РАЗДЕЛ 2
ИССЛЕДОВАНИЕ ГЕОМЕХАНИЧЕСКИХ АСПЕКТОВ НАРУШЕНИЯ
УСТОЙЧИВОСТИ КРОВЛИ И ОБРУШЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД
2.1. Влияние структуры кровли угольных пластов на обрушаемость пород
На основании материалов Укршахтгеологии Минуглепрома Украины проведены исследования, по результатам которых определены варианты сочетаний пород непосредственной и основной кровли очистных забоев шахт Донбасса. Эти варианты объединены в наиболее распространенные 12 типов строения кровли (табл. 2.1, рис. 2.1) [26].
Рис. 2.1. Типы структур кровли 1,2,3...12
соответственно типы кровли I, II,II...XII
Среднее значение показателя структуры кровли для шахт каждого производственного объединения (холдинговой компании) рассчитано по нижеследующей зависимости и значения их приведены в табл. 2.1.
, (2.1)
где Тср- среднее значение показателя структуры кровли;
1,2,3...12 - тип структуры кровли;
Р1, Р2, Р3- ...Р12 - число забоев с одинаковой структурой кровли, %.
Таблица 2.1
Распределение структур кровли на шахтах производственных
объединений (холдинговых компаний)
Холдинговая
компания
(объединение)
Число забоев (%) по типам структур кровлиСреднее значение показателя структурыСреднее число травмированных чел.IIIIIIIVVVIVIIVIIIIXXXIXIIДонецкуголь1,68,650,81,17,56,03,37,68,62,71,11,14,583303Макеевуголь2,46,425,64,819,24,85,611,29,61,64,84,0Красноармейскуголь-8,330,5-11,116,711,12,82,811,12,82,85,63601Силидовуголь4,59,24,5-4,5-2,34,527,236,52,34,58,00867Добропольеуголь3,310,013,4-6,66,610,03,313,410,013,410,07,20386Шахтерскантрацит1,04,215,63,220,04,213,48,311,46,24,28,36,651617Торезантрацит-3,917,00,918,88,96,92,917,0-5,917,87,07551Ворошиловградуголь5,013,421,71,718,33,31,78,310,016,6--5,493287Стахановуголь5,06,016,33,333,62,5-1,76,818,71,74,1Первомайскуголь24,38,48,4-8,46,56,58,316,26,56,5-Лисичанскуголь13,310,020,0-13,33,3-6,76,723,4-3,0Краснодонуголь15,73,917,71,99,8-11,81,915,721,6--5,89912Донбассантрацит-20,729,3-13,8-3,4-12,15,21,713,85,67621Антрацит-2,84,65,830,513,811,14,622,24,6--6,36639Свердовантрацит-2,314,04,746,5-2,3-2,3--27,96,691652Ровенькиантрацит-2,424,44,437,84,4-22,24,4---5,28123Павлоградуголь-7,722,62,99,013,211,48,711,3-13,2-6,15495
По данным, приведенным в приложении А, рассчитаны для каждой холдинговой компании (объединения) значения средневзвешенного (по объему добычи) общего числа травмированных от обрушений за десятилетний период (1990-1999 гг.). Результаты расчета приведены в табл. 2.1.
Сопоставление среднего значения показателя структур кровли со средним числом травмируемых определялось по коэффициенту ранговой корреляции ?. С этой целью рассчитывались [81]:
коэффициент ранговой корреляции
, (2.2)
где d - разность между рангами сопряженных рядов;
n - объем выборки;
ошибка коэффициента ранговой корреляции:
(2.3)
критерий достоверности
(2.4)
Если расчетный критерий достоверности превысит табличное значение при принятых уровнях значимости и числе степеней свободы, то сомневаться в достоверности полученного показателя не приходится.
Исходные данные для расчета коэффициентов ранговой корреляции приведены в табл. 2.2.
Таблица 2.2.
Исходные данные для расчета коэффициента ранговой корреляции
Производственное
объединение
(холдинговая компания)Тип кровлиЧисло
травмированныхd=(x-y)d2 Среднее значениеРанг
хСреднее значениеРанг
у Донецкуголь4,581330813-12144Ровенькиантрацит5,28212298-636Ворошиловградуголь5,493328712-981Красноармейскуголь5,634601311Донбассантрацит5,675621411Краснодонуголь5,8969127-11Павлоградуголь6,1574952525Антрацит6,368639539Шахтерскантрацит6,6591617900Свердловантрацит6,691016521000Торезантрацит7,071117881100Добропольеуголь7,2012386111121Селидовуголь8,00138676749 Сумма468
После подстановки расчетных значений в формулы (2.2) - (2.4) получаем:
Коэффициент ранговой корреляции имеет отрицательное значение, следовательно, с увеличением устойчивости (величины показателя типа структуры) кровли травматизм снижается, табличный критерий достоверности при 12 степенях свободы при уровне значимости 0,01? равен 0,684, [81], следовательно, с вероятностью 99% можно утверждать о наличии корреляции между типом структуры кровли и травматизмом от обрушений кровли. Коэффициент корреляции, равный 0,286, относительно невысокий, это указывает на то, что на травматизм от обрушений, кроме литологического строения кровли влияют и другие факторы.
2.2. Исследования степени влияния текстуры и степени метаморфизма пород на их физико-механические свойства
2.2.1. Методика проведения исследований
Для исследований по определению механических характеристик углевмещающих пород разработан метод комплексных их испытаний, позволяющий установить прочностные и деформационные характеристики при нагружении образцов по нормали к поверхностям слоистости и параллельно им. В основу исследований положен метод испытаний образцов кубической формы размерами 22?22?22 мм. Образцы пород вырезались из кернов диаметром