close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Геомеханические мониторинги на территории ликвидируемых шахт Донбасса

код для вставкиСкачать
Наукові
пра
ц
і
УкрНДМІ
НАН
Укр
а
їни
, №
1, 2007 Transactio
ns of UkrNDMI NAN Ukraine, №
1, 2007 УДК 622.831 Е Х И
ДОНБАССА Кулибаба С.Б., Питаленко Е.И., Рожко М.Д., Шиптенко А.В
. (УкрНИМИ НАНУ, г. Донецк, Украина) Висвітлено деякі результати геомеханічних моніторингів, які проводяться на території тих шахт Донбасу, що ліквідуються. Interpreted are some results of geomechanical monitoring in the area of mines of Donbass being liquidated. В процессе реструктуризации угольной промышленности Украины намечено закрытие более 100 угольных шахт, эксплуатация которых в современных условиях нерентабельна. Массовое закрытие угольных предприятий ведет к возникновению негативных с точки зрения
экологической безопасности явлений и процессов. За более чем двухсотлетнюю историю Донбасса было постепенно закрыто и затоплено более 150 шахт с небольшой глубиной и площадью отработки запасов. Инструментальные наблюдения за геомеханическими процессами при ликвидации этих предприятий носили локальный, несистематический характер, поэтому этот опыт нельзя использовать в полной мере в современных условиях. К
уже известным проблемам, возникающим при ликвидации отдельных шахт (подтопление подработанных территорий, провалообразование), при одновременном закрытии шахт регионов добавляются новые, вызванные изменением характера деформирования земной поверхности, в частности – активизацией процесса сдвижения. Г ОМЕ АНИЧЕСК Е МОНИТОРИНГИ НА ТЕРРИТОРИИ ЛИКВИДИРУЕМЫХ ШАХТ 221
Наукові
пра
ц
і
УкрНДМІ
НАН
Укр
а
їни
, №
1, 2007 Transactio
ns of UkrNDMI NAN Ukraine, №
1, 2007 Активиза
цией процесса сдвижения принято считать ополнительное сдвижение массива горных пород и земной оверхности над старыми очистными выработками под воздейств ра. На действ учаев является влияние новых аботок, в зону влияния оторых попадают участки ранее подработанного массива [1]. П
разгружающи ой очистной ыработки. В первом случае дополнительные сдвижения массива озникают в результате таких процессов, как погашение завис
п
работке и дальнейшее их оседание без изменения напряжения по нормали к напластованию при последующих и др. Во в
ременно с которым может происходить обрушение зависаний, сохранившихся у границ старых очистных выработок. д
ми
п и
с М 6,9 МПа. Всле
х и
в. д
п
ием некоторого активизирующего факто
ующих шахтах таким фактором в большинстве сл
очистных выр
к
ри этом активизация сдвижения может быть вызвана
как
м, так и пригружающим влиянием нов
в
в
аний пород, образовавшихся при первичной подработке над опорными частями массива; упругое восстановление слоев ри первичной под
тором случае активизация сдвижения является следствием уплотнения ранее разгруженных пород, однов
Механизм активизации процесса сдвижения на ликвидируемых шахтах имеет ругую природу и обусловлен снижением прочностных свойств увлажненных горных пород при затоплении выработанного пространства шахтными вода
, возобновлением роцесса их обрушения заполнением пустот и расслоений, сохранившихся в подработанной толще. Обводнение горных пород резко снижает их устойчивость – породы размокают, становятся склонными к сползанию. Так, например, на шахте им. Чеснокова ПО "Стахановуголь" предел прочности при жатии песчано-глинистого сланца в почве пласта m
7
снизился с 70 до 28 Па, а предел прочности песчаника в кровле пласта m
3
при обводнении снизился с 140 МПа до
