The relationship between lowering the Earth's surface and bearing pressure above the advancing longwall face

Abstract

Мета дослідження – розробити методику визначення приросту напруги над рухомим очисним вибоєм шахт Західного Донбасу. У роботі наведено варіант вирішення поставленого завдання на основі аналізу результатів інструментальних спостережень за деформацією масиву гірських порід над очисним вибоєм, що рухається. Основними геометричними показниками зони підвищеного гірського тиску є її ширина (довжина) і дальність поширення в покрівлю і підошву пласта, що відпрацьовується. Кількісні показники цієї зони поки що не розглянуто, а її ширину (довжину) в Західному Донбасі визначено з точністю 50 %. Отже, дослідження у цьому напрямі актуальні. Експериментальною основою для досліджень є результати інструментальних вимірювань деформацій у двох вертикальних свердловинах, що розташовані попереду рухомого очисного вибою та результати опрацювання геодезичних спостережень на 30 спостережних станціях, розташованих на земній поверхні. На основі аналізу геодезичних інструментальних спостережень за зсувом масиву, що підробляється, уточнено геометричні параметри зони підвищеного гірського тиску. Запропоновано методику визначення коефіцієнта приросту напруги над очисним вибоєм шахт Західного Донбасу, що рухається. Встановлено емпіричні коефіцієнти функції розподілу вертикальної напруги в межах зони опорного тиску. Встановлено взаємозв’язок між опусканням земної поверхні попереду очисного вибою, що рухається, і приростами напруг у крайовій частині розроблюваної очисної виробки. Достовірність отриманих результатів підтверджено геофізичними дослідженнями у Західному Донбасі, а також результатами натурних спостережень.

This work aims to develop a method for determining the increase in stresses above an advancing longwall face of Western Donbas mines. The paper presents a solution to the problem. It is based on the analysis of geodetic instrumental observations of the earth's surface lowering and rock mass deformation above the advancing longwall face. Length and propagation in the roof and floor of the extracted seam are the main geometrical parameters of the zone of high rock pressure. Currently, the quantitative parameters of this zone are not considered. And its length under the conditions of Western Donbas is determined with an accuracy of 50%. Thus, research in this direction is relevant. The experimental basis for the research includes the results of observations performed at two vertical borehole extensometers and the results of data processing obtained at more than 30 observation stations on the Earth's surface. Thus, the research specified the geometrical parameters of the zone of high rock pressure and the nature of the vertical stress distribution within this zone. The paper introduces a method to determine a coefficient of stress increase above the advancing longwall face of Western Donbas mines. We also established the empirical coefficients of the vertical stress distribution function within the abutment pressure zone. There is a relationship between the lowering of the earth's surface and the values of the stress increase in the borehole edge part. The reliability of the obtained results is confirmed by geophysical studies in Western Donbas, as well as by the results of field observations.