Техногенное воздействие на геологическую среду горных разработок, страница 3

     С целью определения зависимости кривизны слоев от их механических свойств, мощности и местоположения в подрабатываемом массиве была рассмотрена схема взаимодействия давлений между слоями пород при их изгибе. За основу была взята гипотеза плит в формулировке В.Д.Слесарева. согласно схеме протекания физико-механических процессов были проведены расчеты для слоев толщи, вскрытых скважинами №7 и №8 (ш.Чертинская), скважиной №247 (ш.Западная), скважиной №14795, скважиной №12875 (ш.”Октябрьская”), скважиной №4 (ш.”Пионерка”).Литологический комплекс пород, слагающих толщу на указанных участках, был взят по результатам геофизического каротажа и отбору керна. Физико-механические характеристики пород взяты из результатов испытаний образцов пород, отработанных по скважине №4. Результаты расчетов показали, что мощности отслоившихся пачек слоев составили  м и размер блоков l=6,9-10,0 м. Близкая сходимость с результатами натурных исследований доказывает соответствие выбранной геомеханической модели деформационным процессам, протекающим в массиве горных пород при его подработке.

     В процессе расчетов величин  и l по каждому из рассматриваемых участков имеем распределение давлений слоев с учетом их взаимодействия при изгибе и расстояния этих слоев от выработанного пространства пласта.

     Интегральной характеристикой определенного сочетания расположения и давления изгиба слоя может служить фактическое положение центра давлений слоев при изгибе относительно центра при равномерном распределении слоев различной литологической разности одинаковой мощности. Фактическое положение центра распределения давления изгиба определится по формуле:

,                                                      (1)

где  – давление на нижележащий слой при изгибе i-го слоя;  – расстояние от пласта до i-го слоя. Положение центра давлений при распределении в толще слоев одинаковой мощности (при равномерном распределении слоев) определится как:

,                                                                (2)

где H – глубина разрабатываемого пласта. Отсюда относительное положение центра давлений изгиба слоев в рассматриваемой толще:

,                                                               (3)

где  и L см. формулы (1) и (2).

     Величина передаваемого давления при изгибе слоя, как следует из геомеханической модели деформирования толщи, зависит от мощности слоев, которые отражают весовые характеристики слоев. Следовательно положение центра распределения давлений должно совпадать с положением центра распределения масс (или мощностей) слоев. Фактическое положение центра распределения масс (мощностей) слоев определиться по формуле:

,                                                           (4)

где  – см. формулу (1); n – количество слоев в толще пород над пластом. Относительное положение центра мощностей слоев толщи определиться по аналогии с (3):

,                                                                (5)

где  и L  – соответственно определяются по формулам (4) и (2), исходные данные для которых берутся с литологической колонки.

     Результаты сравнения  и c доказывают их идентичность. Следовательно, если физико-механические характеристики слоев толщи не были определены, но известно местоположение пород различной литологической разности в толще, то оценку изгибной способности слоев в зависимости от их положения в толще можно производить с использованием показателя c, определяемого по формуле (5). Этот вывод имеет большое практическое значение, так как в большинстве случаев известен геологический разрез пород толщи, получаемый непосредственно оперативными методами геофизического каротажа или по отбору керна при бурении скважин. Тогда как определение физико-механических характеристик  пород требует специальных лабораторных исследований с отобранными образцами в процессе бурения скважин.