Для исследования влияния горно-технологических факторов на шахтах проведены наблюдения за 55 горными выработками на предмет их дефектности. Целью явилось установление влияния горнотехнических факторов на устойчивость эксплуатационных выработок. В качестве влияющих факторов выбраны: мощность (m) [м] и угол падения пласта (α) [ %]; глубина разработки (H) [м]; размер площади поперечного сечения в свету (s) [м²]; угол проведения (Ψ) [ %], форма сечения и вид крепления выработки. Результативными факторами являются главные напряжения σ₁ и σ₂ [МПа].

Исследованы зависимости напряжений от мощности пласта. При металлоарочном креплении зависимость напряжений от мощности пласта характеризуется формулами 1, 2, а при анкерном креплении – 3 и 4. Зависимости приведены для Саранского участка Карагандинского угольного бассейна . Коэффициенты корреляции обозначены как r

r = 0,86, (1)

, r = 0,92, (2)

r = 0,9, (3)

, r = 0,87, (4)

где и – напряжения σ₁ и σ₃ для металлоарочного крепления;

и – напряжения σ₁ и σ₃ для анкерного крепления.

Значения мощности варьировались для металлоарочного – в пределах от 2,0 до 5,5 м, а для анкерного – 1,5 до 5,5 м. Выходные значения изменяются в промежутке от 81,6 до 87,1 МПа, – от 19,5 до 25,5 МПа. А значения изменяются в диапазоне от 65,6 до 74,2 МПа, – от 9,7 до 11,8 МПа (рис. 1). Таким образом, значение напряжения больше, чем в 3,86 раза. Значения напряжения при анкерном креплении почти не меняются. Исследованы зависимости напряжений от угла падения пласта.

При металлоарочном креплении зависимость напряжений от угла падения пласта характеризуется формулами 5, 6, а при анкерном креплении – 7 и 8 – рис. 2 (r = 0,98)

(5)

(6)

(7)

. (8)

Функции , , характеризуются кубическими полиномами, а функция описывается экспоненциальной функцией.

Значения угла падения пласта для металлоарочного крепления варьировались в пределах α = 9–19,1 %, а для выработок с анкерным креплением – α = 7–14 %. Функция – возрастающая. Исследование зависимости напряжений от глубины разработки. При металлоарочном креплении зависимость напряжений от глубины разработки пласта характеризуется формулами 9, 10 [1], а при анкерном креплении – 11 и 12 – рис. 3 (r = 0,8)

(9)

(10)

(11)

. (12)

а) б)

Рис. 1. Влияние мощности пласта на величину напряжений σ₁ и σ₃, возникающих вокруг контура выработки, закрепленной металлоарочной (а) и анкерной (б) крепью

а) б)

Рис. 2. Влияние угла падения пласта на величину напряжений σ₁ и σ₃, возникающих вокруг контура выработки, закрепленной металлоарочной (а) и анкерной (б) крепью