Горное давление

Горные породы в нетронутом массиве находятся в состоянии напряженного равновесия. Угольный пласт на глубине Н испытывает напряжение а = уН, где у — средняя плотность горных парод, кг/м3; Н— глубина залегания пласта, м. В про­цессе выемки угля впереди забоя происходит перераспределение напряжений |рис. 6.24, см. вкл.).

В угольном пласте сохраняются напряжения, характерные для нетронутого массива. Уголь находится в состоянии трехосного сжатия. Зона опорного давле­ния характеризуется повышенным напряжением о = куН, где к — коэффициент концентрации напряжений (k > 1). В этой зоне уголь находится в состоянии двух­осного сжатия. Опорное давление имеет место по всему периметру выработанно­го пространства (впереди и позади лавы, в верхней и нижней ее частях). Оно ока­зывает влияние на состояние крепи подготовительных выработок, находящихся в зоне влияния очистных работ, может вызвать внезапное разрушение целиков угля.

Опорное давление является следствием пригрузки от нависающей консоли непосредственной и основной кровли, воспринимаемой краевой частью угольно­го массива.

Зона отжима непосредственно примыкает к забою. В ней уголь обычно раз­давлен и напряженное состояние им утрачено. Это обстоятельство способствует облегчению отделения угля от массива соответствующими исполнительными ор­ганами выемочных машин.

По мере подвигания очистного забоя волна опорного давления постоянно пе­ремещается, создавая повышенные и пониженные по сравнению со статическими напряжения в угольном пласте и прилегающих к нему породах.

Для создания безопасных условий в призабойном пространстве устанавливают крепь и осуществ-ляют комплекс мероприятий по управлению горным давлением.

Крепь может удерживать кровлю от обрушений только в непосредственной близости от забоя. Здесь кровля пласта и вышележащие породы удерживаются также силами сцепления. На некотором расстоянии от забоя влияние этой связи настолько ослабевает, что обычное крепление оказывается уже недостаточным.

Давление пород со стороны выработанного пространства может восприни­маться закладочным массивом или специальной крепью. Крепи различной кон­струкции и закладка защищают призабойное пространство от обрушений. В насто­ящее время для защиты призабойного пространства на пологих и наклонных пла­стах широко применяют механизированные крепи.

Согласно гипотезе шарнирных блоков (рис. 6.25) нагрузка на крепь создает­ся весом пород непосредст-венной кровли блока ABCD, который отламывается от массива по плоскости CD под углом ср к вертикали.