Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Состояние вопроса, постановка задачи и методика исследований 10
1.1. Горно-геологические и горнотехнические условия разработки угольных месторождений Российского Донбасса 10
1.2. Анализ горно-геологических факторов осложняющих условия поддержания подготовительных выработок шахт Российского Донбасса 13
1.3. Изучение состояния подготовительных выработок на шахтах Российского Донбасса
1.4. Анализ теоретических и экспериментальных исследований в области прогнозирования проявлений горного давления и оценки устойчивости подготовительных'выработок в сложных горно-геологических условиях 26
Выводы 37
Глава 2. Шахтные исследования развития геомеханичских процессов в окрестности подготовительных выработок и определение степени влияния горно-геологических и горнотехнических факторов на устойчивость выработок 39
2.1. Основные положения 39
2.2. Методика шахтных исследований 40
2.3. Исследования конвергенции вмещающих пород в подготовительных выработках 42
2.4. Определение степени влияния горно-геологических и горнотехнических факторов на конвергенцию подготовительных выработок 60
Выводы 75
Глава 3. Геомеханические исследования напряженно-деформированного состояния массива горных пород в зоне дизъюнктивных геологических нарушений, методами математического моделирования 78
3.1. Общие положения 78
3.2. Методика исследований 80
3.2.1. Горно-геологические условия 81
3.2.2. Граничные условия и заданные нагрузки 85
3.2.3. Метод решения 87
3.2.4. Результаты расчета 89
3:3. Анализ напряженно-деформированного состояния пород кровли подготовительной выработки в зоне влияния разрывных нарушений 91
3.3.1. Определение степени влияния параметров дизъюнктивных нарушений и горно-геологических условий эксплуатации подготовительных выработок на протяженность зоны разрывного нарушения 107
3.3.2. Определение степени влияния параметров дизъюнктивных нарушений и горно-геологических условий эксплуатации подготовительных выработок высоту зоны неупругих' деформаций пород кровли 114
Выводы 121
Глава 4. Разработка технологических параметров крепления и охраны подготовительных выработок в зоне влияния дизъюнктивных геологических нарушений 123
4.1. Общие положения 123
4.2. Анализ области применения нормативной методики расчета крепи подготовительных выработок в зоне влияния дизъюнктивных геологических нарушений 124
4.3. Разработка методики расчета крепи и выбора способа охраны подготовительных выработок в зоне влияния дизъюнктивных, геологических нарушений 133
4.4. Пример расчета крепи и параметров охраны подготовительной выработки, пересекающей дизъюнктивное геологическое нарушение 142
Выводы 148
Глава 5. Обоснование экономической эффективности использования разработанных научных положений и рекомендаций 150
5.1. Общие положения 150
5.2. Разработка критерия экономического сравнения способов крепления и поддержания подготовительных выработок 152
5.3. Определение экономической эффективности применения параметров крепления и охраны по разработанной методике 157
Заключение 159
Литература 162
Приложения 172
- Анализ горно-геологических факторов осложняющих условия поддержания подготовительных выработок шахт Российского Донбасса
- Методика шахтных исследований
- Горно-геологические условия
- Анализ области применения нормативной методики расчета крепи подготовительных выработок в зоне влияния дизъюнктивных геологических нарушений
Введение к работе
Опыт строительства и эксплуатации шахт в Донбассе показывает, что более 15 % горных выработок проводят и поддерживают в сложных условиях, обусловленных наличием геологических нарушений (примерно 80 % таких выработок приходится на пластовые). Нарушенность шахтопластов возрастает в направлении с запада (Новомосковский угленосный район) на восток (Гуково-Зверевский угленосный район), при этом протяженность выработок, поддерживаемых в зонах геологических нарушений, изменяется с 8 % (ПО "Павло-градуголь") до 22 % (ОАО "Гуковуголь").
Восточные угленосные районы Донбасса характеризуются многообразием видов геологических нарушений. Особый интерес в этом плане представляет Гуково-Зверевский район, занимающий одно из ведущих мест в бассейне по добыче антрацитов. Его промышленное значение определяется большими запасами качественных энергетических углей.
