Проявление масштабного эффекта 4 страница

Важным отличительным признаком выбросоопасных угольных пластов является наличие закономерной текстуры, обусловленной влиянием тектонических процессов в зонах дислокационных нару­шений, и равномерно распределенных эмульсионных минеральных включений.

На основе использования этих принципов и признаков откры­вается возможность разработки новых автоматизированных систем непрерывного и бесконтактного определения свойств и состояния призабойной части угольного пласта с дистанционной передачей информации на поверхность или непосредственно на систему управления механизмами.

5.2.3.2 Способы предупреждения горных ударов и внезапных выбросов пород и газа

Выделяются региональные меры предупреждения горных ударов и внезапных выбросов, охватывающие обширные пространства до­бычных участков или пластов, и локальные меры, относящиеся к от­дельным горным выработкам.

К региональным мерам относятся:

• опережающая отработка защитных пластов (слоев, залежей);

• предварительная дегазация массива скважинами;

• профилактическое увлажнение или рыхление пласта впереди очистных выработок или на подготавливаемом горизонте.

Кроме этого, к профилактическим мероприятиям регионального масштаба можно отнести применение соответствующих технологи­ческих схем и приемов ведения горных работ, при которых сущест­венно снижается вероятность горных ударов и внезапных выбросов.

Локальными мерами являются:

• бурение опережающих разгружающе-дегазирующих скважин из действующих выработок;

• обработка опасного массива нагнетанием воды в пласт под давлением в режимах гидрорыхления, гидроотжима и гидроразры­ва; гидровымыв полостей и щелей;

• взрывное рыхление:

• применение разгрузочных щелей и опережающей крепи.

5.3 СДВИЖЕНИЕ ГОРНЫХ ПОРОД ПРИ ОТКРЫТОЙ И ПОДЗЕМНОЙ РАЗРАБОТКЕ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

5.3.1 Общая характеристика и классификация сдвижений горных пород

Проведение горных работ нарушает естественное состояние мас­сивов горных пород, в результате чего последние выходят из равнове­сия, деформируются и перемещаются. Обычно эти процессы захваты­вают всю толщу массива, включая поверхность. Породы на земной поверхности также претерпевают деформации и перемещения.

Указанные явления могут происходить и под влиянием текто­нических процессов, выщелачивания, водопонижения, изменения механических свойств пород (при увлажнении или обезвоживании) и других причин.

Традиционно перемещение и деформирование пород в резуль­тате нарушения равновесия под влиянием горных разработок или других естественных (природных) процессов называют сдвижением горных пород и земной поверхности.

Сдвижение пород начинается обычно с прогиба кровли вырабо­ток, пройденных по пласту или залежи полезного ископаемого. По мере увеличения площади выработанного пространства прогиб пород растет, в сдвижение вовлекается все большее число слоев, происходит сдвиг пород по плоскостям напластования, в толще появляются секу­щие трещины и трещины расслоения, при этом слои непосредствен­ной кровли разбиваются обычно на отдельные блоки и обрушаются.

Под влиянием горных работ в движение приходят и породы почвы, испытывающие поднятие. Поднятие почвы и выдавливание ее в сторону выработанного пространства объясняется снятием с нее нагрузки от вышележащих пород и перераспределением напря­жений в массиве пород.

В процессе сдвижения происходит изменение объема пород: в зоне повышенного (опорного) давления породы уплотняются, а в зоне обрушения — разрыхляются. Разрыхленная порода, увеличиваясь в объеме, заполняет выработанное пространство и создает подпор вышележащим слоям.

Инструментальные наблюдения за сдвижением толщи горных пород и земной поверхности показывают, что изменение напря­женного состояния и сдвижение породного массива, вызываемые подземными горными работами, распространяются на значитель­ные расстояния, в несколько раз превышающие размеры вырабо­танных пространств.

