Prognosis of surface deformation by the influence function method in terms of Paroseni mine (Romania)

Abstract

Purpose. The paper analyzes a problem of surface deformation as a result of low-inclined seam underground mining in Paroseni mine, Romania. Solving this problem makes it possible to predict the effects of the underground mining on the surface while offering the possibility of taking appropriate measures to protect the objects already available in the area or those to be built. Methods. In order to analyze the behavior of the surface affected by underground mining of the coal seams in Paroseni mine, the influence function method was applied. Findings. In the paper, the authors analyze how the underground mining acts on the surface in the case of the coal extraction in Paroseni mine, Jiu Valley, Romania. The possibility of important object placing in the area affected by the underground mining has also been analyzed. Originality. The paper is an original case study; the results, presented by the authors, have been obtained while using the influence function method, a well-known and widely applied method for investigating the subsidence phenomenon. Practical implications. The obtained results represent the prognosis of the surface deformation due to underground coal mining in Paroseni mine, Romania. These results were considered precise enough to determine the amount of surface deformation and the possibility of important object placing in the area affected by the extraction.

Мета. Прогнозування деформації земної поверхні в результаті підземної розробки похилих вугільних пластів у межах гірничого відводу шахти Паросені (Румунія) методом функції впливу. Методика. Для оцінки деформації поверхні в околиці шахти Паросені використано метод функцій впливу Кноте, який застосовано до відпрацьованих панелей вугільних пластів №3 і 5, а також моніторингові спостереження поверхневою станцією. Область, що представляє науковий інтерес, була виділена із застосуванням методу функції впливу та шляхом об’єднання воронки опускання, пов’язаної з кожної панеллю за допомогою програмного забезпечення Excel, AutoCAD і спрогнозована у 3D-зображенні. Результати. Встановлено, що поверхня, де проектується промисловий об’єкт у районі гірничого відводу шахти, зазнає значних зсувів в обох напрямках X та Y, що пов’язано зі значним числом досліджуваних панелей. В результаті оцінки прогнозованих горизонтальних зсувів для проектованого об’єкта очевидно, що він може піддаватися поперечним горизонтальним зміщенням близько 1 м і поздовжнім горизонтальним зміщенням близько 2 м, тому поверхня не є безпечною з точки зору стійкості, а закладення об’єкта рекомендується змістити до більш стабільної області. Порівняння результатів, отриманих за допомогою функції впливу, з виміряними на поверхні шляхом станції моніторингу, показало, що зміщення вище, ніж прогнозувалося, і пов’язане з тим, що станція моніторингу була розміщена задовго до початку видобутку в цій області. Наукова новизна. Вперше для гірничо-геологічних умов розробки вугільних пластів шахти Паросені виконано прогнозування та оцінку деформацій земної поверхні методом функції впливу, який є відомим і широко застосовуваним методом при дослідженні явища осідання. Практична значимість. Отримані результати дають можливість спрогнозувати вплив підземної розробки корисних копалин на поверхню, а саме, з достатньою точність визначити обсяг деформованої поверхні та розташування важливих об’єктів у зоні розробки з метою подальшого прийняття відповідних заходів для захисту уже існуючих об’єктів і об’єктів, які будуть побудовані.

Цель. Прогнозирование деформации земной поверхности в результате подземной разработки наклонных угольных пластов в пределах горного отвода шахты Паросени (Румыния) методом функции влияния. Методика. Для оценки деформации поверхности в окрестности шахты Паросени использован метод функций влияния Кнота, который применен к отработанным панелям угольных пластов №3 и 5, а также мониторинговые наблюдения поверхностной станцией. Представляющая научный интерес область была ограничена с применением метода функции влияния и посредством объединения воронки опускания, связанной с каждой панелью, при помощи программного обеспечения Excel, AutoCAD и спрогнозирована в 3D-изображении. Результаты. Установлено, что поверхность, где проектируется промышленный объект в районе горного отвода шахты, подвергается значительным смещениям в обоих направлениях X и Y, что связано со значительным числом исследуемых панелей. В результате оценки спрогнозированных горизонтальных смещений для проектируемого объекта очевидно, что он может подвергаться поперечным горизонтальным смещениям около 1 м и продольным горизонтальным смещениям порядка 2 м, поэтому поверхность не является безопасной с точки зрения устойчивости, а заложение объекта рекомендуется сместить до более стабильной области. Сравнение результатов, полученных с помощью функции влияния, с измеренными на поверхности посредством станции мониторинга, показало, что смещение выше, чем прогнозировалось, и связано с тем, что станция мониторинга была размещена задолго до начала добычи в этой области. Научная новизна. Впервые для горно-геологических условий разработки угольных пластов шахты Паросени выполнено прогнозирование и оценка деформаций земной поверхности методом функции влияния, являющийся известным и широко применяемым методом при исследовании явления оседания. Практическая значимость. Полученные результаты дают возможность спрогнозировать влияние подземной разработки полезных ископаемых на поверхность, а именно, с достаточной точность определить объем деформированной поверхности и расположение важных объектов в зоне разработки с целью последующего принятия соответствующих мер для защиты уже существующих объектов и объектов, которые будут построены.