Обрушаемость пород кровли пластов

 

Породы, слагающие кровлю пластов, обладают различной склонностью к обрушению. При управлении кровлей в лавах полным обрушением различают:

- первое обрушение кровли;

- первичное обрушение кровли;

- вторичное обрушение кровли.

Первое обрушение кровли в лавах происходит после ее отхода от монтажного штрека на расстояние 50-80 м и более. На Старобинском месторождении зачастую происходит при отходе на расстояние, примерно равное длине лавы (квадрат). Первое обрушение кровли происходит с наибольшей интенсивностью, при этом развивается большое горное давление на забойную крепь, иногда приводящее в нижних лавах при слоевой выемке Третьего пласта к аварийному выходу ее из строя.

После первого обрушения в процессе подвигания лавы происходят регулярные обрушения непосредственной и основной кровли. При этом обрушения непосредственной кровли зачастую называют первичными, а обрушения основной кровли – вторичными. На угольных месторождениях непосредственная кровля чаще всего не образует зависаний за крепью, а основная кровля зачастую зависает в виде консольных плит. Если при большой разрыхляемости пород непосредственной кровли она после обрушения полностью (без зазора) подбучивает основную кровлю, то последняя не обрушается, а плавно ложится на обрушенные породы.

Для Старобинского месторождения в «Инструкции по применению систем разработки на Старобинском месторождении». – Солигорск, 2018 приведена классификация пород кровли Второго и Третьего калийных пластов на обрушаемость. Для обоих пластов как непосредственная, так и основная кровля на каждом из интервалов 0-5; 5-10; 10-15 и 15-20 м делится на:

- легкообрушаемую;

- среднеобрушаемую;

134

- труднообрушаемую.

Классификационным признаком для отнесения кровли к легко, средне и трудно обрушаемой на Втором пласте является содержание в кровле слабых прослойков (глинистых и глинисто-мергелистых пород), а на Третьем пласте – содержание в кровле слабых прослойков (глина, карналлит) и содержание прочных прослойков (каменная соль, сильвинит, доломит, песчаниковидная соль).

 

Горное давление в лавах. Основные факторы, влияющие на проявления горного давления в очистных забоях и выработках

Горное давление в лавах

 

В нетронутом массиве породы находятся в состоянии напряженного равновесного состояния, при этом вертикальное напряжение пород (σ _в) определяется по формуле:

                                                                                                             (8.3)

 

где γ  − средний объемный вес пород, кН/м³;

    Н – расстояние от земной поверхности, м.

 

После проведения очистной или подготовительной выработки равновесное состояние пород нарушается и в массиве, окружающем выработку, возникают силы, которые называют горным давлением.

По сравнению с капитальными и подготовительными выработками проявление горного давления в лавах обуславливается постоянным изменением поля напряжений вокруг очистного забоя из-за непрерывного его движения вдоль выемочного столба. При этом в окружающем очистной забой массиве вначале развиваются деформации больших объемов пород, а затем процессы обрушения кровли.

135

Наиболее распространенной гипотезой развития горного давления в лавах на пологих пластах является гипотеза консольной плиты (рисунок 8.2). Эта гипотеза предполагает поддержание слоистых пород над рабочим пространством главным образом за счет связи с неподработанными породами.

 

              

 

Рисунок 8.2 – Схема к гипотезе консольной плиты

 

Горное давление делят на первичное и вторичное. Первичное связано с породами непосредственной кровли и действует на крепь в пределах рабочего пространства очистных забоев, вторичное создается основной кровлей и передается за пределы обнажения на породный массив, закладку или на обрушенные породы непосредственной кровли, на которые ложится основная кровля. Гипотеза предполагает, что непосредственная кровля над рабочим пространством поддерживается главным образом за счет связи с неподработанным массивом и как бы представляет собой консоль. Наименьшее давление на крепь наблюдается у основания консоли, то есть у забоя, где она опускается незначительно. По мере удаления от забоя и приближения к свободному концу консоли, то есть границе призабойного пространства, смещение ее увеличивается и давление возрастает.

При очистной выемке кровля периодически обрушается. После обрушения пород горное давление в лаве снижается. По мере дальнейшего подвигания очистного забоя давление снова возрастает и картина повторяется. Расстояние, через которое происходит обрушение кровли называется шагом обрушения. При неустойчивой кровле на угольных пластах шаг обрушения составляет 1-2м, при устойчивой – до 10м.

Для предотвращения значительных деформаций и обрушений пород, обеспечения безопасности труда и создания нормальных условий для осуществления очистных работ в лавах осуществляют комплекс технических мероприятий по управлению кровлей. Наиболее распространенными являются способы управления кровлей полным или частичным обрушением, а также полной или частичной закладкой выработанного пространства.

 

136