Критерии деформирования пород и подработки поверхности
При системах с обрушением пород кровли зона влияния и параметры процесса сдвижения получают максимальное развитие. При разработке пластообразных залежей пологого и наклонного залегания в массиве и на поверхности выделяют зону полной подработки, в пределах которой формируется плоское дно мульды сдвижения. Зона полной подработки определяется соотношением [16]:
и
В нашем случае 85 / 50 1,0 и 85 / 87,5 = 0,97
Границы зоны влияния подземных разработок определяются углами сдвижения 1, , , , которые определены в [1].
Определение условий подработки зданий, сооружений и земной поверхности характеризуется допустимыми и предельными деформациями, превышение которых может вызвать аварийное состояние сооружений и образование провалов на земной поверхности.
Критерии деформирования пород
К предельным относятся следующие величины деформаций, которые характеризуют состояние массива горных пород [16, 17]:
,
(мм/м) –
зона образования трещин;
,
–
зона пластических деформаций
При
деформациях
,
(4мм/м)
происходит обрушение подработанных
пород.
В процессе обрушения породы, разрыхляясь, подбучивают вышележащий массив и ограничивают зону беспорядочного обрушения на высоте, примерно, (3-4)m. Зона образования трещин распространяется на высоту до (10-15)m. В целом процесс сдвижения практически заканчивается на высоте (30-40)m с деформациями g 2*10-3мм/м.
Критерий устойчивого обнажения определяется по формуле [16]:
(14.1)
где:
–
фактическая глубина горных работ, м;
- меньший размер выработки, м.
Наименьший размер выработки должен быть в 2 раза меньше второго размера, в противном случае определяется эквивалентный пролет (Lэкв)
-
параметр,
характеризующий структуру и крепость
пород;
,
(14.2)
,
(14.3)
Деформации пород в пределах 8,6*10-2мм/м значительно превышают критерий устойчивого состояния 2*10-3 мм/м, поэтому при отработке очистного блока размером 50×87 м системой с обрушением пород сдвижение их в отработанном пространстве может проявиться на дневной поверхности в виде прогибов и образования трещин.
Безопасная глубина разработки
Безопасной называют такую глубину разработки, ниже которой горные работы не вызывают на дневной поверхности деформаций более допустимых [17].
При разработке системами с обрушением налегающих пород обособленных залежей или отдельных участков пластообразных рудных тел при m 3м, условие устойчивого состояния земной поверхности имеет вид:
Нб k1 * Lэ (14.4)
где k1 – коэффициент, учитывающий прочностные свойства горных пород. При крепости пород в массиве f 5 k1 = 6,5;
L – эквивалентный пролет, м
Нб = 6,5*43,4 = 282,1м
Безопасная глубина разработки, при которой обеспечивается сохранность дневной поверхности, в три раза превышает среднюю глубину расположения участка размером 50×87 м, на котором будут вестись очистные работы системой слоевого обрушения, поэтому зона сдвижения покрывающих пород может выйти на дневную поверхность с образованием мульды и трещин.
Продолжительность процесса сдвижения земной поверхности
Полный период развития – время от появления первых признаков сдвижения земной поверхности до момента появления критических деформаций. Первый период начинается с момента первичного обрушения кровли до формирования условий полной подработки земной поверхности [16].
Нф Lкр
Второй период активных сдвижений составляет время отработки оставшегося участка рудного тела до формирования динамической мульды сдвижения.
Третий период составляет время затухания процесса сдвижения после прекращения очистных работ и зависит от глубины горных работ, пролета очистного пространства, крепости и структуры пород в массиве. Период затухания сдвижений пород может продолжаться до 1,0-1,5 лет
При отработке участка рудного тела на Рубцовском руднике размерами 50х87,5м период затухания процесса сдвижения подработанных пород определяется по формуле:
(14.5)
где С – параметр, характеризующий влияние структуры и крепости пород на продолжительность процесса сдвижения, мес.
(14.6)
=
8,8мес
Продолжительность сдвижения пород после отработки участка размером 50×87 м составит около 9 месяцев.