Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Состояние изученности вопроса 10
1.1. Горно-геологическая и геодинамическая характеристика Воркутского месторождения 10
1.2. Литологическое строение, прочностные свойства и структурная характеристика вмещающих пород угольных пластов на шахтах ОАО "Воркутауголь" 18
1.3. Геодинамическая оценка Воркутского месторождения 23
1.4. Состояние изученности вопроса устойчивости выработок с применением сталеполимерной анкерной крепи 26
ГЛАВА 2. Иследование сталеполимерной анкерной крепи при проведении и эксплуатации горных выработок по удароопасным пластам на шахтах ОАО "Воркутауголь" 51
2.1. Методика исследований 51
2.2. Исследование особенностей сдвижения и обрушения пород кровли при анкерной крепи на пластах опасных по горным ударам 58
2.3. Анализ результатов исследований проявления горного давления и устойчивости выработок с анкерной крепью на пластах опасных по горным ударам и на подработанных участках 63
ГЛАВА 3. Определение параметров анкерной крепи с учетом формирования на удароопасных пластах зон дезинтеграций 90
3.1. Оценка влияния параметров анкерной крепи на устойчивость выработки в зависимости от геомеханической характеристики массива 90
3.2. Разработка критериев устойчивости выработок, находящихся в зонах влияния очистных работ 100
ГЛАВА 4. Исследование безопасного применения сталеполимерной анкерной крепи в сложных геодинамических условиях 124
4.1. Исследование устойчивости выработок в зависимости от глубины работ и прочности вмещающих пород на защитных и подработанных пластах 124
4.2. Исследование влияния мощности междупластья на возможность применения анкерной крепи на подрабатываемых пластах 130
Заключение 143
Список использованных источников 145
- Литологическое строение, прочностные свойства и структурная характеристика вмещающих пород угольных пластов на шахтах ОАО "Воркутауголь"
- Исследование особенностей сдвижения и обрушения пород кровли при анкерной крепи на пластах опасных по горным ударам
- Оценка влияния параметров анкерной крепи на устойчивость выработки в зависимости от геомеханической характеристики массива
- Исследование влияния мощности междупластья на возможность применения анкерной крепи на подрабатываемых пластах
Введение к работе
Актуальность работы. Совершенствование технологии крепления и охраны подземных выработок для шахт ОАО "Воркутауголь" остается первостепенной задачей, от успешного решения которой зависят безопасность работы и рентабельность угольных предприятий.
Шахтами ОАО "Воркутауголь" отрабатывается Воркутское месторождение, характеризующееся сложными геодинамическими условиями. С ростом глубины ведения горных работ и увеличением отработанных площадей шахтных полей на месторождении существенно изменился характер и интенсивность перераспределения напряжений в горном массиве. По мере приближения горных работ к оси мульды, расположенной на глубине 1050-1100 м, проявляются интенсивные динамические разрушения горного массива и свиты пластов. Возникают проблемы с обеспечением надежности крепления, поддержания выработок и, соответственно, стабильности работы добычных участков с высокими нагрузками.
Отрабатываемые пласты Мощный, Тройной, Четвертый, Пятый склонны к газодинамическим проявлениям горного давления. Пласты Мощный, Тройной являются опасными по внезапным выбросам угля и газа и горным ударам, пласт Четвертый, залегающий ниже пласта Тройного, относится к угрожаемым, а на отдельных участках - к опасным по горным ударам.
В качестве основного направления совершенствования способов крепления и поддержания выработок на шахтах ОАО "Воркутауголь" принято повсеместное внедрение сталеполимерной анкерной и рамно-анкерной крепи.
Исследованию устойчивости выработок, закрепленных анкерной крепью, посвящены работы таких ученых и специалистов: К.А. Ардашев, А.А. Борисов, Л.М. Гусельников, Ю.Н. Долоткин, А.В. Джигрин, В.П. Зубов, С.И. Калинин, В.А. Лидер, А.Г. Протосеня, М.А. Розенбаум, В.Н. Рева, В.Н. Семевский, В.Л. Трушко, О.В. Тимофеев, А.П. Широков, Г.Г. Штумпф и др.