Характерными нарушениями являются надвиги, сбросы, взбросы, флек-сурные складки, размывы, раздувы, пережимы, расщепления и перегибы пласта. Следует отметить, что встречаются сочетания геологических нарушений разных видов. Так, например, разрывным нарушениям часто сопутствуют флексурные складки, а размывам - пережимы, раздувы и расщепления пласта.
В зонах влияния геологических нарушений отмечается снижение скорости проходки в 2-3 раза и увеличение затрат на проведение и ремонт выработок в 1,5-2,5 раза, что обусловлено, главным образом, значительными вывалообра-зованиями с высотой до 4 м в забойной части выработки, связанными с интенсивной трещиноватостью породного массива.
Из общего объема геологических нарушений наиболее значительными являются разрывные нарушения.
В условиях разрывных нарушений поддерживается примерно 50 % горных выработок, в том числе 68 % пластовых, пройденных в геологиче-
ских нарушениях, а удельный вес разрывных нарушений в затратах на ремонт достигает 70 %. Таким образом, можно утверждать, что актуальность научных исследований, направленных на обоснование способов обеспечения устойчивости подготовительных выработок в сложных горногеологических условиях, несомненна. Автор при интерпретации результатов своих исследовании критически принимал во внимание результаты экспериментальных работ ВНИМИ в данном направлении. Исследования автора позволили ему определить область применения как известных, так и разработанных новых методик прогнозирования устойчивости подготовительных выработок в зонах влияния дизъюнктивных тектонических разрывных нарушений антрацитовых пластов.
Комплекс выполненных автором исследований посвящен разработке научно обоснованной методики определения устойчивости подготовительных выработок, параметров крепи и охраны в зоне влияния дизъюнктивных тектонических нарушений, а также составлению специальных программ расчета указанных параметров на ЭВМ в соответствии с разработанной методикой.
Соответствие диссертации целевым комплексным программам. Диссертационная работа посвящена разработке способов и средств охраны и крепления подготовительных выработок, пораженных дизъюнктивными геологическими нарушениями и непосредственно связана с тематикой НИОКР Шахтинского института ЮРГТУ: «Разработать средства и способы охраны и крепления горных выработок и обеспечение безопасности труда на горных предприятиях».
Цель работы - обоснование способов обеспечения устойчивости подготовительных выработок в сложных гор но-геологических условиях (в зонах дизъюнктивной нарушенности массива горных пород).
Идея работы заключается в комплексном подходе к решению задач выбора способов крепления и поддержания подготовительных выработок в
зоне влияния дизъюнктивных геологических нарушений на основе изучения геомеханических зависимостей состояния горных массивов и действия крепей с учетом влияния на работу очистных забоев.
Методы исследования. При выполнении работы использован комплексный метод исследований, включающий методы математической статистики и теории вероятностей, корреляционный и регрессионный анализ, аналитические исследования напряженно-деформированного состояния и устойчивости боковых пород в сложных горно-геологических условиях, шахтные инструментальные наблюдения, применение современных методов компьютерного моделирования породного массива, находящегося под влиянием очистных работ и геологических факторов, осложняющих условия поддержания подготовительных выработок, разработку новых методов расчета параметров крепления и охраны выработок и их технико-экономическое обоснование.
Научные положения, разработанные лично соискателем, и их новизна:
получены аналитические зависимости, позволяющие прогнозировать ожидаемую конвергенцию выработки в зоне влияния дизъюнктивных геологических нарушений, в зависимости от параметров разрыва и горногеологических условий эксплуатации выработки, и с учетом влияния очистных работ.
выявлено, что на протяженность зоны влияния дизъюнктивного нарушения наибольшее влияние оказывают угол падения сместителя разрывного нарушения, угол встречи забоя выработки с плоскостью простирания сместителя и почти не оказывает влияние глубина расположения выработки и модуль упругости вмещающих пород.
установлено, что на высоту распространения зоны неупругих деформаций (ЗНД) пород кровли наибольшее влияние оказывает угол падения
сместителя разрывного нарушения и механические свойства горных пород кровли (модуль упругости).
