Шахтные исследования трещиноватости породных массивов, вмещающих горные выработки (стр. 6 )

Угольный пласт К5в характеризуется сложным строением. Его основу составляет антрацит, трещиноватый (10-20 трещин/м), относительно крепкий, с твердыми включениями колчедана. На контакте с углем присутствует «ложная» кровля (глинистый сланец мощностью 0,10-0,20 м, прочностью на одноосное сжатие35 МПа). Вынимаемая мощность пласта 1,35-1,65 м (средняя -1,55 м).

Непосредственную кровлю пласта представляет сланец песчано-глинистый, темно-серый, неясно-слоистый, мощностью 3 м, прочностью на одноосное сжатие 50-55 Мпа. По данным геофизиков по штреку № 130 четко прослеживается межслоевой ослабленный контакт между непосредственной и основной кровлями. Непосредственная кровля характеризуется средней устойчивостью (за исключением участков ПК30-44, ПК60-69, на которых ожидается неустойчивая кровля). Основная кровля пласта является среднеобрушающейся (шаг обрушения равен 20-30 м), представлена сланцем песчаным, неяснослоистым мощностью 12 м, прочностью 80-85 Мпа.

На опытном участке (ПK 44-45) была оборудована замерная станция c контурными реперами, заложенными в кровлю (Rв) и бока (RД, RE) выработки в двух вертикальных сечениях (ПK 44), и двумя шпурами (r4), для осмотра с помощью оптического прибора, пробуренными в верхний бок штрека на ПК44 и ПК45 на глубину 2,5 м. Результаты наблюдений приведены на рис. 4.31.

Бортовой ходок № 9 шахты “Глубокая” был пройден по пласту К5в с присечкой пород кровли. Он имеет сводчатое поперечное сечение шириной 4,8-5,3 м и высотой 3,4-3,6 м вчерне. Закреплен ходок металлической арочной крепью АП-11,2 с шагом установки рам 0,9 м. В качестве межрамного ограждения использовались железобетонные затяжки (на отдельных участках деревянные затяжки) в своде выработки и металлическая сетка – в боках. Охранялся штрек угольным целиком шириной 9-13 м.

Угольный пласт К5в имеет сложное строение, его мощность составляет 0,65-1,20 м (средняя – 1,00 м), угол падения – 8о. Текстура – массивная, разбит трещинами кливажа. На контакте с углем присутствует «ложная» кровля (песчаный сланец, близкий к песчано-глинистому, тонкорассланцованный, мощностью 0,10-0,16 м).

В непосредственной кровле пласта залегает песчаный сланец, мелкозернистый, полосчатый, слаботрещиноватый, средней устойчивости (неустойчивый на сопряжении с очистным забоем и в зонах влияния геологических нарушений), мощностью 8-10 м, прочностью на одноосное сжатие 70 МПа. На всем протяжении бортового ходка № 9 четко прослеживается межслоевой ослабленный контакт по угольному прослою мощностью до 0,25 м между непосредственной и основной кровлями.

Основная кровля является труднообрушающейся (шаг обрушения – 25-35 м) , представлена песчаным сланцем полосчатой текстуры, мелкозернистой структуры, прочностью на одноосное сжатие 90 МПа, мощностью в 16,3 м, включает угольный прослой мощностью 0,27 м.

На опытном участке (ПК56 – 1,3 м - ПК56 + 7,3 м) замерная станция была оборудована тремя контурными реперами, заложенными в кровлю (Rв) и бока (RД, RЕ) выработки в одном вертикальном сечении (ПК56 – 1,3 м) , и двумя шпурами (r4) для осмотра их стенок оптическим прибором, пробуренными в верхний бок штрека (в кровлю пласта) на ПК 56 + 7,3 м на глубину 2,0 м. Результаты наблюдений в графическом виде представлены на рис. 4.32.

Механизм взаимодействия вмещающих выемочный штрек пород с крепью применительно к типичным условиям шахт Российского Донбасса при бесцеликовой охране выработок или с оставлением целиков ограниченных (до 10 м) размеров на основе анализа результатов шахтных наблюдений за смещениями контурных и глубинных реперов, раскрытием трещин, параллельных напластованию и секущих плоскости напластования может быть описан по следующей схеме.

До влияния очистных работ в породах кровли выемочных выработок наблюдаются согласованный изгиб слоев и образование трещин расслоения (рис. 4.24). В зависимости от глубины, деформационных и прочностных характеристик пород, вида их подрывки, типа и качества возведения установленной крепи, времени включения ее в механическую работу, срока поддержания выработки глубина расслоения изменяется от 0,4 м (в выработках с нижней подрывкой, закрепленных качественно установленными анкерами в устойчивые породы кровли) до 2,0 м (в выработках с двусторонней подрывкой, закрепленных аркой с оставлением значительных пустот над верхняками рам), а величина суммарного раскрытия трещин расслоения двухметрового приконтурного слоя кровли – соответственно от 1 до 10 мм. Трещины распространяются приблизительно на одинаковые расстояния в обе стороны от вертикальной оси выработки. На удалении от стенок выработки до 0,6 м могут наблюдаться трещины отжима.

В 15-20 м впереди лавы в зоне опорного давления в породах непосредственной кровли пласта со стороны нижнего бока выемочной выработки на удалении от контура в 0,8-1,2 м образуется трещина 1 (рис. 4.25), секущая плоскости напластования под углом около 750, поверхность которой ориентирована параллельно продольной оси выработки. Суммарное раскрытие трещин расслоения двухметрового приконтурного слоя кровли выработки Sd возрастает в два раза в сравнении с начальным значением Sdо.

В 5-10 м впереди лавы в непосредственной кровле пласта на удалении от контура в 1,7-2,0 м образуется трещина 2 (рис 4.26), плоскость которой параллельна плоскости трещины 1. В момент образования трещины 2 раскрытие трещины 1 может быть различным (от 0,5 до 4,0 мм). Происходит дальнейшее увеличение величины раскрытия трещин расслоения (Sd = 2,5Sdо) при росте на 20% глубины расслоения пород кровли. Наибольшие смещения кровли наблюдаются посередине пролета выработки, наименьшие – у нижнего бока.

За лавой на расстоянии до 5 м образуется трещина 3 (рис. 4.27), плоскость которой также параллельна плоскости трещины 1. Трещины отжима 4 образуются на удалении от контура до 0,6 м. Затем происходит дальнейшее увеличение ширины раскрытия трещин расслоения (Sd = 4Sdо) и рост глубины расслоения пород кровли. За лавой на расстоянии до 18-20 м наблюдаются значительное расслоение пород кровли Sd = 4,5Sd° (рис. 4.28). Имеет место появление новых трещин 5 в уже образовавшихся породных блоках.

Результаты обработки данных замеров трещиноватости пород в нижнем боку выработки в зоне влияния очистных работ при бесцеликовой охране являются основой прогноза состояния сопряжения выработки со второй лавой и устойчивости пород кровли в призабойном пространстве лавы с целью разработки мероприятий по предотвращению обрушения пород.