Обоснование структуры углевмещающей толщи в окрестности базового участка пластовой подготовительной выработки

РАЗДЕЛ 3

Изложенные методологические принципы проведения компьютерного моделирования геомеханических процессов в окрестности пластовой подготовительной выработки позволяют, на наш взгляд, разработать наиболее объективную методику прогнозной оценки ее состояния, достаточно полно учитывающую основные влияющие факторы. Конкретизация предлагаемого подхода приведена на примере оценки состояния пластовой подготовительной выработки вне зоны влияния очистных работ для условий слоистого углевмещающего массива слабых пород, например, Западного Донбасса.

Задачей является построение реальной структуры углевмещающей толщи на базовом участке пластовой выработки, в качестве которого был выбран район пикета ПК26 конвейерного квершлага блока №3 шахты «Юбилейная» ПАО «ДТЭК Павлоградуголь». На данном участке оборудована реперная станция для проведения наблюдений за проявлениями горного давления.

Модель углевмещающей толщи построена по данным имеющихся геологических изысканий. При этом использована оценка структуры по близлежащим скважинам Н3-5230 и №13981 и данным паспорта проведения и крепления конвейерного квершлага.

Рис. 3.1. Общий вид поперечного сечения модели структуры углевмещающей толщи пласта

Модель структуры близлежащего породного массива вокруг пласта (на базовом участке) приведена на рис. 3.1 и включает 17 породных слоев и угольных пластов, которые пронумерованы в порядке увеличения глубины расположения: 1 – алевролит мощностью 5,0 м; 2 – аргиллит мощностью 3,0 м; 3 – известняк мощностью 0,2 м; 4 – аргиллит мощностью 12,8 м; 5 – алевролит мощностью 1,4 м; 6 – аргиллит мощностью 2,0 м; 7 – угольный пласт мощностью 0,9 м; 8 – аргиллит мощностью 1,0 м; 9 – песчаник мощностью 5,5 м; 10 – аргиллит мощностью 3,2 м; 11 – песчаник мощностью 0,6 м; 12 – аргиллит мощностью 2,5 м; 13 – угольный пласт мощностью 0,1 м; 14 – песчаник мощностью 1,0 м; 15 – алевролит мощностью 5,0 м; 16 – угольный пласт мощностью 0,2 м; 17 – аргиллит мощностью 5,55 м.

В целом высота модели (по координате ) углевмещающей толщи составила 49,95 м; ширина модели (по координате ) в тестовом расчете принята 30 м.

Конвейерный квершлаг на базовом участке проводился с подрывкой почвы пласта на среднюю глубину 0,4 м, что отражено в модели.

В соответствии с планом горных работ глубина расположения базового участка выработки составляет м (по почве пласта ).

Условия на границах модели. Верхняя горизонтальная плоскость модели имеет отметку 334,7 м, что при средневзвешенном объемном весе пород кН/м³ формирует вертикальную нагрузку на верхней границе модели МПа. Принята в расчетах МПа. Нижняя граница модели имеет жесткую опору и служит плоскостью начала отсчета вертикальной координаты . По боковым плоскостям модели введено условие плоской деформации, что отвечает реальному механизму деформирования массива и широко используется в механике подземных сооружений [25-28]. Согласно этому условию в нетронутом массиве действуют горизонтальные сжимающие напряжения

, (3.1)

где – коэффициент Пуассона рассматриваемого породного слоя или пласта угля.

Третье измерение модели (толщина по координате ) совпадает с продольной осью выработки и составляет 2 м.

Заметим, что в геомеханических расчетах обычно используется относительная остаточная прочность и относительный модуль спада , которые и указаны в табл. 3.1.

Форма и размеры крепи КШПУ-15,0 приняты в соответствии с паспортом крепления горных выработок блока №3. Рамы изготовлены из спецпрофиля СВП-19 с шагом установки м.

Таблица 3.1