Составляющие деформации поперечного сечения штреков, закрепленных арочной крепью

18.03.2020

Пучение почвы и опускание кровли измеряют от вспомогательной горизонтальной средней линии, которая соединяет отметки, нанесенные на стойках арок. Таким образом, речь идет не о абсолютных смещениях пород кровли и почвы, а о смещениях их относительно крепи. На основании таких измерений невозможно отличить пучение почвы от вдавливания стоек рам. Тем не менее в обоих случаях требуется одно и то же мероприятие— подрывка почвы. Поэтому для практических целей достаточно знать, какого относительного поднятия почвы следует ожидать.

Регрессионный анализ данных по 60 выемочным штрекам с сопоставимыми условиями позволил получить следующее выражение для определения относительного пучения почвы (%):
Составляющие деформации поперечного сечения штреков, закрепленных арочной крепью

где H — глубина разработки, м; M — вынимаемая мощность пласта, м; SV — условный показатель способа охраны штрека со стороны выработанного пространства; GL — условный показатель прочности пород почвы.

Относительное поднятие почвы SH (от начальной высоты штрека) увеличивается, таким образом, на 3,9% с ростом глубины горных работ на каждые 100 м, на 3,7% при повышении мощности пласта на 1 м (с одновременным переходом от способа охраны выкладкой деревянных костров к возведению жестких околоштрековых полос или к использованию деревянных костров в штреках, которые раньше поддерживались без средств охраны со стороны выработанного пространства), а также на 21%, умноженный на квадратный корень из условного показателя прочности ближайшего породного слоя почвы.

Коэффициент достоверности этого уравнения, равный 80%, меньше, чем для уравнения конвергенции, по-видимому, из-за того, что измерения производились без учета различий между кажущимся и фактическим пучением почвы.

На графике (рис. 6.42) показана взаимосвязь относительного пучения почвы и конвергенции (от начальной высоты выработки) для выемочного штрека, пройденного по пласту мощностью 1,8 м и охраняемого деревянными кострами, при условном показателе прочности пород почвы 2,5. Наклонная прямая, характеризующая долю пучения почвы в общей величине конвергенции, пересекает ось абсцисс не в начале координат, а в точке, соответствующей отрицательной конвергенции в —4,5% (—17 см). Из этого можно сделать вывод, что кровля успела опуститься на 17 см, прежде чем она вошла в контакт с крепью и началось проседание арок крепи. Измерения в закрепном пространстве непосредственно после установки крепи показали, что в среднем она отстояла от породного контура выработки на 26 см. Опускание породного контура выработки на 17 см соответствует 65% зазора между породами и верхняками крепи, так что можно считать, что степень заполнения закрепного пространства при забутовке вручную равна 35%. Таким образом, можно исходить из того, что конвергенция породного контура выработки в среднем на 4,5% больше, чем конвергенция, измеряемая в штреке между арками крепи и почвой выработки.

Для условий, приведенных на графике (см. рис. 6.42), доля пучения почвы в общей конвергенции составляет около 65%.

Зависимость конвергенции К, относительного пучения почвы SH и их отношения SH/K от условного показателя прочности пород почвы характеризуется графиком (рис. 6.43). Лишь при прочных породах почвы (GL=1) величина отношения SH/K сокращается до 0.5, т. е. становится значительно меньше, приведенной на графике (см рис. 6.42) При увеличении показателя GL с 3 до 6 отношение SH/K возрастает незначительно (с 0,7 до 0,73).

Увеличение мощности пласта также не приводит к существенному росту отношения SH/К. То же самое относится и к глубине разработки. Чем больше глубина горных работ и мощность пласта и чем слабее породы почвы, тем в меньшей мере сказываются изменения этих величин на отношении SH/K. При глубине разработки более 800 м и мощности пласта свыше 1,8 м отношение между пучением почвы и конвергенцией при породах почвы средней крепости и слабых породах можно принимать равным 70—75%.

Сближение боков штрека измеряется изменением расстояния между двумя нанесенными на стоиках арок крепи отметками (примерно на уровне середины мощности пласта) и выражается в процентах относительно начальной величины. Регрессионным анализом данных измерений в 60 штреках установлено, что измеренное в 300 м за лавой сближение боков SW изменяется прямо пропорционально изменению конвергенции К

Степень надежности этого уравнения равна 77%. Более высокой надежности ожидать нельзя, так как породные стенки выработки должны сместиться на некоторое расстояние для обеспечения плотного контакта с рамами крепи, прежде чем сближение боков может быть измерено по деформированию крепи. При недостаточной затяжке боковые породы могут продавливаться сквозь рамы крепи, не говоря уже о том, что после прохода лавы одна из угольных стенок вообще перестает существовать. Ho для практики достаточно знать, что уменьшение ширины выработки в результате сближения боков в среднем соответствует 30% величины конвергенции. При небольшой конвергенции оно может быть выше, при большой — ниже указанного значения.

Использованные при регрессионном анализе данные являлись результатами измерений конечного состояния каждого штрека (при этом исключались 100-метровые участки штреков у разрезной печи и у Гранины отработки выемочного участка). Конечные величины пучения почвы и сближения боков расположены на прямых линиях (см. рис. 6.42), их изменения пропорциональны изменению конвергенции. Из этого можно сделать вывод, что конечные величины пучения почвы и сближения боков (а следовательно, и их промежуточные значения с момента проведения и до конечного состояния) в любом штреке пропорциональны конвергенции в нем. В качестве нового положения можно отметить, что коэффициенты пропорциональности смещения боков в каком-то конкретном штреке имеют те же значения, что и аналогичные коэффициенты для конечных состояний всех штреков при равных значениях мощности пласта, условных показателях прочности пород почвы и индексах способа охраны со стороны выработанного пространства. Этим лишь подтверждается, что все параметры, характеризующие сдвижения пород, пропорциональны горному давлению.

На основе пропорциональности величин смещения в одном и том же штреке можно ожидать, что зависимость остаточной площади поперечного сечения штрека от факторов, наиболее существенно влияющих на конвергенцию, должна приближаться к линейной. Однако оказалось, что относительная величина остаточной площади поперечного сечения Ra, вычисленная по измеренным значениям конвергенции и сближения боков за вычетом площади поперечного сечения забоя подрывки почвы, связана с основными факторами, определяющими конвергенцию, следующим уравнением регрессии:

Коэффициент надежности вычислений по этому выражению равен 79%.

На графике (рис. 6.44) приведены результаты обработки данных измерений сближений боков в 17 выемочных штреках в зависимости от конвергенции на различном расстоянии до лавы. Прирост конвергенции и сближения боков измеряли непрерывно от забоя штрека до точки, расположенной в 300 м за лавой. Зависимость представлена двумя прямолинейными ветвями. Первая из них характерна для участка штрека перед лавой, где обе угольные стенки активно выдавливаются в штрек, вторая же ветвь, более пологая, соответствует участку штрека за лавой, где имеется только одна угольная стенка.

Уравнение регрессии, описывающее зависимость сближения боковых стенок на участке штрека за лавой от конвергенции, SW = 3,5 + 0,28 К, %, достаточно точно совпадает с зависимостью, полученной при обработке результатов измерений в 60 выемочных штреках с односторонним выработанным пространством.


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