Материал: Сдвижение горных пород и защита подрабатываемых сооружений

т*

Рис. 70.

Разрез мульды оседания и характер развития процесса оседания во времени при многократной подработке массива горных пород [15]:

1 — граница очистной выработки; 2 — недобор оседаний; 3 — перебор оседаний; 2 М — суммарная мощность отрД~ ботанных пластов; сплошная линия — измеренная кри­ вая; пунктирная — расчетная кривая

Сдвижения пород и перераспределение напряжений, вызванные проведе­ нием очистной выработки, оказывают влияние внутри массива, помимо ство­ лов и основных выработок шахты, на соседние, а также на надработанные и подработанные выемочные участки, старые выработки, камеры и целики,

127

вызывая там вторичные сдвижения и изменения горного давления. Особого внимания заслуживают:

взаимное влияние соседних лав, расположенных на одном и том же гори­ зонте,

взаимное влияние двух или большего числа лав, расположенных на раз­ личных горизонтах,

влияние целика, оставленного в очистной выработке.

Данные о взаимодействии горных выработок приведены в табл. 7.

6. 2.

Влияние краевых зон соседних лав

Опускание пород кровли над границей очистной выработки происходит не

призабойным пространством и краевой зоной поля закладки, как это было показано на рис. 8—11. Поэтому закладка в краевой зоне очистной выра­ ботки при конвергенции от 20 до 30% М хотя и несколько уплотняется, однако не достигает той плотности, какая имеет место в середине выработанного пространства, где конвергенция достигает 50%М. В поле обрушения породы основной кровли перекрывают краевую зону очистной выработки подобно мосту, и образованная там крупными глыбами обрушенной породы опора испытывает лишь незначительную нагрузку. Это видно, например, из того, что на одной из шахт обрушенный материал, состоявший из кусков породы размером с булыжник и заполнявший пространство шириной 2 м между бу­ товыми стенками, через три года после окончания очистных работ можно было вынимать вручную [390]. Это показывает, что внутренние краевые зоны очи­ стной выработки имеют некоторый «запас оседания», преобразующийся в сдви­ жение горных пород при длительном пластическом деформировании или же при разработке соседнего участка ненарушенного пласта, при котором опора основной кровли ликвидируется и пролет основной кровли до новой границы выработки удв айвается.

Если вдоль границы выработанного пространства проходится новая очи­ стная выработка без оставления между ними раскоски, заполненной породой, то в выработанном пространстве (назовем его здесь «старой выработкой») про­ изойдет дополнительное (повторное) опускание кровли до 100% аМ, а во вну­ тренней краевой зоне новой очистной выработки кровля также опустится на величину полного оседания (рис. 72), так что обе лавы объединятся в одну широкую выработку с непрерывной линией прогиба кровли от левой до правой границы угольного пласта. При этом, если площадь этого выемочного поля достаточно велика, давление пород кровли на закладку возрастает до веса пород покрывающей толщи, равного уН. Опорное давление А 0, действовавшее до этого на угольный пласт у линии раздела между старой и новой выработ­ ками, в большей своей части распределится на закладку в новой выработке и на не полностью уплотнившуюся закладку в старой выработке, а не воспри­ нятая закладкой часть давления А 2 проявится в виде прироста давления А ъ

/ а I

над нижней границей пласта. При этом породы почвы в центре нового выемоч­

давления закладки вновь опустятся, и величина поддутия почвы прибавится

приближенно равным полному оседанию аМ• В плане линии уступов параллельны границе выработки. Если известно точное значение опускания непосредственной кровли, можно уточнить расчет, приняв ширину уступов у движущегося и неподвижного забоев различной, или при равной ширине уступов, приписав им различное опускание, выраженное в процентах от аМ . Так, например, для кровли, сложенной глинистым сланцем, обладающей незначительной изгибной жесткостью, опускание первого уступа (в зоне опор­ ного давления) составит 7%, а двух следующих — 70 и 90% от опускания кровли в середине выемочного участка (см. рис. 8). На плане, показанном на рис. 72, «объединенного» выемочного поля нанесены контуры уступов опускания кровли, параллельные границам старой и новой очистных выработок. Повтор­ ное (сверх уже имевшихся 50%) опускание кровли в заштрихованной части старой выработки можно разбить на два уступа, соответствующие 20 и 50% М- У границы новой очистной выработки к имевшемуся ранее опусканию кровли на 15% М добавится дополнительно еще 85% М .

Если между старой и новой очистными выработками имеется раскосда, заложенная породой, задача оценки величины опускания непосредственной кровли существенно усложняется — ее рассмотрение выходит за рамки книги.

Рис. 73.

Влияние очистных работ в пласте под старой выработкой (уменьшение конвергенции в надработанной выработке):

1 — экран давления; 2 — вторая очистная выработна

Рис. 74.

Влияние распространяющегося по нормали к напластованию опорного давления старой выработки на новую выработку:

1 — значительная конвергенция; 2 — новая очистная выработка; з — незначительное вторичное оседание; рг — добавочное давление; р2 — краевое давление

находятся на разных горизонтах, как это имеет место при разработке несколь­ ких пластов. При этом в результате проведения первой выработки происходит разгрузка окружающих ее пород, выражающаяся в падении горного давления, распространяющемся вверх и вниз от этой выработки на расстояние до 1 0 0 м и влияющем на конвергенцию в других очистных выработках, проводимых выше или ниже первой. Если, например, под очистной выработкой в образу­ ющих ее почву породах, в которых вследствие разгрузки возникли вертикаль­ ные деформации растяжения, отрабатывается другой пласт, то в проводимой по нему новой очистной выработке сначала наблюдается снижение горного дав­ ления и конвергенции, а после того как забой новой (нижележащей) выработки в ходе своего подвигания окажется в области повышенного давления под гра­ ницей старой (вышележащей) выработки, горное давление резко возрастет, что проявится в виде увеличения конвергенции в новой выработке. С другой сто­ роны, вследствие обратного влияния новой выработки в старой выработке возоб­ новится процесс сдвижения, что приведет к увеличению кривизны и расслое­ ния в породных слоях кровли. Ослабленные этим процессом породные слои кровли в краевой зоне старой выработки начнут деформироваться под дей­ ствием горного давления, вследствие чего в старой выработке произойдет дополнительное оседание и уплотнение закладочного материала.

При подработке очистной выработки конвергенция в новой (подрабаты­ вающей) выработке будет меньше, чем при первичной подработке породного массива, поскольку верхняя (подрабатываемая) выработка как бы экранирует нижнюю от воздействия полного горного давления, равного yk2. Над вновь отрабатываемой частью нижнего пласта лежит только простирающееся до