раздел 2.4) параметров , характеризующих предельное состояние пород кровли с учетом воздействия взрывных работ на кровлю пласта (крепь АКП) и без воздействия (крепь КПС), планировалось выполнить комплексные исследования с проведением буровзрывным способом вентиляционного и откаточного штреков к границе выемочного участка № 7 2-й южной лавы пласта горизонтов 980 - 1047 метров шахты им. Менжинского ПО "Первомайскуголь".
Характеристика горно-геологических и технических параметров экспериментальных забоев приведена на рис. 2.2. Установление количества дополнительных трещин , приходящихся на 1 погонный метр выбуриваемых кернов с установлением глубины , их проникновения в кровлю (известняк с ), предусматривалось производить с помощью работающего на участке № 7 дегазационного бурстанка типа Б-100П. Испытание обработанных образцов кернов (диаметром 50 мм, длиной 50 мм) на сжатие и растяжение планировалось производить на универсальном прессе типа ЕДZ-20 в лаборатории сопротивления материалов Горного факультета УИПА.
Замер податливости крепи типа АКП-11,2 и КПС-11,2, выполненных из одинакового спецпрофиля СВП-33 с одинаковой несущей нагрузкой (250 кн/м2) и плотностью крепи через 0,5 метра, производился через 10 метров на замерных станциях каждые 7 дней по мере проведения штреков вслед за подвиганием лавы.
Лава длиной 250 метров по пласту , имеющего мощность =1,05-1,1 м с пологим (до 15?) залеганием, была оснащена механизированным комплексом КМ-103 и работала с выполнением противовыбросных мероприятий и сейсмоакустическим прогнозом с темпами 25 - 30 метров в месяц. Суточное подвигание проходческих забоев вслед за лавой составляло 1,5 - 1,8 метра. Под вентиляционным и над откаточным штреками выкладывалась бутовая полоса шириной 10 - 15 м.
Замеры податливости крепи АКП-11,2 и КПС-11,2 в замках и от вдавливания ее в почву (алевролит =5), уменьшения поперечного сечения выработок производились по реперным отметкам с помощью маркшейдерской линейки. Величина абсолютной податливости крепи АКП-11,2 и КПС-11,2 определяется зависимостью
где - податливость крепи;
- податливость крепи в замках;
- величина вдавливания ножек крепи в почву.
Рис. 2.2. Схемы экспериментальных забоев 2-ой южной лавы пласта горизонта 980 - 1047 м шахты им. Менжинского:
а - вентиляционный штрек: крепь АКП-11,2, =14 м2; =7-8; =1,1 м;
б - откаточный штрек: крепь АКП-11,2, =14 м2; =7-8; =1,1 м;
в - вентиляционный штрек: крепь КПС-11,2, =14 м2; =5; =1,1 м.
Замер фактического горного давления на сопряжении откаточного и вентиляционного штреков с лавой в 5 - 6 метрах от проходческих забоев производился с помощью регистраторов давления типа РДК (изготовитель Горловский машзавод), устанавливаемых между кровлей и тумбой ОКУ.
Замер поперечного сечения на замерных станциях производился через каждые 7 дней, на основании расчета , одновременно с замерами податливости крепи и конвергенции кровли на сопряжении штрека с лавой. (здесь - предыдущий замер, м2; - последующий замер, м2).
Значение коэффициента , учитывающего деформацию пород кровли при воздействии взрывных работ на кровлю пласта (крепь АКП), производился по методике НГА Украины с использованием физической модели расчета в комплексе с проведением шахтных экспериментов [78; 79].
Расчет общей энергии взрыва ВВ в каждом проходческом забое на базе гидродинамической теории взрыва ВВ (аммонит Т-19 и угленит Э-6) с определением доли энергии взрыва ВВ, идущей на дополнительное трещинообразование [78; 79] при воздействии взрывных работ на кровлю пласта (крепь АКП-11,2), выполнялся по известным методикам [45; 46; 63; 83; 118; 120; 144].
После выполнения экспериментальных и аналитических исследований устанавливались эмпирические зависимости значений и с разработкой алгоритмов и програм расчета для выбора типа крепи. Аналитическими расчетами была проверена их точность для практического применения на шахтах и в объединениях при выборе типа крепи по новой методике [78; 79; 83].
2.3. Разработка физической модели поведения пород кровли при воздействии взрывных работ на кровлю пласта
Воздействие взрывных работ на выше пласта (крепь АКП-11,2) в сечении экспериментальных забоев (шахта им. Менжинского), проводимых по выбросоопасному пласту вслед за подвиганием лавы к границе выемочного блока, аналогично для 50 % шахт Донбасса, где выемочные выработки с пологим (до 15?) залеганием пластов производится буровзрывным способом с применением технологических паспортов ДонУГИ.
Под воздействием взрывных работ на выше пласта с разрывом сплошности (хрупкие породы кровли с ) возникает дополнительная трещиноватость, расширяются и углубляются микро- и макротрещины пород кровли, ускоряется процесс предельного состояния пород кровли и увеличиваются связанные с этим дополнительные затраты на ремонт и перекрепление выработок [76; 79; 83].
Для установления коэффициента деформации пород кровли построим физическую модель аналитического решения задачи с использованием гидродинамической теории взрыва ВВ [118 - 120; 132]. В опытном забое (шахта им. Менжинского) на расстоянии 0,7 выше пласта условно выделим куб с ребром . На рис. 2.3 представлено поперечное сечение экспериментального забоя с проекцией площади куба и начальным его объемом до взрыва шпуровых зарядов 4 по линии 1 контура кровли экспериментальной выработки [78; 79]. После взрыва шпуровых зарядов 4 по контурной линии 1 под воздействием давления МПа [45; 46; 144] газообразных продуктов взрыва ВВ, детонационных волн 3 и дополнительной трещиноватости 8 с деформацией пород кровли первоначальный объем мгновенно превратился в объем
с ребром ,
где - линейная величина прироста деформации пород во всех направлениях;
- коэффициент, учитывающий деформацию пород кровли.
Учтем, что
. (2.3)
Значение параметра первоначального объема имеет величину .
По