определено, что высота распространения ЗНД пород кровли в висячем крыле сброса превышает на 30 -т- 40 % высоту распространения ЗНД - в лежачем крыле сброса.
на основе полученных зависимостей и научных положений разработана методика расчета оптимальных технологических параметров крепления и охраны подготовительных выработок, пораженных дизъюнктивными нарушениями, при которых обеспечивается безремонтное их поддержание на всех стадиях эксплуатации. Методика отличается от ранее известных знаний не только использованием установленных автором зависимостей но и вариантным проектированием на ЭВМ с применедием комплексной экономической оценки эффективности разработанных научных положений.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается точностью (погрешность не превышает 12 %) удовлетворения граничных условий задач, решение которых положено в основу разработанной методики расчета; статистическим анализом данных с использованием апробированных программных средств; корректностью постановки задач; использованием современных методов анализа и математического моделирования; инженерно-техническими проработками и проектными решениями.
Научное н практическое значение:
выявление факторов, влияющих на выбор параметров крепи и охраны подготовительных выработок в зоне влияния дизъюнктивных геологических нарушений;
разработка методики расчета технологических параметров крепи и охраны подготовительных выработок в зоне влияния дизъюнктивных геологических нарушений;
- разработка компьютерной программы расчета технологических параметров крепи и охраны подготовительных выработок на основе предложенной методики.
Апробация работы. Основные положения работы обсуждены и одобрены на научной конференции ШИЮРГТУ (г. Шахты, 2003 г), заседаниях технических советов ОАО «Ростовшахтострой» (г. Шахты, 2004 - 2005 гг), ОАО «Кузниишахтострой» (г. Кемерово, 2005 г), ОАО «Донуголь» (г. Шахты, 2003 - 2005 гг) и института "Ростовгипрошахт" (г. Ростов-на-Дону, 2005 г), научных семинарах кафедры подземное, промышленное и гражданское строительство и строительные материалы ШИЮРГТУ (г. Шахты, 2004 -2005 гг).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 работ.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав и заключения, изложенных на 160 страницах машинописного текста, срдержит 41 рисунок, 32 таблицы, список использованной литературы из 86 наименований и 7 приложений, включающих основные результаты исследований и справочные данные.
Анализ горно-геологических факторов осложняющих условия поддержания подготовительных выработок шахт Российского Донбасса
Основными факторами, определяющими поведение вмещающих выработку пород, является их напряженное состояние и физико-механические свойства. По соотношению этих факторов все горно-геологические условия можно разделить на обычные и сложные [23]. К обычным относятся горногеологические условия, в которых изменение напряженного состояния пород при проведении выработки не вызывает существенного разрушения последних или заметных проявлений их реологических свойств. В таких условиях выработки находятся в устойчивом состоянии и трудностей в их поддержании не возникает. Условия, в которых породы, вмещающие выработку значительно разрушаются или проявляют реологические свойства, относятся к сложным. Основной особенностью проявления горного давления в сложных горно-геологических условиях является образование вокруг выработки зоны неупругих деформаций. Проведем анализ сложных горно-геологических и горнотехнических условий поддержания подготовительных выработок шахт Российского Донбасса с оценкой степени влияния данных условий на напряженное состояние и физико-механические свойства вмещающих выработку пород. На шахтах ОАО «Гуковуголь» и ОАО «Ростовуголь» приблизительно от 15 до 40 % подготовительных выработок находятся в неудовлетворительном состоянии. Ежегодно выполняется ремонт 17,8 % подготовительных выработок. Объем ремонта возрастает на 1 + 3 % в год. Для поддержания этих горных выработок в рабочем состоянии занято от 5 до 15 % подземных рабочих. Стоимость ремонтно-восстановительных работ во .многих случаях соизмерима с проведением новых горных выработок.