дствие потери установившегося равновесия толщи горных пород в результате подобны изменений х физико-
механических свойств и последующей активизации процесса сдвижения возможно возникновение деформаций земной поверхности, трещин, уступо и провалов [2]
222
Наукові
пра
ц
і
УкрНДМІ
НАН
Укр
а
їни
, №
1, 2007 Transactio
ns of UkrNDMI NAN Ukraine, №
1, 2007 Для изучения, п огноза и предупреждения неблагоприятных изменений окружающей среды необходима организация постоянного они ринга территорий ликвидируемых шахт. Одной из наиболее важных его составляющих является маркшейдерский (геомеханический) мониторинг, к основным задачам которого относятся следующие [3]: – получение экспериментальных данных о наличии или отсутствии сдвижений земной поверхности при затоплении отдельных или группы соседних шахт; – установление
взаимосвязей между величинами сдвижений земной поверхности и уровнем затопления, г убиной и срок отработки запасов, углом падения горных пород, наличием разрывных нарушений, рельефом земной поверхности; – изучение поведения зданий и сооружений, которые получили повреждения при многократной подработке [4]. В период 2001-2004 гг. на территориях ликвидируемых шахт Стахановского, Центрального районов Донбасса, а также в Буденновском
и Пролетарском районах г. Донецка институтами УкрНИМИ и ДонНТУ проводилос
р
м то
л
ь исследование характера актив ния п п
а
ирова е
,
г
рами профильных линий на этих станциях составляло около 10 м. На них изации процесса сдвиже земной оверхности ри затоплении горных выработок. Необходимость оптимизации затрат на выполнение инструментальных наблюдений при мониторинге больших площадей подр ботки определила следующую конструкцию наблюдательной сети. 1. Основные профильные линии с относительно большими расстояниями между реперами (порядка 100 м), на
которых выполнялись высотные измерения. Эти линии пересекали основные структуры шахтных полей, поселков, микрорайонов и были ориентированы преимущественно по направлению вкрест простирания пластов. 2. Специальные наблюдательные станции, которые закладывались в местах, где в период отработки были зафикс ны значительные в личины сдвижений и деформаций (выхода нарушений и осевых поверхностей складок под наносы малая глубина
разработки, выхода у ольных пластов). Расстояние между соседними репе
223
Наукові
пра
ц
і
УкрНДМІ
НАН
Укр
а
їни
, №
1, 2007 Transactio
ns of UkrNDMI NAN Ukraine, №
1, 2007 выпо
процесса сдвижения от ак в к
ш
ая" и "Замковская", что позво
и жилой застр к
вского регио
а
о
в месяц. При этом сследования характера развития процесса и п
э о
ы
сл
л н
лнялся полный комплекс инструментальных наблюдений, включая высотные и линейные измерения. Основной задачей этих наблюдений являлось определение параметров сосредоточенных деформаций земной поверхности при активизации процесса сдвижения. Для исследования характера развития ти изации при затоплении горных выработо Стахановского региона были выбраны ахты им. Ильича, им. И.В.Чеснокова, "Центральная - Ирмино", "
Брянковск
лило охватить практически все горно-геологические условия региона, в которых производилась отработка запасов угля под густонаселенными территориями с большим количеством промышленных объектов, коммуникаций
ой и (табл. 1). Общая длина наблюдаемых профильных линий на территории затапливаемых шахт Стахано
