CC BY
30
© Ю.М. Погудин, В.И. Сарычев, 2009
УДК 622.272
Ю.М. Погудин, В.И. Сарычев
ХАРАКТЕР ДЕФОРМИРОВАНИЯ ПОРОД ПРИКОНТУРНОГО МАССИВА В ОКРЕСТНОСТИ ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫХ ВЫРАБОТОК
Семинар № 13
У^дним из эффективных способов обеспечения устойчивости подготовительных выработок является активное управление состоянием окружающего их породного массива. Стремление к максимальному использованию несущей способности породного массива вокруг выработки накладывает дополнительные требования к изучению и прогнозированию характера деформирования и разрушения.
С целью возможного прогнозирования состояния подготовительных выработок в сложных горногеологических условиях для определения параметров установки анкеров в плоскости сечения выработки проведены исследования по определению размера зоны трещиноватости по мере движения очистного забоя путем измерения суммарной трещинной воздухопроницаемости горных пород по скорости падения давления сжатого воздуха в шпуре, а также визуальные наблюдения за характером и величиной разрушения зоны приконтурного массива на сопряжении выработки с очистным забоем.
Шахтные наблюдения проводились в предназначенных для повторного использования выемочных выработках пластов Мощного и Пятого шахты «Промышленная» ОАО «Воркутауголь».
Пласт Мощный: мощность - 4,0 метра; угол падения - 3°-5°; глубина залегания от поверхности - 680-710 метров. Непосредственная кровля представлена алевролитом, мощность которого составляла 5-10 метров (осж = 45-60 МПа). Основная кровля - песчаники мощностью 14-19 метров (осж = 70-95 МПа). Непосредственная почва - алевролиты мощностью 1,5-2,5 метра (осж = 40 МПа).
Пласт Пятый: мощность-1,0 метра; угол падения - 1-7°, глубина залегания -720-760 метров. Непосредственная
кровля представлена пачкой слабоустойчивого аргиллита, мощностью 0,3-
0,5 м (осж=30 МПа). Выше аргиллита -
1,5-2,0 м (осж=40 МПа), далее расположен алевролит мощностью 3,0-5,0 м (осж=50-60 МПа). Основная кровля песчаники. Почва пласта сложена алевролитом и песчаником.
Пласт «Пятый» является защитным при отработке Пласта Мощного. Средняя мощность междупластия составляла 25-35 м.
На рисунке представлены результаты исследований развития зоны трещиноватости в конвейерном штреке лавы 414-ю пласта Мощного на расстоянии 240, 35, и 12 метров до очистного забоя.
При подвигании очистного забоя на 228 м в течении четырех месяцев было выполнено около 300 замеров.
Результаты исследований трещиной воздухопроницаемости пород в зависимости от расстояния до очистного забоя
1, 2 и 3 - на расстоянии, соответственно 240, 35 и 14 м от лавы
На основании полученных данных установлено, что до начала влияния на выработку очистных работ наблюдалось небольшое смещение пород контура выработки. В этот период вокруг выработки образовалась система микротрещин. К началу влияния очистных работ глубина проникновения системы трещин достигла 0,8-1,1 метра.
На участке 30-12 м от очистного забоя процесс разрушения происходил интенсивнее. При этом отмечено, что на расстоянии 1,4±0,2 м от контура выработки происходит раскрытие-сжатие трещин в деформированных породах.
В окрестности подготовительной выработки интенсивность трещинообразо-вания происходит неравномерно. Так, максимальная величина суммарной трещинной воздухопроницаемости отмечена со стороны отрабатываемой лавы и составила 388,5 мм2/м. По оси выработки и со стороны массива эти величины соответственно составили 347,3 и 312,5 мм2/м.
Таким образом, с учетом выявленных областей напряженно-деформи-
рованного состояния массива и степени расслоения пород в зоне влияния очистных работ установлено, что величина суммарной трещинной воздухопроницаемости вокруг выработки имеет по зонам переменный характер. На глубине 1,4±0,2 м происходит раскрытие-сжатие трещин в деформированных породах, на глубине (1,4...2,2)±0,2 м находится зона неупругих деформаций, характеризующаяся образованием новых трещин, а далее - зона упругих деформаций.
Визуальные наблюдения, проведенные на участках сопряжения выработки с лавой («массив-массив») позволили уточнить характер и величины разрушения приконтурного массива.
На основании полученных данных установлено, что величина зоны разрушения по контуру выработки вглубь массива носит ассиметричный характер. Со стороны отрабатываемой лавы ее высота на 0,8-1,1 м превышала вели-
чину ухода кровли по оси выработки и на 0,4-0,7 м - со стороны целика. Замеры производились по контуру выработки в местах предполагаемой установки анкерной крепи.
Выполненные исследования показали, что для надежного поддержания
кровли необходима длина анкера в половине выработки, прилегающей к очистному забою, должна быть равна
2,5-2,7 м, а со стороны целика достаточно иметь 1,8-2,0м - по пласту Мощному, 2,2-2,5 м и 1,5-1,8 м, соответственно, по пласту Пятому. [ДШ
— Коротко об авторах ------------------------------------------------------------------
Погудин Ю.М. - кандидат технических наук, филиал СПГГИ (ТУ) «Воркутинский горный институт»)
Сарычев В.И. - доктор технических наук, Тульский ГУ.
Доклад рекомендован к опубликованию семинаром № 13 симпозиума «Неделя горняка-2008». Рецензент д-р техн. наук, проф. В.В. Мельник.
ДИССЕРТАЦИИ
ТЕКУЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ О ЗАЩИТАХ ДИССЕРТАЦИИ ПО ГОРНОМУ ДЕЛУ И СМЕЖНЫМ ВОПРОСАМ
Автор Название работы Специальность Ученая степень
СИБИРСКИЙ Г ОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНДУСТРИАЛЫ ЇЬІЙ УНИВЕРС ИТЕТ
ВОЛКОВ
Михаил
Анатольевич
Моделирование кинетики трещинообра-зования на основе оценки физикомеханических свойств разрушаемых горных пород
к.т.н.