За рубежом сталеполимерная анкерная крепь получила широкое распространение. В России для внедрения анкерной крепи в 90-х годах прошлого столетия был проведен большой объем горно-экспериментальных работ, по результатам которых в 2000 г. была разработана «Инструкция по расчету и применению анкерной крепи на угольных шахтах России». Однако, область применения анкерной крепи для условий разработки свит сближенных пластов на шахтах ОАО "Воркутауголь" имела ограничения по ряду геомеханических критериев. Эти ограничения в основном связаны с недостаточной изученностью вопроса поведения анкерной крепи в породах с высокими геодинамическими и тектоническими напряжениями, а также при отработке свит ударо- и выбросоопасных пластов. Поэтому в соответствии с «Инструкцией по безопасному ведению горных работ на шахтах, разрабатывающих угольные пласты, склонные к горным ударам» применение податливой анкерной крепи ограничивается сроком службы выработки на удароопасных пластах до двух лет, а область и условия действия «Инструкции по расчету и применению анкерной крепи на угольных шахтах России» ограничивается условиями M / mт 12 и H / Rс < 25, что не позволяло применять анкерную крепь на шахтах ОАО «Воркутауголь».
В связи с этим, обеспечение устойчивости выработок при подготовке угольных пластов в геодинамических условиях шахт Воркутского месторождения является актуальной для угольной промышленности.
Цель диссертационной работы – обеспечение устойчивости выработок, закрепленных сталеполимерной анкерной крепью, на удароопасных угольных пластах и на подработанных участках для различных геодинамических условий, определяемых естественными и техногенными напряжениями горного массива.
Идея диссертационной работы – устойчивость кровли выработки при отработке свиты пластов Воркутского месторождения достигается применением сталеполимерной анкерной крепи, обеспечивающей равномерное распределение нагрузки по всей длине шпура.
Задачи исследований:
1. Оценить возможность применения податливой сталеполимерной анкерной крепи при проведении и эксплуатации горных выработок различного функционального назначения и срока службы на удароопасных угольных пластах шахт ОАО "Воркутауголь".
2. Установить закономерности изменения напряженного состояния массива, прилегающего к выработке с анкерной крепью, в зависимости от глубины ведения работ, прочности пород и ширины выработки.
3. Разработать расчетные методы определения параметров анкерной крепи на основе установленных закономерностей, обеспечивающих устойчивость закрепленных выработок на подрабатываемых сближенных пластах свиты.
Научная новизна работы:
– установлена зависимость высоты зоны интенсивной трещиноватости от средневзвешенной прочности на сжатие пород междупластья;
– установлены критериальные значения несущей способности сталеполимерной анкерной крепи в породах Воркутского месторождения.
Основные защищаемые положения.
1. Рекомендуется использование податливых сталеполимерных анкеров для крепления подготовительных выработок на сроки 2 и более лет во вмещающих породах на удароопасных пластах, так как использование анкерного крепления за счет эффекта перераспределения напряжений позволяет увеличить скорость проходки без повышения удароопасности.
2. Экспериментально установлено, что применение сталеполимерной анкерной крепи обеспечивает устойчивость выработок при величинах отношений глубины расположения выработки к расчетному сопротивлению пород кровли до 35.
3. Применение сталеполимерной анкерной крепи в сложных геодинамических условиях Воркутского угольного месторождения возможно и эффективно при величинах отношения мощности междупластья к вынимаемой мощности подрабатывающего пласта M / mт 10.
Методика исследований При выполнении исследований использовался комплексный метод, включающий экспериментально-аналитические методы, шахтные эксперименты с применением современных технических средств измерения и контроля, статистическую обработку и анализ сведений, содержащихся в литературных и фондовых источниках.
Достоверность научных результатов подтверждается:
– значительным объемом экспериментальных работ;
– обработкой результатов исследований инженерно-анали-тическими методами;
– устойчивым состоянием 28 выработок (протяженностью 51,6 км), закрепленных сталеполимерными анкерами по рекомендованным параметрам.
