Управление состоянием массива

Как уже отмечалось, нетронутый массив руд или пород находится в равновес­ном напряженном состоянии, которое нарушается после проведения в массиве горных выработок. Массив при этом обнажается, и часть его лишается естествен­ной опоры, вследствие чего происходит перераспределение напряжений. Если по­роды или руды неустойчивы, они могут обрушиться в сторону обнажения. Если же массив сложен устойчивыми породами, то характер их поведения зависит от раз­меров обнажения.

При наличии опор с двух сторон обнажения породы как бы прогибаются в сто­рону свободного пространства. При этом испытывают растягивающие напряже­ния, сопротивление которым почти в 10 раз меньше, чем сопротивление пород сжимающим напряжениям. Вследствие этого начинается растрескивание мас­сива, которое может переходить в обрушение. Обрушение обычно прекращает­ся; когда над выработанным пространством образуется устойчивая куполообраз­ная выемка — свод естественного равновесия. Давление налегающей толщи пе­редается на опоры этого свода, и по бокам выработанного пространства возника­ют зоны повышенного опорного давления. При небольшой глубине или при зна­чительной ширине выработанного пространства купол свода может достигать по­верхности. При наличии над выработанным пространством устойчивой кровли, а также при выемке руды сплошным фронтом позади забоя образуется нависаю­щая плита (консоль) из устойчивых пород, опорой которой служит забой. Эта пли­та под действием собственного веса и давления вышележащей толщи стремится опуститься в выработанное пространство, чему препятствует массив руды в забое. Поэтому в призабойной зоне массива также возникает повышенное опорное дав­ление (рис. 6.53, см. вкл.).

Опорное давление может в несколько раз превышать горное давление на дан­ной глубине в нетронутом массиве. Когда величина опорного давления становится больше сопротивления массива сжатию, он разрушается. В хрупких породах раз­рушение имеет взрывообразный характер и называется породным взрывом, а при больших масштабах разрушения — горным ударом. Это крайне опасное явление, приводящее к ката-строфическим последствиям.

Для избежания нежелательных или опасных по-следствий горным давлением при очистной выемке управляют различными способами:

естественным поддержанием очистного пространства;

обрушением налегающих пород;

искусственным поддержанием очистного пространства.

Естественное поддержание очистного простран-ства заключается в предо­хранении от обрушения налегающей толщи с помощью целиков — участков руд­ного массива, выполняющих роль опор. При пологом и наклонном залегании це­лики имеют форму столбов квадратного, прямоугольного, круглого поперечнных сечений (столбчатые целики) или сплошных стен (ленточные целики). При крутом падении целики оставляют сплошными. Размеры столбчатых целиков в плане мо­гут изменяться от 3 до 8 м при расстоянии между их осями от 6 до 20 м. Сплошные целики при крутом падении располагают через 30-100 м, их поперечные размеры достигают 6 — 30 м. Естественное поддержание очистного пространства возмож­но при устойчивых рудах и породах и глубине разработки не более 1000- 1500 м.

При обрушении налегающих пород целики и крепление отсутствуют, но доступ 5 очистное пространство невозможен и отбитую руду в основном выпускают под эбрушенными породами. Это приводит к перемешиванию руды с пустыми поро­гами, ее обеднению (разубоживанию). Его можно применять только в том случае, когда допустимо обрушение поверхности, а во вмещающих породах, находящихся = зоне обрушения, отсутствуют водоносные слои и плывуны, которые через обру­шение могут прорваться в подземные выработки и затопить их. Недопустимо так­же, чтобы отбитая руда слеживалась или самопроизвольно возгоралась (руды с

высоким содержанием серы).

Искусственное поддержание очистного пространст-ва осуществляют кре­пями различных конструкций или закладной. Крепь применяют для сохранения эчистного пространства только на время очистной выемки. Как правило, исполь­зуют деревянную крепь как самую дешевую, изредка металлическую в виде сто­ек и рам. При добыче руды механизированными комплексами применяют пере­движную механизированную металлическую крепь. Искусственное поддержа­ние очистного пространства крепями применяют в неустойчивых рудах и поро­дах.

Закладка — заполнение выработанного пространства различными материа­лами для предотвращения его обрушения.

По виду материала, служащего для закладки, и способу его размещения в вы­работанном пространстве различают сухую (сыпучую), гидравлическую и тверде­ющую (монолитную) закладку.