Texnologik oluklar quyidagilarga javob berishi kerak talablar

3.2 Tog' jinslari va tuproqning keskin ko'tarilish tabiati va mexanizmi


Hozirgi vaqtda tabiati va mexanizmi bo'yicha konsensus yo'q kon ishlarida tuproq jinslarining to'satdan nobud bo'lishi. Natiyjada quyidagi gipotezalar keng tarqaldi: tuproq tog‘ jinslarining to‘satdan nobud bo‘lishi, asosan, uning ostida yotgan gazning energiyasi hisobiga sodir bo‘ladi, degan gipoteza ko‘mir qatlamlari va tog‘ jinslari [62] va bular degan gipoteza hodisalar tog' jinslarining elastik tiklanish energiyasi tufayli yuzaga keladi, ular ostidagi gaz ishtirokida yoki ishtirokisiz ko‘mir qatlamlari [44].
Birinchi gipotezaning asosiy kamchiligi shundaki, u kon ishlarida tuproqlarning to'satdan ko'tarilishi gaz ishtirokisiz ham sodir bo'lishini hisobga olmaydi. Shuning uchun ishonchlilik bu gipotezaning asosiy pozitsiyasi shubhali, chunki. unda
tuproq jinslarining buzilishi gaz ta'sirida sodir bo'ladi, deb taxmin qilinadi.
Ikkinchi gipotezaning kamchiligi shundaki, u tuproqlarning gaz ishtirokida va ishtirokisiz koʻtarilishi ikki mustaqil hodisa sifatida qaraladi va birinchisini gazdinamik hodisalarga, va ikkinchisi dinamikga, ya'ni. boshqa tabiat va mexanizmga ega bo'lgan hodisalarga.
To'satdan halokatning tabiati va mexanizmini aniqlashtirish tuproq jinslari eksperimental tadqiqotlar olib borildi ish joyiga yaqin joylarda kuchlanishlarning taqsimlanishi, ko'mir va tuproq jinslarining deformatsiyalanishi va ulardan gaz chiqishi tushirish (ortiqcha ishlash) tufayli elastik tiklanish paytida tozalash ishlarini olib borishda yoki tog'-kon ishlarini bajarishda.


Tog' jinslarining deformatsiyasining eksperimental tadqiqotlarida tuproqlar chuqurlik mezonlari va ko'rsatkichlari yordamida o'lchandi soat turi.
Tog' jinslaridagi nisbiy deformatsiyalarning o'zgarishi tabiati ishchi tuproq shaklda ko'rsatilgan. 3.3.

3.3-rasm Tog' jinslaridagi nisbiy deformatsiyalarning (e) o'zgarishi tabiati
Tuproq
l - ishlaydigan tuproqdan masofa; B - ish kengligi; + - kengaytma; -
- siqish
Shaklda ko'rsatilgan ma'lumotlardan ko'rinib turibdiki. 3.3 Tuproqdagi tog 'jinslarida ularni tushirish, kengayish deformatsiyalari (elastic tiklanish), ular ishlayotgan tuproqdan uzoqlashganda dan 1,0-1,5 marta kattaroq masofada pasayish susaytiradi ish kengligi va keyin siqilish deformatsiyalariga aylanadi.
Binobarin, rivojlanish ma'lum bir chuqurlikka ega tuproq jinslariga tushirish ta'siri.
Ishlaydigan tuproq jinslarida elastik tiklanish deformatsiyalarini o'lchash natijalariga ko'ra empirik bog'liqlik olindi. tushirish zonasida nisbiy deformatsiyalar qiymati ( e ).masofadan ishlaydigan tuproqqa:

bu erda l - tuproqdan tushirish zonasidagi nisbiy deformatsiyalar aniqlanadigan joyga qadar bo'lgan masofa;
B - ish kengligi;
r - juft korrelyatsiya koeffitsienti.
Qarindoshning etarlicha ishonchli qaramligini hisobga olgan holda
deformatsiyalar ( ) nisbati elastikning mutlaq deformatsiyalarining kattaligi amaliy foydalanish uchun olinishi mumkin
Ishchi (V) tuproq jinslarini qayta tiklash quyidagilarga teng:

bu erda l - ishlaydigan tuproqdan tushirish zonasi chegarasigacha bo'lgan masofa.
Elastik tiklanishning mutlaq deformatsiyalarining qiymati tushirish zonasidagi tuproq jinslari ham ishning kengligiga bog'liq.
Amalga oshirilgan analitik tadqiqotlar natijasida olingan bu bog'liqlik shaklda ko'rsatilgan. 3.4. O'tkazilgan tadqiqotlar natijalarini tahlil qilish konning yaqinida kuchlanishning taqsimlanishi xarakterini aniqlashga imkon berdi.

