Механизм образования клиновидных вывалов из кровли

Опыты на моделях показывают, что клиновидные вывалы в кровле появляются только в тех слоях, которые имеют возможность бокового смещения и отделены от остального массива плоскостями скольжения. Аналогичные трещины встречаются и в шахте в таких же горно-геологических условиях. Разумеется, в породном массиве можно встретить различные отклонения от получаемых на моделях форм разрушения, в связи с тем что клинообразующие трещины могут пересекаться с другими трещинами тектонического и эксплуатационного происхождения.

Образующиеся клиновидные блоки смещаются относительно друг друга по плоскостям разрушения. Это смещение имеет две компоненты: нормальную к напластованию, вызывающую

уменьшение толщины деформируемого слоя, и параллельную напластованию, вызывающую его удлинение. При смещении острые концы клиньев сминаются, причем указанное смятие может глубоко проникать в глубь клиновидного блока. В подобном случае наиболее сильное относительное смещение клиновидных блоков наблюдается примерно в середине деформируемого слоя. Если клинообразующие трещины пересекают как непосредственную кровлю так и пласт, то по мере подвигания лавы в кровле появляются выступы как следствие взаимных смещений блоков кровли и пласта.

При выемке пласта за таким выступом в кровле (под сужающимся вверх клиновидным породным блоком) следует ожидать вывала раздробленных при смятии острого конца клина пород. Поэтому в таких местах крепь должна устанавливаться особенно тщательно.

В случае, если смещение непосредственной кровли по напластованию происходит беспрепятственно, состояние равновесия не может наступить без уже упоминавшегося разрушения концов клиньев, проникающего на определенную глубину внутрь породных блоков. Взаимные смещения клиновидных блоков начинаются тогда над пластом в нескольких метрах от забоя. За счет распора непосредственной кровли между крепью лавы и основной кровлей можно увеличить силы трения, препятствующие смещению кровли в направлении выработанного пространства и ее дальнейшему разрушению, и ограничить число развивающихся над призабойной частью пласта клиновидных вывалов из кровли до одного — трех. Расчетами установлено, что при увеличении рабочего сопротивления крепи в два раза число участвующих в процессе смятия в непосредственной кровле породных клиньев уменьшается на один — два. Таким образом, крепь лавы может до определенной степени воздействовать на сдвижение и явления вторичного разрушения кровли. При коэффициенте трения по плоскости скольжения, равном 0,3, рабочее сопротивление крепи должно быть в три раза выше, чем при коэффициенте трения 0,6. Уже при коэффициенте трения 0,75 развитие клиновидных вывалов может быть полностью локализовано, а для предупреждения смятия кровли необходимо минимальное рабочее сопротивление крепи.

Предпосылкой смятия непосредственной кровли в форме взаимного смещения клиновидных блоков является возможность смещения кровли в направлении выработанного пространства Если обрушению непосредственной кровли в выработанном пространстве препятствует полная либо частичная закладка или же только костровая крепь, клиновидных вывалов из кровли в лаве не происходит, В модели после подвигания забоя на 4 м (40 м в натуре) была применена полная закладка. Влияние предыдущей работы с обрушением кровли ощущалось еще на 2 м подвигания забоя, затем смещение породных блоков по клинообразующим трещинам прекратилось, после чего такие трещины вообще перестали возникать.