Материал: Свойства горных пород при разных видах и режимах нагружения

может значительно повысить достоверность результатов оценки усло­ вий возникновения динамических явлений, в том числе горных уда­ ров или внезапных выбросов.

Опасность разрушения угля вблизи обнажений усиливается при отслоении мощной кровельной пачки коренных пород, производстве взрывных работ в сравнительной близости и даже работой ударным инструментом.

Для перечисленных возбудителей характерно волновое распро­ странение дополнительных напряжений в пласте или разгрузка на­ пряжений.

Волновое изменение напряженного, а значит и деформированного состояния пласта, должно отразиться на его устойчивости, хотя сред­ ние значения напряжений вблизи обнажения не изменятся. Мгновен­ ные значения напряжений изменяются до / ± сгд, где o ^ j — сред­ нее значение напряжения растяжения в сторону обнажения на расстоя­ нии /, а сгд — динамическое изменение этого напряжения во фронте волны.

Еще сильнее проявятся изменения напряженного состояния плас­ та, например, при коренной посадке кровли в очистном забое или при отслоении мощной пачки основной кровли. В таком случае напряжен­ ное состояние пласта, во фронте волны, станет равным о“р / ± ад, и только потом, когда волновые колебания успокоятся, установится новое среднее напряжение /. Согласно волновой механике дина­ мическое изменение напряженного состояния пласта ад должно быть

Влияние указанных изменений напряженного и деформированно­ го состояний пласта можно проследить по тому же уравнению (11.12), но при новых видах напряженного состояния.

Действительно, при коренной посадке кровли в очистном забое среднее значение напряженного и деформированного состояния плас­ та вблизи обнажения снижается,, а во фронте волны напряжений (де­ формаций) оно снижается вдвое и только после успокоения колеба­ ний массива оно становится равным новому среднему. При этом пер­ вый и третий члены уравнения (11.12), зависящие от напряженного состояния пласта, уменьшаются, а это значит, что уменьшаются силы сцепления (трения) опасной пачки угля о боковые породы или сосед­ ние пачки угля. Второй член уравнения, зависящий от газового дав­ ления р, останется неизменным. В этих новых условиях не исключе­ но, что газовое давление окажется достаточным для преодоления прочности угля при растяжении и сил сцепления (трения) опасной пачки о соседние пачки угля или породы и возникнут условия для развития динамического явления там, где до коренной посадки кров­ ли их не было.

Напомним, что прочность угля при растяжении во много раз мень­ ше напряжений растяжения, вызываемых газовым давлением. Если бы не было сил трения между пачками угля, вызванных давлением вышележащих пород, то все угли газовых шахт давали бы выбросы.

В случае расслоения мощной пачки коренных пород кровли про­ исходит значительное увеличение напряжений угля вблизи обнажения, что приводит к увеличению первого и третьего членов уравнения (11.12) при неизменном значении второго члена уравнения. Во фрон­ те волны приращение напряжений вдвое выше среднего приращения и потому значительный рост напряжений и, значит, относительных де­ формаций (если не возникло заклинивание пласта плавно опустив­ шейся кровлей), может вызвать в призабойной части опасной пачки угля столь высокие деформации растяжения, что выброс угля станет неизбежным.

Таким образом, под влиянием волновых изменений напряженно­ го и деформированного состояния пласта как при коренной посадке кровли, так и при отслоении мощной пачки коренных пород возмож­ но существенное увеличение деформаций растяжения по оси 3 опас­ ной пачки угля и инициирование выброса.

Дальнейшее развитие выброса или горного удара будет зависеть от потенциальной энергии разрушаемого угля (породы), а также энергии высвобождающегося сорбированного газа. Однако, эти воп­ росы выходят за рамки настоящей монографии.

Независимо от условий нагружения массива угля (статического или волнового) сохраняется условие возникновения динамического явления

Изученность влияния вида напряженного состояния на свойства горных пород позволяет моделировать их поведение в натурных условиях.

Методы расчета с использованием экспериментально установлен­ ных показателей прочности пласта, его упругих характеристик, выяс­ нение картин распределения напряжений или деформаций в зоне веде­ ния горных работ позволяют оперативно моделировать натурные условия по результатам лабораторных испытаний углей и горных пород.

23. Михалюк А.В. Горные породы при неравномерных динамических нагруэ-

ках. Киев, Наукова думка, 1980.

24.Справочник физических констант. М., Мир, 1969.

25.Мохначев М.П. Усталость горных пород. М., Наука, 1979.

26.Мохначев М,П., Громова Н.В. Исследование разогрева крепких горных

пород в процессе их пульсирующего нагружения. — В кн. : Горнотехнологические свойства пород и прикладные вопросы геотехнической механики. М., иэд. ИГД им. А.А. Скочинского, 1974, вып. 125, с. 59—63.

27. Ягодкин Г.И., Мохначев М.П., Кунтыш М.Ф. Прочность и деформируе­

мость горных пород в процессе их нагружения. М., Наука, 1971.

28. Бучнев В.К., Александров Е.В. Разработка научных основ для создания

бурильных и отбойных машин ударного, ударно-поворотного и ударно-враща­ тельного действия с электроприводом. М., изд-во АН СССР, 1959.

29.ТЬмошенко СП. Теория упругости. М., ОНТИ, 1937.

30.Власов О.Е., Смирнов СА. Основы дробления горных пород взрывом.

М., изд-во АН СССР, 1962.

31. Ватолин Е.С., Григорьев В.Л., Архипов В.П. Влияние скорости приложе­

ния нагрузки на прочность горных пород при динамическом внедрении пуансо­ на. — Технология добычи угля подземным способом. М., 1972, № 3, с. 10—11.

32. Анцыферов М.С, Константинова А.Г., Переверзев ЛБ. Сейсмоакустиче-

ские исследования в угольных шахтах. М., изд-во АН СССР, 1960.

33. Александров Е.В., Соколинский В.Б. Исследование процесса ударного

взаимодействия породы и инструмента. М., изд. ИГД им. А.А. Скочинского, 1965.

34. Александров Е.В., Флавицкий Ю.В., Хомяков К.С. Определение импуль­

сов напряжения при продольном соударении упругих стержней произвольной геометрической формы. М., изд. ИГД им. А.А. Скочинского, 1965.

35. Мюллер Л. Инженерная геология. Механика скальных массивов. М.,

Мир, 1971.

36.Рейнер М., Реология. М., Наука, 1965.

37.Крылов Н.А., Калашников В.А., Полищук А.М. Радиотехнические методы

контроля качества железобетона. Л.-М., Стройиэдат, 1966.

38. Великосельский О.А. Физико-механические свойства медно-никелевых

руд Талнахского рудного узла. — В кн.: Медно-никелевые руды Талнахского узла. Л., иэд. НИИГА, 1972.

39. Волков С.Д. Статистическая теория прочности. М., — Свердловск, Маш-

гиз, 1960.

40. Ужик Г.В. Сопротивление отрыву и прочность металлов. М., Академиздат

СССР, 1950.

41. Берон А.И. Об условиях возникновения горных ударов и внезапных вы­

бросов угля и газа. — В кн. : Теория и практика разрушения углей и горных по­ род. М., изд. ИГД им. А.А. Скочинского, 1978, с. 23.

42. Докукин А.В. Основные проблемы горной науки. М., Недра, 1979.