Тема: Расчет ожидаемых сдвижений и деформаций земной поверхности при подработке

  • Вид работы:
    Практическое задание
  • Предмет:
    Геология
  • Язык:
    Русский
  • Формат файла:
    MS Word
  • Размер файла:
    377,52 Кб
Расчет ожидаемых сдвижений и деформаций земной поверхности при подработке
Расчет ожидаемых сдвижений и деформаций земной поверхности при подработке
Вы можете узнать стоимость помощи в написании студенческой работы.
Помощь в написании работы, которую точно примут!

Министерство образования и науки РФ

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«ПЕРМСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра разработки месторождений полезных ископаемых






Отчёт по практической работе № 1

по теме: Расчёт ожидаемых сдвижений и деформаций земной поверхности при подработке


Выполнил: Бердникова А.В.

студентка гр. ФП-11

Проверил: Евсеев А.В.

Теоретическая часть

Разработка пластов полезных ископаемых приводит к изменению напряженно деформированного состояния горных пород и их сдвижения в массиве на земной поверхности.

Зона сдвижения земной поверхности - участок земной поверхности, подвергшийся сдвижению под влиянием горных выработок.

Мульда сдвижения - участок земной поверхности, подвергшийся сдвижению под влиянием отдельной очистной выработки.

Оседание земной поверхности h (мм) - вертикальная составляющая векторов сдвижения точек в зоне (мульде) сдвижения.

Максимальное оседание - наибольшая вертикальная составляющая векторов сдвижения точек при закончившемся процессе сдвижения.

Углы полных сдвижений - внутренние относительно выработанного пространства углы, образованные на вертикальных разрезах по главным сечениям мульды плоскостью пласта и линиями, соединяющими границы выработки с границами плоского дна в главных сечениях мульды сдвижения.

Различают углы полныхсдвижений (рис. 1):

у нижней границы выработки - y1 (...°);

у верхней границы выработки -y2 (...°);

у границы выработки по простиранию - y3 (...°).

Угол максимального оседания q - угол со стороны падения пласта, образованный на вертикальном разрезе в главном сечении мульды вкрест простирания пласта горизонтальной линией и линией, соединяющей середину очистной выработки с точкой максимального оседания земной поверхности (см. рис. 1).

При определении границ зоны влияния подземных разработок по данным наблюдений приняты следующие значения деформаций земной поверхности при расстояниях между реперами 15-20 м:

наклоны i = 0,5×10-3, растяжение e = 0,5×10-3.

Границы зоны влияния подземных разработок определяются по граничным углам. Граничными углами называются внешние относительно выработанного пространства углы, образованные на вертикальных разрезах по главным сечениям мульды сдвижения горизонтальными линиями и линиями, последовательно проведенными в коренных породах, мезозойских отложениях и наносах, соединяющими границу очистной выработки с границей зоны влияния подземных разработок на земной поверхности.

Различают граничные углы:

а) в наносах (четвертичные и третичные горизонтально залегающие породы, не вмещающие разрабатываемые пласты) j0, которые принимаются одинаковыми во всех направлениях и учитываются при мощности наносов более 5 м;

б) в мезозойских отложениях на месторождениях палеозойского возраста - d0м; b0м; g0м;

в) в коренных породах, к которым относятся породы того же возраста, что и разрабатываемые угольные пласты - d0, b0, g0, b01; углами d0 и d0м определяются границы зоны влияния подземных разработок по простиранию пласта; углами b0; b0м; g0 и g0м - вкрест простирания пласта соответственно со стороны падения и восстания; углами b01 определяется граница зоны влияния в лежачем боку пласта при углах падения a больше предельных значений aп.

В пределах зоны влияния подземных разработок выделяют зону опасного влияния. Для определения границ зоны опасного влияния приняты следующие значения деформаций земной поверхности: наклон i = 4×10-3; кривизнаК = 0,2×10-3 1/м; растяжение e = 2×10-3 (при среднем интервале 15-20 м).