Часть породного массива, подвергшуюся сдвижению под влия­нием горных разработок, принято называть областью сдвижения горных пород, а соответствующую часть земной поверхно­сти — мульдой сдвижения. В мульде сдвижения различают полумуль­ду сдвижения по падению пласта L\ и полумульду сдвижения по вос­станию пласта L₂.

Сдвижения точек земной поверхности могут иметь разные зна­чения и направления. Принято вертикальную составляющую век­тора перемещения точки поверхности называть оседанием и обо­значать Г|. Соответственно горизонтальные составляющие называ­ют горизонтальными сдвижениями и обозначают £, (в направлении вкрест простирания) и С, (по направлению простирания).

Вертикальные сечения мульды по простиранию и вкрест про­стирания пласта, проходящие через точки с максимальным оседа­нием земной поверхности, называют главными сечениями мульды сдвижения (рис. 20.1).

Границы мульды сдвижения определяются граничными углами. Это внешние относительно выработанного пространства углы, об­разованные на вертикальных разрезах по главным сечениям муль­ды горизонтальной линией и линиями, соединяющими границы выработанного пространства с граничными точками области сдви­жения (в качестве которых принимают обычно точки, получившие оседания 5—15 мм). Различают граничные углы по простиранию 5о, по падению (Зо и по восстанию уо пласта или залежи.

Рис. 20.1. Главные сечения мульды сдвижения вкрест простирания (а, в) и по про­стиранию (б, г) при неполной (а, б) и полной {в, г) подработке:

/ — полезное ископаемое; 2 — выработанное пространство; 3 — земная поверхность до подра­ботки; 4 — мульда сдвижения; 5 — участок с «плоским дном».

Углы, образованные горизонтальными линиями и линиями, со­единяющими границы горных работ и внешние границы зоны опасных деформаций, носят название углов сдвижения. Определяют их так же, как и граничные углы (на вертикальных разрезах по главным сечениям мульды сдвижения). Подобно граничным углам они обозначаются соответственно 8 — по простиранию, (3 — по па­дению и у — по восстанию залежи. Различают углы сдвижения в коренных породах (5, (3 и у) и в наносах (ф).

Выделяют также углы разрывов (5', (3', у') — внешние относитель­но выработанного пространства углы, образованные на вертикаль­ных разрезах по главным сечениям мульды сдвижения горизонталь­ными линиями и линиями, соединяющими границу выработки с наиболее удаленной от центра мульды сдвижения трещиной. Углы разрывов обычно на 5—10° круче углов сдвижения, но не более 90°.

При определенном соотношении размеров выработанного про­странства и глубины разработки в мульде сдвижения образуется плоское дно, т. е. участок с максимально возможными оседаниями при данной мощности и угле падения пласта (залежи). На этом участке сдвижения носят в основном равномерный характер. Усло­вия, при которых в мульде сдвижения образуется плоское дно, принято называть полной подработкой земной поверхности.

Границы плоского дна определяются углами полных сдвиже­ний — \|/"i, \|/₂ и \|/з. При неполной подработке положение точки, имеющей максимальное оседание, определяется углом максималь­ного оседания 9.

В условиях неполной подработки максимальное оседание на­блюдается, строго говоря, в одной точке мульды сдвижения и обо­значается r|_max, а при полной подработке значения максимальных оседаний характерны для множества точек плоского дна, они обо­значаются Г|о.

Неравномерность сдвижения горных пород вызывает деформа­ции земной поверхности. Для характеристики деформаций исполь­зуются следующие параметры:

а) наклоны интервалов в мульде сдвижения г — отношения раз­
ности оседаний двух точек мульды к расстоянию между ними, вы­
раженные безразмерной величиной; при расчете деформаций на­
клон характеризует неравномерность распределения оседаний в се­
чении мульды сдвижения и определяется как первая производная
функции оседания;

