1. Основные понятия, термины и обозначения параметров сдвижения земной поверхности
1. Основные понятия, термины и обозначения параметров
сдвижения земной поверхности 
Ожидаемыми называются сдвижения и деформации, определяемые в условиях, когда имеются достоверные календарные планы развития горных работ (при пятилетнем и оперативном планировании горных работ) и достоверно известно положение проектируемых очистных горных выработок.
Вероятными называются сдвижения и деформации, определяемые на стадии разведки месторождения, проектирования и строительства шахты или генеральных схем раскройки шахтного поля в условиях, когда конкретные положения очистных выработок достоверно не определены.
Вероятные сдвижения и деформации используются для выбора принципиальных схем ведения горных работ в зонах влияния на охраняемые объекты, оценки дополнительных затрат на защиту объектов и сооружений, выбора мер защиты проектируемых объектов.
Расчетными называются сдвижения и деформации, определяемые с учетом ошибок сдвижений и деформаций, вызванных погрешностями расчетов их максимальных значений, и ошибки положения зоны сдвижения или характерных ее участков на поверхности. (Определяются путем умножения на коэффициенты перегрузки и с учетом ошибки положения зоны сдвижения или характерных ее участков на поверхности).
Зона сдвижения земной поверхности - участок земной поверхности, подвергшийся сдвижению под влиянием горных выработок.
Мульда сдвижения - участок земной поверхности, подвергшийся сдвижению под влиянием отдельной очистной выработки.
Оседание земной поверхности 
(мм) - вертикальная составляющая векторов сдвижения точек в зоне (мульде) сдвижения.
Максимальное оседание - наибольшая вертикальная составляющая векторов сдвижения точек при закончившемся процессе сдвижения.
Различают максимальное оседание (мм):
- при полной подработке - 
;
- при неполной подработке - 
.
Горизонтальное сдвижение земной поверхности 
(мм) - горизонтальная составляющая векторов сдвижения точек в зоне (мульде) сдвижения.
Максимальное горизонтальное сдвижение 
(мм) - наибольшая горизонтальная составляющая векторов сдвижения точек при закончившемся процессе сдвижения.
Различают максимальные горизонтальные сдвижения:
- при полной подработке - 
;
- при неполной подработке - .
Полная подработка земной поверхности - подработка ее очистными выработками, при которой в мульде сдвижения не происходит увеличения максимального оседания при дальнейшем увеличении размеров выработанного пространства. При пологом залегании пластов при полной подработке образуется так называемое плоское дно.
Неполная подработка земной поверхности - подработка, при которой с увеличением размеров выработанного пространства увеличивается максимальное оседание земной поверхности.
Коэффициент подработанности земной поверхности - отношение фактического размера выработанного пространства вкрест простирания или по простиранию пласта к минимальному размеру, при котором наступает полная подработка поверхности.
Различают коэффициенты подработанности (безразмерные):
- вкрест простирания пласта - 
;
- по простиранию пласта - 
.
Для расчетов при отсутствии сдвижения пород лежачего бока используются параметры 
, 
.
При полной подработке земной поверхности коэффициенты подработанности по линиям простирания и вкрест простирания пласта равны единице.
Главные сечения мульды сдвижения - вертикальные сечения мульды по простиранию и вкрест простирания пласта, проходящие через точки с максимальными оседаниями поверхности.
Углы полных сдвижений - внутренние относительно выработанного пространства углы, образованные на вертикальных разрезах по главным сечениям мульды плоскостью пласта и линиями, соединяющими границы выработки с границами плоского дна в главных сечениях мульды сдвижения.
Различают углы полных сдвижений (рис. 1):
- у нижней границы выработки - 
(...°);
- у верхней границы выработки - 
(...°);
- у границы выработки по простиранию - 
(...°).
Угол максимального оседания 
- угол со стороны падения пласта, образованный на вертикальном разрезе в главном сечении мульды вкрест простирания пласта горизонтальной линией и линией, соединяющей середину очистной выработки с точкой максимального оседания земной поверхности (см. рис. 1).
Рис. 1. Параметры процесса сдвижения:
а - при наклонном залегании пласта; б - при горизонтальном
залегании пласта (по простиранию); в - при крутом залегании
пласта 
; 1 - наносы; 2 - мезозойские
отложения; 3 - коренные породы
Длина полумульды - расстояние в главном сечении на разрезе вкрест простирания или по простиранию (см. рис. 1) между границей мульды и точкой пересечения с земной поверхностью линии, проведенной под углом полных сдвижений (при полной подработке) или углом максимального оседания (при неполной). Участок плоского дна при расчете сдвижений и деформаций в длину полумульды не включается.
Различают длины полумульд (м), см. рисунки 1, 2:
- со стороны падения - 
;
- со стороны восстания - 
;
- по простиранию - 
.
Рис. 2. Параметры процесса сдвижения
при разработке свит крутых пластов в Кузбассе:
а - при формировании максимального оседания над выходом
зоны тектонического влияния (схема сдвижения 1);
б - при формировании максимального оседания
на участке, определяемом углом
(схема сдвижения 2)
Первичная подработка земной поверхности - подработка поверхности отдельной очистной выработкой в первом разрабатываемом пласте (слое).
Повторная (многократная) подработка земной поверхности - все последующие подработки выработками в первом и других пластах (слоях), оказывающие влияние на рассматриваемый участок поверхности.
Смежные выработки - выработки, имеющие общую границу по падению, восстанию, простиранию или разделенные целиком, размеры которого менее 0,4H (где H - расстояние по вертикали от центра целика до земной поверхности).