на составила более 70 км. Поскольку наблюдения были начаты лишь через четыре года после начала затопления шахт, некоторая часть оседаний земной поверхности при ктивизации процесса сдвижения могла реализоваться до начала их проведения. Тем не менее, зафиксированные на основных профильных линиях величины оседаний п зволили судить о достаточно активных сдвижениях земной поверхности, которые даже через 5-6 лет после окончания горных работ происходили со скоростью до 15 мм
увеличение оседаний наблюдалось в районах выходов крутопадающих участков слоев пород на крыльях складок и на участках выходов сместителей разрывных тектонических нарушений. Создание системы мониторинга в Центральном районе Донбасса – первый опыт и
активизации пр крутом залегании ластов. Все ликвидируемые шахты в том рай не
отрабат вали запасы угля в сложных горно-геологических у овиях – крутое залегание породных слоев, дизъюнктивные тектонические нарушения, бо ьшое количество одновременно разрабатываемых угольных пластов, наличие многочисленных старых очистных выработок а верхних горизонтах (табл. 2). 224
Наукові
пра
ц
і
УкрНДМІ
НАН
Укр
а
їни
, №
1, 2007 Transactio
ns of UkrNDMI NAN Ukraine, №
1, 2007 Таблица
1 Донбасса
О
б
а
я
вы
-
нимаемая
мощность
, м
7,9 8,6 3,4 3,5 8,1 щ
Угол
падения
градус
20-45 0,5-60 2-24 1
0
1-55 , К
о
л
-
во
пластов
8 10 5 4 10 Другие
осложняющие
факторы
– известняка
=2,5-3,0 м
) р
а
б
о
т
ы
на
глубинах
известняка
м
), выхода
л
а
с
т
о
в
известняков
м
), с
т
а
р
ы
е
выработки
ствол
)
,
работы
на
глубинах
выход
(
m
горные
малых
выход
(
m
выхода
(
m
горные
(
горные
малых
=2,5-3,0 п
=2,5-3,0 погашенный
пликативная
выхода
осевых
поверхностей
синклинальных
складок
то
же
замковая
часть
антиклинали
– выхода
осевых
поверхностей
синклинальных
складок
Тектоника
надвига
" го
, 2-
, 4-
го
, Л
-
К
" геом
е
х
а
н
ического
мониторинга
в
С
т
а
х
а
н
о
в
с
к
о
м
районе
дизъюнктивная
– в
о
д
"
К
-
– – выхода
г
о
, 3-
го
Брянковских
надвигов
надвига
ы
х
Д
1-
"
Условия
З
о
н
а
в
л
и
я
и
я
шахт
им
. И
л
ь
и
ч
а
им
. Чеснокова
им
. Чеснокова
, "
Максимовская
" "
Центральная
-
Ирмино
", М
а
к
с
и
м
о
в
с
к
а
я
" Брянковская
", Криворожская
" проведения
н
"
"
"
225
Наукові
пра
ц
і
УкрНДМІ
НАН
Укр
а
їни
, №
1, 2007 Transactio
ns of UkrNDMI NAN Ukraine, №
1, 2007 О
б
щ
а
я
в
ы
-
16,1 1
7
1
7
1
4
,
7
3,6 13,2 нимаемая
мощность
, м
,
9
,
3
Ср
. уг
о
л
п
а
д
., г
р
ад
у
с
-
4
0
6
8
65-52 54-70 64-72 57-64 56-65 Кол
-
в
о
пластов
18 23 23 18 4 17 Другие
ослож
н
яющ
и
е
факторы
– к
рутопадающих
выхода
пластов
известняков
о
т
р
а
б
о
т
к
а
свиты
к
р
у
т
о
п
а
д
а
ю
щ
и
х
, выхода
и
з
в
е
с
т
н
я
к
о
в
,
наличие
отработка
свиты
пластов
,
,
п
л
а
с
т
о
в
п
л
а
с
т
о
в
,
у
с
т
у
п
о
в
отработка
свиты
л
а
с
т
о
в
,
з
о
н
а
к
п
влияния
деформаций
земной
выхода
пластов
, выработки
о
т
р
а
б
о
т
к
а
с
в
и
т
ы
к
выхода
к
рутопадающих
о
с
т
а
т
о
ч
н
ы
х
п
о
в
е
р
х
-
н
о
с
т
и
,
старые
го
рные
(
шурф
) рутопадающих
пластов
рутопадающих
пластов
, наличие
пластов
, отработка
свиты
пластов
, выхода
у
ст
у
пов
Тектоника
зоны
вигов
и
"
К
влияния
над
-
"
Г
о
р
л
о
в
с
к
и
й
"
р
у
той
" зона
в
л
и
я
надвига
№
3 – м
е
л
к
о
а
м
п
л
и
т
у
д
н
ы
е
н
и
я
н
–
тектонические
а
р
у
шен
и
я
– Т
а
б
л
и
ц
а
2
с
с
а
У
с
л
о
в
и
я
п
р
о
в
е
д
е
н
и
я
г
е
о
м
е
х
а
н
и
ч
е
с
к
о
г
о
м
о
н
и
т
о
р
и
н
г
а
в
Ц
е
н
т
р
а
л
ь
н
о
м
р
а
й
о
н
е
Д
о
н
б
а
н
а
З
о
в
л
и
"
Кочегар
" "
К
евка
" "
К
р
а
с
н
ы
й
П
№
4 ш
/
у
"
А
л
е
к
с
а
н
д
-
я
н
и
я
ш
а
х
т
к
а
о
н
д
р
а
т
ь
-
р
о
ф
и
н
т
е
р
н
"
№
3
ш
/
у
"
Александ
-
р
о
в
с
к
о
е
"
р
овское
" им
. Арте
ма
226
Наукові
пра
ц
і
УкрНДМІ
НАН
Укр
а
їни
, №
1, 2007 Transactio
ns of UkrNDMI NAN Ukraine, №
