Процесс потери устойчивости обнажения горной породы

В выработке -

Процесс потери устойчивости обнажения в общем случае протека­ет в течение некоторого промежутка времени, длительность которого зависит от сочетания естественных и производственных условий. В этом процессе можно различать некоторые последовательные стадии или фазы.

Допустим, что- наблюдается обнажение снизу пласта породы (пото­лок горизонтальной выработки). В общем случае при отсутствии кре- ии здесь можно различать следующие последовательные виды дефор­маций: прогиб пласта, появление трещин, постепенный охват трещинами всё большей массы породы tf, наконец/-выпадение ее кусков или обру­шение потолка. /

С момента образования обнажения наблю­дается прогиб потолка, постепенно увеличиваю­щийся. Этот прогиб сопровождается отслаива­нием небольших пластинок породы, если пласт тонкослоистый. При всем этом наблюдаемый прсгиб носи г типичн9 пластический характер. Затем, на некоторой стадии прогиба, посере­дине пролёта и у его краев появляются тре­щины, вначале малозаметные, а затем принимаю­щие все большие размеры. С течением времени число трещин увеличивается. Эти трещины _{фиг б2 с} обрушения в большинстве являются трещинами разрыва. _{при пр0ЧН}ых боковых по- При своем развитии они начинают пересекать родах,

друг друга и в результате выделяются, отдель­ные частицы и куски породы, теряющие связь с остальной массой Наблюдается выпйдение сначала небольших, а затем все больших кусков или же то, что носит название обрушения породы. t

В зависимости от прочности н. строения породы, а также других влияющих факторов, этй стадии процесса сменяются через промежут­ки времени, начиная с самых коротких и кончая весьма продолжи­тельными.

В отдельных случаях некоторые виды деформаций могут и не наблюдаться, например: обрушение породы или же значительное тре- щинообразование.

В результате обрушения в потолке выработки образуется так на­зываемый свод обрушения (фиг. 62). Его образованием заканчивается процесс потери устойчивости обнажения породы. Последние*приходят в равновесие, и полученная сводчатая форма поперечного сечения выработки теоретически представляется устойчивой формой. Поэтому свод обрушения называет ся' также сводом естественного равновесия пород. * I

В частных случаях, когда горизонтальная выработка расположена неглубоко от дневной поверхности, свод обрушения оказывается не­устойчивым и обрушение распространяется до поверхности, образуя на последней провалы, воронки и т. п.

Если наблюдать незакрепленное ) боковое обнажение породы, на­пример стенку горизонтальцой выработки, то в общем случае и здесь имеет место та же смена тех же видов деформации, что и в потолке выработки. Выпучивание стенки отвечает прогибу потолка, трещино- образование и обрушение носят тот же характер. В результате обруше- х ния получается некоторая криволинейная поверхность — поверхность обрушения, которая вверху переходит в поверхность свода^ обруше"

' ния (фиг. 63). При достаточно прочной боковой породе и небольшой высоте выработки стенки в большинстве случаев оказываются устой­чивыми, и указанные явления отсутствуют.

В отдельных случаях обнаруживаются деформации выгиба почвы горизонтальной выработки. Это явление носит название поддувания (вспучивания) почвы.

Аналогичные описанным имеют место деформации и смены их в выработках наклонных и вертикальных. Все отличия заключаются лишь в интенсивности проявления и протекания отдёльных стадий про­цесса. Эти отличия определяются в основном положением обнажения

Фиг. 63. Свод обрушения при слабых боковые породах.

относительно горизонта и, следовательно, влиянием силы тяжести. Деформациям потолка горизон¥альной выработки способствует полный вес породы, а деформациям стенок—тангенциальная его составляющая. Выпучиванию почвы препятствует полный вес породы. Деформация стенок вертикальной выработки обязана полному весу породы и т. д.

Такова схема. Ниже показывается, что многие из предложенных теорий горного давления относятся лишь к отдельным стадиям опи­санного процесса.

