Сборник научных трудов ДонГТУ

Статья

Наименование Исследование влияния прочного слоя в составе пород почвы выработки на её устойчивость
Авторы Касьян Н. Н., д. т. н., проф.
Петренко Ю. А., д. т. н., проф.
Касьяненко А. Л., к. т. н., доц.
Раздел Науки о земле
Год 2019 Выпуск 57 Страницы 5 - 11
УДК 622.831.312:552.122
Аннотация Приведены результаты лабораторных исследований на моделях из эквивалентных материалов. Установлено, что деформирование пород почвы с прочным слоем происходит в два этапа: на 1-м этапе складкообразование слоёв происходит только над прочным слоем; на 2-м этапе происходит изгиб и разлом прочного слоя и увеличение смещений пород почвы. При этом если толщина прочного слоя, при ширине выработки B, не превышает 0,1B, то выработку желательно располагать относительно вмещающих пород так, чтобы прочный слой залегал как можно дальше от контура почвы, но не более 0,5B. При наличии в почве выработки слоя прочных пород толщиной 0,3B наибольший положительный эффект достигается, если располагать выработку относительно вмещающих пород так, чтобы прочный слой залегал как можно ближе к контуру почвы выработки.
Реферат Цель. Задачей данных исследований являлось установление особенности процесса деформирования пород почвы выработки при наличии в их составе прочного слоя.
Методика. Исследования проводились на моделях из эквивалентных материалов с использованием плоского стенда с внутренними рабочими размерами 76x58x16 см, обеспечивающими соблюдение граничных условий при выбранном масштабе моделирования 1:50. Всего было отработано 13 моделей. В первой модели моделировалась почва пласта выработки без прочного слоя, остальные 12 моделей отрабатывались для аналогичных условий, но с наличием прочного слоя различной толщины, прочности и глубины залегания от контура почвы. За прочный слой принимался слой пород, прочность которого на 50 % и более превышает прочность остальных вмещающих пород.
Результаты. Проведённые исследования позволили сделать следующие выводы: наличие прочного слоя в почве выработки и его параметры (мощность, прочность, глубина залегания от контура почвы) оказывают влияние на её устойчивость. При этом наибольшее влияние оказывают толщина и прочность. Деформирование пород почвы с прочным слоем происходит в два этапа: на 1-м этапе складкообразование слоёв происходит только над прочным слоем; на 2-м этапе происходит изгиб и разлом прочного слоя и увеличение смещений пород почвы.
Научная новизна. При наличии в почве выработки шириной В слоя прочных пород толщиной 0,1B наибольший положительный эффект достигается, если располагать выработку относительно вмещающих пород так, чтобы прочный слой залегал как можно дальше от контура почвы, но не более 0,5B. При наличии в почве выработки слоя прочных пород толщиной 0,3B наибольший положительный эффект достигается, если располагать выработку относительно вмещающих пород так, чтобы прочный слой залегал как можно ближе к контуру почвы выработки.
Практическая значимость. Проведённые исследования позволяют обосновать способ внешнего воздействия на прочный слой для предотвращения его разлома на 2-м этапе с целью уменьшения смещений пород почвы.
Ключевые слова горная выработка, породы почвы, прочный слой, эквивалентные материалы, зона разрушенных пород, критерий подобия.
Полный текст