Конвергенция и горное давление при подработке - сравнение различных типов крепи

После опускания подработанного породного массива в большинстве случаев его напряженное состояние восстанавливается, однако оно не достигает первоначальной величины. Разность между первоначальным и конечным давлением в массиве после его подработки соответствует величине разгрузки, которая может быть рассчитана с помощью математической модели горного давления. Величина разгрузки находится в линейной зависимости от рассчитанного на модели значения опускания. Поэтому конвергенцию можно графически сопоставлять и с величиной разгрузки.

Такое сопоставление имеет свои преимущества. Перед подработкой и опусканием породного массива давление повышается в том случае, если расстояние до подрабатываемого пласта не слишком велико. С подобным повышением горного давления связано появление конвергенции, которая пропорциональна приросту давления. Конвергенцию, обусловленную повышением и понижением давления, можно наносить на один график и сопоставлять. При этом абсолютные значения изменения давления можно наносить на ось ординат. Величина разгрузки, следовательно, добавляется в виде положительной величины нагрузки. По полученным таким образом характеристикам чрезвычайно удобно сравнивать эффективность применения крепей различных типов.

Групповой штрек по пласту «Анна» находился на глубине 690 м (рис. 6.88). Он был пройден буровзрывным способом. Один его участок был закреплен трехзвенной жесткой арочной крепыо GI130 при площади поперечного сечения 20,2 M2 и расстоянии между арками 0,5—0,75 м, другой, расположенный в зоне подработки, — четырехзвенной податливой арочной крепью GI20 при расстоянии между арками 0,75 м. Линейная плотность спецпрофиля крепи 32 кг/м. Закрепное пространство заполняли твердеющими смесями, подававшимися пневматическим способом. Ширина закрепного пространства не превышала 0,20 м.

Характеристики участков штрека с различной крепью (рис. 6.89) свидетельствуют о следующем. Оба участка штрека при приближении к его проекции лавы по нижележащему пласту при одинаковом приросте давления подверглись почти одинаковой конвергенции. В этой начальной стадии подработки приросту давления на одну единицу соответствовала относительно большая конвергенция. С момента пересечения лавой проекции штрека сильное снижение давления сопровождалось дальнейшей конвергенцией. На единицу изменения давления приходилась значительно меньшая конвергенция (опять-таки одинаковая на обоих участках штрека). Из этого следует, что оба вида арочной крепи при одном и том же изменении давления оказывают одинаковое влияние на конвергенцию.

Тем не менее оба вида крепи по-разному реагировали на одну и ту же конвергенцию. Еще при конвергенции менее 50 см на жестких арочных рамах можно было наблюдать первые признаки деформации (показатель деформирования равен 2). Эти деформации развивались быстрее, чем увеличивалась конвергенция, так что при конвергенции около 1,70 м средний показатель деформирования элементов крепи составлял уже около 3,5. На участке штрека с податливой арочной крепью при такой же конвергенции средний показатель деформирования достигал лишь 1,5. С точки зрения эксплуатации штрека это означало, что большую часть участка штрека с жесткой арочной крепью пришлось перекрепить, в то время как податливые арочные крепи с заполненным твердеющими смесями закреп-ным пространством восприняли такие же нагрузки без повреждений. После подрывки почвы была восстановлена требуемая для нормальной эксплуатации штрека площадь поперечного сечения.