Шахтные исследования трещиноватости породных массивов, вмещающих горные выработки (стр. 3 )

После надработки состояние крепления на участках ходков между сбойками № 000-№ 000 значительно ухудшилось, зазоры между конвейером и крепью, а также между подвижными составом и крепью во многих местах не соответствовали нормативным. Поэтому для обеспечения нормальной эксплуатации ходков регулярно проводились работы по их перекреплению.

Однако с течением времени и вновь установленная крепь деформировалась, световое сечение уменьшалось до размеров, затрудняющих безопасную эксплуатацию оборудования в ходках и усложняющих вентиляцию выработок. Уже через год отдельные участки ходков нуждались в повторном перекреплении.

Для наблюдений за смещениями вмещающих вентиляционный ходок № 4 пород были оборудованы четыре замерные станции (ЗС-1р – в 36 м ниже сбойки № 000; ЗС-1 – в 41 м ниже сбойки № 000; ЗС-2 – в 22 м ниже сбойки 211; ЗС–3 - в 20 м ниже сбойки № 000). Схемы замерных станций были аналогичны представленной на рис. 4.9.

С учетом допущения, что процесс смещений боковых пород на участках выработок, расположенных под целиками угля, оставленными на вышележащем пласте, реализуется во времени аналогично таковому в выработках, попадающим после надработки под выработанное пространство [108], были определены расчетные значения смещений в местах оборудования замерных станций за период наблюдений. Сравнение расчетных и фактических смещений, показало, что фактические значения смещений кровли оказались ниже расчётных, а значения смещений боков выработок больше расчётных [104], поэтому можно предположить, что в условиях экспериментальных исследований известная методика расчётов является неработоспособной.

На участке между сбойками № 000-209 (рис. 4.10) исследовалась трещиноватость пород кровли с помощью оптического прибора типа РВП. С целью изучения процесса расслоения приконтурных пород кровли были проведены повторные замеры трещиноватости оптическим прибором в шпурах. Графическая иллюстрация процесса расслоения пород представлена на рис. 4.11.

В штреках № № 000, 2009 шахты «Майская» были оборудованы замерные станции, на которых исследовался процесс и проведены замеры смещений породного контура (рис. 4.12-4.13). Измерения ширины раскрытия трещин и расстояния между ними в породах кровли проводились в штреках № № 000, 2009, 1017, 1016, 1018 шахты «Майская», № № 000, 518, 519 шахты «Юбилейная», № № 000, 612, 614, 616 шахты «Аютинская». Одновременно в штреках шахт «Юбилейная» и «Аютинская» проводились замеры смещений пород.

Графическая интерпретация результатов измерений раскрытия трещин и смещений приконтурного массива показана на рис. 4.14-4.20. Как видно из графиков, влияние очистных работ сказывается на расстоянии 4-30 м впереди

Рис 4.14. Графики смещения контурных реперов (UK        , мм), роста суммарного раскрытия трещин двухметрового

приконтурного слоя кровли , мм (линии 1 и 2), изменения соотношения и UK (k) (линии 1' и 2') в

зависимости от расстояния до очистного забоя (L, м), построенные по данным измерений в штр. № 000

ш. "Юбилейная" на ЗС–1 в шпурах № 1 и № 2 (линии 1, (1') и 2, (2') соответственно)

Рис. 4.15. Графики смещения контурных реперов (UK, мм), роста суммарного раскрытия трещин двухметрового

приконтурного слоя кровли , мм (линии 3 и 4), изменения соотношения и UK (k) (линии 3' и 4')

в зависимости от расстояния до очистного забоя (L, м), построенные по данным измерений в штр. № 000

ш. "Юбилейная" на ЗС–2 в шпурах № 3 и № 4 (линии 3, (3') и 4, (4') соответственно)

Рис. 4.16. Графики смещений контурных реперов (UK, мм), роста суммарного раскрытия трещин двухметрового

приконтурного слоя кровли , мм (линии 1 и 2), изменения соотношения и UK (k) (линии 1' и 2')

в зависимости от расстояния до очистного забоя (L, м), построенные по данным измерений в штр. № 000

ш. "Юбилейная" на ЗС–1 в шпурах № 1 и № 2 (линии 1, (1') и 2, (2') соответственно)

Рис. 4.17. Графики смещений контурных реперов (UK, мм), роста суммарного раскрытия трещин двухметрового

приконтурного слоя кровли , мм (линии 3 и 4), изменения соотношения и UK (k) (линии 3' и 4')

в зависимости от расстояния до очистного забоя (L, м), построенные по данным измерений в штр. № 000

ш. "Юбилейная" на ЗС–2 в шпурах № 3 и № 4 (линии 3, (3') и 4, (4') соответственно)

Рис. 4.19. Графики смещений контурных реперов (UK, мм), роста суммарного раскрытия трещин двухметрового

приконтурного слоя кровли , мм (линии 1, 2 и 3) в зависимости от расстояния до очистного забоя

