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

лические стойки могут развивать сопротивление, резко отличающееся от сопротивления стоек трения. Сопро­ тивление крепи не остается постоянным, а изменяется в зависимости от величины смещения кровли за период работы крепи.

Величина отношения максимального сопротивления единицы крепи в цикле РтаХц к средней величине со­ противления единицы крепи в этом же цикле РСр. ц ха­

Необходимо, чтобы нагрузки на крепь не превышали ее прочности. Для этого обычно увеличивают суммарное сопротивление крепи за счет большей плотности при­ забойных стоек и посадочных крепей.

Поскольку максимальное сопротивление единицы крепи, развиваемое в цикле, зависит от множества фак­ торов, в том числе и случайных, для характеристики неравномерности развития сопротивления удобнее поль­ зоваться коэффициентом

64

До последнего времени было принято считать, что слои основной кровли разрушаются от напряженийиз­ гиба под действием собственного веса, а также при­ грузки со стороны вышележащих пород [4, 7, 12]. Однако результаты наблюдений указывают на то, что шаги разрушения слоев основной кровли часто бывают значительно меньшими, чем рассчитанные по формулам изгиба балок. На пласте 5 шахты «Чертинская» при мощности основной кровли 7 м шаг ее разрушения составил 6—8 м, на шахте «Абашевская» на пласте 14 при мощности основной кровли 7 м шаг разрушения был 6—9 м и т. д. Подобная закономерность наблюда­ лась и на других пластах Кузбасса.

В табл. 3 приведены данные шага осадки основной кровли для пологих пластов Кузбасса и величины

глубина залегания, наличие трещин и т. д. К сожалению,

глубины со 160 до 400 м соответствует изменение вели­ чины Ci от 2 до 0,7. Величина Cj = 1 при средней глубине около 200 м. Такой же характер зависимости Сi от Н получен по результатам исследований, проведенных в

66

”

Челябинском и Карагандинском [42, 43] бассейнах, а также за рубежом [11, 12]. На основании сказанного молено сделать вывод, что глубина залегания и проч­ ность пород оказывают существенное влияние на шаг обрушения основной кровли.

По данным зарубежных исследований [12], значе­ ние Сь определенное на основе изгиба балки, для раз­ ных условий отработки пластов колеблется от 5 до 20. Эти величины не соответствуют результатам натурных наблюдений и значительно превышают их. Особен­ ностью влияния осадок основной кровли на пластах с

3* 67

блочным разрушением непосредственной кровли яв­ ляется возникновение больших смещений вдоль линии забоя, повышение нагрузки на крепь и динамические явления. Ранее описывались случаи, когда проседание по первому от забоя заколу достигало 200 и даже 500 мм. Такому проявлению осадок основной кровли способст­ вует прочная непосредственная кровля, при которой со­ здаются благоприятные условия для среза краевой ча­ сти пласта.

Одним из наиболее показательных случаев резкого проявления осадки основной кровли является завал

Рис. 22. Состояние кровли в лаве после внезапного обрушения

21-й южной лавы пласта Нижнего шахты № 1—5 руд­ ника Баренцбург (данные треста «Арктикуголь»). Мощ­ ность пласта 0,8-—1 м, угол падения 8— 10°. Непосред­ ственная кровля-— алевролит слабоокварцованмый мощ­ ностью 1,7—3,5 м, основная кровля — песчаник окварцованный мощностью 5,8 м. Выше залегают переслаи­ вающиеся песчаники и алевролиты общей мощностью 13 м. Длина лавы 140 м, шаг выемки 0,8 м. Призабойная

ОКУ-ОЗ и ОКУ-04, располагаемые в одни ряд; посадка производилась после каждого цикла.

Непосредственная кровля зависала на 8—10 м. Об­ рушение кровли, вызвавшее завал лавы на протяжении 20 м и повал крепи на 14—20 м вверх и вниз от завала, произошло внезапно. Состояние кровли в лаве после обрушения показано на рис. 22. Обращает внимание, что непосредственная, кровля как и в большинстве ра­ нее описанных случаев, была разбита трещинами дав­ ления с шагом около 0,8 м, т. е. равным шагу выемки. В момент завала произошел срез верхней краевой

68

части пласта на глубину 0,4 м. Если даже эта часть пласта была нарушена опорным давлением, то и в этом случае должны были действовать огромные нагрузки для среза и раздавливания. Данный факт свидетельствует о том, что через первый от забоя блок на пласт пере­ давалась большая дополнительная нагрузка от основной кровли. Смещение кровли произошло под углом 70—80° в сторону забоя, что и способствовало повалу призабой­ ной крепи.

Как показывает опыт, подобные осадки основной кровли можно легко предотвратить, если правильно вы­ брать и распределить по ширине призабойного простран­ ства сопротивление крепи,

§ 7. Анализ результатов шахтных исследований

Визуальные наблюдения за развитием трещин в мас­ сиве пород и перемещением кровли над призабойным пространством очистного забоя на пластах, непосредст­ венная кровля которых представлена сравнительно прочными и монолитными породами, позволили устано­ вить основные закономерности разрушения и перемеще­ ния таких кровель. Осмотр мест разрушения кровли и измерения в скважинах показали, что основная часть перемещений контура кровли происходит за счет сме­ щения отдельных ее частей относительно друг друга по наклонным трещинам давления, а не расслоения. Тре­ щины давления возникают в непосредственной кровле систематически, в основном через один или кратное число интервалов, равных величине захвата выемочной машины, и распространяются до следующей разновид­ ности пород с большей прочностью или до ослабленных контактов между слоями. Периодически они пересекают и вышележащие прочные и монолитные слои основной кровли, вызывая ее осадки. Максимальная высота рас­ пространения наклонных трещин в кровле не установ­ лена, однако имеются отдельные замеры, которые ука­ зывают, что она может достигать 35 м [42J.

Форма наклонных трещин не всегда бывает прямо­ линейной. Установлено, что, чем прочнее породы, тем более искривлены трещины в нижней части непосред­ ственной кровли. Искривление наблюдалось на пластах, где кровля зависала в выработанном пространстве. Оба

69