Неудовлетворительное состояние подготовительных горных выработок отрицательно сказывается на экономических показателях шахты в целом. Так, за период 1992 + 1997 гг. на шахтах ОАО «Ростовуголь» зафиксировано 26 завалов в выемочных штреках, приведших к остановке работ. За время простоев не добыто 112506 т. угля [65]. Такое положение объясняется тем, что применяемые средства и способы крепления и охраны подготовительных горных выработок не отвечают непрерывно изменяющимся горногеологическим условиям, даже в пределах выемочного участка. На шахтах ОАО «Ростовуголь» и ОАО «Гуковуголь» из всех разрабатываемых пластов до 60 % были подвержены пучению пород почвы. Поднятия пород почвы происходило в более 27 % всех эксплуатируемых выработок.
Такие условия поддержания подготовительных выработок вызваны множеством горно-геологических факторов негативно влияющих на изменение геомеханической обстановки вокруг выработки. Существенное влияние на условия поддержания подготовительных выработок оказывают геологические нарушения. Геологические нарушения характерные для Российского Донбасса подразделяются на: разрывные дизъюнктивные, пликативные (мелкие складки и флексуры, пережимы, раздутия пластов, выклинивания), размывы. Изучению влияния геологической нарушенности на физико-механические свойства пород посвящены исследования ВНИМИ, производственных объединений «Гуковуголь» и «Ростовуголь», работы авторов Гази-зова М.С., Бородина Р.А., Рева В.Н., Мельникова О.И., Райский В.В., Коше-лева К.В., Петренко Ю.А., Новикова А.О., Муратова Н.А., Бич Я.А.; разработаны эмпирические зависимости и методики учета данного фактора при оценке устойчивости подготовительных выработок. По результатам много численных натурных наблюдений и исследований на шахтах угольных месторождений России В НИМИ [75] для дизъюнктивных разрывных нарушений установлена закономерность снижения прочности пород в зависимости от расстояния до нарушения и нормальной амплитуды (N) нарушения. При этом влияние дизъюнктивного нарушения на прочностные свойства пород начинают проявляться на расстоянии от IN до 4N от плоскости сместителя. Это проявляется снижением прочности пород на 40 % по сравнению с прочностью тех же литотипов при спокойном залегании пластов. На расстоянии менее IN снижение прочности достигает 70 %. Для месторождений Российского Донбасса по результатам исследований [11] наиболее характерна мелкоамплитудная сбросового типа разрывная нарушенность пластов с амплитудой от 0,1 м до 5 м. Угол падения плоскости сместителя составляет 15 + 85, в основном 25 + 40 (в 65 % случаев). Согласно [33] количество подобных нарушений на отрабатываемых пластах составляет 2,2 шт/км". В большинстве случаев (90 %) размер нарушенного участка в горизонтальной плоскости составляет 0,8 - - 10 м. Густота трещин в среднем 0,2 - - 0,5 м. Наблюдается повышенная степень расслоения пород с расстоянием между плоскостями ослабления 0,5 - - I м. Изучение опыта ведения горных работ на шахтах показывает, что около 90 % всех аварийных ситуаций возникает в выработках в зонах разрывных тектонических нарушений. По результатам наблюдений в условиях антрацитовых пластов Донецкого бассейна при встрече выработкой нарушений под углом 10 - 30 (между плоскостью забоя и простиранием сместителя) происходит значительное снижение устойчивости пород кровли и возникает опасность обрушения пород в выработку. По результатам статистической обработки данных установлено, что при данных углах встречи частота случаев обрушений пород на 70 % выше, чем при больших углах. Юошелевым К.В. для антрацитовых пластов шахт объединения ОАО «Гуков-уголь» установлена зависимость высоты зоны вывалообразования от нормальной амплитуды нарушения и глубины залегания выработки в зонах дизъюнктивных разрывных нарушений [36].
Методика шахтных исследований
Основным критерием для проверки полученных решений и базой для разработки инженерных методов расчета являются результаты шахтных инструментальных наблюдений за проявлениями горного давления.
