Первинний крок обвалення покрівлі в очисних вибоях як резонансне явище.

Abstract

Мета. Пошук методики прогнозу первинного і вторинного кроків обвалення покрівлі на основі ідеї про виникнення вихро - хвильового резонансу перед процесом руйнування. Методи дослідження. Аналіз сучасних уявлень про види і характер протікання вихро-хвильових резонансів, лабораторні дослідження резонансних явищ при деформації і руйнуванні гірських порід в об'ємному полі стискаючих напружень (за допомогою установки нерівнокомпонентного тривісного стискання ІФГП НАН України), аналіз натурних спостережень за резонансними явищами на Землі, в гірському масиві. Результати дослідження. Раніше проведені дослідження показали, що будь-яке руйнування гірських порід при зовнішньому впливі є наслідком резонансу. Умовою виникнення резонансу з точки зору фізики є кратність частот коливань, швидкостей і характерних розмірів взаємодіючих об'єктів-резонаторів в загальному гравітаційному чи іншому полі. В роботі показано, що на Землі діє пульсаційно-спіновий резонанс, при якому період (частота) обертання Землі і всіх її структурних елементів навколо власної осі на дев'ятій гармоніці збігається з періодом (частотою) пульсації. Резонанс на пульсаційній складовій відбувається на всіх гармоніках і є напівхвильовим, резонанс на вихровій складовій (антирезонанс) відбувається тільки на непарних гармоніках і є хвильовим. Під час ведення гірничих робіт з видобутку корисних копалин обвалення порід покрівлі можливо за участю обох видів резонансу. Первинний крок обвалення компетентного породного шару при веденні очисних робіт дорівнює довжині хвилі власних (поперечних) коливань і становить дев'ять його потужностей. Вторинний крок дорівнює довжині хвилі на дев'ятій гармоніці. У слабких породних шарах резонанс можливий на хвилі пульсації і крок обвалення кратний півдовжині хвилі. Наукова новизна. Первинне і вторинне обвалення покрівлі в очисних виробках шахт є резонансними явищами. Крок первинної і вторинної посадки є результатом пульсаційно-спінового резонансу або резонансу чисто пульсаційного та визначається в основному потужністюпородних шарів і кратністю її довжині (півдовжині) хвилі і різкістю контакту між шарами. Практична значимість. Дано рекомендації щодо визначення кроку первинної і вторинної посадки покрівлі в залежності від потужності шарів покрівлі та різкості контакту між ними для конкретних гірничо-геологічних умов відробки вугільних пластів.