Практическое значение работы:
Разработана методика определения параметров анкерной крепи для выработок находящихся в зоне влияния очистных работ и геологических нарушений для удароопасных пластов.
Расширен диапазон области применения при расчете параметров анкерной крепи геомеханических условий Н / Rс до значения 35 и M / mт до значения 10.
Установлено, что при проходке горных выработок на удароопасных пластах шахт ОАО "Воркутауголь" применение анкерной крепи способствует созданию безопасных условий проходки и повышению ее скорости в 1,5-2,5 раза по сравнению с использованием рамной крепи.
Реализация работы. Результаты исследований применения сталеполимерной анкерной крепи в условиях шахт ОАО "Воркутауголь" доведены до практического внедрения, вошли в следующие нормативные документы, утвержденные Федеральной службой по экологическому, технологическому и атомному надзору:
- Дополнения в "Инструкцию по расчету и применению анкерной крепи на угольных шахтах России" в части определения параметров анкерной крепи в выработках подработанных пластов для шахт ОАО "Воркутауголь", ПечорНИИпроект, ВНИМИ, 2005 г.;
- Проект строительства шахты "Воркута", ПечорНИИпроект, 2006;
- Проект вскрытия IV горизонта шахты "Заполярная" ОАО "Воркутауголь" с учетом подготовки и отработки части запасов блока №3 3-го горизонта, ПечорНИИпроект, 2008 г.
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на Конкурсе молодежных разработок (Москва, 2003 г.); на научном симпозиуме Неделя горняка (Москва, 2006 г.); Координационном совещании ВНИМИ (Санкт-Петербург, 2006 г.); 4-й, 5-й и 6-й Межрегиональной научно-практической конференциях (Воркута, 2006-2008 гг.).
Личный вклад автора состоит в обосновании цели работы, постановке задач исследований, разработке методики расчета параметров анкерной крепи на подработанных участках и в зонах дезинтеграции, проведении экспериментальных исследований и получении научных результатов.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 работ, из них 1 в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки России, получен 1 патент.
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка использованной литературы из 97 наименований. Она изложена на 158 страницах, содержит 22 рисунка и 8 таблиц.
Автор выражает искреннюю признательность и благодарность учителю и наставнику Гусельникову Льву Митрофановичу, научному руководителю д.т.н. Шабарову Аркадию Николаевичу. Особая благодарность к.т.н. Кротову Н.В. за помощь и наставление, а также благодарит за полезные обсуждения и консультации д.т.н. Розембаума М.А., к.т.н. Долоткина Ю.Н., к.т.н. Сидорова Д.В., к.т.н. Ивченко Ф.П., д.т.н. Циреля С.В.
Литологическое строение, прочностные свойства и структурная характеристика вмещающих пород угольных пластов на шахтах ОАО "Воркутауголь"
Основными формами газодинамических проявлений на достигнутой глубине ведения горных работ являются: ГДЯ комбинированного типа с разрушением угля и породы в глубине массива, динамические разрушения почвы выработок в зонах повышенных напряжений и расслоений пласта, а также техногенные землетрясения при отработке выемочных столбов, окруженных выработанным пространством или прилегающих к тектоническим нарушениям при разновременной отработке их крыльев и скольжении по сместителю, а также при затоплении отработанных по границе мульды шахт. Не исключается возникновения горных ударов на подработанных участках при проведении выработок с оставлением податливых целиков на границе с отработанным пространством.
Выполненная оценка НДС массива и положения горных работ на отрабатываемом участке месторождения указывают на сложную геодинамическую характеристику месторождения. Осложненность Воркутской мульды тектоническими нарушениями, зонами высокой литологической изменчивости и приуроченность к этим зонам современно-активных полей напряжений способствует распространенности на месторождении отдельных участков с аномально высокими напряжениями. Взаимодействие таких естественных полей с техногенными напряжениями способствует при технологически необоснованном планировании горных работ возникновению ГДЯ различных форм. Поэтому для обеспечения геодинамической безопасности при разработке проектов отработки шахтного поля или планировании горных работ на конкретном участке, необходимо, чтобы с учетом установленных закономерностей были определены прогнозные или фактические напряжения (естественные и техногенные) параметры зон повышенных напряжений, размеры целиков около наклонных выработок, целиков, расположенных в ТНЗ.