Границы зоны опасного влияния определяются углами сдвижения. Углами сдвижения называются внешние относительно выработанного пространства углы, образованные на вертикальных разрезах по главным сечениям мульды сдвижения при полной подработке горизонтальными линиями и линиями, последовательно проведенными в коренных породах, мезозойских отложениях и наносах, соединяющими границу выработки с границей зоны опасного влияния на земной поверхности.

Различают углы сдвижения:

а) в наносах - j (принимаются одинаковыми во всех направлениях при мощности наносов 5 м и более, при меньшей мощности углы сдвижения принимаются такими же, как и в подстилающих породах);

б) в мезозойских отложениях - dм, bм, gм;

в) в коренных породах - d, b, g, b1.

Рис. 1. Параметры процесса сдвижения:

а - при наклонном залегании пласта; б - при горизонтальном залегании пласта (по простиранию); в - при крутом залегании пласта (aaпр); 1 - наносы; 2 - мезозойские отложения; 3 - коренные породы

Исходные данные

полезное ископаемое пласт

На поле действующей шахты Челябинского бассейна выбрана площадка для застройки жилыми зданиями. Под площадкой на глубине Н=140 м. залегает пласт мощностью m = 1,4 м. с углом падения α = 20̊. Размер лавы вкрест простирания Дв = 80 м. по простиранию Дп = 135 м. Мощность мезозойских отложений составляет 0м. Мощность наносов составляет h = 10 м. Скорость подвигания забоя 30 м/мес.

Определение основных параметров сдвижения для данных условий согласно «Правилам охраны сооружений и природных объектов от вредного влияния подземных горных выработок на угольных месторождениях», ВНИМИ, 1998 г.

Челябинский бассейн. При разработке одиночных пластов углы в толще каменноугольных пород принимаются равными:

. Угол d = 65°.

. Угол β при a = 20°, β = 65°-0,6a = 53°, b0 = b - 5°=48 ̊;

. Углы g при a = 20°, g = 65°. g0 = g - 5° = 60̊;

. Граничные углы в наносах j0 = 40°.

Углы максимального оседания q и полныхсдвиженийy1 и y2 определяются по табл. Значение угла y3 = 60.

Углы q, y1 и y2, (...°)

aБез влияния смежных выработокИнтерполяция для a=20°qy1y2qy1y209060601084576378546730725271

Примечание. При промежуточных значениях a углы q, y1 и y2 определяются интерполяцией.

Максимальное оседание земной поверхности определяется по формуле:

ηm = q0mcosαN1N2

где q0 - относительное максимальное оседание, определяемое для Челябинского бассейна (марка угля ОС);- вынимаемая мощность пласта, при работе с закладкой используется эффективная мощность;

a - угол падения пласта;и N2- коэффициенты, N1 - для точек главного сечения вкрест простирания пласта и N2 - для точек главного сечения по простиранию пласта

Дв/H = 135/140=0,96

Дп/H = 80/140=0,57

Коэффициенты N1 и N2

D/Н≥ 1,11,00,80,60,50,40,30,2≤ 0,1N1 и N2 без влияния смежной выработки1,00,950,850,740,670,600,480,300,19N1 и N2 с учетом смежной выработки1,01,00,900,790,720,620,500,320,20

N1 = 0,912 N2 = 0,703

Значения q0 и a0

ПараметрыПервичная подработкаПовторная подработкаq00,850,90a00,350,35

hm = 0,85 · 1,4 ·0,9396 · 0,912 ·0,703=0,716

Оседание земной поверхности в точках главных сечений мульды сдвижения определяется по формуле:

hxy= hmS(z),

где S(z) - функция типовой кривой оседания, определяемая по таблице для соответствующих бассейнов (месторождений) в зависимости от коэффициентов N1 - для точек главного сечения вкрест простирания пластов и N2 - для точек главного сечения по простиранию пластов;x = x/L3 для точек, расположенных в главном сечении по простиранию пласта;

- для точек, расположенных в главном сечении вкрест простирания пласта в полумульде по падению;

- для точек, расположенных и главном сечении вкрест простирания пласта в полумульде по восстанию пласта;; y1; y2 - расстояния от точки максимального оседания (начала координат) до рассматриваемой точки, соответственно в полумульдах по простиранию, падению и восстанию;

