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
а) б)
Рис. 3. Влияние глубины разработки на величину напряжений σ1 и σ3, возникающих вокруг контура выработки, закрепленной металлоарочной (а) и анкерной (б) крепью
Значения глубины разработки H варьировались для металлоарочного крепления от 270 до 620 м; для анкерного крепления – от 290 до 730 м.
Напряжение σ1 при металлоарочном креплении возрастает от 64 МПа до 134 МПа или в 2 раза, а при анкерном креплении – от 48 МПа до 84,5 МПа или в 1,8 раза. Как видно из графика, σ3 при металлоарочном креплении возрастает от 12 МПа до 26 МПа или в 2,2 раза.
Анализ результатов наблюдений в диапазоне от 300 до 600 м показывает, что значение напряжения σ1 при металлоарочном креплении в 1,5 раза больше, чем при анкерном креплении, что свидетельствует об устойчивости выработок [2] при анкерном креплении, чем металлоарочном с ростом глубины.
Библиографическая ссылка
Демин В.Ф., Яворский В.В., Демина Т.В. ИССЛЕДОВАНИЕ ГОРНОГО ДАВЛЕНИЯ ВОКРУГ ВЫРАБОТОК С УЧЕТОМ ГЛАВНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ // Современные наукоемкие технологии. – 2015. – № 8. – С. 18-20;URL: https://top-technologies.ru/ru/article/view?id=35090 (дата обращения: 21.11.2024).