Активизация процесса сдвижения толщи пород и земной поверхности - изменение характера распределения и величин сдвижений и деформаций земной поверхности и толщи пород при разработках пласта смежными выработками или при повторных подработках по сравнению со сдвижениями и деформациями от одиночной выработки при первичных подработках.
Эффективная мощность пласта 
(м) - мощность пласта, принимаемая для расчетов сдвижений и деформаций при разработке пластов с закладкой, либо - с обрушением пород в Кузбассе, когда на поверхности возникают провалы, вследствие чего вмещающие породы из зоны провалов заполняют выработанное пространство. Величина эффективной мощности определяется с учетом полноты заполнения выработанного пространства закладкой, последующего уплотнения материала закладки, а также (Кузбасс) в зависимости от систем разработки, глубины нижней границы выработки, вынимаемой мощности пластов.
Предельные углы падения пластов 
- минимальные углы падения пластов, при которых возникают опасные сдвижения пород лежачего бока разрабатываемого пласта.
Относительная величина максимального оседания 
(безразмерная) - отношение максимального оседания земной поверхности при полной подработке, горизонтальном залегании пласта и закончившемся процессе сдвижения к вынимаемой (эффективной) мощности пласта.
Относительная величина максимального горизонтального сдвижения 
(безразмерная) - отношение максимального горизонтального сдвижения к максимальному оседанию при полной подработке, закончившемся процессе сдвижения и горизонтальном залегании пласта.
Наклоны - отношение разности оседаний двух соседних точек мульды к расстоянию между ними (безразмерная величина, 
).
В точке мульды различают наклоны:
- в направлении простирания 
;
- в направлении вкрест простирания 
;
- в заданном направлении 
.
Кривизна - отношение разности наклонов двух соседних интервалов мульды к полусумме длин этих интервалов 
.
В точке мульды различают кривизну:
- в направлении простирания 
;
- в направлении вкрест простирания 
;
- в заданном направлении 
.
Радиус кривизны - величина, обратная кривизне мульды сдвижения (м или км).
В точке мульды различают радиусы кривизны:
- в направлении простирания 
;
- в направлении вкрест простирания 
;
- в заданном направлении 
.
Различают измеренную кривизну (радиус кривизны) мульды, определяемую непосредственно по данным измерений, и полученную по сглаженной кривой оседания. При расчетах кривизна определяется по сглаженной кривой оседания.
Горизонтальные деформации растяжения и сжатия - отношение разности длин интервала в горизонтальной плоскости к его первоначальной длине (безразмерн., ).
В точке мульды различают растяжения (сжатия):
- в направлении простирания 
;
- в направлении вкрест простирания 
;
- в заданном направлении 
.
Сосредоточенные деформации (трещины, уступы) - деформации, резко превышающие соответствующие деформации на смежных интервалах такой же длины.
Уступы - сосредоточенные деформации, проявляющиеся в образовании трещин со сдвигами пород. Уступы возникают вследствие относительных разрывных перемещений в вертикальной плоскости смежных участков пород по контактам напластований, поверхностям разрывных нарушений, в зонах осевых поверхностей складок и т.п.
Различают прямые и обратные уступы.
У прямого уступа участок у края трещины, расположенный ближе к точке максимального оседания, оседает больше, чем расположенный дальше от этой точки; у обратного уступа - наоборот.
Кривизна в местах сосредоточенных деформаций - отношение разности наклонов двух соседних интервалов к полусумме длин этих интервалов на участках сдвигов пород по плоскостям ослаблений в массиве.
Горизонтальные сдвиги - сосредоточенные деформации, проявляющиеся во взаимных разрывных перемещениях в горизонтальной плоскости смежных участков пород по контактам напластований, поверхностям разрывных нарушений и т.п.
При расчете сдвижений и деформаций в главных или параллельных им сечениях мульды знаки их необходимо определять согласно табл. 1.
Таблица 1
ЗНАКИ СДВИЖЕНИЙ И ДЕФОРМАЦИЙ
┌────────────────────────────────────┬────────────────────────────────────┐ │ Знак положительный │ Знак отрицательный │ ├────────────────────────────────────┼────────────────────────────────────┤ │1. Оседание │1. Поднятие │ ├────────────────────────────────────┼────────────────────────────────────┤ │2. Горизонтальные сдвижения в │2. Горизонтальные сдвижения в │ │сторону восстания и в сторону │сторону падения и в сторону, │ │простирания пласта │обратную простиранию │ ├────────────────────────────────────┼────────────────────────────────────┤ │3. Наклоны в сторону восстания и в │3. Наклоны в сторону падения и в │ │сторону простирания пласта │сторону, обратную простиранию пласта│ ├────────────────────────────────────┼────────────────────────────────────┤ │4. Кривизна и радиус кривизны │4. Кривизна и радиус кривизны │ │выпуклости кривой оседания │вогнутости кривой оседания │ ├────────────────────────────────────┼────────────────────────────────────┤ │5. Растяжение │5. Сжатие │ ├────────────────────────────────────┼────────────────────────────────────┤ │6. Уступы на участке положительных │6. Уступы на участке отрицательных │ │наклонов │наклонов │ └────────────────────────────────────┴────────────────────────────────────┘
Примечания:
1. За направление простирания пласта принимается направление, относительно которого линия падения располагается справа.
2. При построении графиков сдвижений и деформаций положительные величины (кроме оседаний) и поднятия откладываются вверх от исходной горизонтальной линии. Отрицательные величины и оседания откладываются вниз от исходной горизонтальной линии.
3. Знаки сдвижений и деформаций в заданном направлении, а также знаки сосредоточенных сдвигов в горизонтальной плоскости определяются исходя из знаков входящих в них сдвижений и деформаций по простиранию и вкрест простирания пластов.
4. Знаки горизонтальных сдвигов определяются по расчету (п. 4.2.3).