В качестве основных мероприятий по предотвращению ГДЯ на Воркутинских шахтах применяются первоочередная отработка защитных пластов Четвертого и Пятого в восходящем порядке и бесцеликовая выемка, которые и определяют выбор схем развития горных работ. При первоочередной отработке пласта Четвертого минимальная мощность подрабатываемого междупластья достигает от 4 до 6 т, пласта Пятого 25 m (m - мощность подрабатывающего защитного пласта). На подработанных участках изменяется структурное строение пород, увеличивается расслаиваемость и снижается прочность в массиве и, соответственно, в образцах керна на 20-30%. На подработанных пластах на определенный период времени уменьшается напряженное состояние горного массива. Изменяется обрушаемость пород кровли, уменьшаются шаги первичного и вторичного обрушения основной кровли в 1,6-1,8 раза. Литологическое строение, прочностные свойства и структурная характеристика вмещающих пород угольных пластов на шахтах ОАО "Воркутауголь" На Воркутском месторождении породы вмещающих угольных пластов представлены аргиллитами, алевролитами, песчаниками. Цитологический состав и прочность одинаковых литологических разностей и, соответственно, структурное строение (слоистость, трещиноватость) изменяется в больших пределах не только по месторождению, но и в пределах шахтных полей и структурных блоков. Дорабатываемая часть месторождения представлена тремя обособленными тектоническими блоками №№ 1,2,3. Выделенные в пределах шахтных полей структурные блоки различно дислоцированы и характеризуются своими тектоническими и литологическими особенностями. Блок № 1 включает в себя целиком поле шахты "Северная" в существующих границах и тектонические блоки "Северный", "2-ой Северный" и "Южный" шахты "Комсомольская"; Тектонический блок № 2 включает в себя запасы поля шахты "Воркутинская" в существующих границах. В пределах тектонического блока № 3 расположены поле шахты "Заполярная" в существующих границах и блок "2-ой Южный" шахты "Комсомольская". Учитывая значительную изменчивость литологического состава, физико-механических и структурных свойств кровли и почвы отрабатываемых пластов на различных участках месторождения, для разработки дополнений и проверки разработанных критериев, определяющих параметры и рациональную области применения анкерной крепи литологическая характеристика, физико-механические свойства, трещиноватость пород и угля были изучены и проанализированы в пределах каждого структурного блока и обобщены по всему месторождению. Прочность основных вмещающих пород определяется рядом факторов: литологическим составом, структурным строением (слоистостью, трещиноватостью), расположением относительно угольного пласта, наличием и влиянием тектонических нарушений. Сопротивление одноосному сжатию для аргиллитов составляет 20-65, алевролитов 31-92 и песчаников 54-140 МПа. Как было приведено выше, на подработанных участках изменяется структурное строение пород, увеличивается расслаиваемость и снижается прочность в массиве и, соответственно, в образцах керна на 20-30 %. Обобщенные прочностные характеристики вмещающих пород отрабатываемых пластов приведены в таблице 1.2.
Исследование особенностей сдвижения и обрушения пород кровли при анкерной крепи на пластах опасных по горным ударам
В условиях удароопасных пластов при преимущественном проявлении высоких горизонтальных напряжений большое значение имеет крепление боков при проведении выработки без отставания от забоя. На первом этапе горизонтальные напряжения проявляются при распоре в своде слоев и блоков при упругой разгрузке и восстановлении внутренних напряжений в массиве и способствуют надежному поддержанию выработок. При наличии подвижки слоев в боках выработки, возникает разгрузка слоев в кровле, их вертикальные смещения и потеря распора блоков в контуре свода.
Обрушение пород в отработанном пространстве сопровождается возникновением упругой волны с созданием массовой скорости частиц на плоскости при разгрузке краевой части. Разгрузка угольного или породного массива вызывает их горизонтальные подвижки и способствует возникновению вертикальных смещений слоев, что приводит к динамическому увеличению пролета поддерживаемой выработки на величину А1. Не исключаются вероятность проявления на контуре выработки только мгновенных вертикальных смещений, а горизонтальные (боковые), могут быть погашены боковыми расслоившимися породами.
