Виды разрушения пород

16.03.2020

Эффективность работы крепи определяется не столько первоначальным напряженным состоянием породного массива, сколько поведением породных слоев после появления первых разрушений пород, во время и после развития последующих разрушений породного массива в непосредственной близости от крепи. Поэтому требовалось привести многообразие форм разрушения пород к определенной системе. На основе изучения прочностных свойств горных пород, шахтных наблюдений и моделирования определены следующие наиболее важные зависимости.

Целесообразно различать первичные и вторичные разрушения. Такое различие важно для взаимодействия пород и крепи потому, что крепь может оказывать воздействие только на вторичные разрушения.

Если в какой-либо точке массива напряжения превысят предел прочности породы, то вначале возникает лишь ограниченное по распространению разрушение — первичное разрушение. Это разрушение изменяет напряженное состояние породного массива в прилегающей к нему зоне, что приводит к концентрации напряжений, которая после возникновения небольших деформаций обусловливает появление новых разрушений, являющихся вторичными.

Слоистый породный массив вокруг горных выработок целесообразно подразделять по возможности на отдельные пачки в направлении напластования. К первым относятся, например, породы непосредственной кровли над призабойным пространством с обрушением кровли, а также обнажения пород и угля в очистных и подготовительных выработках. Ко вторым, необнаженным пачкам, которые все еще не имеют возможности расширяться вдоль напластования, относятся, в частности, слои непосредственной кровли над лавой с полной закладкой выработанного пространства.

Разрушения породного массива, возникающие вокруг горной выработки, образуют две принципиально различные группы в зависимости от того, могут или не могут соответствующие породные пачки подвергаться деформациям растяжения в направлении напластования (табл. 2.1).

Крутые изломы по плоскостям сдвига могут быть наклонены в сторону угольного массива или выработанного пространства, а также попеременного в обоих направлениях. В последнем случае образуются клинообразные блоки, существенно затрудняющие управление кровлей. Пологие изломы по плоскостям сдвига, нередко образующиеся над или под штреками в виде надвигов нетектонического происхождения, являются причинами уменьшения площади поперечного сечения выработок. Изломы по плоскостям сдвига в кровле лав при отсутствии бокового давления, связывающего разделенные породные блоки, могут приводить к завалам лав. Все крутые, плоскости разрыва ведут к вывалам породы из кровли в лавах. Имеются и другие формы разрушения породного массива, которые, однако, не представляют особого интереса в отношении крепей очистных выработок.

Поскольку при рассмотрении трещинообразования и вывалов породы из кровли лав мы не будем детально останавливаться на напряженном состоянии породного массива, назовем пока лишь следующие основные виды трещин: R1 — параллельные напластованию, R2 — нормальные к напластованию, R3 — наклоненные в сторону угольного массива, R4 — наклоненные в сторону выработанного пространства.

В качестве единой породной пачки можно рассматривать совокупность породных слоев, имеющих по всей своей мощности одинаковый характер разрушения. Такая пачка может состоять из нескольких слоев пород различной прочности (включая угольный пласт) и отделяться от других пачек поверхностями скольжения.

Поверхностями скольжения служат четко различимые прослойки пород с низким коэффициентом трения по их контактам. Однако они могут образовываться также под воздействием очистных работ по слабым породным прослойкам.

Плоскости скольжения в значительной мере предопределяют форму разрушения породного слоя. Они создают условия для разгрузки слоев в параллельном напластованию направлении со всеми вытекающими из этого последствиями. Для угольных пластов Рурского бассейна непосредственные кровли с поверхностями скольжения весьма характерны. В таких условиях в результате возникновения первичных и вторичных разрушений образуются клинообразные изломы по плоскостям сдвига, причем нередко на небольшом расстоянии друг от друга, поскольку мощность породной пачки несоизмеримо мала по сравнению с ее размерами по напластованию, а точки приложения нагрузки постоянно перемешаются по мере подвигания лавы. С другой же стороны, появление клинообразных вывалов свидетельствует о наличии плоскостей скольжения в непосредственной кровле лавы. Последние совместно с сопротивлением крепи предопределяют характер сдвижений породного массива, следующих за образованием изломов в кровле пласта.

В результате систематически повторяющихся процессов трещинообразования по мере подвигания очистного забоя образуется определенная система сдвижения породного массива, подчиняющаяся определенной закономерности.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Информационный некоммерческий ресурс fccland.ru © 2019
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на сайт обязательна