Файл: Глушихин, Ф. П. Трудноуправляемые кровли в очистных забоях.pdf

г

[■

Глава IV

ПАРАМЕТРЫ РАЗРУШЕНИЯ КРОВЛИ

§ 1. Методы определения шага обрушения кровли

Шаг осадки основной кровли имеет большое влия­ ние на характер и величину нагрузок, передающихся от нее на крепь. Поэтому учеными разных стран уде­ ляется значительное внимание вопросам предрасчета шага осадки основной кровли как в начальный период работы лав, так и после первого обрушения.

Работы, посвященные расчетным методам установ­ ления шага обрушения основной кровли, достаточно подробно рассмотрены в технической литературе [7, 15], поэтому на данном вопросе нет необходимости останав­ ливаться еще раз. Отметим лишь, что В. Д. Слесарев [20] шаг периодического обрушения кровли предлагал определять, принимая в расчет только собственный вес кровли для трех предельных ее состояний. Г. Н. Куз­ нецов [46] при этом учитывал пригрузку со стороны ра­ нее обрушенного блока и. вышележащих пород. На ос­ новании исследований на объемных моделях А. А. Бо­ рисов [7] установил, что отношение шага обрушения основной кровли при первой осадке L0 к шагу после­ дующих осадок L\ составляет не 3—4, как считалось ранее, а, в зависимости от конкретных условий, колеб­ лется от 2 до 10 иногда более. На основе этого он пред­ ложил учитывать влияние закрепляющей нагрузки в зо­ не опоры балки и производить расчет слоя основной кровли как балки, покоящейся на упругом основании. А. А. Борисов произвел сравнительные подсчеты по формулам Г. Н. Кузнецова и своей. Получены близкие результаты, особенно при мощности слоя более 6 м.

4* 99

•Отношение длины рассчитанной консоли к мощности слоя при этом Cj = 4-=-5,5 [7].

Бартель шаг осадки основной кровли определяет по формулам сопромата без учета пригрузки, вследст­ вие чего получает С\ = 8— 10 .

Г. Эверлииг [12] убедительно показал, что расчеты Бартеля следует считать лишь приблизительными и не отвечающими реальным условиям залегания пород. Величину шага обрушения основной кровли немецкий ученый принимает близкой к мощности слоя и объяс­ няет это тем, что слои основной кровли разбиты тре­ щинами, расстояние между которыми не превышает 20 м. Кроме того, он считает, что разрушение основной кровли происходит под действием среза или сдвига, а не изгиба.

Наблюдения в шахте показывают, что отношение длины блока к мощности разрушающегося слоя редко имеет значение более трех и чаще близко к единице.

Методы расчета шага обрушения непосредственной кровли базируются на предположении о разрушении ее в результате среза. Однако весьма сложным остается вопрос о распределении напряжений в кровле вблизи кромки пласта. Эверлииг прямо указывает, что предрасчет среза на кромке опоры невозможен и предлагает устанавливать связь между прочностью породы, ее мощностью и шагом обрушения на моделях.

С. Т. Кузнецов [28] установил шаг обрушения непо­ средственной кровли на основе определения вертикаль­ ных напряжений, действующих на верхней поверхности слоя. Им проведены сравнительные расчеты, показы­ вающие, что толстые слои кровли разрушаются от ра­ стягивающих напряжений. Вследствие этого длина кон­ соли непосредственной кровли в толстых слоях оказа­ лась намного меньше, чем ее принимали в расчетах, в которых изгибающие усилия предполагались основной причиной разрушения. Однако значительно отличаются от полученных расчетные данные на практике. Возмож­ но, что это объясняется тем, что для расчета коэффи­ циент концентрации напряжений на кромке забоя был принят равным 1,75 для глубины от 100 до 1000 м.

Предложенный С. Т. Кузнецовым метод расчета слоев кровли на скол, по нашему мнению, более при­ меним для расчета слоев основной кровли, нежели не­

100

(IV.2)

где Н — глубина работ, м; k — коэффициент концентра­ ции напряжении; А— половина длины консоли подра­ ботанных пород, м.

<г

В

Рис. 32. Схема распределения напря­ жении в краевой части пласта

Допущения, сделанные авторами работ [18, 48], поз­ воляют использовать это решение для приближенного описания кривой напряжений с достаточной для прак­ тики точностью. Это дает возможность предполагать, что перед выемкой нового цикла закон распределения напряжений в краевой части пласта допустимо описы­ вать уравнением (IV.1).

По мере подвигания выемочной машины вдоль лавы напряжения начнут изменяться несколько впереди ма­ шины. Однако резкое перераспределение напряжений произойдет после выемки очередной ленты угля. Поэто­ му можно принять допущение, что эпюра напряжений после ее стабилизации остается неизменной до момен­ та выемки нового цикла. Иными словами, принимается допущение о мгновенном переносе забоя в новое поло­ жение на величину 6 (см. рис. 32). В новом положении

102