Исследованиями мгновенных (динамических) смещений установлено количественное соотношение между горизонтальными и вертикальными смещениями hr = 2л/5 hB =3,4hB. Это соотношение справедливо и для оценки горизонтальных смещений массива hMr = 170-340 мм при сопровождающих их мгновенных вертикальных смещениях кровли hMB = 50-100 мм. Мгновенные смещения сопровождаются реакцией в боках или наоборот возникают в боках при формировании зон или возникают при разгрузке (обрушении) пород кровли в лаве. При этом подвижка массива или угля в сторону выработки приводит к разгрузке вышележащих слоев и снимает распор между блоками в контуре свода, что способствует расслоению пород и их вертикальному смещению, скольжению блоков по контуру свода и при высоком динамическом воздействии (ударе) к обрушению пород кровли в выработку и сдвижению почвы. Возникновению динамических нагрузок на анкерную крепь и крепь усиления способствует соотношение вертикальных напряжений и горизонтальных напряжений близкое к 1,5-1,8, которое предопределяет характер сдвижения пород кровли и прилегающего к выработке углепородного массива. Поэтому независимо от характера процесса формирования зон деформаций при пластичном или динамическом режиме сдвижения массива, смещений контура выработки, несущую способность анкерной крепи на пластах опасных по горным ударам необходимо рассчитывать на возможность проявления динамических нагрузок как при одноуровневом, так и при двухуровневом расположении анкеров. Общеизвестно, что расслоение кровли возникает выше уровня анкерования, при этом зазор между вышележащим слоем и уровнем анкерования по зарубежному опыту составляет 15-40 см, по провиденным исследованиям обычно не превышает 10-30 см, поэтому при сдвижении пород возможны два момента динамического нагружения крепи: - при обрушении заанкерованного слоя - возникает динамическая пригрузка на анкера второго уровня; - при обрушении вышележащего слоя на заанкерованный слой анкера теряют несущую способность из-за их подвижки на 10-15 см и нагрузка передается на рамную крепь. Поэтому при расчете анкерной крепи необходимо учитывать коэффициент динамической нагрузки на анкерную крепь Кд. как было рекомендовано на основании ранее выполненных исследований: «На достигнутых глубинах необходимая плотность возведения анкерной крепи минимум на 20-30%, а несущая способность анкеров должна быть увеличена с учетом неравномерного их нагружения по контуру выработки (по кровле) в 2-3 раза и составлять 350-400 кН, что подтверждается результатами испытаний, анализом обрушений кровли, порывами анкеров в проводимых и поддерживаемых выработках, а также мировым опытом». Кроме этого, динамические нагрузки могут возникать при воздействии волны деформации проходящей по слоям песчаника, создавать при их разгрузке как вертикальные, так и горизонтальные нагрузки, значения которых, определяются величинами массовой скорости массива, а проявление обуславливается: -наличием слоя прочного песчаника, залегающего над менее прочными породами является, который является волноводом для ударных волн, возникающих при разгрузке пород основной кровли особенно при труднобрушаемых кровлях; -внезапным обрушением кровли при потере несущей способности и сцепления по контуру свода от воздействии боковые и вертикальных динамических нагрузок от ударных волн, действующих в основном в горизонтальном направлении; -при создании деформационных зон, сопровождающимся изменением свойств массива вокруг выработки при толчкообразном, колебательном сдвижении, прочность, структура и в зависимости от нагрузок и времени теряется несущая способность анкерной крепи и создаются условия при некотором воздействии колебательных движений для внезапного обрушение пород кровли в выработку или для разлома, пучения почвы и обрушения боков.
Оценка влияния параметров анкерной крепи на устойчивость выработки в зависимости от геомеханической характеристики массива
Выполненные исследования дополнительно подтвердили необходимость совершенствования расчетных схем параметров, критериев области применения анкерной крепи, приведенных в нормативных документах.
