Лекція №2 «вимір зрушень земної поверхні товщі гірських порід»

Прогноз розвитку процесів деформування й зрушення гірських порід, що перекривають, і земної поверхні показаний на рисунку 1.

Рисунок 1 – Основні параметри мульди зрушення при неповної підробки (а) і повної підробки з утворенням плоского дна мульди (б): D – розміри виробленого простору в плані; L - розміри крайової частини мульди зрушення; - максимальне осідання земної поверхні; - кути повних зрушень; - граничні кути.

Вивчення характеру й вимір параметрів зрушення земної поверхні й товщі гірських порід ведуть за допомогою спостережливих станцій, що складаються із системи реперів, що закладають у ґрунт (земну поверхню), у будинки й спорудження, що підроблюються, у стінки, покрівлю або підошву гірничих виробок, у спеціальні шпари, що пробурюються за певною схемою в межах передбачуваної області зрушення.

У міру розвитку гірничих робіт за реперами ведуть систематичні спостереження за допомогою нівелювання й виміру горизонтальних відстаней між ними із прив'язкою до вихідних або опорних реперів, розташовуваним свідомо за межами можливої області зрушень.

Вимір переміщень гірських порід у масиві шпари із глибинними реперами застосовуються для спостережень за зрушенням гірських порід шляхом реєстрації переміщень реперів, що закріплюють у шпарі. Спостереження ведуться в шпарах, пробурених з гірських виробок або із земної поверхні, у яких установлюють на різному відстанях від устя репери, що мають в основну механічну гнучку (дротову) або тверду (штангову) зв'язок із замірним індексом або пристроєм, що фіксує переміщення реперів щодо устя шпари (рис. 2).

Рисунок 2 - Конструкція похилої шпари в товщі міцних порід із глибинними реперами, закріпленими шляхом цементування: 1 - шпара; 2 - глибинні репери; 3 - дріт або тросики, що зв'язують глибинних реперів із земною поверхнею; 4 - кондуктор шпари; 5 - стаціонарна нівелірна рейка; 6 - основний кронштейн; 7 - блоки; 8 - додатковий кронштейн; 9 - противаги.

Парні репери зручно застосовувати в умовах розробки крутопадаючих і вертикальних шарів або рудних жил для виміру зближень бічних порід. Тут парні репери закріплюють у стінках очисних блоків, тобто у висячому й лежачому боці рудного тіла (рис. 3).

Рисунок 3 - Конструкція й установка парних реперів у гірничих виробках: 1 - упор для індикатора; 2 - патрубок; 3 - індикаторна головка; 4 - репер.

Вимір переміщень в околиці підземного виробітку

Основним засобом вивчення характеру деформування породного масиву в околиці виробітків є репери. Залежно від завдань досліджень репери можуть бути контурними, із глибиною установки 1-3 м, і глибинними, із глибинної установки більше 3 м. Реперний пристрій може складатися із властиво репера, гнучкої або твердої тяги, комутатора для приєднання датчиків, реєстраційного пристрою. Як правило ж реперний пристрій складається з перших двох елементів.

Репер звичайно являє собою відрізок труби 3 довжиною 30-50 мм, до якого приварений гнучкий вусик 2, що виконує роль стопорного пристрою, і тяга 4 - гнучка або тверда (мал. 4).

Рисунок 4 - Концентрація найпростішого реперного пристрою: 1 - шпара; 2 - стопорні пристрої; 3 - репери; 4 - тяги.

При установці в шпарі реперів їхньої тяги проходять через всіх попередніх реперів. Сукупність реперів у шпарі утворить реперну спостережливу станцію (рис. 5а).

а)

б)

Рисунок 5 - Схема реперної станції (а) і характер переміщень порід (б)

При виконанні вимірів думають, що самий далекий репер має практично нульові переміщення. Його тяга, виведена у виробіток, є базою для відліку. Стосовно неї вимірюють переміщення всіх інших тяг і будують відповідні графіки деформацій породного масиву в часі (рис. 5б).