L1; L2; L3 - длины полумульд

z00.10.20.30.40.50.60.70.80.91S(z)10,910,760,570,370,240,140,080,040,020hyx0,7160,6520,5440,4080,2650,1720,1000,0570,0290,0140,000


Наклоны - отношение разности оседания двух соседних точек мульды к расстоянию между ними (безразмерная величина 1*10-3)

Наклоны в главных сечениях мульды:

а) в полумульде по падению

;

б) в полумульде по восстанию

,

где S¢(z) - функция типовой кривой наклонов, определяемая по таблицам для соответствующих бассейнов (месторождений), в зависимости от коэффициентов N1 - для точек главного сечения вкрест простирания пласта и N2 - для точек главного сечения по простиранию пласта.; L2; L3 - длины полумульд= 147,2 м. L2 =145,23м

z0,00,10,20,30,40,50,60,70,80,91S(z)0,01,21,71,91,71,10,80,50,30,20,0i10.005.848.279.248.275.353.892.431.460.970.00i20.00-5.92-8.38-9.37-8.38-5.42-3.94-2.47-1.48-0.990.00

График распределения наклонов

Кривизна в главных сечениях мульды при a ≤ 45° определяется по формулам:

а) по простиранию

;

б) в полумульде по падению

;

z0,00,10,20,30,40,50,60,70,80,91Sʹʹ(z)-9-8,5-3,80,344,33,32,51,80,80-0.297-0.281-0.1260.0100.1320.1420.1090.0830.0590.0260.000

График распределения кривизны

Горизонтальные сдвижения в точках главных сечений мульды:

а) в полумульде по падению

;

б) в полумульде по восстанию

.

ЗначениеВ определяется по формуле:

,

В = 0,832

где a0 - относительное максимальное горизонтальное сдвижение, определяемое по разделу 7 = 0,35;

a - угол падения пласта = 20;ср - средняя глубина разработки =140 м;- мощность наносов = 10;м - мощность горизонтально залегающих (a ≤ 5°) мезозойских отложений, =0 м.

Значения функции S(zх) определяются по таблицам для соответствующих бассейнов (месторождений) в зависимости от коэффициента N2, а значения функций; ; ; определяются по таблицам для соответствующих бассейнов (месторождений) в зависимости от коэффициента N1.

График распределения горизонтальный сдвижений

Горизонтальные деформации в точках главных сечений мульды:

а) в полумульде по падению


б) в полумульде по восстанию


Значения функций S²(zх) и S¢(zх) определяются по таблицам 17-23 для соответствующих бассейнов (месторождений) в зависимости от коэффициента N2; значения функций S²(zу) и S¢(zу) определяются по таблицам 17-23 для соответствующих бассейнов (месторождений) в зависимости от коэффициента N1.

Промежуточные значения функций S(z), S¢(z) и S²(z), в таблицах 17-23, определяются интерполяцией.

График распределения горизонтальных деформаций

zN ≤ 0,7 СдвиженияДеформации S(z)S(z)S(z)ηξ (по пад)ξ (по восс)ζ(по пад) * 10 -3ζ(по восс)* 10 -3010-90.7160.208499-0.2084992-7.661005435-7.764924600.10.911.2-8.50.6510.340094-0.3400942-5.535672283-5.610761960.20.761.7-3.80.5430.371469-0.3714693-0.826707609-0.837921640.30.571.90.30.4070.356915-0.35691452.9465929352.9865625560.40.371.740.2640.290155-0.29015475.8128304355.8916796810.50.241.14.30.1710.18787-0.18786985.2183364135.2891215310.60.140.83.30.13680.12943-0.12942983.9421831523.9956576460.70.080.52.50.0780.07933-0.07932992.8362744572.8747476420.80.040.31.80.0390.04593-0.04592991.9571315221.9836794050.90.020.20.80.01950.02923-0.02922990.9642652170.977345177100000000

Вывод: Мульда имеет чашеобразную форму, максимальное оседание 0,716 м. Длина полумульд 147,2 м и 145,23м.

Похожие работы

 

Не нашел материала для курсовой или диплома?
Пишем качественные работы
Без плагиата!