3.4. Периоды процесса сдвижения

Начальный период t_н. Это период, когда в точке на земной поверхности деформации развиваются от нулевых до критических. На схеме начальный период (рис.22) определяют так:

 когда забой находится в точке 1, то в точке А, построенной по граничному углу, проходит граница мульды (другими словами, здесь деформации нулевые);

 когда забой достигнет точки 2, то в точке А, определяемой по углу сдвижения, фиксируется граница критических деформаций.

Здесь использована гипотеза о том, что вслед за подвиганием забоя перемещаются подобные мульды (см. раздел 3.3).

Зная скорость забоя c и расстояние d (берется с разреза), можно вычислить начальный период:

t_н = d / c. (3.2)

Период опасных деформаций t_оп. Это период, в течение которого деформации развиваются от критических («опасных») до максимальных. Другими словами, это период, в течение которого проявляется вредное влияние подземных разработок на сооружения и природные объекты. Период опасных деформаций определяется по Правилам в зависимости от глубины горных работ Н и скорости их развития с, т.е. скорости подвигания забоя.

Общая продолжительность процесса сдвижения Т_общ. Это период времени, в течение которого земная поверхность над выработанным пространством находится в состоянии сдвижения. Началом процесса сдвижения считается дата, когда оседание точки земной поверхности достигает 15 мм, а за окончание процесса принимается дата, после которой суммарные оседания земной поверхности за полгода не превышают 10 % от их максимальных значений, при этом они не должны превышать 30 мм. Величина Т_общ определяется по Правилам.

Период затухания

t_з = Т_общ – (t_н + t_оп) , (3.3)

где Т_общ – общий период сдвижения для рассматриваемых условий; t_н – начальный период сдвижения; t_оп – период опасных деформаций.

3.5. Маркшейдерские наблюдения

за сдвижением земной поверхности

Перед началом измерений на наблюдательных станциях должна быть выполнена привязка опорных реперов. Привязку (определение X, Y, Z) можно производить с помощью теодолитных ходов, имеющих линейную невязку не более 1:2000 и угловую невязку  (где n – число углов хода). Высотную привязку исходных и опорных реперов производят с помощью нивелирования III и IV классов. Невязка в превышениях между прямым и обратным ходами не должна превышать (где L – длина хода, км). При привязке специальных наблюдательных станций

Нивелирование реперов типовых наблюдательных станций производится из середины, максимальное плечо – 75 м. Неравенство расстояний от нивелира до реек не должно превышать 2 м. Расхождения в превышениях между соседними реперами, полученные по «черным» и «красным» сторонам рейки, – не более 3 мм, а общая невязка должна удовлетворять условию (где L – длина хода в одном направлении, км). Эта же невязка на специальных наблюдательных станциях должна быть

При тригонометрическом нивелировании погрешность измерения вертикальных углов не должна превышать 5, а погрешность измерения расстояний должна быть не ниже 1:10000. Наклонные расстояния измеряют стальными компарированными рулетками или светодальномерами.

При измерении горизонтальных расстояний между реперами наблюдательной станции также используют стальные компарированные рулетки. Расстояния измеряют с постоянным натяжением 98 Н (10 кг) с помощью динамометра. Разница в расстояниях, определенных при различных положениях полотна рулетки, не должно превышать 3 мм. Расстояния между реперами измеряют в прямом и обратном направлениях. Расхождение между прямым и обратным направлениями не должно превышать 1:10000.

Обработка результатов измерений (нивелировок и измерение расстояний между реперами) производится следующим образом.

1. Оседание репера m (рис.23)

_m = H_{0 (m)} – H_{n (m)}, (3.4)

где H_{0 (m)} – высотная отметка репера в начальной серии наблюдений; H_{n (m)} – высотная отметка репера в данной серии наблюдений.

2. Наклон интервала земной поверхности между реперами m и m – 1 (рис.24)

, (3.5)

где _m – оседание m-го репера; _m–1 – оседание (m–1)-го репера; l_0m, m–1 – горизонтальное расстояние между реперами m и m–1.

Значение интервала относят к его середине (для построения графика i).

3. Кривизна в точках мульды сдвижения (рис.25)

, (3.6)

где i_m – наклон m-го интервала; i_m–1 – наклон (m–1)-го интервала; l_cp – средняя длина интервалов l_m и l_m–1 (l_cp = l_m + l_m–1) / 2).

4. Радиус кривизны – величина обратная кривизне, выражается в километрах, R = 1 / K.

5. Горизонтальные сдвижения (рис.26)

, (3.7)

где – расстояние от опорного репера до репера n в данной серии наблюдений; – расстояние от опорного репера до репера n в начальной серии наблюдений.

6. Горизонтальные деформации (рис.27)

, (3.8)

где – расстояние между реперами n и m в данной серии наблюдений; – то же в начальной серии наблюдений.

Заметим, что

;

;

.

По результатам вычислений сдвижений и деформаций строят графики, совмещая их с геологическим разрезом, на который наносят выработки, а также состав покрывающих пород. Графики строят в принятых масштабах изображения. Соединяя точки с критическими значениями ( = 210^–3; i = 410^–3; K = 0,210^–3) и границы выработанного пространства, получают значения углов сдвижения , , . Соединяя на графиках точки, в которых  = 15 мм, а  = i = 0,510^–3, с границами выработанного пространства, получают значения граничных углов ₀, ₀, ₀.