Смещение породных слоев кровли при наклонном залегании пласта

Смещение породных слоев в кровле выемочного штрека, проведенного по наклонному пласту, геометрически более сложно, чем на пологом падении.

Если породный блок (рис. 5.14, а) поворачивается вокруг точки А вследствие конвергенции на угол а, то точка В переместится в положение BK Такой поворот должен был бы вызвать смещение вверх по восстанию находящегося слева породного блока. Ho этому препятствует расчленение поворачивающегося породного блока на слои, смещающиеся относительно друг друга (рис. 5.14,б). Поскольку поворот породного блока в кровле штрека вследствие конвергенции кровли пласта в лаве неизбежен, а подъем вышележащего породного блока невозможен, расслоение пород в кровле штрека предотвратить также невозможно.

Если вписать теперь в сместившиеся породные слои контур поперечного сечения выработки (рис. 5.14,в), то окажется, что в точке С подрезанный слой породы сместится в полость выработки, а в точке D раскроется трещина, поскольку подрезанный контуром выработки слой E не принимает участия в повороте породного блока.

Для случая разлома кровли справедливы те же положения. Разлом кровли на два крупных блока (рис. 5.15, а) должен был бы вызвать смещение вверх по восстанию пласта вышележащего породного блока (рис. 5.15,б). Ho поскольку это невозможно, отделившиеся блоки разделяются на слои, смещающиеся относительно друг друга (рис. 5.15,б). В результате разлому кровли не препятствуют никакие другие факторы, кроме собственной прочности пород. Если же теперь вписать в сместившиеся породные слои контур поперечного сечения штрека (рис. 5.15,в), то опять в точках C и D появляются остроугольные выступы, находящиеся в полости выработки.

Расслоение пород в кровле выработки можно рассматривать как последствия смятия породного блока. Вместо разделения пород на отдельные слои может произойти выдавливание в полость штрека клиновидного породного блока (рис. 5.16). Клиновидные смещения могут возникнуть также при наличии двух систем пересекающихся трещин.

Величина смещения породных слоев зависит от радиуса изгиба кровли и, следовательно, от прочности пород. Для прочных пород характерны больший радиус и меньшая величина смещения породных слоев. Мягкие породы искривляются в большей степени, с большими относительными смещениями по плоскостям наслоения Перевод зоны смещения породных слоев за пределы лавы и штрека можно осуществить путем прорезки щели в нижнем боку штрека или проведении его с нижней раскоской (рис. 5.17,а), предотвращая S-образный изгиб кровли под штреком. Благодаря этому нагрузка значительно снизится. Дальнейшая возможность достижения уменьшения нагрузки заключается в образовании отрезной щели (рис. 5.17,б).

На рис. 5.18,а показан штрек со сместившимися породами кровли, закрепленный податливыми арочными рамами. Выдавленный за контур поперечного сечения выработки остроугольный породный блок С оказывает боковое давление, деформирующее раму крепи. Породный блок, не участвующий в деформации крепи, совместно с выдавленным в полость штрека остроугольным блоком D, определяет просадку крепи. Из-за этого в зоне F образуется полость между породами и крепью, в результате чего создается возможность прогиба и последующего разлома породных слоев. Такой недостаток может быть устранен при использовании крепи, показанной на рис. 5.18,б. Податливость имеет только прямолинейный сегмент крепи, арочная часть AB выполняется жесткой. Выдавливаемый в штрек остроугольный клиновидный блок С рекомендуется подрезать, с тем чтобы не подвергать крепь ненужной деформации. При осадке арочная часть рамы не отходит от пород кровли. Разлом взаимно сместившихся породных слоев предупреждается анкерами, пробуренными по нормали к напластованию. Следует отметить, что такая крепь не учитывает другие факторы, такие, в частности, как слишком мягкая почва.

Если анкеры устанавливают под большим чем 90° углом к напластованию (рис. 5.19,о), то при повороте ближайшего к штреку блока пород в кровле происходит уменьшение длины шпура на величину Al, ведущее к ослаблению натяжения анкера.

При выемке угля в нише кровля опускается. Анкер ослабляется в том случае, если он установлен под углом к напластованию меньше 90° (рис. 5.19,б). Для поддержания кровли на участке сопряжения с лавой целесообразно устанавливать анкеры под несколько большим чем 90° углом к напластованию (см. рис. 5.19,а) и подтягивать их сразу же после выемки угля в машинной нише. Действие веса пород кровли после выемки угля из ниши ведет к удлинению анкерного шпура, способствуя дальнейшему натяжению анкера.