Область неупругих деформаций расширяется до зоны прекращения деформаций пород, вследствие чего величина давления постепенно возрастает, и, достигнув некоторой величины, становится постоянной.
Боковое горное давление наблюдается при наличии в боках выработки сравнительно слабых пород и при значительном опорном давлении.
Горное давление со стороны почвы выработки проявляется при наличии относительно слабых пород, главным образом глинистых. В этом случае происходит выдавливание пород почвы в выработку, т. е. пучение пород, которое может усили- ваться вследствие ослабления связности пород при их увлажнении.
Давление на крепь в различные моменты времени после проведения выработки имеет разную величину. Вначале давление на крепь возрастает в течение нескольких суток, достигая некоторой максимальной величины. Горное давление в этот период времени называют неустановившимся (или первичным). После этого наступает период, когда горное давление становится постоянным, сохраняя максимальную величину или несколько уменьшаясь. В этот период сдвижение окру- жающих выработку пород прекращается, так как породы, взаимодействуя с крепыш, приходят в состояние равновесия. Давление на крепь в этот период называют установившимся (или вторичным). Состояние равновесия в породах может быть вновь нарушено при перекреплении или при проведении смежной выработки, а также при влиянии очистных работ вблизи горной выработки. При этом опять сначала возникает неустановившееся горное давление, которое через некоторый промежуток времени сменяется установившимся.
Наличие очистных работ является одним из основных факторов, определяющих величину смещений пород подготовительных выработок. Как правило, нарушения крепи, тре- бующие перекрепления, наблюдаются при подходе очистных работ (при подходе лавы).
Наблюдениями на шахтах установлены три характерные зоны влияния очистных работ на характер проявления горного давления в прилегающей к лаве подготовительной выработке, охраняемой целиками угля:
I зона охватывает штрек от его забоя до линии, отстоящей от очистного забоя лавы на расстояние 10 — 25 м (в этой зоне штрек находится в массиве и горное давление невелико);
II зона распространяется от границы 1 зоны на расстояние 40 — 100 м за линию очистного забоя и в свою очередь может быть разделена на три участка: от границы 1 зоны до очистного забоя, где наблюдается постепенное увеличение горного давления; от линии очистного забоя на расстояние 5 — 20 м, где наблюдается наибольшее горное давление; и от границы этого участка до расстояния 40 — 100 м от очистного забоя;
III зона находится в выработанном пространстве на расстоянии 40 — 100 м от забоя лавы. Она характеризуется относительно спокойным установившимся горным давлением в связи с тем, что бурное сдвижение и обрушение кровли в выработанном пространстве прекращены и породы пришли в относительное равновесие. Величины горного давления в III зоне несколько больше, чем в I, и меньше, чем во II зоне. Переход горного давления из одной зоны в другую происходит обычно плавно. Как правило, в III зоне производят замену крепи, разрушенной влиянием очистных работ.
В последние годы широкое распространение на шахтах получила бесцеликовая технология подготовки и отработки угольных пластов. Вместо угольных целиков выработки, примыкающие к очистному забою, охраняются искусственными ограждениями (бутовые полосы, деревянные костры, кусты, железобетонные тумбы и др.). При бесцеликовой технологии еще большее влияние оказывает на прилегающие выработки и их состояние горное давление. При этом характер смещения пород кровли различный. Смещение кровли со стороны лавы в 3 — 5 раз больше, чем у противоположной стенки выработки.
Размеры зон смещения горных пород и их давления зависят от многих факторов: глубины разработки, мощности и угла падения угольного пласта, физико-механических свойств и структуры вмещающих пород, параметров системы разработки, скорости подвигания очистных работ, способа охраны и место-положения выработки и др. Определение степени влияния каждого из перечисленных факторов представляет большую трудность, так как в шахтах весьма сложно подобрать однородные условия, при которых влияние остальных факторов, кроме исследуемого, было бы постоянным.
С увеличением глубины напряженное состояние горных пород возрастает. При средней плотности пород 2,5 т/м3 на глубине 1000 м напряжения в нетронутом массиве горных пород достигают 25 МПа. Если принять коэффициент концентрации нормальных напряжений возле горизонтальной выработки равным 2, то после ее проведения напряжения в породах могут достичь 50 МПа и более.
С увеличением глубины разработки возрастают интенсивность смещений пород и давление на крепь, что приводит к значительным деформациям и разрушению крепи.
Оценку устойчивости вмещающих выработки горных пород можно производить с достаточной для практических целей точностью по коэффициенту крепости пород.
Устойчивые породы — песчаники, известняки, крепкие песчанистые сланцы с f≥6 по шкале проф. М. М. Протодьяконова, не склонные к обрушению и выдавливанию в выработки.
Средней устойчивости породы — песчанистые, песчано-глинистые и глинистые сланцы, алевролиты и аргиллиты средней крепости с f=3÷6, не склонные к значительным обрушениям и выдавливанию (с боков и почвы) в выработку.
Неустойчивые породы — слабые песчанистые, песчано-глинистые и глинистые сланцы, алевролиты и аргиллиты, суглинки, глины, пески с f≤3, склонные к обрушению и пластическому выдавливанию (с боков и почвы) в выработки.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.