Оцінка стійкості бокових порід у вуглепородному масиві з урахуванням деформаційних характеристик охоронних споруд

Abstract

Мета роботи. Оцінити стійкість бокових порід у вуглепородному масиві, що вміщує виробки, з урахуванням деформаційних характеристик охоронних споруд.

Методи. Для досягнення поставленої мети були виконані лабораторні дослідження деформаційних характеристик охоронних споруд, розташованих між модельованими покрівлею і підошвою вугільного пласта, які піддавалися одноосьовому стисканню.

Результати. Доведено, що деформаційні характеристики охоронних споруд впливають на стійкість бокових порід у вуглепородному масиві, що вміщує виробки. Характер деформації охоронних споруд під дією зовнішньої сили визначається їх жорсткістю. За інших рівних умов, коли породи покрівлі і підошви мають постійну згинальну жорсткість, їх стійкість залежить від жорсткості підтримувальних конструкцій та напрямку дії навантаження, яке прикладається в тангенціальному (дерев‘яні костри, накатні костри) або радіальному (кущі зі стояків) напрямку. Для модельованих охоронних споруд зі збільшенням стискаючого навантаження фіксується одночасне лінійне зростання їх жорсткості і модуля деформації. Причому, для дерев‘яних піддатливих опор, коли навантаження прикладається поперек волокон, відбувається ущільнення затиснутих стояків дерев’яних конструкцій, внаслідок чого конвергенція бокових порід обмежується. Для жорстких конструкцій у вигляді кущів з дерев’яних стояків такої закономірності не простежується. Після втрати стійкості охоронної конструкції модуль деформації зменшується, що супроводжується збільшенням конвергенції бокових порід до повного руйнування конструкції. Рекомендується відмовитися від жорстких і одночасно крихких охоронних споруд, призначених для підтримання бокових порід.

Новизна. Стійкість покрівлі у вуглепородному масиві, що вміщує виробки, оцінюється за максимальної відносної деформації підтримувальних конструкцій в результаті одновісного стискання за допомогою коефіцієнта, що характеризує співвідношення жорсткості працездатної охоронної споруди і згинальної жорсткості бокових порід.

Практична значимість. Для забезпечення стійкості бокових порід у вуглепородному масиві і експлуатаційного стану виробок, що примикають до очисного забою на виймальній дільниці вугільної шахти, необхідно орієнтуватися на застосування піддатливих споруд.

Ключові слова: бічні породи, стійкість, гірнича виробка, охоронна споруда, жорсткість, модуль деформації.