Геомеханічне обґрунтування параметрів зрушення земної поверхні неоднорідного породного масиву при відпрацюванні положистих вугільних пластів.

Abstract

Дисертація є завершеною науково-дослідною роботою, в якій на основі встановлених усіченого нормального розподілу варіації значень деформації земної поверхні у будь-якій точці перерізу мульди зрушень, S-подібної огинаючої границь довірчого інтервалу цієї варіації вздовж вертикального перерізу мульди зрушень і довірчого інтервалу можливих положень її границі, вирішена актуальна науково-технічна задача, яка полягає в удосконаленні методики та підвищенні надійності визначення розрахункових деформацій земної поверхні при її підробці очисними вугільними вибоями, що має важливе значення для підтримання безпечної експлуатації підроблюваних об'єктів.

Удосконалено методику визначення розрахункових зрушень і деформацій земної поверхні з урахуванням стохастичної природи процесу руйнування масиву гірських порід при її підборці довгими очисними вибоями. Практичні висновки дисертації використовуються при складанні проектів заходів охорони підроблюваних об'єктів на земній поверхні (залізниць, будівель, споруд, теле-і радіовеж, природних об'єктів) на шахтах Українського Донбасу.

Диссертация посвящена повышению достоверности прогноза расчетных сдвижений и деформаций земной поверхности от очистных выработок за счет совершенствования методики прогнозирования.

Сравнение расчетных и фактических сдвижений, деформаций земной по-верхности, а также границ мульды свидетельствует об их значительном разбросе, который характеризуется определенным интервалом. Установлено, что не менее чем на 80% на данный разброс сдвижений и деформаций влияет вариация меха-нических свойств массива горных пород. Для изучения процесса сдвижения массива горных пород и земной по-верхности впервые при решении подобной задачи использовался метод конеч-ных элементов (МКЭ) как инструмент для стохастического моделирования. Для подготовки исходных данных были выполнены структурные наблюдения за трещиноватостью горных пород на шахтах Украинского Донбасса. В результате построены гистограммы разброса прочностных и деформационных свойств в массиве и определены законы распределения данных свойств. С помощью пла-нируемого эксперимента на основании латинских квадратов найдены оптималь-ные параметры расчетной модели для стохастического моделирования.

В результате исследований установлено, что вариация сдвижений и де-формаций земной поверхности на 30% определяется естественным разбросом деформационных свойств и на 70% - прочностных. Установлено, что величина разброса сдвижений и деформаций земной по-верхности на границе мульды сдвижений составляет одну треть от максималь-ных значений наблюдаемых в центре мульды сдвижения. Кроме того, обоснован доверительный интервал положения границы мульды сдвижений, равный ±17% длины полумульды.

Для подтверждения достоверности результатов компьютерного модели-рования автором были выполнены инструментальные измерения сдвижений земной поверхности на специальной наблюдательной станции. В результате исследований получены эмпирические зависимости, кото-рые описывают границы доверительных интервалов разброса значений сдвиже-ний и деформаций, а также закон распределения вариации параметров деформа-ции земной поверхности. Разработанная методика прошла проверку в промышленных условиях при составлении проекта подработки железнодорожных путей в районе станции Бла-годатное южной коренной лавой, пласта d4 ш/у «Покровское».

The thesis is completed research work, in which the basis set truncated normal distribution of variation values of deformation of the earth surface in anywhere sectional trough shifts, S-shaped envelope boundaries of the confidence interval of variation along the vertical section trough shifts and confidence interval of possible positions boundary, the actual scientific-technical problem, which is to improve methods and increase reliability determine the design ground surface deformations in its forgery cleaning coal face, which is essential for maintaining safe operation undermined objects.

The method of determining the calculated shifts and deformations of the earth's surface, taking into account the stochastic nature of the process of destruction of the rock mass during its long pidbortsi longwall. Practical conclusions of the thesis are used in drafting measures to protect undermined objects on the earth's surface (railways, buildings, television and Funkturm, natural objects) on the Ukrainian Donbass mines.