Принятые расчетные схемы определения параметров анкерного крепления являются несовершенными и ряд их положений не соответствуют условиям применения анкерной крепи на шахтах ОАО «Воркутауголь»: - расчетные схемы не учитывают геодинамические условия месторождения и, соответственно, направления и величины естественных напряжений в нетронутом массиве и последующее их влияния на устойчивость выработок при техногенном воздействии на массив, особенно при больших пролетах выработок при проведении их в зоне опорного давления; - расчетные схемы не учитывают изменения свойств массива и влияния на устойчивость выработок, закрепленных анкерной крепью при их проведении и поддержании при различных технологических схемах подготовки и отработки выемочных столбов: при бесцеликовой, при подготовке парными выработками с охраной податливыми целиками, при проведении выработки с податливым целиком за забоем лавы и при многоштрековой подготовке (тремя выработками). Для обоснования параметров анкерной крепи выполнены исследования влияния факторов, определяющих устойчивость выработок, закрепленных анкерной крепью, и количественные их изменение во времени: -строение и прочность массива (кровли, почвы, боков); -напряженное состояние массива: - вне зоны опорного давления в момент проведения выработки, в период поддержания и проведения второй (парной) выработки; - в зоне опорного давления при отработке первой лавы; - зоне опорного давления при отработке второй лавы; - влияние величин и характера деформаций податливых целиков и краевых частей массива за период от проведения выработок до их погашения. Применение указанных положений при шахтных инструментальных наблюдений позволили при разработке дополнений к нормативным документам и критериев по рациональной области применения анкерной крепи на подработанных и удароопасных пластах установить механизм и закономерности перераспределения напряжений и изменения прочностных и структурных свойств во времени и пространстве определить количественные изменения Ксо и Кк - коэффициентов структурного ослабления и концентрации напряжений в окрестности выработки и целиках, установлено при этом изменение Кс0 в пределах от 0,9 до 0,6; Кк от 1,2 до 4,6 уН. Использование коэффициентов Кс0 и Кк определить закономерности формирования зон неупругих деформаций, коэффициент разрыхления (делатансии - увеличение объема пород при упругом восстановлении - деформации) при разгрузке удароопасного массива при проведении и поддержании выработок и удароопасности податливых целиков и изменения устойчивости краевых частей массива. Необходимые исходные данные для решения перечисленных задач были получены при обработке шахтных инструментальных замеров на станциях, оборудованных контурными и глубинными реперами, а также наблюдения за породами и угольным массивом с помощью деформометров и перескопического прибора типа РВП-456 и длительными наблюдениями на различных этапах подготовки и отработки выемочных столбов за периоды времени от 2-х до 4-х лет. Оборудование замерных станций для замеров смещений контура выработки, развития деформаций и характера изменения напряженно-деформированного состояния (НДС) прилегающего массива при проведении и поддержании парных выработок, закрепленных анкерной крепью с податливым целиком приведены на рис. 3 на котором представлены порядок и перечень инструментальных замеров поэтапно: I - вокруг проводимой одиночной выработки; II - при проведении второй выработки; III - при поддержании двух парных выработок вне зоны опорного давления. На рис. 3.1 представлено оборудование замерных станций для замеров смещений контура выработок, деформаций и изменение напряженного состояния прилегающего массива в зоне опорного давления: впереди перед первой лавой (на всем ее протяжении); при проходе лавы в зоне активных сдвижений; в зоне стабилизации; при ведении работ второй лавы. В таблице 3.1 приведены результаты замеров геомеханических параметров, на рис. 3.3 — протяженность участков замеров.
Исследование влияния мощности междупластья на возможность применения анкерной крепи на подрабатываемых пластах
При определении влияния мощности междупластья на возможность применения анкерной крепи на подрабатываемом пласте "Инструкцией ..." [38] предусматривается, чтобы величина междупластья была не менее 12т. Эта величина принята из условия того, чтобы подработанный пласт и проводимые по нему выработки не оказались в зоне беспорядочного обрушения пород и разрушительного влияния трещин.