3.4-rasm. tuproq jinslarining elastik tiklanishi deformatsiyasining mutlaq qiymatining (V) ishchi kengligi (2a) ga bog'liqligi.
1 - qumtoshlar; 2 - loy toshlari; - - - - - t→∞; –––––– t→0
Ish joyiga yaqin bo'lgan kuchlanishlarning taqsimlanishi rasmda ko'rsatilgan. 3.5. Shakldan ko'rinib turibdiki. Tuproqda va ishning tomida 3,5 past kuchlanish zonalari mavjud (tushirish zonalari). ishlab chiqarish ta'siri). Yukni tushirish zonasining o'lchamini o'rganishda ishchi tuprog'ida yotgan jinslar, tuproqdan elastik tiklanish deformatsiyalari nolga teng bo'lgan tuproq jinslaridagi joygacha bo'lgan masofa bu zonaning chegarasi sifatida qabul qilindi. In tuproq jinslarida tushirish zonasi ( l ) hajmini aniqlash natijalari turli kon-geologik va konchilik sharoitlari shaklda ko'rsatilgan. 3.6, undan ko'rish mumkinki, tushirish zonasining o'lchami ish kengligiga bog'liq (2 a). Turli zotlarda, qiymat tushirish zonasi ish kengligining 1,0 dan 1,5 gacha.



3.5-rasm. Rivojlanishning atrofdagi tosh massasiga ta'siri sxemasi
a - rivojlanish (tog' jinslarining to'shagiga normal kuchlanishlarni taqsimlash)
Yuk tushirish zonasining o'lchami ham konning chuqurligiga bog'liq. Yuk tushirish zonasining o'lchamining ish joyining chuqurligiga bog'liqligi shaklda ko'rsatilgan. 3.7. dan ko'rinib turganidek ma'lumotlar shaklda ko'rsatilgan. 3,7 tog 'chuqurligi ortishi bilan ish, tushirish zonasining hajmi kamayadi.


Tuproq jinslarining to'satdan vayron bo'lish mexanizmini ishlab chiqishda, ularni ajratish paytida tosh massasidan gazning ajralib chiqish qonuniyatlarini o'rganish uchun kon tajribalari ham o'tkazildi. yuk. Shu maqsadda pastki teshikning turli nuqtalarida quduqlar qazilgan. 1,8 m chuqurlikda, o'lchash kameralari muhrlangan, o'lchash idishlari bilan quvurlarga ulangan. O'rnatish vaqtida
hajmli idishlar, barcha quduqlardan gaz chiqishi amalda nolga teng edi. Keyin tosh massasi tushirildi quduqlar qazilgan hudud.

3.6-rasm. Tuproq jinslariga ishchi (l) ning tushirish ta'siri zonasi kattaligining ishchi kengligi (2a) ga bog'liqligi.
1 - slanetslar; 2 – qumtoshlar
Quduqlar burg'ulash joyida tosh massasini tushirish uchun tushirish teshiklari burg'ulangan. Yukni tushirgandan keyin tushirish teshiklari bo'lgan tosh massasi, undan gaz chiqarish tezligi keskin oshdi (3.8-rasm). Ko'mir va jinslar tushirilganda, kengayishning mutlaq qiymati oshadi, maksimal darajaga etadi va keyin kamayadi. Da
Bunday holda, kengayish deformatsiyalari kabi kamayadi ko'mir va tog' jinslaridan gaz chiqarish tezligining oshishi (o'sish ko'mir va jinslarning gazsizlanish darajasi).



3.7-rasm. Tomning tog 'jinslarida va tuproqda ishlaydigan (l) tushirish ta'siri zonasi o'lchamining ishlov berish chuqurligiga bog'liqligi.
1 - tom yopish jinslari; 2 - tuproq turlari


Ko'mir va toshning "shishishi" tendentsiyasini o'rganish rasmda ko'rsatilgan o'rnatishda amalga oshirildi. 4.30. Ko'mirning "shishishi" ni o'rganish natijalari rasmda ko'rsatilgan. 4.31 va qumtosh ustida 3.9-rasm . Shaklda keltirilgan ma'lumotlardan ko'rinib turibdiki. 4.31 Ko'mirning "shishishi" g'ovak bo'shlig'idagi bosim 1,0 MPa gacha ko'tarilganda va keyin barqarorlashganda sodir bo'ladi. Qumtoshlarda "shishish" g'ovak bo'shlig'idagi gaz bosimidan oldin sodir bo'ladi,
4,5 MPa ga teng, keyin esa barqarorlashadi (3.9-rasm).



3.9-rasm. Qumtoshning "shishishi" ning nisbiy deformatsiyalarining uning gaz bilan to'yinganlik darajasiga bog'liqligi
e - "shishish" ning nisbiy deformatsiyalari; P - g'ovakdagi gaz bosimi
qumtosh maydoni


Ko'mirning "shishishi" paytida chiziqli kengayish koeffitsientlari a = 2,0 10-4
1,0 MPa ga, (a - chiziqli koeffitsient "shishish" paytida kengayish) va qumtosh a = 6,0 10-5 ga 0,1 MPa gaz bosimi. Shunday qilib, maksimal nisbiy ko'mirning barqarorlashuv darajasida "shishishi" shakllanishi (g'ovak bo'shlig'idagi gaz bosimi 1,0 MPa ga teng) -20,0 10-4, qumtosh (4,5 MPa gaz bosimida) 27,0 10-4 va elastik tiklanish shtammlari bilan bir xil tartibda bo'ladi (3.3-rasm).


Tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, deformatsiyalar ularni tushirish paytida gazga to'yingan tosh massasi elastik tiklanish deformatsiyalari va ko'mir va jinslarning "shishib ketish" tendentsiyasidan kelib chiqadigan deformatsiyalardan iborat.
O'tkazilgan tadqiqotlarni tahlil qilish va umumlashtirish imkonini berdi tuproq jinslarining to'satdan nobud bo'lish mexanizmini quyidagicha ko'rsating.
Tog' jinslarini ortiqcha ishlov berish (tushirish) paytida ishlaydigan tuproq, agar plastik qatlam to'g'ridan-to'g'ri ishlaydigan tuproqda joylashgan bo'lsa va uning ostida yuqori elastik xususiyatlarga ega jinslar yoki toshlar va ko'mirning elastik tiklanish tendentsiyasi tufayli ko'mir qatlamlari va oraliq qatlamlar bo'lsa.
tushirish, kuchlar plastik qatlamdan ta'sir qiladi tushirilmagan toshlar va ko'mir, plastmassani egishga moyil qatlam. Bunday holda, plastik qatlamning yuqori qismida kuchlanish kuchlanishlari paydo bo'ladi.
Elastik qatlamning yuqori qismidagi maksimal kuchlanish kuchlanishlari (s x )max chegaradan oshsa bu jinsning cho'zilish kuchi [s rast ], keyin bu qatlamning yorilishi va tuproq jinslarining keskin vayron bo'lishi sodir bo'ladi.
Agar elastik jinslar yoki ko'mir noelastikdan past bo'lsa qatlamlar gazli bo'lib, keyin tog' jinslarining to'satdan vayron bo'lishi gazning chiqishi bilan birga bo'ladi.
Taqdim etilgan mexanizmga asoslanib, hisoblash sxemasi elastik qatlamdagi maksimal kuchlanish kuchlanishlari (s x )max ni bo'ylab qisilgan nur sifatida ko'rsatish mumkin bir xil taqsimlangan yuk bilan qirralarning (3.10-rasm).


Qayerda

bu yerda (M_z)max - egilish momenti;

W_z - inersiya momenti;
f - kuchlar ta'sirida plastik qatlamning egilishining qiymati, tuproq jinslarining elastik tiklanishidan kelib chiqadigan, sm;
B - oraliq qiymati (ish kengligi). Tozalash ishlarida u lava yuzidan masofaga teng deb hisoblanadi tayanchlarning birinchi qatorigacha, sm;
q - bir xil taqsimlangan yuk (q = H , va gaz bilan to'yingan jinslarda
q = H + Pm ), kg / sm; (3.6)
в - jinslarning plastik qatlamining kengligi. Hisob-kitoblarda "c" 1 sm ga teng qabul qilinadi;
m - birlik fraktsiyalarida tuproq jinslarining g'ovakligi;
h₁ - plastmassa qatlamining qalinligi, sm
- jinslarning hajmli og'irligi, kg/sm3
H - sirtdan qazib olish ishlarining chuqurligi, sm.

3.10-rasm. tog' jinslarining loyiha sxemasi va taxminiy litologik tarkibi
tuproq
1 - tuproq jinslariga ishlov berishning ta'sir qilish zonasining chegarasi; B - ish kengligi; l - ta'sir zonasining chuqurligi; 2 - rivojlanish; h₁ - slanets; h₂ va h₄ -
qumtosh; h₃ - ko'mir
(3.3) dagi qiymatlarni (3.4), (3.5) va (3.6) o'rniga qo'yib, biz quyidagilarni olamiz:

Plastmassa qatlamining egilishi qiymati elastik tiklanish deformatsiyasining mutlaq qiymati va tuproq jinslarining "shishishi" dan kengayish deformatsiyasining yig'indisiga teng bo'ladi va quyidagi formula bilan aniqlanishi mumkin:

bu erda - tuproq jinslariga ishlov berishning tushirish effekti zonasining chuqurligi


-qavatdagi jinslar yoki ko'mirning hajmli og'irligi, kg/sm3
H_i – i-qavat yuzasidan chuqurlik, sm;
E_i - i-qavatning elastiklik moduli, MPa;
m_i - ishchi tuproqda yotgan i-qavatning qalinligi, sm;
P_i - tog' jinslari va ko'mirning i-qavatidagi gaz bosimi ishlaydigan tuproq, MPa;
a_i - i-qavatning "shishib ketish" tendentsiyasi tufayli chiziqli kengayish koeffitsienti.
(3.7) qiymatini (3.8) o'rniga qo'ysak, biz quyidagilarni olamiz:
Keyin to'satdan vayronagarchilikning paydo bo'lish shartini quyidagi ifoda sifatida matematik tarzda yozish mumkin:

bu erda [ ] rast - plastik qatlamning tortishish kuchi, to'g'ridan-to'g'ri tuproqqa ulashgan holda ishlash, MPa.