(L, м), построенные по данным измерений в штр. № 000 ш. "Аютинская" на ЗС–1 в шпурах № 1, № 2 и

№ 3 (линии 1, 2 и 3 соответственно)

забоя первой лавы (зона опорного давления первой лавы) при бесцеликовой охране выработок, и на расстоянии 4-12 м за забоем первой лавы при охране штрека целиком. Начало периода проявлений опорного давления отмечается как момент появления смещений пород боков и опусканий кровли выемочных выработок. В отдельных случаях первоначально наблюдаются смещения боков, а затем кровли выработок. Смещения верхнего бока происходят значительно интенсивнее смещений нижнего бока. Впереди очистного забоя наиболее интенсивно опускается кровля штреков с верхней стороны (со стороны лавы), а наименьшая интенсивность опусканий кровли наблюдается с нижней стороны. Значения смещений кровли штреков в створе лавы составляют 9-67 мм – с верхней стороны, 6-60 мм – посредине, 3-18 мм – с нижней стороны.

За очистным забоем формируется зона интенсивных смещений, протяженность которой составляет 20-25 м в штреке № 000; 40-50 м – в штреке № 000; около 70 м – в штреке № 000 шахты «Юбилейная»; более 100 м – в штреке № 000 шахты «Аютинская». Средняя скорость опускания кровли в этой зоне составляет 1,6 мм/сут; 15,7 мм/сут.; 8,5 мм/сут.; 0,6 мм/сут. соответственно в штреках № № 000, 518, 517 и 614. Наибольшие значения кровли наблюдаются с верхней стороны штреков, за исключением участка штрека № 000, где вблизи ЗС-2 расположена камера. Разность смещений кровли у противоположных стенок – 15-25 мм; 215-250 мм; 55 мм; 2-38 мм соответственно в штреках № № 000; 518; 517 и 614. При достижении разности смещений кровли у противоположных стенок выработки 40-80 мм, что зависит от величины пролета выработки и физико-механических свойств вмещающих ее пород, происходит разлом кровли со стороны угольного массива. Аналогичный разлом может происходить и со стороны охранной полосы.

Наибольшая скорость сближения боков наблюдается в штреке № 000 (2,6-2,8 мм/сут.), а в штреках № № 000, 517; 614 она составляет 1,0-1,3 мм/сут. При этом значения смещений верхнего бока существенно превышают значения смещений нижнего. На отдельных участках штреков шахты “Юбилейная” имело место разрушение уже деформированной бермы. Это приводит к увеличению ширины выемочной выработки и интенсификации трещинообразования и смещений.

За зоной интенсивных смещений следует зона стабилизации. В этой зоне скорость смещений кровли штреков не превышает 1 мм/сут. и затухает с удалением от очистного забоя. На расстоянии 100 м за лавой наибольшие значения смещений кровли составляют 125; 500; 350 и 50 мм соответственно в штреках № № 000; 518; 517 и 614. При смещениях кровли более 200 мм наблюдаются деформации элементов деревянной крепи, с увеличением значений смещений до 500 мм более половины рам имеют деформации, что требует производства ремонтных работ для обеспечения возможности повторного использования штреков. На участках штреков с двухсторонним разломом кровли в зоне опорного давления второй лавы заанкерованная породная толща может обрушаться. Образование разломов кровли штреков, параллельных оси последних, увеличивает вероятность вывалообразования на сопряжении их с очистной выработкой.

Развитие трещин расслоения кровли штреков начинается одновременно с началом процесса опусканий её. При отсутствии трещин в породах кровли смещения не наблюдаются. За лавой мощность приконтурного слоя, подверженного расслоению, не превышает 1,5 м. После вовлечения в механическую работу рам деревянной крепи со средними стойками (ремонтинами) ширина раскрытия трещин расслоения, расположенных на удалении до 150 мм от контура, уменьшается. Замеры ширины раскрытия трещин с фиксацией их положения выполнялись в шпурах различной глубины (1,7-2,0 м) с различными углами отклонения от нормали к плоскости кровли (1-20˚).

Графики изменения суммарной ширины раскрытия трещин приконтурного слоя пород ∑δ в зависимости от расстояния до очистного забоя L приведены на рис. 4.14-4.20. Номер каждой линии на графиках соответствует номеру шпура в котором проводились замеры. Из графиков видно, что интенсивность расслоения кровли посредине ее пролета выше, чем у края со стороны нижнего бока штрека. При этом интенсивность расслоения зависит от характеристик начальной трещиноватости, под которой понимается суммарное раскрытие трещин двухметрового приконтурного слоя до влияния очистных работ. Увеличение начальной трещиноватости приводит к росту интенсивности расслоения. Графики ∑δ = f (L) , построенные по данным наблюдений на разных замерных станциях в одном и том же штреке, имеют идентичный геометрический вид, построенные же по данным наблюдений в разных штреках – геометрически различны. Это свидетельствует о том, что породные и горнотехнические условия проведения и поддержания выемочных выработок определяют характер расслаиваемости кровли.