б) кривизна мульды сдвижения К_р — отношение разности накло­
нов двух соседних интервалов мульды к полусумме длин этих интер­
валов; кривизна характеризует неравномерность распределения на­
клонов в сечении мульды сдвижения и определяется как первая
производная функции наклонов и вторая производная функции осе­
дания. Различают измеренную кривизну мульды, получаемую непо­
средственно по данным измерений, и расчетную кривизну мульды,
полученную расчетным путем (сглаженная кривизна);

в) радиус кривизны мульды сдвижения — величина, обратная
кривизне мульды сдвижения, выраженная в метрах, R_Kp = l/K_p;

г) относительная горизонтальная деформация в мульде сдвиже­
ния е — отношение разности горизонтальных сдвижений двух то­
чек мульды к расстоянию между ними, выраженное безразмерной
величиной. При растяжении 8 считается положительным, при сжа­
тии — отрицательным. Горизонтальные деформации характеризуют
неравномерность горизонтальных сдвижений в мульде и определя­
ются как первая производная этих сдвижений.

В зависимости от конструктивных особенностей объектов наи­более опасными являются различные деформации:

• для высоких объектов (башни, антенны, дымовые трубы и т. д.) наиболее опасны наклоны земной поверхности;

• для линейных инженерных коммуникаций (железные дороги, водоводы, теплотрассы и т. п.) — горизонтальные деформации;

• для гражданских зданий — горизонтальные деформации и кривизна.

В мульде сдвижения выделяют зону опасных деформаций, за пределами которой деформации не превышают следующих крити­ческих значений:

• наклоны мульды сдвижения / = 4 • Ю^-3;

• кривизна К_р = 2 • 1(Г⁴ м^-1;

• горизонтальные деформации (растяжение) е = 2 • 10.

В зависимости от условий разработки деформации горных по­род и земной поверхности носят плавный или же сосредоточенный характер. Концентрация деформаций на отдельных участках вызы­вает образование в толще пород и на земной поверхности трещин и уступов, оказывающих крайне неблагоприятное влияние на подра­батываемые объекты. Иногда на земной поверхности образуются провалы. В условиях горизонтального и пологого залегания пла­стов провалы возникают, как правило, при отработке мощных за­лежей полезного ископаемого на небольших глубинах. Известны случаи появления провалов и на выходах под наносы крутопадаю­щих пластов средней мощности.

Провалы часто образуются при ликвидации горных выработок самообрушением. Установлено, что провалы обычно образуются над горными выработками, расположенными на глубине Н< 8-JS, где S— площадь сечения выработки вчерне, м². При расположении выработок на глубине Н> 16^^ провалы практически не образуют­ся. Вероятность образования провалов на глубинах 8-fS < N <16V^ зависит от степени заполнения выработки вмещающими породами на момент обрушения ее кровли. Так, если выработка находится в слабых пучащих породах, таких как пластичные глины, то на мо­мент обрушения кровли большая часть ее сечения заполнена поро­дами почвы. Величина зоны обрушения в данном случае незначи­тельна, следовательно, и вероятность образования провала мини­мальна. При залегании в почве выработки более плотных пород сте­пень заполнения выработки на момент обрушения кровли невелика, и размеры развития зоны обрушения возрастут. В этом случае уве­личивается и вероятность образования провала на поверхности.

При камерно-целиковой системе разработки полезных иско­паемых провал на земной поверхности образуется при выполнении следующих условий:

• размеры выработанного пространства, не поддерживаемого целиками, должны превысить предельные значения;

• суммарная выемочная мощность залежей должна быть доста­точно большой, а глубина их залегания — достаточно малой, чтобы не произошла забутовка выработанного пространства обрушенны­ми породами.

Если не выполнено первое условие, процесс обрушения нале­гающей толщи завершится образованием свода естественного рав­новесия. Вышележащие породы зависнут и будут формировать зону опорного давления на целики и массив, окружающие зону об­рушения. На земной поверхности при этом формируется мульда плавных сдвижений (оседаний и горизонтальных смещений).

Если размеры выработанного пространства достигнут предель­ных значений, то происходит полная посадка налегающей толщи до поверхности, при которой ликвидируются все зависания.

