Источник: УДК 622.834:551.43
Отработка запасов угля неизбежно связана со сдвижением горного массива и земной поверхности над очистными выработками. Деформации земной поверхности способны при-чинить серьезный ущерб зданиям, сооружениям, инженерным коммуникациям, попадающим в зону влияния горных работ ( в мульду сдвижения). Поэтому выемка запасов угля под тер-риториями, на которых находятся объекты, нуждающиеся в защите от влияния горных работ, осуществляется по проектам подработки данных объектов. В проектах по специальной мето-дике осуществляется прогноз оседаний и деформаций земной поверхности, вызванных влия-нием горных работ, и оценивается степень их воздействия на охраняемые объекты. В тех случаях, если прогнозируемые величины деформаций превысят нормативные допуски, пла-нируются горные и конструктивные меры защиты либо принимается решение об оставлении под объектами предохранительных целиков.
В существующей методике расчета деформаций земной поверхности, реализованной в отраслевом стандарте "Правила подработки…" [1], расчет оседаний и деформаций в мульде сдвижения осуществляется при постоянном значении средней глубины разработки. Это эк-вивалентно расчету деформаций для некоторой горизонтальной плоскости, отстоящей от центра очистной выработки на расстоянии, равном средней глубине разработки. Поскольку реальная поверхность подрабатываемой территории отличается от данной плоскости расчета деформаций, очевидным является появление погрешностей определения деформаций земной поверхности при использовании существующего алгоритма. При этом величина этих по-грешностей будет тем больше, чем больше величина отклонения реальной земной поверхно-сти от горизонтальной плоскости расчета. Максимальные погрешности определения дефор-маций следует ожидать при наличии на подрабатываемой территории достаточно крупных форм рельефа.
Для учета влияния мезорельефа разработан алгоритм расчета деформаций земной по-верхности, основанный на двух новых факторах. Во-первых, это использование цифровой модели рельефа (ЦМР) для описания ее рельефа. Обязательным условием формирования ЦМР для подрабатываемой территории является наличие высотных отметок точек ЦМР.
Существует гипотеза, согласно которой дифференциальное сдвижение является со-вместным результатом сдвижения почвенного слоя и коренных пород, а внутренняя дефор-мация в почвенном слое инициируется процессом оседания земной поверхности. На этой ги-потезе основана математическая модель для прогноза с помощью метода функций влияния сдвижений и деформаций земной поверхности на местности с крутыми откосами [2]. Рас-смотрим применение данной математической модели для прогноза сдвижений земной по-верхности над прямоугольной очистной выработкой.
Установлены функции влияния для оседания и горизонтального сдвижения по склону поверхности. Предложен алгоритм вычисления сдвижений и деформаций по склону мезорельефа как в главных сечениях мульды сдвижения, так и в произвольном направлении. При этом исходными данными для расчета служат значения сдвижений и деформаций пло-ской поверхности, найденные по принятой методике [1].
Для реализации предложенного алгоритма прогноза сдвижений и деформаций земной поверхности с учетом влияния мезорельефа разработано специальное программное обес-печение.
1. ГСТУ 101.00159226.001 – 2003. Правила підробки будівель, споруд і природних об’єктів при видобуванні вугілля підземним способом. На зміну «Правил охраны…» (М.: Недра, 1981. – 288 с.); Введ. 01.01.2004.– К., 2004. – 128 с.
2. Peng, S.S. Surface Subsidence Engineering [Text] / Society for Mining, Metallurgy, and Explo-ration, Inc. – Ann Arbor: MI, 1992. – 161 p.
3. Knothe, S. Observations of Surface Movements Under Influence of Mining and Their Theoreti-cal Interpretation [Text] / S. Knothe// Proceedings European Congress Ground Movement. – Leeds, UK, 1957. – P. 210-218
4. Кратч, Г. Сдвижение горных пород и защита подрабатываемых сооружений [Текст] / Г. Кратч; Пер. с нем./ под ред. Р.А. Муллера и И.А. Петухова. – М.: Недра, 1978. – 494 с.