Штрек, закрепленный металлической рамной крепью

17.03.2020

Вентиляционный штрек по пласту «Жирондель-5» мощностью 1,9 м с углом падения около 5° был пройден с опережением лавы на 40 м и закреплен металлическими податлизыми рамами (рис. 5.30). Крепь состояла из верхняков профиля GI130 с шарнирными башмаками и раздвижных стоек из желобчатого профиля GPО32 длиной 3,18 м. Длина наложенных внахлестку концов сегментов составляла 420 мм. Расстояние между рамами равнялось 0,7 м. Рамы скреплялись друг с другом двумя металлическими распорками и четырьмя стяжками. В качестве затяжки кровли использовали дерево. Ширина штрека в свету 4,3 м, высота 3,1 м.

В кровле штрека залегал глинистый сланец с пределом прочности на сжатие 46±8 МПа. Породы кровли были разделены плоскостями ослабления с растительными остатками и плоскостями скольжения при среднем расстоянии между ними 0,5—1 м. Поверхность ослабления с растительными остатками находилась в непосредственной кровле пласта, подрезанной штреком, и, насколько можно было видеть, в верхней части вывала.

У левого бока выработки (см. рис. 5.30) из кровли произошел вывал пород. В этом месте прослеживалось нарушение, проходившее от лавы до забоя штрека и представленное несколькими (от двух до пяти) параллельными (местами прерывающимися) трещинами разрыва. Поверхность левой трещины была зеркально-гладкой с царапинами, идущими сверху вниз. Указанная трещина продолжалась и в пласте, но была там более пологой. Ее искривление наблюдалось в 20—40 см над пластом. Именно по этой трещине произошел обрез пород кровли над штреком.

Происшедший вывал имел длину 6 м и высоту 4,5 м. Такая значительная его высота необычна, поскольку из практики известно, что высота подобных вывалов обычно не превышает половины ширины выработки. Левая стенка вывала имела гладкую поверхность, правая — зубчатую, образованную в результате излома породных слоев толщиной примерно по 20 см. Отдельные изломы слоев ограничивались плоскостями наслоения и ослабления. У конца вывала со стороны лавы обрушенная порода высыпалась примерно на высоту 6 м. Торцовая стенка вывала со стороны лавы представляла собой поверхность хрупкого излома без следов скольжения. Следовательно, речь может идти о хрупком изломе, образовавшемся при про ведении штрека. В направлении к забою штрека высота вывала постепенно уменьшалась до уровня кровли выработки в проходке.

Податливые стойки крепежных рам со стороны лавы просели на 1,3-1,5 м и упали в штрек. Просадка же стоек с противоположной стороны штрека была не больше, чем просадка стоек на необрушившемся участке выработки.

Обрушение пород, по-видимому, было вызвано оседанием кровли пласта, происшедшим в призабойной зоне впереди лавы и приведшим к смещению их по находившейся над левым боком штрека трещине, в которой из-за увлажнения сопротивление трения было понижено.

В результате одностороннего опускания породные слои кровли оказались расчлененными на отдельные плиты толщи ной примерно по 20 см. При большей толщине породных плит их несущая способность была бы выше, равным образом как и степень заклинивания у поверхности трещины. Малое расстояние между естественными плоскостями ослабления было, таким образом, существенной причиной образования вывала.

Вес обрушившихся пород составлял примерно 500 кН на 1 м штрека. Вследствие наклонного залегания, но прежде всего из-за положения трещины, ограничивающей полость вывала, центр тяжести отделившегося породного блока находился ближе к левым стойкам рам штрековой крепи. Поэтому нагрузка на каждую стойку с этой стороны штрека составляла примерно 230 кН, в то время как с правой стороны она не превышала 140 кН (причем и она воспринималась не полностью благодаря сильному сцеплению отделившегося породного блока с массивом).

Нагрузка на штрековую крепь, определенная по размерам полости вывала и положению тяжести отделившегося от массива породного блока, характеризует собой лишь статическую нагрузку. Случай статической нагрузки был бы приемлем при условии, что опускание обрушенных пород происходит медленно. Однако поскольку над верхняками крепи имелся зазор достаточной высоты, блок обрушенных пород подверг крепь динамической нагрузке. Эта динамическая нагрузка соответствовала, по-видимому, фактической статической нагрузке, превышавшей расчетную.

Сопротивление податливого соединения стоек крепежных рам просадке принимается равным 200—300 кН. Поэтому динамической нагрузке не требовалось быть намного выше расчетной статической нагрузки, чтобы вызвать проседание стоек.

Неблагоприятное влияние оказала неустойчивость четырехшарнирных рам крепи. При воздействии нагрузки на левые стойки рам и наличии пустоты над правыми стойками шарнирный четырехзвенник, складываясь, отклоняется в сторону свободного зазора. Измеренная в одной из выработок высота пространства над башмаком верхняка составляла 47 см. При отклонении на такую величину угол между верхняком и стойкой, составляющий в нормальном случае 120°, увеличится до 130°. Вследствие этого при остающейся неизменной нагрузке на верхняк увеличивается нагрузка, действующая на податливую стойку.

Угол между верхняком и податливой стойкой увеличивается еще больше после просадки последней. Вплоть до поломки шарнира башмака на верхняке нагрузка на податливую стойку может возрастать до любой величины. Если построить характеристику крепи для такого несимметричного случая нагружения, причем по оси ординат откладывать нагрузку, а по оси абсцисс — остающуюся под башмаком верхняка высоту, то такая характеристика должна снижаться от начального сопротивления крепи просадке в податливом соединении двухзвенной стойки (200—300 кН) до нуля при поломке шарнира. Следователь но, если на конец верхняка действует постоянная нагрузка, превышающая начальное сопротивление элемента податливости, то стоика просаживается вплоть до поломки шарнира, соединяющего стойку с верхняком. Однако такой случай будет наблюдаться лишь тогда, когда нагрузка при просадке крепи останется примерно постоянной. При нормальной деформации выработки нагрузка по мере просадки крепи уменьшается. Снижается также и динамическая нагрузка, поскольку часть динамической энергии расходуется на преодоление усилий трения.

В рассматриваемом случае шарниры асе же были сломаны. Просадка стоек на 1,5 м достаточно точно соответствует расчетной.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Информационный некоммерческий ресурс fccland.ru © 2020
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на сайт обязательна