Исследование на моделях устойчивости боковых пород при внезапных обрушениях расслоившейся толщи

Abstract

Целью работы является определение условий устойчивости боковых пород в углепородном массиве вмещающем выработки, при поддержании кровли угольного пласта податливой опорой. Для достижения поставленной цели были выполнены исследования с привлечением основных положений классической механики, теории упругости и колебаний, а также лабораторные исследования на моделях из эквивалентных материалов, когда кровля угольного пласта была представлена в виде балки с податливой опорой. В результате отработки экспериментальных моделей, учитывались геометрические параметры, отражающие в определенные моменты времени, величину возможного отклонения центра масс балки от положения равновесия а, (м) при ударе и мгновенного сжатия податливой опоры ∆Х, (м). Доказано, что после силового воздействия падающей породы на балку, при определенной жесткости податливой опоры, с учетом продолжительности удара tуд, (с) и промежутка времени, в течение которого перемещение балки достигает максимальных значений ∆t, (с), т.е. когда tуд=∆t, (с) и а ≈ ∆Х, (м), моделируемая система теряет свою устойчивость. При таком взаимодействии балки с податливой опорой, по мере увеличения жесткости охранного сооружения, когда а, (м) и ∆Х, (м), принимают минимальные значения, вероятность разрушения боковых пород и их обрушение в выработку, увеличивается. Выполненный комплекс исследований показывает, что при внезапных обрушениях расслоившейся породной толщи, для снижения уровня травматизма горнорабочих и повышения устойчивости кровли угольного пласта в рабочей части лавы и позади очистного забоя, целесообразно применение податливых опор из дробленой породы, обоснованного гранулометрического состава.

The aim of the work is to determine the stability conditions of the lateral rocks in the coal-bearing massif of the host excavation, while maintaining the roof of the coal seam with a supple support. To achieve this goal, research was carried out using the basic principles of classical mechanics, the theory of elasticity and vibrations, as well as laboratory studies on models from equivalent materials, when the roof of the coal seam was presented in the form of a beam with a flexible support. As a result of testing the experimental models, geometric parameters were taken into account, reflecting at certain points in time, the magnitude of the possible deviation of the center of mass of the beam from the equilibrium position a, (m) upon impact and instantaneous compression of the compliant support ∆Х, (m). It is proved that after the force of a falling rock on a beam, with a certain rigidity of the pliable support, taking into account the duration of the impact tsp, (s) and the period of time during which the beam moves to maximum values ∆t, (s), i.e. when tsp = ∆t, (c) and a ≈ ∆X, (m), the simulated system loses its stability. In this interaction, the beam with a malleable support, as the rigidity of the security structure increases, when a, (m) and ∆X, (m) take on minimal values, the probability of destruction of lateral rocks and their collapse into production, increases. A complex of studies shows that in case of sudden collapses of stratified rock strata, to reduce the level of injuries to miners and increase the stability of the coal seam roof in the working part of the lava and behind the stope, it is advisable to use malleable crushed rock supports with reasonable particle size distribution.