Часть массива горных пород, в пределах которого происходит сдвижение, деформации и разрушение пород под влиянием горной выработки, называют областью влияния выработки.
В кровле и почве горизонтальной выработки всегда существует зона пониженных напряжений (если же в выработке являются неустойчивыми и бока, то зона пониженных напряжений распространяется вокруг выработки и охватывает весь контур) (рис.3.1). Непосредственно к зоне пониженных напряжений примыкает зона повышенных напряжений, в пределах которой напряжения выше, чем в нетронутом массиве. Зону повышенных напряжений, постепенно переходящую в зону напряжений, существующую в нетронутом массиве горных пород, называют зоной опорного давления.
 |
Другими словами, после проведения выработки столб породы над ней лишается непосредственной опоры и вес этого столба передается на соседние части массива. В результате нарушения равновесного состояния первоначальные силы в породах кровли и почвы выработки снижаются, а в боках выработки повышаются, т.е. вокруг выработки формируется две зоны: зона пониженных напряжений (в кровле и почве) и зона повышенных напряжений (в боках), так называемая зона опорного давления, поскольку в ней находят опору породы, залегающие в кровле выработки.
Если породы, залегающие в кровле выработки неустойчивы, то из кровли постепенно будут выпадать по трещинам куски или глыбы породы. Обрушение будет продолжаться до тех пор, пока в кровле не образуется поверхность, которую можно уподобить своду. Эту поверхность, обычно неправильного очертания, называют сводом обрушения; за его пределами возникает свод естественного равновесия пород, который имеет параболическое очертание.
Поверхность свода естественного равновесия пород принимают за нижнюю границу зоны повышенных напряжений. В этой области породы находятся в объемном напряженном состоянии и обладают поэтому большим пределом прочности, чем при одноосном или двуосном напряженном состоянии. Поэтому в этой зоне породы не разрушаются.
Обрушение кровли выработки может и не быть, если в кровле выработки залегают пластичные слоистые породы, пластические деформации которых сопровождаются упрочнением пород. Однако при пластических деформациях кровли могут быть вывалы, как и при хрупком разрушении пород.
Разрушение или пластическое течение породы в боках выработки обычно приводит к обрушению кровли (даже если породы, слагающие кровлю устойчивы). Тогда вокруг выработки формируется свод обрушения, который охватывает почти весь ее контур. Устойчивость обнажения пород почвы может также нарушиться если в почве залегают породы, склонные к пучению. Это может выразиться в форме поднятия пород внутрь выработки.
При хрупкой горной породе и большой величине действующих на контуре напряжений (особенно при наличии тектонических процессов) возможно внезапное взрывообразное разрушение поверхностей обнажений. Эти явления называют горными ударами. Горным ударом иногда сопутствуют отскок от плоскостей обнажения различным по размерам частей породы с большой скоростью - стреляние пород.
При большой пластичности пород и неустойчивом состоянии контура выработки происходит медленное течение пород внутрь выработки без заметного разрушения сплошности массива.
Итак, при проведении горной выработки в массиве горных пород происходит сложное перераспределение напряжений во времени и в пространстве. Эти напряжения вызывают деформацию горных пород, окружающих выработку. В зависимости от величины и характера распределения напряжений и прочности окружающих пород, обнаженные породы могут приходить в новое состояние равновесия без разрушений и с разрушением. В первом случае выработку можно содержать без крепления, во втором случае, её необходимо крепить. Крепь, препятствуя обрушению горных пород, будет воспринимать на себя горное давление.
Горное давление - силовое воздействие на контур или крепь выработки со стороны горных пород.
Основными формами проявления горного давления являются: смещение и обрушение пород кровли, выдавливание пород боков и пучение пород почвы, разрушение крепей, подъемы и искривление рельсовых путей, внезапные выбросы горных пород и газов, горные удары.
Величина и характер проявления горного давления зависит от:
1) горно-геологических факторов;
структура (строение горных пород в образце) и текстура (строение как геологического тела, т.е. в массиве), механические свойства, обводнённость горных пород.
2) горнотехнических факторов;
способ проведения выработки, формы и размеры сечения, глубина заложения, скорость проведения выработки, конструкция и материал крепи, наличие выработанных пространств вблизи выработки.
Способ проведения выработки оказывает значительное влияние на неровности контура выработки и перераспределение напряжений в породах вокруг нее. Наиболее ровным и менее нагруженным при прочих равных условиях оказывается контур выработки при проведении ее комбайном. Самым неблагоприятным является буровзрывной способ проведения выработок. В местах неровностей пород сосредотачиваются обычно повышенные напряжения.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.