Даже если выполнено первое условие, но не выполнено второе, то процесс сдвижения завершится забутовкой выработанного про­странства и зоны обрушения налегающей толщи обрушенными по­родами без образования провала.

Только при выполнении обоих условий на земной поверхности образуется провал.

Предельные размеры налегающей толщи определяются ее структурой, прочностью слагающих пород, трещиноватостью мас­сива, его напряженным состоянием. Все данные факторы изменя­ются в широких пределах. Поэтому самым надежным способом оп­ределения предельных пролетов налегающей толщи является ана­лиз параметров (пролетов, глубин) уже произошедших обрушений.

Второе условие, определяющее возможность обрушения земной поверхности и образования на ней провала, связано с разрыхлени­ем обрушающихся пород и забутовкой выработанных пространств. Максимально возможная высота зоны обрушения Л₀, при которой возникает эффект забутовки пустоты обрушенными породами, оп­ределяется по формуле

/*о = ЪЬ/{К_Р-Х), <^20Л)

где Z/z — суммарная выемочная мощность погашаемых выработан­ных пространств на перекрывающихся залежах; К_р — коэффициент разрыхления пород при обрушении.

Если глубина залегания выработанного пространства Н превы­шает максимально возможную высоту зоны обрушения ho, то про­цесс обрушения заканчивается в налегающей толще пород забутов­кой пустоты обрушенными породами. У земной поверхности оста­ется необрушенной потолочина мощностью И_пот:

h_nor = H-h. (20.2)

Обрушение налегающей толщи развивается до земной поверх­ности и на ней образуется провал, если глубина залегания вырабо­танного пространства Н меньше максимально возможной высоты зоны обрушения h₀. Глубину провала /г_пр в этом случае можно най­ти по следующей формуле:

/?_пр = ЕА-#(#р- 1). (20.3)

Как видно из приведенных формул, коэффициент разрыхления пород при обрушении является важным параметром, определяю­щим максимально возможную высоту зоны обрушения /?о, при ко­торой пустота в массиве заполняется обрушенными породами (за-бутовывается), и возможность образования провала на земной по­верхности маловероятна.

Общей продолжительностью процесса сдвижения принято назы­вать период, в течение которого земная поверхность над вырабо­танным пространством находится в состоянии сдвижения. Она де­лится на три стадии: начальную, интенсивную и затухания.

Начальная стадия занимает около 30 % общей продолжительно­сти процесса сдвижения. Оседание земной поверхности за этот пе­риод достигает 0,15r)_max.

Интенсивная стадия начинается при подходе забоя непосредст­венно под рассматриваемую точку. Она занимает около 40 % об­щей продолжительности процесса сдвижения. За этот период зем­ная поверхность оседает до 0,7r)_max-

Стадия затухания охватывает период, равный примерно 30 % общей продолжительности процесса сдвижения. Заканчивается эта стадия, как правило, при отходе забоя от рассматриваемой точки на расстояние (1,2—1,4) Н, где Я—глубина выработки от поверх­ности.

Из общей продолжительности процесса сдвижения обычно вы­деляют период опасных деформаций, т. е. период, в течение которого наиболее вероятно появление повреждений в подрабатываемых объектах. Нередко его связывают со скоростью оседания земной поверхности. Так, в ряде нормативных документов под периодом опасных деформаций понимают промежуток времени, в течение которого земная поверхность оседает со скоростью не менее 50 мм в месяц при пологом и наклонном залегании пластов или рудных тел и не менее 30 мм в месяц в условиях крутого залегания.

При такой формулировке понятие «период опасных деформа­ций» является несколько условным, поскольку оно не увязано с конструктивными и эксплуатационными особенностями подрабаты­ваемых объектов. Тем не менее замечено, что во многих сооружени­ях существенные деформации появляются именно в этот промежу­ток времени, поэтому, несмотря на условность такого понятия в указанной формулировке, оно получило широкое распространение.

В зависимости от способа определения различают сдвижения и деформации фактические, измеренные, ожидаемые и расчетные.

Под фактическими понимают сдвижения и деформации, кото­рые в действительности претерпели горные породы и земная по­верхность под влиянием выемки полезного ископаемого.

Измеренными называют сдвижения и деформации, полученные по данным натурных наблюдений на конкретном участке месторо­ждения при определенных длинах интервалов, частоте и точности наблюдений. При дискретном характере процесса сдвижения изме­ренные деформации могут существенно отличаться от фактических за счет их искусственного «сглаживания», если расстояние между реперами соизмеримо с размерами (или больше) блоков, на кото­рые разбивается массив при подработке, а частота наблюдений не соответствует скорости и характеру развития процесса. При малых значениях измеренные сдвижения и деформации отличаются от фактических за счет погрешностей наблюдений.

Ожидаемые сдвижения и деформации определяют путем пред­варительного расчета по формулам, таблицам или графикам, со­ставленным на основании обобщения результатов наблюдений в данных (или аналогичных) горно-добывающих районах. Поскольку при обобщении производят осреднение измеренных деформаций, типовые кривые по району (или группе районов) отличаются от из­меренных на конкретных участках месторождения.

Отношение максимальных измеренных значений деформаций к средним по району или группе районов (т. е. к ожидаемым) при­нято называть коэффициентами перегрузки. При проектировании конструктивных или других мер защиты подрабатываемых объек­тов обычно ориентируются на расчетные деформации, получае­мые путем умножения ожидаемых деформаций на коэффициенты перегрузки.

В действующих нормативных документах приняты следующие значения коэффициентов перегрузки:

• для оседаний и горизонтальных сдвижений 1,1 — 1,2;

• для наклонов и относительных горизонтальных деформаций 1,2-1,4;

• для кривизны 1,4—1,8.

5.3.2 Параметры процесса сдвижения

Степень деформирования горных пород и земной поверхности, интенсивность развития и пределы распространения деформаций и сдвижений характеризуются показателями, которые принято назы­вать параметрами процесса сдвижения.

К основным параметрам процесса сдвижения земной поверхно­сти относят:

• углы, определяющие размеры и местоположение мульды сдвижения и ее характерных зон;

• значения максимальных сдвижений и деформаций;

• общую продолжительность процесса сдвижения и период опасных деформаций.

Размеры и местоположение мульды сдвижения определяются гра­ничными углами бо, Ро и уо, углами полных сдвижений \|/_ь \|/2 и ц/з и углом максимального оседания 9.

Граничные углы до и уо зависят главным образом от механических свойств горных пород (чем породы прочнее, тем круче эти углы) и при первичной подработке толщи меняются от 50° (Ангренское угольное месторождение) до 75° (Донецкий бассейн). При повторных подработках толщи эти углы обычно выполаживаются. Так, в Кара­гандинском угольном бассейне угол 5о выполаживается с 60 до 55°, в Кузнецком — с 70 до 60°, а в особо неблагоприятных случаях — до 50°. В Донецком бассейне повторная подработка толщи пород вызы­вает уменьшение угла уо на 0,2 а, где а — угол падения пластов.

Угол (Зо является в основном функцией углов бо и а. При углах падения пластов до 70° его можно выразить зависимостью

(Зо = 5о-С_Роа. (20.4)

Коэффициент Ср зависит от свойств горных пород, степени подработанности толщи, структурных и других особенностей мае- сива. Его устанавливают опытным путем. Значения коэффициен­тов Ср для главнейших угольных бассейнов приводятся в норма­тивных документах.

Минимальное значение угла β₀ в неподработанной ранее толще на большинстве месторождений равно 25°, в подработанной ранее толще — 20°. Значение угла полных сдвижений xj/з в направлении простирания пластов, а при горизонтальном залегании во всех на­правлениях колеблется от 50° (Кизеловский и Кузнецкий бассей­ны) до 60° (Челябинский бассейн). В Донецком, Карагандинском и Львовско-Волынском бассейнах \j/₃ = 55°.

Углы \|/i и Х|/₂ зависят от углов падения пластов и от того, в ка­ком месте находится рассматриваемая очистная выработка по от­ношению к более ранним горным работам. Если прежние работы вели ниже (по падению) линии, проведенной под углом 9, угол \\f\ становится круче, а угол \|/₂ положе, чем при первичной подработ­ке. И наоборот, если их вели выше (по восстанию) указанной ли­нии, угол \\i\ выполаживается, а угол \\i₂ становится круче.

При симметричном расположении ранних работ относительно линии, проведенной под углом 0, и при первичной подработке тол­щи угол \|/! примерно равен углу \|/₃, а угол Уг = Уз + 03 ее.

Угол максимального оседания 0 равен

0 = 90° - С_е а. (20.5)

Значения коэффициента С₀ — от 0,5 до 1,0 (чем прочнее поро­ды, тем больше С₀ при прочих равных условиях).

Для определения значения максимального оседания наиболь­шее распространение для условий первичной подработки толщи получила формула

Лтах = ЯоМ₂т cos a, (20.6)

где т — нормальная мощность пласта; а — угол падения; до — от­носительное максимальное оседание при полной подработке (от­ношение полного вектора сдвижений к вынимаемой мощности пласта); t_x и t₂ — коэффициенты, учитывающие влияние размеров D_u D₂ выработки (соответственно по падению и простиранию) и глубины разработки Н на значение максимального оседания, опре­деляются из выражений /, = 0,9 {D\/H~ a); t₂ = 0,9 (D₂/H— а), где а = 0,2...0,4 в зависимости от свойств пород (чем прочнее породы, тем больше а).

Для определения максимальных наклонов, максимальной кри­визны, максимальных горизонтальных сдвижений, максимальных горизонтальных деформаций предложено много различных фор­мул, применимость которых зависит от того, какие из аргументов, входящих в эти формулы, наиболее надежно определяются в дан­ных конкретных условиях.

Общая продолжительность процессов сдвижения зависит от глу­бины горных работ, скорости подвигания очистного забоя, механи­ческих свойств, литологических и других особенностей массива горных пород.

Эту зависимость обычно выражают в следующем виде:

Тоьих - К_тН/с, (20.7)

где Г_общ — общая продолжительность процесса сдвижения, мес; Н— глубина горных работ, м; с — скорость подвигания очистного забоя, м/мес; К_т — коэффициент, зависящий от совокупности свойств массива горных пород (определяется опытным путем, в Карагандинском бассейне К_т = 0,8...1,1, Донецком 1,0...1,3, Куз­нецком 0,9...1,5, Львовско-Волынском К_г = 1,8).

Продолжительность процесса сдвижения в большинстве случа­ев определяют опытным путем и приводят в действующих норма­тивных документах в виде таблиц, составленных для типовых усло­вий разработки конкретных месторождений (табл. 20.1).

Таблица 20.1

Период опасных деформаций t_оп также устанавливают опытным путем или определяют из выражения

ton = рТобщ, (20.8)

где р — коэффициент, зависящий от значения ожидаемого макси­мального оседания земной поверхности r\_max и угла падения пла­стов а (табл. 20.2).

В тех случаях, когда в толще пород имеются мощные слои пес­чаников, известняков или других прочных пород, способных к за­висанию, продолжительность процесса сдвижения и его отдельных стадий может существенно отличаться от средних значений, уста­новленных для того или иного месторождения в целом. В этих слу­чаях сроки сдвижения определяют с помощью наблюдений на дан­ном участке месторождения или по опыту работы на других шахтах и рудниках в аналогичных условиях.

Таблица 20.2

Особенности развития процесса сдвижения для различных типов месторождений

Характер и параметры процесса сдвижения в значительной мере определяются строением и свойствами массивов пород. С этой точки зрения все массивы месторождений можно разделить на два основных класса: массивы слоистого строения и массивы неслоистого строения.

К первому классу, т. е. массивам слоистого строения, относятся все угольные и сланцевые месторождения и более 60 % рудных ме­сторождений.

В свою очередь, в зависимости от форм залегания и угла падения слоев в этом классе выделяется четыре группы месторождений:

• с горизонтальным и пологим залеганием;

• наклонным и крутым залеганием;

• складчатым залеганием;

• несогласным залеганием.

Для данного класса месторождений процесс сдвижения изучен наиболее полно, и в самом общем случае вокруг выработанного пространства может быть выделено несколько зон с различным ха­рактером процессов сдвижения и деформирования пород.

Чем сложнее задачи и выше степень изученности деформаци­онных процессов, тем детальнее составляются схемы сдвижения и на большее число зон разбивается деформированный массив. Со­временное состояние изученности вопроса позволяет выделить в деформирующемся массиве три области и 16 зон (в условиях кру­тых пластов 17 зон), отличающихся особенностями, свойственны­ми только для этих зон (рис. 20.2).

Первая область — область разгрузки — характеризуется пони­женными по сравнению с нетронутым массивом нормальными на­пряжениями, действующими перпендикулярно напластованию. Она располагается над и под выработанным пространством (на ри­сунке область разгрузки заштрихована горизонтальными линиями) и имеет в сечении форму двух полуэллипсов, общая ось которых равна ширине очистной выработки D.

Величины полуосей, характеризующих полуэллипсы в подрабо­танной и надработанной частях массива, определяются размерами

Рис. 20.2. Схема сдвижения горных пород при разработке пластов:

1—16— зоны деформирования

очистной выработки, углом падения и вынимаемой мощностью пласта, глубиной разработки и способом управления горным дав­лением, литологическим строением и механическими свойствами горных пород. В условиях разработки тонких и средней мощности пологих пластов величина полуоси в подработанной толще состав­ляет обычно от 0,7D до 1,2Д но редко превышает 250 м, а в надра-ботанной толще — примерно 30—40 % величины полуоси в подра­ботанной толще. С увеличением угла падения пород величина по­луоси в подработанной толще уменьшается, а в надработанной уве­личивается. При угле падения 90° полуэллипсы в подработанной и надработанной толщах становятся одинаковыми.

Горные породы в зоне разгрузки расширяются и смещаются в стороны выработанного пространства. По мере удаления от этого пространства степень расширения пород уменьшается. Расширение пород происходит как за счет упругого восстановления, так и за счет расслоения пород с образованием полостей зависания.

При подработке явление расслоения и зависания пород играет важную роль в общем процессе разуплотнения массива и поэтому весь процесс имеет явно выраженный дискретный характер. Наи­большая неравномерность деформаций наблюдается на контактах слоев разной прочности, особенно если слой, имеющий большую жесткость, залегает над легко прогибающимся или обрушающимся слоем.

При надработке полости расслоения образуются редко и пре­имущественно при больших углах падения пластов.

Вторая область — область повышенного горного давления (ПГД) или, как ее часто называют, область опорного давления — грани­чит с областью разгрузки и располагается над и под нетронутым массивом полезного ископаемого или над и под оставленным в нем целиком (на рис. 20.2 область ПГД заштрихована вертикаль­ными линиями). В этой области нормальные к плоскости напла­стования напряжения больше, чем в нетронутом массиве.

Параметры области опорного давления зависят от глубины гор­ных работ, механических свойств пород, мощности и угла падения пласта, размеров и конфигурации выработанного пространства и ряда других факторов. Ширина области опорного давления в плос­кости пласта по данным наблюдений обычно составляет от 0,1 Я до 0,3#, где Н — глубина горных работ. Большой диапазон изменения этой ширины объясняется не только чувствительностью к ряду влияющих факторов, но и различием методов ее определения и ус­ловностью критериев определения.

Дата добавления: 2014-12-07