Структура пород во многом определяет характер деформаций массива и величины смещений в подготовительных выработках. Это подтверждают инструментальные наблюдения за смещениями пород кровли при различных структурах массива и способах охраны выработок в Донецко-Макеевском районе (шахты им. газеты “Социалистический Донбасс”, им. Бажанова, “Октябрьская”, “Трудовская”, “Восточная”). При охране выработок двусторонними бутовыми полосами (рис. 1, сплошные кривые) наблюдаются большие величины смещений у кровли, представленной глинистыми или песчанистыми сланцами.

Рис. 1. Графики смещения пород кровли подготовительных выработок, охраняемых по схемам: бутовая полоса—бутовая полоса (сплошные кривые); массив—бутовая полоса (штриховые); целик—бутовая полоса (штрих пунктирные); массив — искусственное ограждение (штрих пунктирные с двумя точками); выработанное пространство—бутовая полоса (пунктирные кривые); глинистые и песчанистые сланцы, 300...400 кгс/см²; 2-глинистые и песчанистые сланцы, 400. ..600 кгс/см²; 3 — песчаники и известняки, 700...1000 кгс/см².

Породы, не склонные к зависанию, обрушаются в очистном забое вслед за его подвиганием на значительную высоту. В связи с этим большая часть смещений в штреке отмечена в первый период, т. е. на расстоянии l=5...20 м. Развитие деформационных процессов происходит в результате уплотнения бутовых полос за' время, которое зависит от свойств пород. Если в кровле залегают песчаники или известняки, то слои пород плавно опускаются на бутовые полосы. По мере уплотнения полос смещения затухают и в дальнейшем протекают с минимальной скоростью. При охране выработок по схеме массив — бутовая полоса (рис. 1, штриховые кривые) размер зоны разрушенных пород со стороны угольного целика зависит от структуры массива пород. В случае слабых пород (кривая 1) сжатие бутовой полосы наблюдается в сравнительно короткие сроки, что обусловлено их склонностью к интенсивному обрушению. На этот период приходится около 90% всех смещений кровли. После отхода лавы на 50—70 м интенсивный период смещений заканчивается. Более крепкие породы кровли (кривая 2) дают равномерное во времени сжатие бутовой полосы ввиду опускания их блоками. При крепких породах (кривая 3) нависающие консоли опускаются и перекрывают пролет выработки. По мере уплотнения полосы консоль разламывается, и дальнейшее смещение пород идет вследствие деформации блоков, носящей временный характер и затухающей после подвигания выработки на расстояние двух-трех шагов обрушения. Характер поведения пород кровли по схеме целик—бутовая полоса (рис. 1, штрих пунктирные кривые) аналогичен описанному, но схеме массив—бутовая полоса. Однако интенсивность смещения существенно зависит от размеров оставляемого целика.

Применение искусственных ограждений, обладающих высоким сопротивлением и выполняющих роль обрезной крепи, дает возможность уменьшить величину консоли пород, зависающей над выработкой (рис. 1, штрих пунктирные с двумя точками кривые). Хорошая их обрушаемость способствует тому, что наиболее активная стадия деформационного процесса протекает в кратчайшие сроки, чем обеспечивается минимальная нагрузка на крепь, так как обрушение происходит по ряду искусственного ограждения. В случае крепких пород длина зависающей консоли увеличивается и создает большую нагрузку на крепь; кроме того, обрушенные соседние блоки благодаря силам бокового распора создают дополнительную нагрузку. При проведении выработок вприсечку (рис. 1, пунктирные кривые) ярус (этаж) отрабатывается спустя некоторое время после соседнего, в течение которого в выработанном пространстве завершаются наиболее активные смещения и частично уплотняются разрушенные породы. Если выработка пройдена на некотором 'расстоянии от края угольного массива, то точка приложения максимальных напряжений приходится на бутовую полосу Отсутствие консолей, а также существование зон разрушенных пород в кровле создают благоприят ные условия для поддержания выработок. После активной стадии сдвижения массива кровли смещения контура выработки затухают и являются следствием вторичных разрушений пород и увеличения их объема.

Выводы. При залегании в кровле глинистых I-IJII песчанистых сланцев подготовительные выработки нужно охранять по схемам массив—искусственное обрушение или выработанное пространство — бутовая полоса, при песчаниках или известия как — по схемам бутовая полоса — бутовая полоса или массив—бутовая полоса.