Для измерения конвергенции контурные реперы закладывались попарно один в кровле другой в почве - на одной вертикали. На каждой замерной станции закладывалось 3 пары таких реперов - две на контуре выработки (со стороны падения и восстания) и одна по оси. Для получения абсолютных вертикальных смещений с периодичностью 2- -4 раза в месяц, в зависимости от скорости подвигания очистного забоя, производилось измерение конвергенции вмещающих пород с помощью измерительной стойки СУ - II и металлической рулетки ВНИМИ. Измерения производились единым комплексом в одно и тоже время на обеих замерных станциях данной выработки. После снятия отсчетов данные замеров заносились в журнал наблюдений и фиксировалось положение замерных станций относительно забоя лавы.
Для получения данных о характере и величине конвергенции вмещающих пород в выемочных штреках также был применен экспресс метод. Для реализации этой задачи в выемочном штреке выделялся измерительный участок протяженностью 150 - - 200 м. Начало участка принималось на расстоянии 40 + 80 м впереди забоя лавы, где влияние очистных работ на крепь выемочного штрека отсутствует или незначительно. Конец измерительного участка принимался в зоне стабилизации влияния очистных работ на расстоянии 80 - - 150 м после прохода лавы. Измерительный участок разбивался через 5 м на измерительные сечения, в плоскости которых производили измерения высоты выработки. Измерение высоты выработки проводили рулеткой или измерительной стойкой СУ - II от верхняка крепи до головки рельса.
Всего проводили 3 серии измерений по всем измерительным сечениям. Период измерения - подвигание забоя лавы на 5 м. Результаты измерения и нивелировки заносили в журнал наблюдений.
Источником информации о состоянии массива горных пород являются смещения боковых пород в результате проявлений горного давления. Наблюдения с помощью контурных станций проводились с целью, изучения изменения конвергенции пород во времени, в зависимости от расстояния до очистного забоя, а также накопления данных о конвергенции для прогноза статистическими методами. Инструментальные наблюдения за состоянием выемочных штреков ОАО "Ростовуголь" и ОАО "Гуковуголь" позволили проследить деформационный процесс вмещающих пород во всех горногеологических и горнотехнических условиях. Горно-геологические и горнотехнические условия мест заложения станций, а также основные результаты замеров приведены в прил. 2.1 и прил. 2.2. К анализу также были приняты исследования проявлений горного давления в выемочных штреках проведенные ранее.
Интенсивность смещений в подготовительных выработках в зоне влияния разрывных тектонических нарушений зависит от следующих горногеологических и горнотехнических факторов. горно-геологические: - глубина залегания выработки; - угол падения пластов; - мощность породных слоев и угольных пластов; - прочностные и деформационные свойства вмещающих пород; - амплитуда разрывного нарушения; - угол падения сместителя разрывного нарушения; - угол встречи выработкой (линией очистного забоя) линии простирания сместителя разрывного нарушения. горнотехнические: - размеры и форма выработки; - параметры крепи и охраны выработки; - густота нарезных выработок. Для определения степени влияния этих факторов на конвергенцию вмещающих выработку пород, в зоне влияния разрывного нарушения, необходимо тщательно изучить величину и характер смещения пород, как отражающих совокупность явлений, происходящих в массиве горных пород, ок ружающих выработку, при нарушении равновесного состояния, связанного с проведением выработки и выемкой угольного пласта в очистном забое.
Описание шахтных исследований в наиболее характерных условиях шахт ОАО «Ростовуголь» и ОАО «Гуковуголь», при различных способах охраны выемочных штреков, приводится ниже.
Для регистрации смещений пород в выемочных штреках были оборудованы измерительные станции средней сложности. В результате замеров определялись величины конвергенции пород выемочных штреков. По полученным данным построены графики конвергенции в выемочных штреках в зависимости от расстояния до забоя лавы, построены графики скоростей конвергенции.
Горно-геологические условия
Подготовительная выработка, пройденная по пласту угля мощностью один метр с нижней подрывкой , имеет ширину 3,8 м, высоту 2,8 м. Способ охраны - целики угля шириной 5 м. Штрек поражен дизъюнктивным геологическим нарушением амплитудой 0,2 м. На основании исследований ВНИМИ [75] в модель необходимо включить зоны структурного ослабления пород, окружающие плоскость сместителя нарушения, в пределах которых расчетную прочность пород на одноосное сжатие следует снизить на 40 %. Зона структурного ослабления пород распространяется на ширину равную четырехкратной амплитуде тектонического нарушения в обе стороны от разрыва.
