Закономерности влияния закладочных массивов на напряженное состояние боковых пород в откаточных штреках

Abstract

Цель исследований – определить на оптических моделях, имитирующих углепородный массив с выработками, закономерности распределения напряжений в боковых породах при охране откаточных штреков закладочным массивом. В работе используется комплексный метод, включающий анализ и обобщение условий охраны и поддержания участковых подготовительных выработок при разработке крутонаклонных и крутых угольных пластов, физическое моделирование с оптическими материалами и обработку экспериментальных данных. В результате выполненных исследований устойчивости участковых подготовительных выработок, при их охране податливыми сооружениями, установлено влияние закладочного массива на напряженное состояние боковых пород. Зафиксировано, что с увеличением жесткости надштрековой охранной полосы из дробленой породы ограниченных размеров, наибольшие касательные напряжения концентрируются в области контура выработки и у верхней границы бутовой полосы.Размещение закладочного массива в отработанной части лавы, на высоту этажа, обеспечивает плавный прогиб боковых пород по всей площади выработанного пространства и равномерное распределение напряжений в боковых породах. Напряженно-деформированное состояние боковых пород в углепородном массиве, вмещающем выработки, зависит от жесткости охранных сооружений, физико-механических свойств боковых пород и длины участка в породах кровли,который поддерживается охранным сооружением. Влияние закладочного массива на напряженное состояние боковых пород, оценивается с помощью коэффициента, учитывающего уровень концентрации напряжений в породах кровли и почвы разрабатываемого пласта, величина которого зависит от жесткости охранных сооружений, расположенных над штреком, изгибной жесткости боковых пород и длины участка в породах кровли, который поддерживается охранным сооружением. В условиях глубоких шахт, при разработке крутонаклонных и крутых угольных пластов, эксплуатационное состояние участковых подготовительных выработок, когда для их охраны используются надштрековые бутовые полосы или закладка выработанного пространства при ведении очистных работ, обеспечивается с учетом оптимального гранулометрического состава дробленой породы, влияющего на величину жесткости охранного сооружения.The purpose of the research is to determine on the optical models that simulate a coal-bearing massif with workings, the patterns of stress distribution in the side rocks while guarding the return drifts by the filling array. A complex method is used in the work, including analysis and generalization of the conditions for the protection and maintenance of local preparatory workings in the development of steeply inclined and steep coal seams, physical modeling with optical materials and processing of experimental data. As a result of the studies of the stability of local preparatory workings, when they are protected by compliant structures, the influence of the filling mass on the stress state of the lateral rocks is established. It has been recorded that with increasing rigidity of the over-track guard strip of crushed rock of limited size, the greatest tangential stresses are concentrated in the area of the output contour and at the upper boundary of the rubble strip. Placing a filling mass in the worked-out part of the lava, to the height of the floor, provides a smooth deflection of the lateral rocks over the entire area of the worked out space and a uniform distribution of stresses in the lateral rocks. The stress-strain state of the side rocks in the coal-bearing massif containing the mine depends on the rigidity of the security structures, the physical and mechanical properties of the side rocks and the length of the section in the roof rocks, which is supported by the security structure. The influence of the stowage massif on the stress state of the side rocks is estimated using a coefficient that takes into account the level of stress concentration in the rocks of the roof and soil of the developed formation, the value of which depends on the rigidity of the security structures located above the drift, the bending stiffness of the side rocks and the length of the section in the roof rocks, which supported by a security structure. In deep mines, in the development of steeply inclined and steep coal seams, the operational condition of local preparatory workings, when over-run rubble strips are used for their protection or the laying of the mined-out space during the treatment works, is provided taking into account the optimal particle size distribution of crushed rock, which affects the amount of hardness of the guard facilities.