Ознакомление с механическими процессами, протекающими в массиве горных пород при разработке месторождений полезных ископаемых, страница 4

где g g0 t1 t2; m       –        нормальная мощность пласта; м                                     –

относительное максимальное оседание (для Кузбасса оно равно 0,8-0,85); t1, t2 – коэффициенты, учитывающие влияние размеров выработки и глубины разработки, определяемые по табл. 1. Коэффициенты t1 и t2 определяются по формулам:

             t1  0,9 2Hx0  an  t2  0,92HL an ,                  (5)

где 2x0 – размер очистной выработки по падению; 2L – размер очистной выработки по простиранию [5].

Для определения t1 и t2 по табл. 1, сначала рассчитывают

2x0 и N2 2L . коэффициенты N1

                                                                H                H

Таблица 1

Значения коэффициентов t1 и t2

4. Определение параметров зоны разгрузки

Зоной разгрузки (зоной изгиба) называется часть области влияния очистной выработки, в пределах которой напряжения, действующие перпендикулярно напластованию, меньше соответствующих напряжений в нетронутом массиве. Кривая, оконтуривающая зону разгрузки, при небольших пролетах близка к двум полуэллипсам, общая малая ось которых равна ширине выработанного пространства. Полуось вверх равна 1,5‰2x0, (2x0 – ширина выработанного пространства на разрезе вкрест простирания), а полуось вниз – 2x0 (рис. 1). Следует отметить, что размеры полуосей эллипса разгрузки зависят от прочности пород. Приведенные зависимости являются ориентировочными.

Неодинаковая длина больших полуосей разгрузки объясняется тем, что в породы почвы разгрузка распространяется на меньшую величину, чем в породы кровли, благодаря действию собственного веса надработанных пород, располагающихся в пределах зоны разгрузки. В случае негоризонтального залегания пластов наклон большой оси эллипса разгрузки определяется углом , значение которого находится в зависимости от угла падения пластов (табл. 2).

Таблица 2

Значение угла

10

20

30

40

50

60

70

80

82

74

68

59

50

42

30

21

5. Определение параметров зоны опорного давления

Зоной опорного давления называется часть массива пород в пределах области влияния очистной выработки, в которой напряжение больше, чем в нетронутом массиве. Опорное давление возникает в результате зависания слоев горных пород над выработкой и передачи части веса зависших слоев на неподработанный массив. Целики угля, окружающие очистную выработку, и толща пород, залегающая над этими целиками и под целиками, оказываются в условиях опорного давления, в результате которого пласт и слои пород сжимаются. Величина давления уменьшается с удалением от разрабатываемого пласта в сторону его кровли и почвы. В результате сжатия пород в зоне опорного давления происходит оседание соответствующих участков земной поверхности. Протяженность зоны опорного давления зависит от глубины разработки, размеров выработки, мощности и угла падения пласта и от других факторов. Положение точки максимума опорного давления (ai) по отношению к кромке угольного массива на разрабатываемом пласте при существующих глубинах прослеживается на расстояниях до пяти – шести мощностей пласта [2, 4].

Ориентировочно протяженность зон опорного давления в плоскости разрабатываемого пласта соответственно в направлении падения, восстания и простирания от границ очистных работ в сторону массива может быть определена из выражений:

ln E Hn ctg0 cosпри   60

lп E Hn ctg0 sinпри   60 ,

2

lв E Hв ctg0 cos при   60 ,

                               lв E Hв ctg0 sinпри  > 60 ,                    (6)

2

lпр E Hср ctg0,

Нп Н  Н ,

Нв Н  Н , Н х0 sin где ln,     lв , l–        протяженность зон опорного давления соответственно по падению, восстанию и простиранию; Hn , Hв , Hср – глубина горных работ соответственно до нижней, верхней границ выработанного пространства и его середины; 0         – граничный угол; α – угол падения; х0 – половина величины выработанного пространства по падению; Е – коэффициент, зависящий от глубины разработки, значения которого приведены ниже.