Для получения адекватного решения задачи, размеры модели приняты такими, чтобы свести до минимума искажения результатов расчета от действия граничных условий (нагрузок, реакций опор) по периметру модели. Объемная задача решалась в упругой постановке.
В первой серии расчетов исследовалось влияние угла падения смести-теля разрывного нарушения на напряженно-деформированное состояние массива горных пород. Для этого анализировались несколько моделей с раз личным углом падения сместителя разрывного нарушения при неизменном угле встречи выработкой плоскости сместителя.
Во второй серии исследовалось влияние угла встречи выработкой плоскости сместителя разрывного нарушения при неизменном угле падения сместителя.
Как показали шахтные исследования влияние амплитуды тектонического нарушения оказывает не значительное влияние на формирование геомеханической обстановки вокруг подготовительной выработки (см. главу 2, рис. 2.10 + 2.13 «Графики уравнений чистой регрессии»). Поэтому в исследуемых моделях данный фактор был зафиксирован величиной 0,2 м. Геометрические параметры моделей для каждой серии расчетов приведены в табл. 3.3. Изображение моделей приведены на рис. 3.1.
Из массива горных пород выделен участок с размерами 60 х 60 х 40 м (см. рис. 3.2). Верхняя граница свободна от закрепления, боковые и Нижняя грани модели ограничены в перемещении только в направлении перпендикулярном к ним и свободны в перемещении вдоль плоскости каждой грани. Боковая грань консоли массива горных пород ( поз. К ) над выработанным пространством свободна от закрепления и загружена боковым горным давлением, причем для каждого литотипа пород применен свой коэффициент бокового распора.
Для моделирования разрыва по плоскости сместителя использовано условие на контакте пород висячего и лежачего крыльев нарушения, разрывающее сплошность породного массива. По сместителям дизъюнктивов, являющимся поверхностями скольжения, прочность пород на отрыв в массиве не значительна и в ряде случаев, близка к нулю [48]. В данной расчетной модели массивы пород висячего и лежачего бока являются отдельными блоками, не связанными друг с другом усилиями сцепления.
Задача решается методом конечных элементов. Исследуемая модель массива горных пород вмещающая подготовительную выработку состоит их 42 блоков, включающих породные слои (пласты), разделенные разрывным нарушением на лежачее и висячее крыло сброса; охранные целики, и зоны Условные обозначения структурного ослабления пород примыкающих к плоскости сместителя разрыва. Для разбивки модели на конечные элементы предварительно выделяются предполагаемые области сгущения сетки, в которых ожидается высокие амплитуды изменения напряжений массива. Эти области, как правило, расположены на контуре, и особенно, в углах выработки, а также на обнаженных поверхностях охранных конструкций (в данном случае угольных целиков).
Таким образом, для получения подробной картины распределения напряжений в приконтурном массиве горных пород, окружающих выработку, назначаются поверхности сгущения сетки элементов до размера 0,2 м — по кровле, и до размера 0,4 м - по бокам и почве выработки. Для сокращения количества элементов всей модели в целом и экономии времени расчета размеры сетки элементов в направлении к периферии модели постепенно увеличиваются, достигая размеров 4,2 м. В результате разбивки модели на конечные элементы, в соответствии с указанными параметрами сгущения и разряжения сетки, получилось 193 317 элементов массива тетраэдрической формы и 276 232 узла, расположенных в вершинах каждого тетраэдра.
