Повышенное горное давление

В краевых зонах массива вдоль выработанного пространства давление значительно выше, чем у выработок, пройденных в нетронутом массиве. Штрек, пройденный до начала очистных работ, на участке протяженностью 30 м перед лавой подвергается сильной деформации в результате действующего впереди очистного забоя опорного давления. В краевой части массива на расстоянии примерно в 100 м позади лавы опорное давление возрастает до 4-кратной величины геостатического давления. Особенно больших значений оно достигает в выступающих угловых частях угольного массива, где опорное давление впереди лавы накладывается на опорное давление в краевой зоне массива. В результате такого наложения давление, обусловленное двумя системами перераспределения напряжений в массиве, не равно сумме отдельных давлений. В данном случае оно больше суммы.

В оставленном угольном целике давление также очень велико, что сказывается на состоянии выработки, пройденной по целику или рядом с ним. Опорное давление от кромки выработанного пространства распространяется при неблагоприятной геометрии очистных работ примерно на глубину 200 м в породы почвы, а также вышележащего массива. Аналогичное действие оказывает также зона выклинивания вышележащего пласта или граница закладочного массива, если вышележащий пласт вначале отрабатывался с закладкой, а затем — с обрушением кровли.

Повышенное горное давление может приводить к усиленной конвергенции. В лаве оно может быть причиной повышенного трещинообразования в породах кровли, а также усиленного отжима угля и обрушения разрушенных пород кровли. Вывалы кровли, увеличивающиеся с ростом давления, лишают крепь опоры, в результате чего сопротивление крепи уменьшается, или же она вообще перестает поддерживать кровлю. Как следствие этого, наблюдается дальнейшее ухудшение устойчивости кровли. Сдвижение породных слоев может привести к смещению крепи. Если отжима угля и обрушения пород кровли не происходит, то максимум опорного давления формируется непосредственно в призабойной зоне угольного массива, что при определенных обстоятельствах может привести к опасности возникновения горного удара. Такой случай может иметь место при весьма крепких боковых породах (песчаниках), которые не подвержены значительному перемещению в призабойное пространство. В то же время глинистые сланцы весьма склонны к такому перемещению. В этом случае максимум опорного давления удален от забоя примерно на 15 м. Подобное его расположение может приводить к конвергенции и вывалам породы из кровли, но не к горным ударам.

Проведение выработки по слабым (неустойчивым) породам в зоне повышенного давления сопровождается вывалами пород кровли в призабойном пространстве, складкообразованием в слоях пород кровли и почвы, обрушением пород в боках выработки и усиленной конвергенцией, примерно пропорциональной давлению. Для борьбы с вывалами пород из кровли применяют консольную опережающую крепь, затяжку кровли, упрочнение пород, их анкерование, заполнение закрепного пространства, а с пучением пород почвы в выработке — их упрочнение.

В то же время повышение давления в зоне уже пройденного штрека может вызвать сильное сдвижение массива также и при крепких породах. Конвергенция и смещение боков выработки увеличиваются пропорционально приросту давления, причем их абсолютные значения могут достигать нескольких дециметров; они возрастают также с увеличением глубины разработки. Конвергенция в выемочных штреках повышается пропорционально приросту давления, вызванному ведением очистных работ. В других выработках, пройденных по пласту или вблизи нерабочих пластов, конвергенция возрастает также и с течением времени.

Условия, ведущие к повышению давления (наличие целиков но соседним пластам, под- или надрабатываемых границ выработанных пространств), могут быть (хотя и не всегда) учтены при выборе схем подготовки выемочных полей, с тем чтобы устранить их вредное влияние на выработки.