Вы здесь

Геомеханічне обгрунтування параметрів і розробка комбінованого способу та засобів піддержання покрівлі на сполученнях штрек-лава в умовах нестійких порід

Автор: 
Черватюк Віктор Григорович
Тип работы: 
Дис. канд. наук
Год: 
2003
Артикул:
3403U004263
99 грн
(320 руб)
Добавить в корзину

Содержимое

Раздел 2
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ОСОБЕННОСТЕЙ
ФОРМИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО
СОСТОЯНИЯ МАССИВА НЕУСТОЙЧИВЫХ ПОРОД ВБЛИЗИ
СОПРЯЖЕНИЙ «ШТРЕК–ЛАВА».
2.1. Методика шахтных экспериментальных исследований
2.1.1. О б о с н о в а н и е п р и н ц и п о в к о н т р о л я г е о м е х а-
н и ч е с к и х п р о ц е с с о в.
Особенностью участка углепородного массива, вмещающего сопряжение «штрек-лава»,
является многократное его нарушение во времени, что отрицательно сказывается на
устойчивости узла сопряжения, поскольку происходят повторные нарушения уже
частично восстановившегося равновесия системы крепь-порода [101]. В целом
характер деформаций массива, вмещающего сопряжение, аналогичен деформациям
вокруг одиночной выработки (смещения породных обнажений по периметру выработки,
развитие процесса трещинообразования, возможность вывалообразования и т.п.).
Однако величина этих деформаций, характеристика их во времени и участки
наибольшего проявления имеют свои особенности, которые в значительной мере
зависят от характеристики сопряжения, способов его охраны и параметров крепи.
Известно, что степень нарушенности породного массива вблизи сопряжения на 30-40
% выше, чем вокруг одиночной выработки. Основной вид нарушения –
трещинообразование. Анализ результатов многолетних визуальных наблюдений,
выполненных автором настоящей работы, а также данные многочисленных
исследований, проведенных в других организациях [10, 14, 21, 32], показал, что
характерной особенностью этого участка массива является радиальное расположение
трещин. Из общего числа фиксируемых трещин радиальные на сопряжении составляют
до 40 % (в одиночной выработке 10-15 %). Размер этих трещин в начальный момент
практически одинаков с фиксируемым в одиночной выработке (до 1- 1,5 мм), но
характер распределения их по периметру различен. В одиночной выработке
радиальные трещины распределяются равномерно по периметру. На участке
сопряжения радиальные трещины концентрируются в узле и распространяются на
сопрягающуюся выработку и почву сопряжения. Распространение радиальных трещин в
глубину массива в одиночной выработке обычно не превышает 0,3–1 м, а на
сопряжении достигает 1,5-2 м.
Особенностью сопряжения является также иное направление радиальных трещин в
пределах площади породных обнажений. В одиночной выработке они направлены
обычно по ее длине, на сопряжении же более 50 % радиальных трещин направлены
под углом к продольной оси основной выработки, т.е. в направлении, близком к
продольной оси сопрягающейся выработки. Важно отметить, что последовательность
сооружения сопряжения не оказывает практического влияния на характер
расположения и количество радиальных трещин, однако на последующее развитие
процесса трещинообразования она имеет существенное влияние.
Известно, что на характер начального трещинообразования горно-геологическая
характеристика породного массива (из рассмотрения исключены участки
геологических нарушений), а также глубина ведения горных работ и схема
сопряжения существенного влияния не оказывают. В слоистых породах, особенно в
тонкослоистых, радиальных трещин на 15-20 % больше, чем в однородном массиве.
При этом прочностная характеристика переслаивающихся пород практически не
влияет на качественную и количественную характеристику радиальных трещин.
Как показали выполненные исследования, дополнительное трещинообразование
(главным образом радиальное) отмечается при смещениях породного контура в
пределах 100-150 мм в однородных крепких породах, 150-250 мм в однородных
слабых породах, 250-350 мм в слоистых породах независимо от прочности.
Повышенное смещение пород боков сопряжения характерно для стенок смежных
выработок при разветвлении и пересечении, при закруглении в выработке со
стороны меньшего радиуса. Величина смещений пород в рассмотренных случаях на
20-30 % больше смещений пород в одиночной выработке, расположенной в
сопоставимых горно-геологических условиях.
Все это указывает на необходимость и целесообразность изучения процессов
формирования зон неупругих деформаций посредством контроля процессов
трещинообразовния в породном массиве. Наиболее полную и достоверную информацию
о трещиноватости массива дают геофизические методы контроля, в особенности
ультразвуковой (УЗ).
Практическое применение ультразвука в геоконтроле тесно связано с вопросами
распространения упругих волн в твердых средах. Присущие этим средам
инерционность и упругость обуславливают действие в них законов Ньютона и Гука.
Указанные законы, в свою очередь, объясняют переход от возбуждаемых внешним
источником колебаний элементарного объема среды к распространению в ней упругой
волны. При распространении упругих волн в твердой среде возникают механические
деформации сжатия и сдвига, которые переносятся волной из одной точки среды в
другую.
В качестве характеристики среды, определяющей ее инерционные свойства,
выступает плотность (г). Упругие свойства изотропных твердых сред,
характеризующие их способность сопротивляться изменению формы или объема под
действием механических колебаний, описываются двумя независимыми упругими
константами, например, постоянными Ламе l0 и m или модулями нормальной
упругости Е и сдвига G.
Распространение акустических колебаний в идеальной упругой среде сопровождается
переносом энергии без переноса вещества и описывается уравнениями динамического
равновесия или, как их еще называют, уравнениями движения, которые могут быть с
учетом закона Гука разбиты на 2 уравнения:
для растяжения
(2.1)
и сдвига
.