Вы здесь

Обґрунтування параметрів охоронних конструкцій виїмкових штреків для їх повторного використання

Автор: 
Коваль Олександр Іванович
Тип работы: 
Дис. канд. наук
Год: 
2008
Артикул:
0408U004916
99 грн
(320 руб)
Добавить в корзину

Содержимое

ГЛАВА 2
ОБОСНОВАНИЕ ГЕОМЕХАНИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЭЛЕМЕНТОВ СИСТЕМЫ «ПОРОДНЫЙ
МАССИВ-ВЫЕМОЧНЫЙ ШТРЕК-ЛИТАЯ ПОЛОСА» НА ПОЛОГИХ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТАХ
В соответствии с традиционными представлениями [12, 13, 18, 46, 52, 75-81] о
механизме сдвижения породных слоев надугольной толщи в окрестности выемочного
поля выделены основные участки по длине штрека со своими особенностями
проявлений горного давления с целью наиболее полного обоснования объекта и
предмета исследований относительно расстояния до движущегося забоя лавы. Здесь
имеется ввиду определение того участка выемочного штрека, который наиболее
полно (хотя и в интегральной форме) характеризует устойчивость штрека на
длительный период.
Известно [9, 11, 12, 13, 18, 46, 52, 75], что влияние забоя лавы на смещения
породного контура выемочного штрека обусловлено опорным давлением и сказывается
на расстоянии в несколько десятков метров впереди очистного забоя. На этом
участке (первом) рамная крепь штрека работает в податливом режиме и, как
правило, исчерпывает конструктивно заданную величину податливости к моменту
подхода очистного забоя. Максимальные скорости сближений кровли-почвы
приходятся обычно на участок сопряжения штрека с лавой, где его устойчивость
обеспечивает крепь сопряжения. Далее работает рамная крепь, но в уже
неблагоприятном жестком режиме. Скорость сближения кровли-почвы замедляется
[10, 12, 13], однако нагрузка на крепь штрека возрастает и необходим инструмент
для ее снижения, в качестве которого выступает литая охранная полоса с
разгрузочной полостью.
По конструктивно-технологическим причинам литая полоса возводится на расстоянии
4-7 м от забоя лавы и в первые 1-2 суток находится под защитой обрезной
крепи-опалубки, что обеспечивает нормальный процесс твердения и набора
прочности. Далее механизированную крепь-опалубку передвигают и литая полоса
нагружается породами непосредственной кровли. На этом участке (втором) длиной в
несколько десятков метров позади забоя лавы происходит плавное опускание
породных слоев без обрушения. По мере отхода лавы скорость сближения
кровли-почвы затухает [9, 10, 12]. Данный участок по длине штрека
характеризуется формированием опорного давления на литую полосу, которая,
набрав определенную прочность и достаточную жесткость, служит в качестве
охранного элемента. В этот период происходит уплотнение разрушенных пород и их
деформирование в сторону наименее жестких областей в окрестности выемочного
штрека. На первом и втором участках по длине штрека влияние очистного забоя
достаточно существенно [13, 18, 34, 46, 52, 75, 79-83] и исследование НДС
вмещающих пород рекомендуется проводить в трехмерной постановке, что
чрезвычайно усложняет моделирование процесса.
С другой стороны, на наш взгляд, нет необходимости так усложнять задачу,
поскольку все последствия первого и второго участков сказываются в интегральной
форме на третьем участке. Здесь нагрузка на охранные элементы и рамную крепь
приближается к максимуму [9, 10, 13, 18, 52, 75, 83, 84], что соответствует,
как правило, окончанию участка плавного прогиба пород и замыканию свода зоны
шарнирно-блокового сдвижения надугольной толщи. Длина третьего участка
определяется резким замедлением скорости смещения породного контура выработки с
асимптотическим приближением к некоторому стабильному или нулевому значению в
зависимости от реологических свойств надугольной толщи. Далее происходит
послойное обрушение основной кровли, а литая полоса выступает в качестве
обрезной крепи.
На границе третьего участка влияние очистного забоя ослабевает настолько, что
соседние сечения штрека находятся в примерно одинаковом НДС из-за
незначительного роста смещений породного контура и нагрузок на рамную крепь. В
этих условиях правомерно использовать не трехмерную, а плоскую постановку
задачи. На наш взгляд, именно третий участок наиболее представителен с точки
зрения оценки устойчивости выемочного штрека на длительный период. На этом
участке породы зоны беспорядочного обрушения достаточно уплотнены (обычно длина
участка уплотнения составляет 25...40 м [9, 10] позади лавы), сформированы
опорное давление на литую полосу и нагрузка на крепь, которая есть результат
суммарного действия проявлений горного давления на предыдущих участках и
наиболее объективно отражает НДС вмещающих пород на длительный период. Поэтому
исследования посвящены задачам регулирования эпюры нагрузки на крепь и литую
полосу посредством ее разгрузочной полости на участке стабилизации проявлений
горного давления.
2.1. Элементы геомеханической системы сдвижения пород
надугольной толщи на границе с выработанным пространством
На базе существующих представлений о процессах сдвижения породного массива на
границе с выработанным пространством смоделированы основные особенности
силового взаимодействия слоистого массива надугольной толщи с породами зоны
беспорядочного обрушения в выработанном пространстве, литой полосой с
разгрузочной полостью регулируемой геометрии, крепью штрека и краевой частью
нетронутого угольного пласта смежного выемочного участка.
Рассмотрение механизма взаимодействия выполнено в плоской постановке в виде
поперечного сечения выемочного штрека, отстающего от забоя лавы на величину в
пределах пролета свободного опускания слоев надугольной толщи [12, 13, 18, 46,
50, 52, 76, 83] до начала послойного обрушения основной кровли. В пользу
плоского рассмотрения задачи говорит факт затухания интенсивности проявлений
горного давления на данном участке штрека [9, 10, 12, 13, 18, 46, 50, 52, 75]
и, соответственно, несущественного изменения о