1, 2007 Как оказывают многолетние инструментальные лю характер т процесса сдвижения горных н поверхност в эти словия протекает , часто – с возникновением локальных деформаций в виде и уступов. по этого района были на ы танц об длин профильных линий ко ав 8,7. период нитори на ех
профильных линиях и наблюдательных станциях этого района фи р сь поверхности, имевшие неравномерный акте дящие дствие процесса вижения при затоплении горных выработок или затухающей стадии оцес сдви ад остановленными горными работами. овлено, ч по ки и затоплены, величи д й поверхности имели х т, находящихся на сухо
а л
Пр котор ы
уж в ода, оседа в месяц ставило 1 в т", гд оизводилась откачка еда ла 11 в месяц, а макс льн с. а территории Буденновского и районов г. ецка, г лща горных пород повсеместно нарушена надвигами и л. 3), была заложена овных профильных циальных наблюдате танций об п яж м [5, 6]. н ум ы наблюдениями рованы сдвижения з на больших х при от тельно ом уровне затопления
. Основную причину оседаний земн поверхности ределить не представ сь возможным по льк и уем од то на то го н рны хт ("Заперевальная 1,н зда"
п
дения, и зем
номерно
трещин
наб
по
не
разви
ия и х у
род
рав
Н
блю
тор
кси
У
Т
офи
е д
е пр
мм
Н
Дон
щей
И
носи
лич
ой х а лях
дательн
ых сост
шахт
е с
ила
заложены
а мо
специальные
нга
ии, 4 км
щая
За вс
овали
сд
сдвиж
хар
ения
р, прои
земной
схо
всле
активизации
пр
то на на и
больши
й консе
едуемы
ая на м
ние про
19 мм, има
са лях шах
интенси
е значе
рвации. й пери
омент н
исходил
то врем
воды, с
ое о еда
жения н
т, выработ
вность осе
ния, чем на
од на шах
аблюдений б
о со скорост
я как на шах
корость ос
ние – 69 мм
Пролетарского
стан
ак,
нте
а г
и со
которы
ания поля
те "К
ла за
ью 18
е "Коч
ния со
х был
земно
шах
расный топлена ,9 мм егарка
стави
з
рн", исс
де то
сбросам
линий енность
ентальн
емной поверхности
низк
рот
стр
и (таб
и спе
ю 28 к
ми сеть осн
льных с
зафикси
площадя
ой ско
чно
" №
оп
сслед
ия го
ая Зве
ило
мес
ша
, ста
у за влия
"Крас
ый пери
х работ
№ 6). имело
соседних
ие
о
227
Наукові
пра
ц
і
УкрНДМІ
НАН
Укр
а
їни
, №
1, 2007 Transactio
ns of UkrNDMI NAN Ukraine, №
1, 2007 Общая
вынимаемая
мощность
, м
5
,
9
9,1
2,0
5,0
3
5,6
3
,
5
1,8
4
,
Таблица
Угол
падения
градус
6-16
5-32
5
-
8
1-25
1-12
2-35
3-26
5-25
, Кол
-
в
о
п
л
а
с
т
о
в
7
3
2
4
5
3
3
6
Другие
осложняющие
факторы
горные
о
р
н
ы
е
горные
о
р
н
ы
е
Старые
Старые
Старые
Старые
работы
–
–
г
работы
работы
г
работы
–
–
Тектоника
над
в
игов
Запереваль
, Калининский
над
в
игов
Мушкетов
и
й
, Первомайский
Пр
овиданс
, з
о
н
№
2, Сбр
о
са
над
в
игов
Первомай
, Восточный
кий
, Софиевский
над
в
игов
Первомай
, Менчуговский
о
в
и
д
а
н
с
в
игов
Марковский
Смоляниновский
флексура
в
игов
Марковский
Смоляниновский
Провиданс
Зоны
влияния
ный
, Первомайский
Зоны
влияния
ский
, Калининск
Выход
надвига
влияния
Надвига
Зоны
влияния
ский
, Мушкетовский
Итальянс
влияния
, Мушкетовский
П
р
в
л
и
я
н
и
я
над
Первомайский
Марковская
влияния
над
Первомайский
-
-
а
С
"
-
, , , , "
Зоны
-
Зоны
, , Зоны
, , ский
3 е
х
"
"
З
е
"
№
"
Условия
в
Бу
дё
нно
проведения
геом
вско
м
и
Пролетарском
а
н
ического
район
мониторинга
а
х
г
. Донецка
Зона
влияния
шахт
Мушкетовская
"
а
п
е
р
в
а
л
ь
н
а
я
№
1"
Заперевальная
№
2"
9 "
Капитальная
"
№
6 "
Красная
Звезда
"
№
12-18
им
. 60-
летия
Советской
У
к
р
а
и
н
ы
Глубокая
"
228
Наукові
пра
ц
і
УкрНДМІ
НАН
Укр
а
їни
, №
1, 2007 Transactio
ns of UkrNDMI NAN Ukraine, №
