Деформация штрека на сопряжении с лавой

Факторы, влияющие на конвергенцию. Объектами статистических исследований являлись конвергенция и сближение боков выработок непосредственно на сопряжении с лавой, в 40 и 300 м за ней. В качестве влияющих факторов среди других были выбраны расстояния между рамами крепи и линейная плотность спецпрофиля, удаление или неудаление боковых сегментов арочных рам на сопряжении с лавой, число средних стоек в штреке, а также плотность крепи на концевом участке лавы в месте возведения околоштрековой полосы или выкладки кострового ряда.

Исследованиями установлено, что ни один из названных факторов не оказывает существенного влияния на конвергенцию и сближение боков штреков. Такой результат подтверждается произведенным ранее анализом большого числа данных наблюдений, выполненных лабораторией рудничной крепи и механики горных пород. На основе анализа сделан вывод, что теперешние различия в линейной плотности спецпрофиля и расстояния между рамами податливой арочной крепи не оказывают заметного влияния на конечную конвергенцию в выемочных штреках, которая определяется только глубиной горных работ, мощностью пласта, способом охраны штрека со стороны выработанного пространства и свойствами пород почвы. Ожидаемая конвергенция, рассчитанная по указанным параметрам, имеет степень достоверности 93% при стандартном отклонении ±3%. Следовательно, применяемые в настоящее время способы поддержания сопряжения штрека с лавой не могут иметь существенного влияния на конвергенцию в выработке непосредственно в месте сопряжения и в 300 м за очистным забоем.

Характер развития конвергенции. Изменение конвергенции в обследованных штреках характеризуется графиком (рис. 6.23). Конечная конвергенция составляет 37% исходной высоты выработки. Величина конвергенции на участке между забоем штрека и забоем машинной ниши в лаве составляет 7%, или примерно одну пятую конечной конвергенции. Дополнительная конвергенция на участке сопряжения штрека с лавой равна 6%, так что у торца околоштрековой полосы конвергенция в выработке достигает 13%, или примерно двух пятых конечной конвергенции. Еще на одну пятую конечной величины уменьшается высота штрека на протяжении первых 40 м за лавой.

Подтверждением того, что конвергенция в штреке у торца околоштрековой полосы Kc (т. е. непосредственно за сопряжением выработки с лавой) составляет около двух пятых конечной величины (как при большой, так и при малой величине конечной конвергенции Kend), могут служить данные проведенного регрессионного анализа: Кс = 0,38 Kend+3%. Полученный результат подтверждается также более ранними исследованиями, согласно которым кривые конвергенции геометрически подобны друг другу, если только условия надработки одинаковы. Они отражают ход нарастания горного давления.

Таким образом, все применявшиеся до настоящего времени способы поддержания сопряжения штрека с лавой являются равноценными и вряд ли могут быть усовершенствованы обычными средствами. Отсюда следует, что для улучшения состояния проводимых с опережением штреков в месте их сопряжения с лавой необходимо пытаться изыскивать новые средства.

Состояние кровли в нише. Для сравнения были использованы усредненные данные по 250 лавам на шахтах Рурского бассейна. В нишах удельная площадь вывалов из кровли была примерно в три раза меньше, чем в лавах, поскольку в нишах неустойчивую кровлю поддерживали индивидуальными стойками.

В то же время средняя высота вывалов была в нишах больше, чем в лавах. Это указывает на то, что кровля в нишах вследствие непосредственной близости штрека нарушена горизонтальными разрывами сплошности. В качестве возможных причин появления таких нарушений могут быть образование параллельных штреку трещин и смятие слоев непосредственной кровли со смещением их в штрек.

Такое предположение дало основание рассматривать в качестве одного из факторов, оказывающих влияние на частоту вывалов, плотность прилегания рам арочной крепи к породному контуру штрека, т. е. расстояние между арками и породным контуром выработки. Рамы крепи с плотным и неплотным прилеганием нередко чередуются. Если первые встречаются чаще, чем вторые, то средняя ширина зазора между крепью и породами невелика, и наоборот. Таким образом, среднее расстояние между арками крепи и породным контуром выработки является мерой частоты прилегания крепи к породам. Чем больше это расстояние, тем чаще, очевидно, должны происходить вывалы пород из кровли в результате их нарушения. Как видно из графиков (рис. 6.24), с увеличением расстояния между крепью и породами растет как высота, так и удельная площадь вывалов из прилегающей к штреку полосы кровли. Следовательно, опасность вывалов породы зависит от плотности прилегания крепи к слоям породного массива, подрезанным контуром штрека, и качества заполнения закрепного пространства, Наконец, состояние штрека определяется также усилием противодействия крепи боковому разрыхлению породного массива, подрезанного контуром выработки.

Пустоты за крепью выработки должны быть, таким образом, тщательно заполнены, причем непосредственно в проходческом забое, с тем чтобы еще перед подходом лавы слои непосредственной кровли опирались на штрековую крепь. Благодаря этому уменьшаются или предупреждаются разрушение подрезанных контуром выработки породных слоев и возникновение вывалов из кровли на концевом участке лавы. Следовало бы также отказаться от устройства машинной ниши. Как показывает практика, указанные меры способствуют уменьшению конвергенции не только на сопряжении лавы со штреком, но и общей.