Изменение поля напряжений вокруг выработки с различными видами крепи при ее сохранении после прохода лавы

Abstract

В статье рассмотрен процесс упругопластического деформирования углепородного массива вокруг горной выработки в зоне ее сопряжения с лавой. В зоне влияния очистных работ крепь горных выработок подвергается серьезному испытанию, так как нагрузки здесь намного возрастают. Поэтому вопрос об оптимальном виде крепления сопряжений имеет большое значение, особенно при сохранении выработки на повторное использование. Приведены распределения значений параметров, характеризующих разнокомпонентность поля напряжений и разгрузку массива от горного давления, а также зоны неупругих деформаций в трѐх случаях: когда применяется рамная, анкерно-рамная крепь и анкернорамная, усиленная канатными анкерами. Показано, что при использовании рамной крепи очистные работы приводят к формированию зоны возможного обрушения разрушенной горной породы и к критическому повышению уровня разнокомпонентности пород слева от выработки. При использовании анкерной крепи в кровле формируется породно-анкерный блок, и после прохода лавы грузонесущее перекрытие выработки остаѐтся в работоспособном состоянии. Однако в неустойчивых вмещающих породах или при наличии слабого слоя пород в основной кровле выработки существует вероятность опускания скреплѐнного анкерами блока. Поэтому в качестве крепи усиления применяются канатные анкера глубокого заложения, позволяющие связать грузонесущее перекрытие с ненарушенными породами в глубине массива.

У статті розглянуто процес пружно-пластичного деформування вуглепородного масиву навколо гірничої виробки в зоні її сполучення з лавою. У зоні впливу очисних робіт кріплення гірничих виробок піддається серйозному випробуванню, оскільки навантаження тут набагато зростають. Тому питання про оптимальний вид кріплення сполучень має велике значення, особливо при збереженні виробки на повторне використання. Наведено розподіл значень параметрів, що характеризують різнокомпонентність поля напружень і розвантаження масиву від гірського тиску, а також зони непружних деформацій у трьох випадках: коли застосовується рамне, анкерно-рамне кріплення і анкерно-рамне, посилене канатними анкерами. Показано, що при використанні рамного кріплення очисні роботи призводять до формування зони можливого обвалення зруйнованої гірської породи і до критичного підвищення рівня різнокомпонентності порід ліворуч від виробки. При використанні анкерного кріплення в покрівлі формується породно-анкерний блок, і після проходу лави вантажонесуче перекриття виробки залишається в працездатному стані. Однак в нестійких вміщуючих породах або при наявності слабкого шару порід в основній покрівлі виробки існує ймовірність опускання скріпленого анкерами блоку. Тому в якості посилення кріплення застосовуються канатні анкери глибокого закладення, що дозволяє зв’язати вантажонесуче перекриття з непошкодженими породами в глибині масиву.

This article describes a process of elastic-plastic deforming of the rock-and-coal massive around the tunnel in the area of the face end. In the area of winning operation influence, supports of the tunnels are under much greater load which essentially grows here. Therefore, availability of optimal form of the ends supporting is of great importance, especially in case of tunnel conservation for further usage. Distributions of parameter values which characterize multicomponent stress field, pressure relief in the rock mass and zones of inelastic deformations are shown for three types of support: frame support; anchorframe support; and anchor-frame support reinforced by the rope anchors. It is shown that winning operations with using frame support led to formation of a zone with possible fall of the disturbed rocks and critical growth in number of the rock components from the left side of the tunnel. When anchor supports are used, a rock-anchor block is formed in the tunnel roof, and when the face has been driven a load-carrying canopy remains in operable state. However, in condition of instable adjoining rocks or weak rock layer in the main roof of the tunnel there is a probability that a block reinforced by the anchors could subside. Therefore, deep rope anchors are used as a reinforced support as they tie together load-carrying canopy with the virgin rock mass.