1, 2007 В то ж я, на участках целого ряда профильных линий о отм явление – достаточно устойчивая асова о ани земн пов ност с енени льефа. Так, из рис. 1 видно, что при перепаде абсолютных ок рельефа местности, равном 60 м (от +150 м до +210 м с тав око 0 мм
е врем
ено интересное
ость ее ре
отмет
был
согл
изм
еч
нн
ем
граф
ико
в сед
я ой ерх
и ), р
азнос
ть о
еда
ний
сос
ила
ло 5
. Р
О
ич
раб
П
вы
ис.1
дн
ин ота
ро
м . Совм н и и её р еп
ой причин
вел сд е
вы нн п
возрастании абсо е
веденны и я пер опытом то. Впервые пол ал ы о деформировании поверхности при за ти рупп ахт и затоплении горн о различных регионах нбасса. Результаты оз или устано наличие сдвижени, нн во ще в рассматри кт ие геомеханических процессов, акж и значения в чи ан и скоростей их разв я
с м, что по т и иным ещенн
ельеф
ний ростра
лютны
е ге
работ
учены
земной
ые гра
а по п
этого
земно
нств х выс
омеха
тако
э
фики
рофи
явл
й по
стар
отных
ничес
го р
кспер
оседан
льной ли
ения мо
верхнос
ых очи
отмето
кие м
ода на имент
ия зем
нии р
жет бы
ти с стных в
к рель
онитор
терри
ьные кры
ой повер
еров №
ть умен
удалени
ыработо
фа местн
нги яв
рии Донбасса
данн
и г
хност
1 ьшение ем от к при ости. ляютс
е ы ш
из виж
ых ых в
наблюдений
й поверхности
ус
е о
ити
ыра
лов
пре
. В
бот
иях
дел
св
к в
п
а
ть язи
До
вить зникаю
н осед
ем ил
вол
вызва
ивизац
те
я ва
зе
ем
а т
мно
ых ое й ели
й ий 229
Наукові
пра
ц
і
УкрНДМІ
НАН
Укр
а
їни
, №
1, 2007 Transactio
ns of UkrNDMI NAN Ukraine, №
1, 2007 прич
р
неё новые линии на территории вновь закрываемых шахт; − совершенствовать методы наблюдений и анализа результатов. СПИСОК ССЫЛОК 1.
Кулибаба С.Б. Искривление вертикальных шахтных стволов в подработанном массиве горных пород на шахтах Донбасса // Прогнозирование сдвижений и деформаций горных пород и устойчивости бортов разрезов при разработке угольных пластов. – Л.: ВНИМИ, 1981. – С. 21-25. 2.
Решение геоэкологических и социальных проблем при
р
Азаров, 02. – 480 с. 3.
Г
2 С
ожн вия
5.
В п д
п
ш
инам инструментальные наблюдения были начаты поздно, полученные значения следует считать ориентировочными. Для получения более точных езультатов необходимо продолжать наблюдения во всех регионах по следующим направлениям: − развивать наблюдательную сеть, включая в азработке и закрытии угольных шахт / В.Ф. Янукович, Н.Я. А.Д. Алексеев, и др. – Донецк: ООО «Алан», 20
авриленко Ю.Н., Ермаков В.Н., Улицкий О.А. Основные принципы организации маркшейдерско-гидрогеологического мониторинга территорий ликвидируемых угольных шахт Донбасса // Проблеми гірського тиску. – Донецьк: ДонНТУ. –
001. – Вип. 5. –. 22-27. 4.
Гавриленко Ю.Н. Изучение сдвижений и деформаций земной поверхности в сл ых горно-геологических усло х Донбасса // Наукові праці ДонНТУ: Серія горно-геологічна. – Донецк, ДонНТУ. – 2003. – Вип. 62. – C. 34-47. ыполнить рогноз сдвижений и еформаций земной поверхности от активизации роцесса сдвижения горных пород при ликвидации ахт Будёновско-Пролетарского района г. Донецка с целью определения безопасного уровня их затопления: Отчет о НИР (заключ.) / УкрНИМИ; 230
Наукові
пра
ц
і
УкрНДМІ
НАН
Укр
а
їни
, №
1, 2007 Transactio
ns of UkrNDMI NAN Ukraine, №
1, 2007 Руководитель А.В. Шиптенко. – 2514/04; Инв. № 2178. – Донецк, 2005. – 217 с. 6.
Т закрытия в Н р в
О "Норд Компьютер", 2004. – 631 с. ехногенные последствия угольных шахт Украины / Ю.Н. Га риленко, В.. Е мако, Ю.Ф. Кренида и др. – Донецк: ОО
231
Автор
giopirosd
Документ
Категория
Исследования
Просмотров
290
Размер файла
445 Кб
Теги
мониторинг, территории, донбасс, геомеханические, ликвидируемых, шахт
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа