Влияние способа охраны штрека на деформирование приконтурного массива

При отработке пласта с одной стороны штрека породный массив оседает за лавой на участке длиной 60—150 м неравномерно У бока выработки со стороны оставшегося угольного массива конвергенция после прохода лавы составляет от 10 до 50% мощности пласта, а со стороны выработанного пространства — 30—80%. Такая большая разница в конвергенции обусловливает взаимное смещение породных слоев в кровле и почве штрека. При тонкослоистых породах потеря связи между слоя ми с уменьшением прочности массива ведет к его разрыхлению, смятию слоев и выдавливанию их в штрек. Поэтому задачей различных способов охраны штрека со стороны выработанного пространства является обеспечение минимальной разницы в конвергенции у обоих боков выработки.

Околоштрековые полосы могут быть достаточно эффективными только в том случае, если кромка кровли пласта вдоль штрека не обрушается после прохода лавы и остается опорой для околоштрековой полосы. Если же непосредственная кровля пласта обрушается на большую высоту с образованием мелкокусковой обрушенной массы, то в принципе можно обойтись без какой-либо охраны штрека со стороны выработанного пространства. Непременным условием при этом является плотное прилегание обрушенных пород к штрековой крепи с созданием подпора зависающим породным слоям кровли. Такой безусловно наиболее дешевый способ охраны штрека применим при мощности пласта не более 2 м. Его с успехом используют на некоторых шахтах в штреках с арочной крепью, а также на двух шахтах в штреках с прямоугольной формой поперечного сечения.

Для выравнивания конвергенции у боков штрека при слабых боковых породах (с пределом прочности на сжатие менее 25 МПа) рекомендуется применять деревянные костры с обеих сторон выработки. В результате установки костров со стороны угольного массива зона обреза пород кровли вдоль штрека перемещается к краевой части пласта, что обеспечивает более равномерное опускание кровли, хотя и на большую величину. Подобный способ охраны с успехом используется главным образом в штреках, проводимых с отставанием от лавы. По опыту шахты «Цольферейн» он достаточно эффективен также при охране штреков с прямоугольной формой поперечного сечения, проводимых с опережением лавы и закрепленных анкерами. Штреки с прямоугольной формой поперечного сечения, закрепленные анкерно-рамной крепью, особенно чувствительны к неравномерному опусканию кровли.

При достаточно прочных боковых породах уменьшение конвергенции штрека со стороны выработанного пространства может быть обеспечено возведением односторонних, возможно более жестких полос. При боковых породах с пределом прочности свыше 25 МПа можно рекомендовать применение около-штрековых полос быстронарастающего сопротивления. Под ними понимаются полосы, которые возведены с плотным прилеганием к кровле и крепи штрека, после непродолжительного периода затвердевания материала (5 ч) приобретают достаточную прочность на сжатие 5 МПа (при конечном пределе прочности не менее 20 МПа), возводятся с минимальным отставанием от лавы; имеют достаточно прочные опоры в боковых породах пласта.

Приспособления околоштрековых полос к различным горнотехническим условиям разработки рекомендуется достигать исключительно за счет изменения их ширины, а не путем изменения их качества. В табл. 7.15 приведены данные о рекомендуемой ширине околоштрековых полос для выемочных участков, отрабатываемых с обрушением кровли, при различном угле падения пласта, порядке и стадии отработки и прочности боковых пород.

При выборе общей ширины околоштрековой полосы решающую роль играет прочность пород кровли. Для случая, когда требуется более широкая околоштрековая полоса, а породы почвы обладают средней или малой прочностью, рекомендуется возводить околоштрековую полосу в виде двух разделенных полос. При этом первая (примыкающая к штреку) полоса должна иметь небольшую ширину, соответствующую прочности пород почвы (например, при слабой почве 0,3 М, но не более 0,6 м). Расстояние между полосами принимается равным 0,5—1,5 м, а при повышенной мощности пласта — еще большим. Ширина второй полосы принимается такой, чтобы суммарная ширина обеих полос соответствовала приведенным в табл. 7.15 данным. Разделение полосы на две части особенно рекомендуется на пластах средней мощности и мощных, на которых примыкающая к штреку широкая околоштрековая полоса при раздавливании оказывала бы на штрековую крепь такое же неблагоприятное воздействие, как и угольный целик. Рекомендации, разработанные для выемочных штреков, можно использовать также для базисных выработок. При односторонней отработке участков ширину околоштрековой полосы следует принимать по данным табл. 7.15 для случая отхода лавы от разрезной печи.

При повторном использовании штрека незадолго до подхода лавы нередко наблюдается сильный отжим пласта, приводящий к разрушению крепи выработки. Эффективной контрмерой против этого явления может служить выемка примерно в 30 м перед лавой раскоски глубиной около 1 м с возведением в ней из материала с быстрым нарастанием сопротивления полосы шириной около 0,5 м.

Конвергенция в выемочном штреке при двусторонней отработке пласта также является весьма значительной и доходит в 40—80 м после прохода второй лавы до 80% вынимаемой мощности пласта. Жесткие околоштрековые полосы могут при этом разрушаться или вдавливаться в боковые породы. В обоих случаях наряду с большой конвергенцией происходит выдавливание крепи в выработку, интенсивность которого определяется количеством материала в околоштрековой полосе. Особенно неблагоприятное воздействие могут оказывать околоштрековые полосы, выложенные при первом использовании штрека, так как они возводились после незначительной конвергенции. Ко времени работы второй лавы указанные полосы полностью затвердели и стали воспринимать конвергенцию в полной мере. Поэтому нередко можно рекомендовать охранять предназначенные для повторного использования штреки податливыми деревянными кострами, выкладываемыми с обеих сторон выработки. Они могут раздавливаться без большой поперечной деформации и воздействия на боковые породы.