдвижения к максимальному оседанию при полной подработке, закончившемся процессе сдвижения и горизонтальном залегании пласта.

Наклоны - отношение разности оседаний двух соседних точек мульды к расстоянию между ними (безразмерная величина, ).

В точке мульды различают наклоны:

- в направлении простирания ;

- в направлении вкрест простирания ;

- в заданном направлении .

Кривизна - отношение разности наклонов двух соседних интервалов мульды к полусумме длин этих интервалов .

В точке мульды различают кривизну:

- в направлении простирания ;

- в направлении вкрест простирания ;

- в заданном направлении .

Радиус кривизны - величина, обратная кривизне мульды сдвижения (м или км).

В точке мульды различают радиусы кривизны:

- в направлении простирания ;

- в направлении вкрест простирания ;

- в заданном направлении .

Различают измеренную кривизну (радиус кривизны) мульды, определяемую непосредственно по данным измерений, и полученную по сглаженной кривой оседания. При расчетах кривизна определяется по сглаженной кривой оседания.

Горизонтальные деформации растяжения и сжатия - отношение разности длин интервала в горизонтальной плоскости к его первоначальной длине (безразмерн., ).

В точке мульды различают растяжения (сжатия):

- в направлении простирания ;

- в направлении вкрест простирания ;

- в заданном направлении .

Сосредоточенные деформации (трещины, уступы) - деформации, резко превышающие соответствующие деформации на смежных интервалах такой же длины.

Уступы - сосредоточенные деформации, проявляющиеся в образовании трещин со сдвигами пород. Уступы возникают вследствие относительных разрывных перемещений в вертикальной плоскости смежных участков пород по контактам напластований, поверхностям разрывных нарушений, в зонах осевых поверхностей складок и т.п.

Различают прямые и обратные уступы.

У прямого уступа участок у края трещины, расположенный ближе к точке максимального оседания, оседает больше, чем расположенный дальше от этой точки; у обратного уступа - наоборот.

Кривизна в местах сосредоточенных деформаций - отношение разности наклонов двух соседних интервалов к полусумме длин этих интервалов на участках сдвигов пород по плоскостям ослаблений в массиве.

Горизонтальные сдвиги - сосредоточенные деформации, проявляющиеся во взаимных разрывных перемещениях в горизонтальной плоскости смежных участков пород по контактам напластований, поверхностям разрывных нарушений и т.п.

При расчете сдвижений и деформаций в главных или параллельных им сечениях мульды знаки их необходимо определять согласно табл. 1.

Таблица 1

ЗНАКИ СДВИЖЕНИЙ И ДЕФОРМАЦИЙ

Примечания:

1. За направление простирания пласта принимается направление, относительно которого линия падения располагается справа.

2. При построении графиков сдвижений и деформаций положительные величины (кроме оседаний) и поднятия откладываются вверх от исходной горизонтальной линии. Отрицательные величины и оседания откладываются вниз от исходной горизонтальной линии.

3. Знаки сдвижений и деформаций в заданном направлении, а также знаки сосредоточенных сдвигов в горизонтальной плоскости определяются исходя из знаков входящих в них сдвижений и деформаций по простиранию и вкрест простирания пластов.

4. Знаки горизонтальных сдвигов определяются по расчету (п. 4.2.3).