УДК 622

УДК 622.833.3

Канд. техн. наук Соловьев Г.И., инж. Негрей С.Г., студент Нефедов В.Е. (ДонНТУ)

О СМЕЩЕНИЯХ ПОРОД ПОЧВЫ ВЫЕМОЧНОЙ ВЫРАБОТКИ

В ЗОНЕ ВЛИЯНИЯ ОЧИСТНЫХ РАБОТ

При проведении выемочных выработок вокруг них в боковых породах из-за нарушения естественного напряженно-деформированного состояния образуется зона неупругих деформаций, представляющая собой дискретную распорную среду. Давление горного массива на крепь выработки передается через зону разрушенных пород и, поэтому, величина смещений крепи будут определяться свойствами распорной среды, а также размерами зоны разрушенных пород. Породы почвы, не испытывая противодействия крепи, выдавливаются в полость выработки и величина выдавливания предопределяется физико-механическими свойствами этих пород, глубиной расположения выработки, а также параметрами способа охраны и крепления выработки.

В зоне влияния очистных работ происходит значительная интенсификация деформационных процессов на контуре и в окрестности подготовительных выработок вследствие выемки опорного контура – угольного пласта и нарушения относительно равновесного состояния боковых пород на сопряжении лавы и выемочной выработки. При этом, если перед лавой преобладают смещения пород почвы, то на участке сопряжения им особенно за лавой наблюдаются интенсивные смещения кровли и боков выработки.

Анализ инструментальных наблюдений за проявлениями горного давления, выполненных сотрудниками ДонГТУ в выемочных выработках пласта с₁₁ шахты “Южнодонбасская №3” /1/ и пласта m₃ шахты им Е.Т.Абакумова показал, что неудовлетворительное их состояние во многом предопределяется интенсивным выдавливанием пород почвы в зоне влияния очистного забоя.

Одной из особенностей выдавливания почвы в полость выемочной выработки, весьма негативно сказывающейся на ее устойчивости, является наличие процесса прокалывания ножками крепи слабых пород почвы. Причинами этого являются низкое сопротивления слабых пород вдавливанию, незначительная площадь поперечного сечения ножки крепи, а также соскальзывание ножек с подложенных под них лежней из-за боковых смещений этих ножек в результате воздействия горизонтального бокового давления.

Для определения величины прокалывания почвы ножками крепи и оценки степени влияния на этот процесс различных факторов были проведены наблюдения в выемочных выработках шахты “Южнодонбасская №3” (воздухоподающий ходок 4-й восточной лавы и конвейерный ходок 5-й восточной лавы пласта с₁₁) и щахты имени Е.Т.Абакумова (транспортный штрек 4-й западной лавы и вентиляционный штрек 6-й западной лавы пласта m₃). В перечисленных выработках смещения боковых пород измерялись по контурным реперам, которые закладывались в кровлю, почву и бока выработки на глубину 0,5 м. На шести станциях устраивались маркировочные точки-репера на элементах крепи (по одной в средней части верхняка и на высоте 1,5 м от почвы на каждой их ножек крепи).

Измерения смещений контура пород были начаты на расстоянии 150 м первой замерной станции от лавы и закончены после проходы очистного забоя на 50 м от последней станции.

Величина прокалывания почвы ножками крепи определялась как разность:

D h_прок = H_ножк - H¹ _ножк - D h _почв , мм;

где - H_ножк – высота ножки крепи, мм;

H¹ _ножк - высота ножки крепи от верхнего среза до почвы выработки, мм;

D h _почв - величина выдавливания почвы в полость выработки, мм.

Измерения смещений по контурным станциям проводились рулеткой конструкции ВНИМИ с периодичностью: 1 раз в 15 дней при расстоянии от лавы более 100 м; 1 раз в неделю - при 30-100 м; 2 раза в неделю на участке +/- 30 м от лавы. Для контроля замеров один раз в неделю производилось нивелирование реперов кровли и почвы в направлении сверху вниз от устья выработки.

Результаты проведенных инструментальных наблюдений показывают, что на участке выемочной выработки (длиной от 100 м перед и до 50 м за лавой) величина прокалывания пород почвы колеблется в пределах 15 – 50% от общих смещений почвы (таблица 1).

Таблица 1 – Сравнительные результаты смещений и скоростей смещений (прокалывания )почвы выемочных выработок

№ №	Смещения (U, мм); Скорость cмещений (V, мм/сут)	Расстояние до лавы, м	Выработки с наблюдательными станциями
			Ш. “Южнодонбасская №3”		Ш. Им. Е.Т.Абакумова
			Возд.под. ходок 4-й вост. лавы	Транспорт. ходок 5-й вост. лавы	Транспорт штрек 4-й вост. лавы	Вентиляц. штрек 6-й вост. лавы
1	U в % к V D U_почв	+100	38 15 7	20 12 4	400 35	250 18 28
2	U в % к V D U_почв	+50	155 32 22	75 18 9	-	720 32 52
3	U в % к V D U_почв	+20	385 47 57	210 26 10	-	950 26 71
4	U в % к V D U_почв	0	640 51 92	370 31 68	-	1380 45 84
5	U в % к V D U_почв	-20	470 28 68	310 24 52	-	1660 33 42
6	U в % к V D U_почв	-50	266 19 38	165 15 22	-	-

Таким образом, приведенные результаты показывают, что величина прокалывания пород почвы ножками арочной крепи в значительной степени влияет на потерю устойчивости выработки на весьма важном ее технологическом участке. Следовательно, этому вопросу необходимо уделить более пристальное внимание в плане разработки и применения новых технологических решений, направленных на предотвращения или снижения негативного воздействия этого фактора.

Библиографический список

1. Соловьев Г.И., Негрей С.Г. Об особенностях пучения почвы выемочных выработок в условиях шахты “Южнодонбасская №” // Известия Донецкого горного института. – 1999. - №3. – С.38-42.