Анализ области применения нормативной методики расчета крепи подготовительных выработок в зоне влияния дизъюнктивных геологических нарушений
Как отмечено выше, возможной причиной завалов подготовительных выработок в зоне влияния дизъюнктивных геологических нарушений является не соответствие расчетных параметров горной крепи геомеханической обстановке, возникающей в зоне влияния дизъюнктивных геологических нарушений. Для проверки этого заключения нами проведено сравнение результатов расчета крепи по нормативной методике с результатами исследований, проведенных в главе 3. В качестве критерия для сравнения принята величина суммарной нагрузки на крепь. Для расчета использованы реальные горногеологические условия эксплуатации подготовительной выработки, оставляемой для повторного использования. Выработка пересекает сброс с амплитудой 0,2 м под углом 42. Угол-падения сместителя составляет 60. В соответствии с расчетными положениями [29] прочность пород в зоне влияния дизъюнктивных нарушений необходимо снижать на 40 % на расстоянии равном четырем амплитудам нарушения, т.е. в данном случае на расстоянии 0,8 м.
Исследования проведенные в главе 3 показали, что в ЗОРІЄ ВЛИЯНИЯ разрывного нарушения под воздействием опорного давления очистного забоя концентрация горизонтальных напряжений в кровле выработки вызывает развитие неупругих деформаций и разрушение пород кровли на высоту до 5,0 м. Причем протяженность зоны влияния разрывного нарушения изменяется в пределах от 10 до 20 м. В процессе подвигания очистного забоя, разрушенные породы кровли подготовительной выработки, находясь в процессе установившегося смещения выходят из устойчивого состояния на всю высоту разрушения и под действием собственного веса оказывают давление на крепь подготовительной выработки. Таким образом, зная высоту распространения неупругих деформаций в кровле и объемный вес пород можно вычислить нагрузку на крепь подготовительной выработки.
Для определения высоты распространения зоны разрушенных пород кровли использованы математические зависимости табл. 3.8, установленные в главе 3. В расчете использованы исходные данные, указанные в табл. 4.1. Снижение расчетной прочности пород (структурное ослабление) в непосредственной близости от сместителя разрыва учтены при вычислении математической зависимости и поэтому вносить поправку в модуль упругости пород нет необходимости. Определение максимальной высоты разрушения пород кровли.
Разработка методики расчета крепи и выбора способа охраны подготовительных выработок в зоне влияния дизъюнктивных геологических нарушений Основное целевое назначение разрабатываемой методики расчета является: определение протяженности участка подготовительной выработки, находящегося в зоне влияния дизъюнктивного нарушения, где необходимо применять данную методику расчета при проектировании крепи и способа охраны; определение технологических параметров крепи подготовительной выработки в пределах этого участка (несущая способность, плотность установки); определение параметров охранных конструкций в пределах этого участка.
С практической точки зрения, в условиях действующего выемочного участка технологические параметры поддержания подготовительной выработки в эксплуатационном состоянии должны быть одинаковы на всем протяжении выработки. Например, для стабильной работы транспортных механизмов в подготовительной выработке смещения почвы должны быть одинаковы как вне зоны нарушения, так и непосредственно в зоне нарушения. «Скачки» конвергенции даже на участках незначительной протяженности (10 +- 20 м) приво 133 дят к остановке транспортной цепочки целиком по всей выработке и проведению мероприятий по подрывке кровли или почвы на проблемном участке. Таким образом, общий подход в выборе типа и параметров крепи и охранных конструкций подготовительной выработки на участке влияния дизъюнктивного нарушения должен базироваться на следующем принципе: параметры крепи и охранных конструкций необходимо подбирать таким образом, чтобы ожидаемая конвергенция выработки в зоне влияния нарушения была равна прогнозной конвергенции для протяженной части подготовительной выработки; В соответствии с данным подходом к выбору способов и средств обеспечения устойчивости подготовительной выработки на участке влияния дизъюнктивного нарушения можно определить следующий порядок расчета по предлагаемой методике: 1. Определение протяженности зоны влияния дизъюнктивного геологического нарушения. 2. Подбор параметров охранных конструкций, таким образом, чтобы ожидаемая конвергенция выработки в зоне влияния нарушения была равна прогнозной конвергенции для протяженной части подготовительной выработки. 3. Определение высоты возможного обрушения пород кровли. 4. Расчет нагрузки на основную крепь подготовительной выработки, исходя из высоты возможного обрушения пород кровли. 5. Выбор типа крепи и определение ее несущей способности. 6. Выбор плотности установки крепи.
