раздел 2.1).
Согласно исследованиям О. Якоби [46], наиболее существенными факторами, оказывающими влияние на конвергенцию пород в выработках с односторонним выработанным пространством, не подверженных воздействию параллельных этим штрекам краевых частей соседних пластов, являются глубина (Н), мощность пласта (М), свойства пород почвы (определяемые условным показателем GL), способ охраны выработки со стороны выработанного пространства (оцениваемый условным индексом SV) и высота штрека. По данной методике определяется конечная конвергенция пород в выработке КEV, выраженная в долях исходной высоты выемочной выработки:
% (1.3)
Условный показатель жесткости полосы SV принимается равным 1 для жесткой (ангидритовой) полосы, 2 для породной полосы или деревянных костров и 3 при отсутствии полос. Показатель прочности пород почвы изменяется от 1 (для прочных) до 6 (для слабых) пород.
Одним из основных достоинств рассматриваемого метода является то, что в уравнении регрессии, для определения предполагаемой величины конвергенции пород в выработке, содержится значение стандартного отклонения средних величин для условий проанализированных штреков. В условиях Рурского угольного бассейна величина стандартного отклонения составляет 3%, а для Ахенского - 5%.
К недостаткам данного метода можно отнести то, что при расчете прочности вмещающих пород не учитываются породы кровли и боков выработки, а также не совсем корректный учет вида и параметров искусственного сооружения.
Аналогичный подход, для условий шахт Великобритании, предложил Джонсон [48, 49], но он использовал ряд номограмм. Кроме факторов, учитываемых в приведенном выше методе, в своем методе Джонсон также учитывает способ проведения, обводненность почвы и форму выработки, а также пределы прочности пород кровли и почвы.
Для более наглядного сравнения методов была построена сравнительная номограмма смещения вмещающих пород (рис. 1.5) для мощности угольного пласта 1м, средней прочности пород на одноосное сжатие 40 МПа, сечении выработки 10 м2 и охране штрека односторонней бутовой полосой шириной 8m, возводимой скреперной установкой. Коэффициент ослабления пород, учитываемый в методике ВНИМИ, принят равным 1.
В методах ДонУГИ (64 г.), ДонУГИ (84 г.) и ВНИМИ характер зависимости U = f (Нр) одинаков. Функции ДонУГИ (64 г.), и ВНИМИ были бы практически идентичны если бы прочность пород в методе ДонУГИ (64 г.), была бы скорректирована на величину коэффициента ослабления пород. Расчеты, проводимые для разных величин прочности пород и мощности угольного пласта, позволяют сделать вывод, что средняя величина коэффициента ослабления пород, которую следовало бы применить в методе ДонУГИ (64 г.), для получения результатов соответствующих методе ВНИМИ, составляет 0,37.
Анализ перечисленных методов показал, что помимо вопроса о влиянии того или иного фактора, спорным остается вопрос определения толщи пород, участвующих в смещении породного контура выработки.
Рис. 1.5 Смещения пород в выработках, проводимых позади очистного забоя и охраняемых односторонними породными полосами, рассчитанные по методу: 1 - ДонУГИ (64 г.); 2 - ДонУГИ (84 г.); 3 - О. Якоби; 4 - ВНИМИ.
В своих работах О.Якоби, а также Готце и Каммер [50] для расчета прочности вмещающих пород рекомендуют учитывать только прочность пород почвы, при этом свойства пород учитываются только на глубину 6 м.
В Инструкции [2] расчетное сопротивление пород сжатию по контуру поперечного сечения выработки рекомендуется определять с учетом всех вмещающих ее слоев мощностью более 0,5 м, залегающих на расстоянии от контура: в кровле - 1,5 ширины В выработки, в почве - 1 В, в боках 1 В. Эти ограничения в расстояниях необоснованны и не подтверждаются исследованиями проявления горного давления [51, 52, 53 и др.].
В 1971 г. Суворов Н.А. и Чугай М.И. предложили свой метод определения средней прочности вмещающих пород для выработок, расположенных вне зоны влияния очистных работ [54]. Согласно этого метода, размер зоны влияния выработки принимается равным трем наибольшим размерам выработки. Для оценки крепости массива пород в зоне влияния выработки используются значения приведенных коэффициентов кровли, почвы и боков выработки, которые определяются с учетом площади каждого слоя пород, залегающего в пределах зоны влияния выработки и расстояния от начала координат до центра тяжести рассматриваемого слоя. Так как данный метод не получил дальнейшего применения в нормативных методиках и ввиду сложности его применения в реальных шахтных условиях, в данной диссертационной работе этот метод рассматриваться не будет.
Из анализа результатов наблюдений за проявлением горного давления по глубинным реперам следует, что наиболее полно степень участия породных слоев по мере удаления от контура выработки отражает характер расслоения пород. Смещение их сопровождается расслоением (чем больше степень расслоения, тем больше смещения, особенно на контуре выработки). По мере удаления от него вглубь массива степень расслоения и величина смещений пород уменьшаются. Оба показателя зависят не только от физико-механических свойств пород, но и от способов проведения, охраны и видов примыкания к очистным забоям.
Андриенко В.М. (ДонУГИ (84 г.)), предложил свой метод расчета средневзвешенной прочности вмещающих пород с учетом коэффициента расслоения пород, принимаемого в зависимости от способа проведения и поддержания выработки [55]. Согласно этому методу, толща пород, участвующая в смещении породного контура, в зависимости от способа проведения и поддержания выработки, изменяется от 8 до 20 м. Отсюда следует, что, при одном и том же литологическом составе пород, степень участия отдельных слоев различна и средняя прочность пород неодинакова. Поэтому, среднюю прочность следует определять отдельно для каждого из периодов проведения и поддержания выработок, исходя из принятой системы разработки. Средняя прочность пород, участвующих в смещении контура, вычисляется по форму