РАЗРАБОТКА МЕРОПРИЯТИЙ ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ УСТОЙЧИВОСТИ МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СОВРЕМЕННЫХ МАРКШЕЙДЕРСКИХ ПРИБОРОВ

Аннотация

при разработке месторождения полезных ископаемых подземным способом с обрушением налегающей толщи массива горных пород происходит образование провалов и зон обрушений на земной поверхности. Провалы и зоны обрушения на земной поверхности используются в качестве возмущающего фактора, которые вызывают перераспределение напряжений в массиве горных пород. Образовавшиеся полости заполненной обрушенными породами могут аппроксимироваться на земной поверхности окружностью или эллипсом. Предложена методика и схемы для расчета напряжений при выходе зоны обрушения на земную поверхность в виде окружности, с использованием результатов наблюдений за сдвижением реперов на земной поверхности по профильным линиям. Ключевые слова: зона обрушения, массив горных пород, напряженное состояние, геодезические приборы, профильные линии, репера, провал. В настоящее время актуальной проблемой остается разработка мер охраны зданий, сооружений и природных объектов при разработке мощных железорудных месторождений подземным способом. В работе Н.П. Влоха, А.Д. Сашурина и А.В. Зубкова [1] была обоснована необходимость определения интегрального поля напряжений на больших базах с целью обеспечения безопасности ведения горных работ на участках шахтных полей от сотен метров и более, а также расчета параметров предохранительных целиков и разработки мероприятий по охране зданий и сооружений на земной поверхности от их подработки горными работами. Современные методы [2–4] позволяют оценить безопасное состояние зданий, сооружений и природных объектов при сдвижении горных пород и земной поверхности, в которых для расчета в качестве граничных условий используют градиенты естественного поля напряжений, действующие в массиве горных пород. В качестве возмущающего фактора в естественном поле напряжений используют образовавшиеся в массиве горных пород провал и зону 162 ACADEMIC RESEARCH IN MODERN SCIENCE International scientific-online conference обрушения над выработанным пространством, форма которой на земной поверхности может быть аппроксимирована окружностью или эллипсом [5–8]. Для определения напряжений необходимо заложить наблюдательную станцию на земной поверхности по специально разработанному «Проекту», соблюдая требования «Инструкции по наблюдениям за сдвижением горных пород и земной поверхности при разработке рудных месторождений» [9] и ГОСТ 24846-2012. Грунты. Методы измерения деформаций оснований зданий и сооружений [10]. Опорные грунтовые реперы закладывают за пределами зоны возможных деформаций, не менее двух пунктов, как со стороны висячего, так и лежачего боков рудного тела. Расстояние между опорными реперами должно быть не менее 70 метров. В качестве опорных реперов рекомендуется использовать осевые пункты стволов и надшахтных зданий, пункты триангуляции и полигонометрии, если они расположены за пределами зоны возможных смещений. Рабочие реперы закладывают на расстояниях не более 5 радиусов (R) расчетной (проектной) зоны обрушения. Схемы расположения профильных линий и реперов могут быть различными: • профильные линии вкрест простирания рудного тела; • профильные линии под углом 45˚ к простиранию рудного тела (рис. 2); • расположение рабочих реперов в шахматном порядке; • комбинированные схемы. В настоящее время при производстве маркшейдерских работ используются современные высокоточные электронные приборы (электронные тахеометры, сканирующие системы, навигационные системы «GPS» и «ГЛОНАС»), которые позволяют изменить методики производства геодезических и маркшейдерских работ для решения вопросов промышленной безопасности при разработке месторождений полезных ископаемых. Применение высокоточных геодезических электронных приборов позволяет повысить точность определения координат рабочих реперов, отстоящих от опорных реперов на расстояниях от ста метров до километров, с точностью до 2 мм. Существенно сократить время на производство геодезических измерений. Рассмотрим методику определения напряженного состояния массива горных пород для зоны обрушения представленной на плане в виде 163 ACADEMIC RESEARCH IN MODERN SCIENCE International scientific-online conference окружности. Опорные грунтовые реперы закладывают на расстоянии более 5 радиусов от центра расчетной зоны обрушения. При соблюдении данного условия перераспределение напряжений вокруг образовавшейся зоны обрушения в массиве горных пород и на земной поверхности не будет оказывать влияние на сдвижение опорных реперов. После закладки наблюдательной станции до выхода зоны обрушения, плановые координаты грунтовых опорных и рабочих реперов (xi;yi) определяют из двух серий наблюдений. После выхода зоны обрушения на земную поверхность выполняют тахеометрическую съемку, по результатам которой составляют план в масштабе 1:500 с нанесением контуров зоны обрушения и зоны трещин. Используя известные аналитические способы, определяют площадь зоны обрушения, находят плановые координаты (x0;y0) центра тяжести [11]. Радиус (R) зоны обрушения вычисляют по формуле: 𝑅 = √𝑆/𝜋, где R и S – соответственно р