§ 65. Работа рудничной крепи

Выше было отмечено, чго рудничная крепь предупреждает или задерживает развитие деформаций обнажения горной породы. При этом она сама деформируется. В пределах ее деформаций и протека­ют деформации обнажения. Ограничимся здесь рассмотрением совме^ стной деформации потолка (кровли) горизонтальной выработки и пе­реклада дверного оклада. Полученные При этом выводы могут быть приложены и в других случаях.

На основании опыта можно представить себе следующую схему указанной совместной деформации.

Полагая, что забутка отсутствует и что' переклад с затяжками плотно прилегает к кровле, можно считать прогиб переклада отве­чающим вначале прогибу кровли. Затем, при некоторой величине это­го прогиба в обнажении начнется процесс трещинообразования. Вслед­ствие наличия крепи этот процесс в общем случае будет протекать значительно медленнее, чем в отсутствии крепи. При этом влия­ние веса вышерасположенных пород, конеЧйо, не исключается. Про­гиб кровли будет продолжаться, а трещины в ней будут увеличивать­ся в своих размерах и числе, проникая все далее в глубь массива.

Все это будет происходить медленно. Также медленно будет увеличи­ваться и прогиб переклада. В дальнейшем, с течением времени, об­ласть, охваченная трещинами, получит размеры, отвечающие при данных условиях размерам свода обрушения, и, таким образом, пос­ледний окажется сформировавшимся. Этот свод воспримет вес выше­расположенных пород и дальнейший прогиб переклада дверного ок­лада прекратится. Если к этому моменту прогиб переклада оказался пластическим, то величина его в последующее время останется на достигнутом уровне постоянной. Однако если прогиб переклада был все время упругим, то с указанного момента теоретически ои дол­жен несколько уменьшится, так как механическое воздействие по­род на переклад стало меньшим.

Из изложенного следует, что переклад замедляет развитие де­формаций кровли. В этом отношении его роль будет тем большей, чем большей жесткостью ои обладает. Поэтому, например, переклад из двутаврового железа будет замедлять процесс развития деформа­ций кровли более эффективно, чем деревянный переклад тех же раз­меров. Металлический переклад может даже при соответствующих условиях вовсе прекратить развитие деформаций обнажения. Однако если способность к деформациям пород кровли весьма значительна, то практически противостоять им затруднительно, и тогда, как пока­зывает опыт, целесообразно применить податливую крепь. Деформа­ции последней отвечают деформациям обнажения и в небольшой сте­пени замедляют их при сохранении в целом несущей способности крепи.

Описанная схема, в зависимости от условий,, может иметь, конеч­но, многие видоизменения. Одно из иих — прекращение развития де­формаций кровли при »есткой крепи —было только что отмечено. Если непосредственная кровля не-способна пластически прогибаться и является хрупкой, то крепь препятствует трещинообразованию и при том тем в большей степени, чем более жесткой оиа является. Прогиб переклада в таких случаях незначителен. Если порода кров­ли является сыпучей или рыхлой, то при отсутствии крепи процесс ее деформации практически начнется сразу с обрушения потолка и образования свода. Bo-время поставленная крепь предупреждает обру­шение. Она- деформируется здесь лишь под влиянием веса породы в объеме свода обрушения. Деформации крепи в подобных случаях всегда меньше, чем в случаях, когда кровля способна прогибаться.

При всем изложенном важное значение приобретает время поста­новки крепи. Если последняя ставится спустя некоторое время по получении обнажения (при проведении выработки), т. е. с запозда­нием, то усл*овия ее работы, как показывает опыт, весьма ухудшают­ся. К моменту постановки крепи деформации обнажения получат известное, ничем не стесняемое, развитие и крепь сразу подвергает­ся значительным деформациям. Поэтому на практике существует пра­вило: быстрее ставить крепь при проведении выработки.

Поиск по сайту: