Определение параметров обрушения трудноуправляемой кровли в лавах пологих пластов Донбасса
На підставі досліджень, приведено розробку алгоритму розрахунку параметрів обвалення важкокерованої покрівлі. Computational procedure for determination of unhandy roof fall parameters was developed.
Saved in:
| Date: | 2009 |
|---|---|
| Main Authors: | , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут фізики гірничих процесів НАН України
2009
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/12550 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Определение параметров обрушения трудноуправляемой кровли в лавах пологих пластов Донбасса / Н.И. Лобков, А.И. Сергиенко, Е.Н. Халимендиков // Физико-технические проблемы горного производства: Зб. наук. пр. — 2009. — Вип. 12. — С. 113-123. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-12550 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Лобков, Н.И. Сергиенко, А.И. Халимендиков, Е.Н. 2010-10-13T13:11:22Z 2010-10-13T13:11:22Z 2009 Определение параметров обрушения трудноуправляемой кровли в лавах пологих пластов Донбасса / Н.И. Лобков, А.И. Сергиенко, Е.Н. Халимендиков // Физико-технические проблемы горного производства: Зб. наук. пр. — 2009. — Вип. 12. — С. 113-123. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. XXXX-0016 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/12550 622.831.24 На підставі досліджень, приведено розробку алгоритму розрахунку параметрів обвалення важкокерованої покрівлі. Computational procedure for determination of unhandy roof fall parameters was developed. ru Інститут фізики гірничих процесів НАН України Прогноз и управление состоянием горного массива Определение параметров обрушения трудноуправляемой кровли в лавах пологих пластов Донбасса Unhandy roof fall parameters in flat seams of Donetsk basing Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Определение параметров обрушения трудноуправляемой кровли в лавах пологих пластов Донбасса |
| spellingShingle |
Определение параметров обрушения трудноуправляемой кровли в лавах пологих пластов Донбасса Лобков, Н.И. Сергиенко, А.И. Халимендиков, Е.Н. Прогноз и управление состоянием горного массива |
| title_short |
Определение параметров обрушения трудноуправляемой кровли в лавах пологих пластов Донбасса |
| title_full |
Определение параметров обрушения трудноуправляемой кровли в лавах пологих пластов Донбасса |
| title_fullStr |
Определение параметров обрушения трудноуправляемой кровли в лавах пологих пластов Донбасса |
| title_full_unstemmed |
Определение параметров обрушения трудноуправляемой кровли в лавах пологих пластов Донбасса |
| title_sort |
определение параметров обрушения трудноуправляемой кровли в лавах пологих пластов донбасса |
| author |
Лобков, Н.И. Сергиенко, А.И. Халимендиков, Е.Н. |
| author_facet |
Лобков, Н.И. Сергиенко, А.И. Халимендиков, Е.Н. |
| topic |
Прогноз и управление состоянием горного массива |
| topic_facet |
Прогноз и управление состоянием горного массива |
| publishDate |
2009 |
| language |
Russian |
| publisher |
Інститут фізики гірничих процесів НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Unhandy roof fall parameters in flat seams of Donetsk basing |
| description |
На підставі досліджень, приведено розробку алгоритму розрахунку параметрів обвалення важкокерованої покрівлі.
Computational procedure for determination of unhandy roof fall parameters was developed.
|
| issn |
XXXX-0016 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/12550 |
| citation_txt |
Определение параметров обрушения трудноуправляемой кровли в лавах пологих пластов Донбасса / Н.И. Лобков, А.И. Сергиенко, Е.Н. Халимендиков // Физико-технические проблемы горного производства: Зб. наук. пр. — 2009. — Вип. 12. — С. 113-123. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT lobkovni opredelenieparametrovobrušeniâtrudnoupravlâemoikrovlivlavahpologihplastovdonbassa AT sergienkoai opredelenieparametrovobrušeniâtrudnoupravlâemoikrovlivlavahpologihplastovdonbassa AT halimendikoven opredelenieparametrovobrušeniâtrudnoupravlâemoikrovlivlavahpologihplastovdonbassa AT lobkovni unhandyrooffallparametersinflatseamsofdonetskbasing AT sergienkoai unhandyrooffallparametersinflatseamsofdonetskbasing AT halimendikoven unhandyrooffallparametersinflatseamsofdonetskbasing |
| first_indexed |
2025-11-27T01:30:11Z |
| last_indexed |
2025-11-27T01:30:11Z |
| _version_ |
1850791043750952960 |
| fulltext |
Прогноз и управление состоянием горного массива _____________________________________
УДК 622.831.24
Н.И. Лобков1, А.И. Сергиенко1, Е.Н. Халимендиков2
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ОБРУШЕНИЯ ТРУДНОУПРАВЛЯЕМОЙ
КРОВЛИ В ЛАВАХ ПОЛОГИХ ПЛАСТОВ ДОНБАССА
1Институт физики горных процессов НАН Украины
2ОАО «Угольная компания «Шахта «Красноармейская-Западная № 1»
На підставі досліджень, приведено розробку алгоритму розрахунку параметрів
обвалення важкокерованої покрівлі.
Ключові слова: очисний вибій, важкообвалюваєма покрівля, параметри обвалення,
алгоритм розрахунку, граничний прогін, характер обвалення
N.I. Lobkov, A.I. Sergienko, E.N. Halimendikov
UNHANDY ROOF FALL PARAMETERS IN FLAT SEAMS
OF DONETSK BASING
Computational procedure for determination of unhandy roof fall parameters was de-
veloped.
Keywords: longwall, unhandy roof, computational procedure, roof fall
По мере выемки угля происходит сдвижение породных слоев над выра-
ботанным пространством лав, приводящее к разрушению пород в зоне
опорного давления. В зависимости от вида разрушающих напряжений
кровля обрушается в призабойном пространстве мелкими фракциями или
крупными блоками и относится к трудноуправляемой [1]. Высыпание по-
род в призабойное пространство и сдвижение блоков приводят к аварий-
ным остановкам очистного забоя, потерям добычи угля, снижению безо-
пасности работ. Затраты на ликвидацию аварийных ситуаций повышают
себестоимость угля.
Анализ потерь рабочего времени, по данным диспетчерских служб шахт
Донбасса, показал, что зафиксировано до 60% остановок лав из-за обруше-
ний кровли. Одна из основных причин подобных явлений – отсутствие на-
дежного метода определения параметров обрушения кровли в очистных за-
боях. Поэтому целью данной работы является установление параметров об-
рушения трудноуправляемой кровли в лавах пологих пластов Донбасса.
Для достижения цели необходимо решить следующие задачи:
113
Прогноз и управление состоянием горного массива _____________________________________
1) провести исследования проявлений горного давления и характера об-
рушения пород при первичной посадке кровли;
2) на моделях из эквивалентных материалов изучить характер взаимодей-
ствия породных слоев кровли над выработанным пространством;
3) исследовать механизм формирования разрушающих напряжений при
прогибе слоев;
4) разработать обобщенный метод расчета прогиба слоев над выработан-
ным пространством и определить параметры обрушения пород в призабой-
ном пространстве.
Инструментальные наблюдения проводили на добычных участках шахты
«Красноармейская-Западная №1». Для примера приведены наблюдения за
изменением высоты подготовительных выработок добычного участка №1 (6-я
южная лава блока 6, пласт d4). В табл. 1 представлены характеристики пород
кровли пласта d4 на данном участке шахтного поля.
Таблица 1
Характеристики пород кровли пласта d4 по скважине №3951
Глубина залегания, м Мощность, м Наименование пород
664,50 2,40 Угольный пласт d4
662,10 4,10 Песчаник
658,00 0,20 Угольный пласт d4
0
657,80 11,20 Песчаник
646,60 0,40 Угольный пласт d4
1
646,20 21,80 Песчаник
624,40 14,40 Сланец песчаный (кучерявчик)
В подготовительных выработках периодически по мере отхода лавы впе-
реди очистного забоя через определенное расстояние проводили замеры вы-
соты штрека. Увеличение вертикальной деформации выработок наблюдает-
ся при отходе лавы от разрезной печи до 120 м. В этот момент отмечалась
посадка основной кровли, сопровождавшаяся обрушением пород крупными
блоками в выработанном пространстве. При дальнейшем подвигании очист-
ного забоя величина смещений кровли выработок уменьшилась, при удале-
нии лавы от разрезной печи на 130 м наблюдался рост вертикальных дефор-
маций (рис. 1).
На рис. 2 показаны изменения высоты подготовительной выработки на
трех замерных станциях. По мере подхода лавы к замерной станции наблю-
дается увеличение вертикального смещения выработки, обусловленное
опусканием пород кровли пласта. Пологие участки кривых говорят об
уменьшении горного давления из-за обрушения пород.
Проведенные натурные наблюдения позволяют предположить, что на де-
формацию подготовительных выработок и на обрушение кровли в очистных
забоях существенное влияние оказывает сдвижение породных слоев над вы-
работанным пространством.
114
Прогноз и управление состоянием горного массива _____________________________________
Рис. 1. Изменение вертикальной деформации Δh подготовительных выработок в
зоне сопряжения с очистным забоем участка №1 при увеличении выработанного
пространства Lв.п: ––– – характер изменения высоты штреков; и – фак-
тические изменения высоты соответственно вентиляционного и конвейерного штреков
Рис. 2. Изменение высоты конвейерного штрека ∆h при подходе очистного забоя L:
, , – кривые замеров на станциях соответственно 1, 2, 3
Характер поведения породных слоев в процессе выемки угольного пласта
представляется возможным исследовать на моделях из эквивалентных мате-
риалов. Для моделирования принят участок шахтного поля шахты «Красно-
армейская-Западная №1», разрабатывающей пласт d4. Строение породного
массива определено по скважине №3951. Масштаб моделирования 1:300.
115
Прогноз и управление состоянием горного массива _____________________________________
В качестве исходных материалов для модели применяли кварцевый пе-
сок, молотую слюду. Связующим хрупким материалом служила канифоль.
Выемку лавы производили заходкой по 4 см. После выемки каждой за-
ходки фотографировали модель и снимали показания датчиков давления [2],
фиксирующих изменение контактного давления между слоями.
Общий вид модели №1 приведен на рис. 3,а. Выемка заходок с интерва-
лом 40–60 мин (время «опроса» датчиков давления) соответствовала подви-
ганию лавы в центральной её части со средней скоростью не более 2,0–
3,0 м/сут.
Наблюдения за сдвижением породных слоев на моделях из эквивалент-
ных материалов показали, что по мере отхода очистного забоя от разрезной
печи слои изгибаются в восходящем порядке от пласта к поверхности. Об-
рушение слоев произошло в течение короткого времени. Первым обрушился
слой основной кровли, затем с небольшой задержкой – вышележащие слои,
образуя зону сдвижения над выработанным пространством (рис. 3,б). Зона
сдвижения пород ограничивается линиями обрушения и изгиба слоев, про-
веденными соответственно под углами обрушения ψ =75–78° и изгиба φ =
= 45–46° пород к плоскости залегания пласта.
а б
Рис. 3. Состояние модели до обрушения кровли (а) и после посадки кровли (б)
Прогибаясь, слои формируют повышенные напряжения на краевую часть
пласта (рис. 4). Волнообразное изменение давления на краевую часть пласта
перед первичной посадкой кровли служит подтверждением упругого дефор-
мирования слоев перед обрушением. Поочередное обрушение породных
слоев дает основание считать вмещающий массив дискретным, состоящим
из отдельных слоев. Каждый отдельный слой до хрупкого разрушения де-
формируется упруго и представляет собой сплошную изотропную среду. В
области сдвижения слои могут делиться на группы. Каждая группа состоит
из несущего прочного слоя и залегающих выше более слабых слоев, обру-
шающихся ранее несущего.
Отслаиваясь друг от друга и прогибаясь над выработанным пространст-
вом, по мере отхода лавы от разрезной печи породные слои или группы сло-
ев кровли ведут себя, как толстые и тонкие плиты. Часто обрушение пород-
ных слоев происходит на границе этих плит. Поэтому, учитывая результаты
116
Прогноз и управление состоянием горного массива _____________________________________
Рис. 4. Изменение давления ΔР на краевую часть пласта перед первичной посадкой
кровли (L – длина выемочного поля лавы)
приведенных выше исследований, прогиб породных слоев над выработан-
ным пространством можно рассчитывать как прогиб упругих толстых и тон-
ких плит. Зная параметры области сдвижения пород можем определить ве-
личину опорного давления как сумму давлений на опору отдельных слоев
или групп слоев, входящих в область [3].
Известные аналитические методы расчета прогибов толстых и тонких
плит [4] требуют значительных затрат времени (порядка одного месяца не-
прерывной работы компьютера). Это препятствует созданию метода опера-
тивного прогноза проявлений горного давления при ведении очистных ра-
бот. Для разработки расчетного метода определения параметров обрушения
трудноуправляемых кровель необходимо создать упрощенный метод расче-
та прогиба породных слоев над очистным забоем.
Известно, что над выработанным пространством кровля ведет себя, как
плита, жестко защемленная с четырех, трех и двух сторон (рис. 5).
Используя математический аппарат расчета толстой, сплошной, упругой,
изотропной плиты размером 200×200 м, определяли ее прогибы. Длину од-
ной стороны изменяли от 20 до 200 м с шагом 20 м. Изменение толщины
плиты производили в интервале 5, 10, 20, 30, 40 м. В зависимости от отно-
шения толщины плиты к меньшей стороне считали прогиб толстых и тонких
плит. Значения максимального прогиба и напряжений, создаваемых в плите
от изгиба, заносили в таблицы. Для примера в табл. 2 приведены результаты
расчетов прогибов плит при h = 5 и 30 м. Исходя из полученных результатов
максимальных напряжений, можно записать соотношения горизонтальных и
вертикальных напряжений для защемленной с четырех сторон плиты (см.
табл. 2) в виде выражений:
, МПа; , МПа. (1) ( )п п п
z x yσ = σ + σ / 4 3,8( ) /п п п
z x yσ = σ + σ
117
Прогноз и управление состоянием горного массива _____________________________________
Рис. 5. Виды защемления кровли над выработанным пространством: а – с четырех
сторон, б – с трех сторон при свободной одной стороне, в – с двух сторон при сво-
бодных двух сторонах; Lx, Ly – размеры сторон плиты, ux, uy – смещения балок
Таблица 2
Значения прогибов плит при различных размерах одной из сторон
Напряжения в плите, МПа Максимальный прогиб
плиты w, м п
xσ п
yσ п
zσ Lx, м
h1 h2 h1 h2 h1 h2 h1 h2
10 0,225·10–4 0,175·10–4 0,47 0,147 0,31 0,157 0,20 0,675
20 0,157·10–3 0,717·10–4 1,54 0,587 0,99 0,379 0,66 0,248
40 0,0017 0,313·10–3 4,37 1,71 2,87 1,15 1,84 0,722
60 0,0078 0,821·10–3 9,65 3,25 6,41 2,15 4,08 1,36
80 0,0238 0,0017 17,1 5,18 11,5 3,40 7,33 2,13
100 0,0556 0,0032 26,1 7,36 17,8 4,95 11,3 2,96
120 0,1064 0,0032 36,0 8,96 25,8 6,39 15,6 3,75
140 0,1756 0,0051 45,5 10,9 35,1 8,36 19,7 4,55
160 0,2582 0,0076 53,6 12,6 45,0 10,6 23,2 5,07
180 0,3475 0,0105 60,2 12,7 55,1 11,7 25,8 5,38
200 0,4367 0,0134 64,5 13,6 64,6 13,6 28,1 5,75
Примечание: h1= 5 м, h2= 30 м; п
xσ , п
yσ , п
zσ – максимальные напряжения,
создаваемые в плите соответственно по осям х, y, z.
118
Прогноз и управление состоянием горного массива _____________________________________
Анализ результатов расчета позволил установить, что максимальный про-
гиб плиты может быть определен как среднегеометрический максимальный
прогиб двух взаимовлияющих балок единичной ширины с учетом корректи-
рующего коэффициента прогиба плиты kw из выражения
w x yw k u u= , (2)
здесь kw – функция от двух переменных, которую необходимо установить,
kw = F(Lx/Ly,h) (Lx/Ly – отношение сторон плиты (Lx ≤ Ly), м); xu , – мак-
симальные прогибы балки единичной ширины, защемленной с двух сторон
и расположенной параллельно осям х и y [3]:
yu
4
384
x
x
qLu
EJ
= ,
4
384
y
y
qL
u
EJ
= , (3)
где q – распределенная нагрузка, равная весу единичной длины балки,
, Н/м (γ – объемный вес пород, Н/мq h= γ a
2μ
b
3; = 1 м – ширина единичной
балки); – момент инерции сечения балки, м
а
3 /12(1 )J bh= − 2 (μ – коэф-
фициент Пуассона).
Для определения максимальных горизонтальных напряжений при проги-
бе плиты необходимы корректирующие коэффициенты kx и ky:
n
x x xkσ = σ , (4)
n
y yk b
yσ = σ , (5)
где b
xσ , – максимальные горизонтальные напряжения, создаваемые в
балках единичной ширины, расположенных параллельно осям х и y соответ-
ственно:
b
yσ
2
b x
x
M h
J
σ = ,
2
yb
y
M h
J
σ = . (6)
Из выражений (2), (4), (5) находим корректирующие коэффициенты при
максимальных прогибе и напряжениях балок:
w
x y
wk
u u
= ,
п
x
x b
x
k σ
=
σ
,
п
y
y b
y
k
σ
=
σ
. (7)
Определение корректирующих коэффициентов для заданных параметров
плит [4] позволяет создать алгоритм расчета прогибов тонких и толстых
плит с помощью двух взаимозаменяемых балок (табл. 3).
Среднестатистический процент ошибки расчета прогиба плиты по пред-
ложенному алгоритму в сравнении с расчетом толстой плиты не превышает
10%. При расчете изгиба слоя и напряжений в нем по разработанному мето-
ду получаем картину, представленную на рис. 6.
119
Прогноз и управление состоянием горного массива _____________________________________
Рис. 6. Схема распределения напряжений в заделке слоя при его изгибе
Таблица 3
Алгоритм расчета прогибов тонких и толстых плит с помощью двух
взаимозаменяемых балок
Плита, жестко защемленная
Параметры
с 4 сторон с 3 сторон и одна сторона
свободна
Максимальный прогиб
плиты, м w x yw k u u=
Корректирующий коэф-
фициент
2 3
1 2 3 4( / ) ( / ) ( / )x y x y xkw a a L L a L L a L L= + + + y
Коэффициенты полинома
1 2 3 4, , ,a a a a
8 4 7 3
1
4 2 3
2 10 8 10
4 10 1.9 10 ,
a h
h h
− −
− −
h= ⋅ − ⋅
+ ⋅ − ⋅
+
2 0.0041 0.2366a h= ⋅ − ,
3 0.0126 2.1069a h= − ⋅ + ,
4 0.0033 1.3571a h= ⋅ −
5 2 5
1 4 10 7 10a h− −= ⋅ + ⋅ h ,
4 3
2 9 10 9.9 10a h− −= ⋅ − ⋅ ,
5 2 4
3 2 10 10 0.17a h h− −= − ⋅ − +
,
4
4 5 10 0.006a h−= ⋅ −
Максимальные горизон-
тальные напряжения по
оси x
2 2
2
(1 )
2
x
x x
qLk
h
−μ
σ =
Корректирующие коэф-
фициенты при определе-
нии горизонтальных на-
пряжений по оси x
( / ) xb
x x x yk a L L= ,
0.009 0.8327xa h= ⋅ + ,
0.0103 0.2602xb h= − ⋅ −
( / ) xb
x x x yk a L L= ,
0.0136 1.102xa h= ⋅ + ,
0.0046 0.165xb h= − ⋅ −
Максимальные горизон-
тальные напряжения по
оси y
2 2
2
(1 )
2
y
y y
qL
k
h
−μ
σ =
Корректирующие коэф-
фициенты при определе-
нии горизонтальных на-
пряжений по оси y
( / ) xb
x x x yk a L L= ,
0.0067 0.6897ya h= ⋅ + ,
0.0122 1.865yb h= − ⋅ +
( / ) xb
x x x yk a L L= ,
0.0007 0.1183ya h= ⋅ + ,
0.01 1.879yb h= − ⋅ +
Максимальные вертикаль-
ные напряжения по оси z
( )z x y / 4σ = σ + σ ( ) /z x y 3,8σ = σ + σ
120
Прогноз и управление состоянием горного массива _____________________________________
В точке 1 происходят сжатие пород от давления вышележащих слоев
и растяжение
1
v
сσ
h
рσ от изгиба самого слоя; в точке 2 – сжатие пород от давле-
ния вышележащих слоев на опору, создаваемого при изгибе слоя , а
также от изгиба самого слоя .
2
v
cσ
h
cσ
Вертикальные напряжения для точек 1 и 2 определятся из выражений:
h h
р с xσ = σ = σ , , σ = , (8) . .
1
v v s
с opH Pσ = γ + 2 1
v v s
с с оpPσ +
где и . .v s
opP s
оpP – опорное давление соответственно от вышележащих слоев и
от изгиба слоя, Па;
. .
1
n
v s і
op оp
i
P P
=
= ∑ ,
і
оpP – давление от вышележащего i-го слоя, участвующего в сдвижении, Па.
Рассматривая элементарный объем породы в точках 1 и 2 (рис. 7) можно сде-
лать вывод, что разрушающими напряжениями на них будут 1
v
cσ , 2
h
pσ , . 2
v
cσ
Величина , равная величине естественного поля напряжений, будет
оказывать слабое влияние на разрушение пород. Поэтому для описания пре-
дельного состояния пород принимаем критерий прочности Кулона – Мора.
3
v
cσ
а б
Рис.7. Распределение напряжений в элементарных объемах точек 1 (а) и 2 (б)
Для точки 1 (рис. 7,а) критическое напряжение по одной оси является
растягивающим, поэтому сумма напряжений состоит из горизонтальных на-
пряжений, которые получаем из выражения
[ ]
pv v
p c p
c
⎡ ⎤σ⎣ ⎦ ⎡ ⎤σ + σ ≤ σ⎣ ⎦σ
. (9)
В точке 2 (рис. 7,б) действующие напряжения по обеим осям – сжимаю-
щие, в этом случае имеем равносторонний прямоугольный треугольник, где
катеты представляют собой предельно допустимые напряжения на сжатие.
