Расслоение и взаимное смещение породных слоев

При выемке пласта кровля лишается опоры. Слои непосредственной кровли отделяются от вышележащих пород и опускаются под действием собственного веса. Нижние слои основной кровли медленно оседают на опустившуюся непосредственную кровлю.

Расслоение пород, распространяющееся снизу вверх, вызывает искривление породных слоев, проявляющееся наиболее сильно в нижних слоях и постепенно исчезающее в верхних. Это обусловливает возникновение полостей между отдельными слоями.

Опускание нижних породных слоев, в особенности при креплении штреков деревом, и возникающее искривление вышележащих слоев бывают настолько большими, что они разрушаются и смещаются относительно друг друга (рис. 5.12). Подобный характер смешения слоев подтверждается данными наблюдений, проведенных в пробуренных в кровле штрека скважинах. Смещение породных слоев в кровле выработки, закрепленной рамной крепью, превышает 30 см, анкерной крепью — 10 см.

Слои смещаются в разных направлениях, в связи с чем ось скважины, пробуренной в кровле штрека, может иметь S-образное искривление. Как правило, нижние слои смещаются в сторону выработанного пространства, верхние — в сторону угольного массива. Хотя процесс обрушения кровли над выработанным пространством весьма многообразен, все же можно выявить некоторые закономерности смещения породных слоев над выемочным штреком. При S-образном опускании искривление в виде полумесяца должно произойти со стороны податливой опоры в боку штрека, в то время как нижняя поверхность верхнего слоя сместится по отношению к верхней поверхности нижнего слоя в направлении жесткой опоры (рис. 5.13, а). Так же и слои прямой балки, опускающиеся с одной стороны между параллельными ограничивающимися плоскостями, смещаются в противоположных направлениях (рис. 5.13, б).

Характер смещения породных слоев имеет большое значение при применении анкерной крепи. Расположенные диагонально к напластованию анкеры растягиваются, если они наклонены к жесткой опоре. При наклоне в сторону податливой опоры анкеры теряют натяжение.

Смещение породных слоев с искривлением в виде полумесяца, направленным выпуклостью в сторону угольного массива, может возникнуть в том случае, если податливая опора имеет возможность сместиться в еще не заполненную обрушенными породами полость обрушения (рис. 5.13, в) и если плоскости, по которым происходит смещение (трещины природного или эксплуатационного происхождения), образуют с кровлей штрека угол а (рис. 5.13, г) или если слои прогибаются как малонагруженная балка.

Смещение породных слоев и, следовательно, разрыхление пород в кровле штрека можно предупредить, если его проходить с раскоской шириной в несколько метров, обеспечивая перемещение в нее зоны перекоса породных слоев и параллельное опускание пород над штреком в виде одного блока.