ОПИСАНИЕ НЕКОТОРЫХ ЛОКАЛЬНЫХ ЭФФЕКТОВ РАЗВИТИЯ ПРОЦЕССОВ СДВИЖЕНИЯ ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ

  • И.С. ЛОМАКИН Горный институт УрО РАН

Аннотация

Анализ деформирования подработанного массива во времени основан на ма- тематическом описании фактических и/или прогнозных графиков нарастания осе- даний земной поверхности [1]. Безусловно, наличие информации о развитии про- цесса сдвижения вдоль всего расчетного профиля позволяет более адекватно опи- сать процессы деформирования подработанного массива во времени. Однако не всегда такие сведения имеются в полном объеме. Порой данные об оседаниях зем- ной поверхности определены в одной или нескольких точках геомеханического профиля. В некоторых случаях наблюдается несоответствие данных инструмен- тальных наблюдений и прогнозных графиков нарастания оседаний земной поверх- ности, определяемых по нормативному документу [2]. В такой ситуации, по воз- 101 ----------------------- Page 102----------------------- можности, проводится анализ развития процесса сдвижения на прилегающих уча- стках с близкими параметрами камерной системы разработки. Порой это позволяет провести некоторую корректировку прогнозных графиков нарастания оседаний земной поверхности. При исследовании напряженно-деформированного состояния (НДС) ВЗТ в рай- оне 15 западной панели (ЗП) рудника БКПРУ-2 (рис. 1) вдоль широтного геомеханиче- ского профиля В2-17-01D2 информация об оседаниях земной поверхности была опре- делена в трех точках пересечения с маркшейдерскими профильными линиями над вы- емочными зонами Z5 (Rp-30, проф. линия ХХI), Z8 (Rp-79, проф. линия II), Z9 (Rp-30, проф. линия ХХII). Рис. 1. Обзорная схема района исследования При этом по реперам над выемочными зонами Z5 и Z9 полную историю нарас- тания оседаний земной поверхности (рис. 2, а, б) воссоздать не удалось, ввиду того, что эти профильные линии были заложены в 2011 году. Отработка же пластов АБ (со сте- пенью нагружения С не более 0.35) и КрII (С варьировалась от 0.54 до 0.8) на 15 ЗП АБ КрII велась с 1991 по 2005 год. Единственный участок, на котором расчетная степень на- гружения С составила 0.35 - выемочная зона Z8. Для этого участка построена фак- КрII тическая полная кривая нарастания оседаний земной поверхности по Rp-79, проф. ли- ния II (рис. 2, в). 102 ----------------------- Page 103----------------------- Рис. 2. Графики нарастания оседаний земной поверхности для выемочных зон: а) Z5 (Rp-30 PR-XXI), б) Z9(Rp-30 PR-XXII), в) Z8 (Rp-79 PR-II) Из представленных графиков видно, что для зон Z5 и Z9 прогнозная скорость нарастания оседаний в достаточной степени согласуется с регистрируемыми значения- ми. В тоже время, величина ожидаемых оседаний должна быть значительно больше, что не отражают инструментальные наблюдения ввиду позднего заложения реперов. Обратная ситуация в выемочной зоне Z8. Здесь регистрируемые оседания значительно превышают прогнозные значения (более 1.5 м). 103 ----------------------- Page 104----------------------- Проведенный дополнительный анализ развития процесса сдвижения на приле- гающих участках и области исследования в целом позволил установить, что подав- ляющая часть выемочных зон на 7-17 ЗП БКПРУ-2 отрабатывалась со степенями на- гружения С > 0.6. Лишь сравнительно малый участок на 15 и 13 ЗП был отработан с КрII С < 0.4 (рис 3). По всем реперам проф. линии II, расположенным над выработанным КрII пространством, наблюдалась однотипная картина развития процесса сдвижения земной поверхности, подобная представленной на рис. 2, в. В течении года - двух после отра- ботки пласта КрII происходила резкая активизация процесса сдвижения земной по- верхности, характерная для целиков с высокими степенями нагружения (С > 0.6). Рис. 3. Расчетные значения С в выемочных зонах района исследования КрII На основе анализа фактической информации выдвинуто предположение, что в выемочной зоне Z8 действительная степень нагружения целиков оказалась суще- ственно выше проектных значений ( С = 0.35 и С = 0.18), рассчитанных по КрII АБ нормативному документу [2]. Согласно акту обследования выработок рудника БКПРУ-2, доступ на 15 ЗП отсутствует ввиду значительных здесь разрушений. Это косвенно может свидетельствовать о более высокой степени нагружения междука- мерных целиков. Помимо прочего, над выемочной зоной Z8 фактические оседания на 2016 г. оказываются больше, чем прогнозные значения для зон Z3-Z7, хотя отработка Z8 проводилась позже и расчетная степень нагружения ее целиков существенно меньше. В связи с этим по результатам проведенного анализа была выполнена корректировка кривых нарастания оседаний земной поверхности для выемочных зон вдоль расчетного профиля. Пример скорректированной кривой для Z5 пред- ставлен на рис. 2, а. В целях контроля адекватности прогнозных расчетов реальным процессам де- формирования подработанного массива выполнялось ретроспективное математическое моделирование изменения его состояния (рис. 4). Результаты сопоставления расчетных и фактических оседаний земной поверхности по Rp-79, показали вполне приемлемое их согласование. 104 ----------------------- Page 105----------------------- Рис. 4. Ретроспективные расчетные оседания земной поверхности вдоль геомеханического профиля. Прогноз развития процесса сдвижения во времени по результатам математиче- ского моделирования представлен на рис. 5. Рис. 5. Прогнозные расчетные оседания земной поверхности вдоль геомеханического профиля 105 ----------------------- Page 106----------------------- Таким образом, в ряде случаев, анализ развития процесса сдвижения на приле- гающих участках с близкими параметрами камерной системы разработки и общий ана- лиз района исследования позволяет провести корректировку графиков нарастания осе- даний земной поверхности и добиться приемлемого согласования расчетных и наблю- даемых значений.

Литература

  1. Барях А.А. Об одном подходе к реологическому анализу геомеханических процессов / А.А. Барях, Н.А. Самоделкина // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. - 2005. - № 6. - С. 32-41.
  2. Указания по защите рудников от затопления и охране подрабатываемых объектов в условиях Верхнекамского месторождения калийных солей: утв. ПАО «Уралкалий», ЗАО «Верхнекамская калийная компания», ООО «ЕвроХим-Усольский Калийный комбинат». - введ. в действие 30.03.2017 в ред. 2014 г. - Пермь; Березники, 2014. - 130 с.
Опубликован
2018-10-01
Выпуск
Раздел
Статьи