Критерий для двустороннего сжатия получаем из выражения
[ ]h v
c c cσ +σ ≤ σ . (10)
121
Прогноз и управление состоянием горного массива _____________________________________
а б
Рис. 8. Критерии предельного состояния для точек 1 (а) и 2 (б)
Подставляя в уравнения критерия (9) и (10) значения действующих на-
пряжений, получим два выражения для определения предельного пролета
кровли. Механизм разрушения слоя основывается на деформациях отрыва
для точки 1 и деформациях сдвига для точки 2:
[ ]
[ ]( )
2
2 2
1
ln 2
1
exp
2
c
p
x z c
pr z
x
H
h
a qL
L L
b
⎛ ⎞⎛ ⎞σ − γ⎜ ⎟⎜ ⎟⎡ ⎤σ⎣ ⎦⎜ ⎟⎜ ⎟⎜ ⎟σ −μ⎜ ⎟⎝= ⎜ ⎟+
⎜ ⎟
⎜ ⎟
⎜ ⎟
⎝ ⎠
⎠ , м, (11)
( ) ( )
( )
( )
22 2 2
2
2 2 2
24 2 ,
55 1 5 1 5 1
y zс
рr
xx x x
v LHh h hL
q vv v
⎡ ⎤σ − γ⎢ ⎥= + − −
⎢ ⎥−μ −μ −μ⎣ ⎦ v
м, (12)
где vx и vy – корректирующие коэффициенты для напряжений соответственно
по осям x и y: q –
распределенная нагрузка, действующая на слой кровли, , Н/м
20.0008 0.029 1.5;xv h h= − + + 20.0004 0.002 0.021;yv h h= + −
( )пq h h= γ + 2;
σc – предельно допустимые сжимающие напряжения в слое, МПа; γ – объ-
емный вес породы в слое, Н/м3; Н – глубина ведения очистных работ, м; Lz –
длина лавы, м; μ – коэффициент Пуассона.
Характер разрушения слоя в точках 1 и 2 можно представить следующи-
ми выражениями:
[ ]1
h v
p c
cp
R
σ σ
= +
σ⎡ ⎤σ⎣ ⎦
,
[ ]2
h v
c
c
R cσ +σ
=
σ
. (13)
Условия состояния породного слоя:
1 21, 1R R< ≤
≤
– устойчивое состояние;
1 21, 1R R> – обрушение крупными блоками;
122
Прогноз и управление состоянием горного массива _____________________________________
1 21, 1R R≤ >
>
– обрушение мелкими фракциями;
1 21, 1R R> – комбинированное обрушение.
Выводы
1. Предлагаемый метод позволяет считать прогиб кровли как толстых, так
и тонких плит с учетом механизма взаимодействия слоев.
2. Получены формулы для определения шага первичной посадки кровли в
зависимости от разрушающих напряжений и длины лавы. Слабые породы
кровли разрушаются под действием касательных напряжений и обрушаются
в виде мелких фракций. Крепкие породы разрушаются от растягивающих
напряжений и обрушаются в виде крупных блоков.
3. Предложенная методика позволяет определять параметры обрушения
трудноуправляемой кровли с погрешностью не более 10%.
1. Глушихин Ф.П. Трудноуправляемые кровли в очистных забоях. – М.: Недра,
1974. – 192 с.
2. Лобков Н.И., Казакова Е.И., Русанов В.Н., Григоренко С.В. Исследования изме-
нения опорного давления // В сб.: Ученые – возрождению Донбасса: Материалы
докладов науч.-техн. конф. – Донецк, апрель, 1996, СПЕК. – С. 5–61.
3. Лобков Н.И. К вопросу о механизме формирования горного давления в лавах
пологих пластов // Физико-технические проблемы горного производства: сб.
науч. тр. / НАН Украины, Институт физики горных процессов. – Вып. 6 – 2003. –
С. 81–87.
4. Тимошенко С.П. Курс теории упругости. – К.: Наук. думка, 1972. – 506 с.
5. Лобков Н.И., Сергиенко А.И., Сергиенко Л.В., Куцерубов В.М., Халимендиков Е.Н.
Определение разрушающих напряжений от прогиба слоев над выработанным
пространством // Физико-технические проблемы горного производства: сб.
науч. тр. / НАН Украины, Институт физики горных процессов. – Вып. 10. –
2007. – С. 119–127.
Статья поступила в редакцию 14 августа 2008 года
123
Выводы
|