Наблюдения осуществлялись в вентиляционном бремсберге 102-ю пласта Тройного, в конвейерном бремсберге 102-ю пласта Тройного и в конвейерном бремсберге 12-з пласта Мощного. Исследуемые участки пласта Тройного подработаны лавами пласта Четвертого в период с 1998 по 2000 гг. Мощность пород междупластья пластов Четвертого и Тройного колеблется от 17,5 до 19 м, а вынимаемая мощность Четвертого пласта колеблется от 1,7 до 1,8 м. К проходке выработок по пласту Тройному приступили в 2003 г. соотношение величины междупластья к вынимаемой мощности пласта М/т Четвертого на рассматриваемых участках колеблется от 10 до 11. По пласту Мощному (т = 4,2 м) исследования проводились на подработанном участке в вентиляционном бремсберге 22-з. Пласт подработан лавами по пласту Пятому (п7), вынимаемая мощность которого составляла 1 м. Мощность междупластья равна 35 м и отношение величины междупластья к мощности вынимаемого пласта составляет М/m = 35 12. Реперные станции оборудовались вслед за подвиганием забоев бремсбергов. Измерялись конвергенция кровли-почвы и боков выработок с помощью рулетки ВНИМИ. Точность отсчетов составляла ± 1,0 мм, а интервалы между замерами - один месяц. На каждой станции оборудовалось пять сближенных сечений замеров конвергенции пород, по результатом которых вычислялись средние величины по каждой из замерных станций. В вентиляционном бремсберге 102-ю пласта Тройного было оборудовано 5 станций (25 промерочных сечения). Расстояние между станциями составляло 150 м, что было достаточным для оценки состояния пород по всей длине бремсберга. В конвейерном бремсберге 102-ю две замерные станции располагались в 150 м от сопряжения с южным конвейерным штреком и с интервалом в 150 м между собой. Десять станций в конвейерном бремсберге 12-з пл. Мощного располагались по длине выработки с интервалом между ними равном также 150 м. Однако замеры проводились лишь на шести станциях. Условия поддержания этих выработок имеют различия как по составу породной толщи, так и по величине вынимаемой мощности подрабатывающего пласта. Поэтому анализ результатов целесообразно провести отдельно. Вентиляционный бремсберг 102-ю, как упоминалось выше, проходился по пласту Тройному. На этот период интервал времени от окончания горных работ по подрабатывающему пласту Четвертому составил более трех лет. В сечении каждой наблюдательной станции на рисунке 4.1 представлены геологические разрезы пород междупластья с указанием литологического состава и мощности отдельных слоев, где основу свиты составляют песчаники, алевролиты и аргиллиты. Здесь же приведены средние значения их прочности и мощности междупластья. На первой станции междупластье состоит, в основном, из песчаника (69%), а суммарная мощность слоев алевролита не превысила 28% (см. таблицу 4.1). В районе четвертой станции, наоборот, превалируют алевролиты (81% ) против 16% песчаников. Подобные оценки состава пород приведены и по другим станциям. В таблице 4.1 по каждой станции также приведены суммарные величины мощностей песчаников и алевролитов в процентном отношении к мощности междупластья, в котором они представляют наиболее прочную фракцию. Так, значения этих параметров на четырех станциях оценивается равным 97% и лишь на одной станции — 94%. Оставшиеся 3% представляют аргиллит в междупластье. С другой стороны, каждый из этих слоев в междупластье имеет мощную монолитную структуру. Величина мощности их колеблется от 6 до 13 м. А прочность на одноосное сжатие, полученная по результатам испытаний образцов пород, отобранных из разведочных скважин, колеблется от 45 до 65 МПа, для песчаников от 70 до 90 МПа. Именно эти пачки пород определяют прочность потолочины в целом и характер её изгиба, разрушения и рыхления в выработанное пространство пласта Четвертого. Ранее, на основании обобщения и анализа инструментальных наблюдений в обнажениях протяженных выработок ряда шахт Донбасса, Ростовской области и Воркутинского месторождения установлена зависимость влияния прочности пород на расстояние между естественными трещинами в породном массиве. На рисунке 4.2 эта зависимость представлена в виде графика, по которому значения расстояний между трещинами могут быть найдены из выражения:
