8
Исследования молодых ученых
Т Е Х Н И Ч Е С К И Е Н А У К И
Проявление горного давления в подготовительных выработках при их повторной
надработке или подработке
Бакуменко Сергей Владимирович, инженер
Санкт-Петербургский горный университет
Ключевые слова: горные выработки, надработка, подработка, шахта, кровля, деформации, горные по-
роды, кратность подработки, мощность пласта.
П
ри разработке двух платов и более в свите и большин-
стве случаев неизбежна одинарная, а зачастую и по-
вторная их надработка и подработка. На угольных шахтах
в настоящее время накоплен опыт охраны надрабатыва-
емых и подрабатываемых выработок.
Под влиянием подземных горных выработок в массиве
возникает область пород, подвергающиеся сдвижениям
и деформациям.
Сдвижение массива горных пород принято рассматри-
вать в зависимости от характера деформирования и со-
стояния пород в области влияния очистной выработки.
Имеется немало схем и описаний процессов сдвижения,
деформирования и перераспределения напряжений в мас-
сиве горных пород, основанных на натурных наблюдениях
и на результатах моделирования [1,2,3,4,5,6].
Схема процессов сдвижения и изменения напряжён-
ного состояния массива, количество зон с различным со-
стоянием пород, их взаимное расположение у многих ав-
торов различны. Это определяется, в первую очередь,
особенностями решаемых разными исследованиями задач.
По степени и характеру влияния очистной выработки
на массив горных пород в общей сфере влияния выра-
ботки могут быть выделены [7]: зона обрушения, зона
полных сдвижений, зона разгрузки и опорного давления
(рис. 1).
Проведение горной выработки вызывает интен-
сивное сдвижение горных пород, непосредственно зале-
гающих над выработкой. В большинстве случаев породы
кровли обрушаются и создают подпор прогибающимся
породам кровли и почвы. Однако высота обрушающихся
пород кровли обычно не превышает 4–6 кратности вели-
чины мощности отрабатывающего пласта. Над зоной об-
рушения толщи горных пород на высоту, равную 20–30
кратности мощности пласта, подвергается трещинообра-
зованию. Выше указанной зоны горные породы прогиба-
ются, как правило, без разрыва сплошности.
Рассмотрим схему деформации горных пород. Впереди
зоны опорного давления горных пород, находясь в усло-
виях объёмного напряжённого состояния, вызванного
действием веса вышележащих пород, не имеют возмож-
ности деформироваться в боковом направлении. В зоне
опорного давления породы дополнительно сжимаются по
нормали и расширяются по напластованию. В зоне раз-
грузки от опорного и веса вмещающих пород происходит
расширение пород по нормали и сокращение их по на-
пластованию. Основными факторами, определяющими
положение и размеры зоны разгрузки, а также степень
снижения горного давления в ней, являются ширина вы-
работанного пространства, прочность слагающих массив
горных пород, мощность и угол падения пластов, и глу-
бину разработки [8]. По мере отхода очистного забоя
и оседания пород происходит их уплотнение и, следова-
тельно, возрастание нагрузок на рассматриваемый слой
пород.
При достаточно большой длине очистного забоя могут
возникнуть условия, при которых на некотором рассто-
янии позади забоя произойдёт полное восстановление
нагрузок. Аналогичная картина получается при рассмо-
трении характера деформирования пород вкрест прости-
рания.
В. Д. Слесарев отмечает, что при подработке вышеле-
жащие пласты могут претерпевать не только изменения
характеристик физико-механических свойств, но и испы-
тывать деформации, а при надработке пласты испыты-
вают только изменения физико-механических характери-
стик. Степень влияния, оказываемого разрабатываемым
пластом на другие пласты свиты, зависит от расстояния
этих пластов до разрабатываемого пласта [9].
Подработанные породы характеризуются тем, что
их смещения происходят в направлении силы тяжести.
Важным обстоятельством, сопровождающим смещения
слоёв, является разуплотнение. В результате объём под-
работанных пород увеличивается и при полной подработке
смещения слоёв меньше вынимаемой мощности угольного
пласта. При повторной подработке разуплотнение не ста-
новится больше по сравнению с первичной подработкой,
9
Технические науки
возможности для разрыхления в значительной степени
уже исчерпаны, и оседание приближается к мощности
слоя, вынутого при повторной подработке. То же проис-
ходит и при последующих подработках [10].
Сила тяжести в надработанных породах направлена
в сторону от выработанного пространства. Смещения про-
исходят только за счёт разгрузки от горного давления мас-
сива пород и носят в основном характер упругого восста-
новления [11].
Процессы деформации толщи пород, возникающие
при выемке одного из пластов в свите, оказывают суще-
ственное влияние на поддержание надрабатываемых или
подрабатываемых подготовительных выработок. Степень
этого влияния зависит не только от мощности междупла-
стия, но и от состава и прочности пород рассматриваемой
толщи, глубины горных работ, вида применяемой крепи
и целого ряда других горногеологических и горнотехниче-
ских факторов.
Литература:
1. Горное давление в подготовительных выработках угольных шахт. / Давыдович И. А., Бажин И. И. Ко-
ренной Ю. П. и др. — М.: Недра, 1971. — 288 с.
2. Защитные пласты / Петухов И. М., Линьков А. М., Сельдман И. А. и др. — Л.: Недра, 1972. — 424 с.
3. Зборщик, М. П., Братишко П. С., Прокофьев В. П. Выбор способов охраны и места расположения подготови-
тельных выработок. — Киев.: Техника, 197. — 228 с.
4. Земисев, В. Н. Расчёты деформаций горного массива. — М.: Недра, 1973. — 145 с.
5. Зоря, Н. М., Музафаров Ф. И. Схема механизма сдвижения толщи пород при выемке пологих пластов угля оди-
ночной лавой. — Уголь Украины, 1966, № 12. с. 9–12.
Рис . 1 . Схема перераспределения горного давления около очистной выработки: 1 — зона опорного давления;
2 — трещина зоны разгрузки; 3 — граница защищенного зоны; 4 — граница зон полных сдвижений; а — ширина
выработанного пространства; Н — глубина разработки
10
Исследования молодых ученых
6. Сдвижение горных пород при подземной разработке угольных и сланцевых месторождений / Акимов А. Г., Зе-
мисев В. Н. и др. М.: Недра, 1970. — 224 с.
7. Петухов, И. М. О механизме и границах защитного действия. — В кн.: Использование защитных пластов для
борьбы с горными ударами и внезапными выбросами угля и газа. — Л., 1966. с. 89–195.
8. Петухов, И. М. Опыт разработки угольных пластов, опасных по горным ударам. — М.: ЦИТИуголя. 1960. —
36 с.
9. Слесарев, В. Д. Разработка свиты пластов. Углетехиздат, 1948. — 182 с.
10. Костенко, В. К. Исследование и обоснование параметров расположения основных полевых выработок в зонах
разгрузки при разработке пологих пластов на глубоких горизонтах: Автореф. дис. канд. техн. наук. — Донецк,
1982. — 20 с.
11. Теоретическое обоснование использования защитных пластов. — Л.: ВНИМИ, 1979. — 136 с.
Достарыңызбен бөлісу: |