Материал: Engineering Geology of MD

Щимбаревич П. М., 1948 г]. По прекращении роста первичного давления наступает стадия вторичного давления. Первая соответствует нарушению равновесия горных пород — их перемещению, прогибанию, сдвижению (участок ] на рис. V-13, а) и началу разрушения, трещинообразования (участок 2), а вторая — установившемуся его действию. При этом может наблюдаться одна из двух ситуаций. Если крепь уравновешивает действие горного давления, она приостанавливает процесс трещинообразования в горных породах и давление сохраняется постоянным (участок 3 на рис. V-13,a). Во втором случае процесс трещинообразования, перемещения и сдвижения пород заканчивается формированием свода обрушения, поэтому горное давление на крепь также приобретает установившееся значение, а при ее податливости уменьшается (участок 4 на рис. V-13,а).

Развитие давления на крепь во времени в значительной степени зависит от склонности горных пород к деформациям, что наглядно показано на рис. V-13. Определенное значение имеет также характер крепи. Крепь предупреждает, ограничивает и замедляет деформации горных пород. Поэтому если

142

крепь жесткая, давление на нее при прочих равных условиях будет больше, чем на податливую, так как последняя при давлении на нее сама деформируется и ослабляет напряжения в горных породах. Для того чтобы управлять состоянием системы «крепь — горные породы», горным давлением на крепь и соответственно механическим состоянием горных пород, необходимо применять соответствующие инженерные мероприятия и соблюдать определенную технологию производства горных работ, что в какой-то мере отражено в табл. V-3.

Для объяснения природы горного давления, а также количественной его оценки и прогноза уже используются: а) непосредственные наблюдения и измерения, проводимые в подземных выработках; б) лабораторные эксперименты по моделиро-

териалов, оптический и др.); в) аналитические исследования, основанные на использовании законов строительной механики, сопротивления материалов, теории упругости, реологии и др.

Полученные таким образом знания позволили предложить ряд гипотез и теорий горного давления, методов его измерения, исследования и расчетов. Надо заметить, что эти методы оценки и прогноза учитывают главным образом давление, направленное сверху вниз, и только некоторые из них — боковое. Оценка давления горных пород по подошве выработок рассматривается в единичных случаях.

Большинство исследований горного давления посвящено его оценке и прогнозу в породах полускальных, рыхлых не-

количественной оценки горного давления в скальных породах пригодны главным образом теории, учитывающие развитие упругих деформаций, а это требует допущения представления о них как о сплошных однородных изотропных телах, что фактически не свойственно им в полной мере. Поэтому такой подход влияет на точность количественной оценки горного давле-

нение тектонических разрывов, трещин, систем трещин и дру-

лее 400—500 м) напряжения во многих генетических и петрографических разностях горных пород в зоне влияния горных

и з

выработок могут достигать пределов их упругости, текучести и прочности, их деформации приобретать упругий, упруговяз-

Все перечисленное показывает, что проблема горного давления многогранна. Она в значительной мере является геологической и для ее решения необходимо полно учитывать ин- женерно-геологические условия. Для объяснения, оценки и прогноза горного давления существуют различные гипотезы, теории и методы, однако все они дают удовлетворительные результаты, согласующиеся с практикой, только для определенных геологических н горнотехнических условий. Все они не являются универсальными и, как правило, позволяют давать только предварительные, ориентировочные значения горного давления и его распределения. Поэтому такие данные при проектировании ответственных горных выработок, особенно в сложных геологических условиях, необходимо уточнять непосредственными измерениями при их проходке, а при инженер-

на -три принципиально различные группы. Первую составляют методы, рассматривающие давление на крепь как действие внешней нагрузки, которая определяется свойствами горных пород и размерами выработок. Эти методы, по предложению Г. Н. Кузнецова, называют методами расчета крепей по заданным нагрузкам. В зависимости от геологического строения (геологических условий) они подразделяются на методы, исходящие из-, а) теорий действия на крепь горных пород обру-

Вторую группу составляют методы, рассматривающие давление на крепь не как внешнюю нагрузку, а как результат взаимодействия окружающих горных пород с крепью. Согласно этим теориям давление на крепь есть результат совместной работы горных пород и крепи, приводящий к деформации контура горной выработки. Поэтому эти методы можно назвать методами расчета крепи по взаимовлияющим деформациям. В зависимости от физического состояния горных пород и воз-

среды по всему контуру горной выработки или по какой-то его части (теории А. Н. Динника, Г. Н. Савина, С. Г. Лехницкого, А. С, Космодаминского, Ю. 3. Заславского, С. С. Давыдова,

144

косонаправленное в завнсимости от условий залегания горных пород и их свойств.

Из методов расчета горного давления в горизонтальных и отчасти наклонных горных выработках значительной известностью пользуется метод М. М. Протодьяконова. Результаты расчета по этому методу в ряде геологических условий получаются достаточно близкими к наблюдаемым в действительности. Это обусловлено тем, что при разработке метода использованы данные многолетних наблюдений в горных выработках, специальных экспериментов и теоретических обобщений. По-

(В. Риттер, О. Коммерель и др.), пришел к выводу, что горные породы в большинстве случаев трещиноваты, раздробленны и склонны к осыпанию, смещению и обрушению при их обнаже НИИ. Поэтому над кровлей .горной выработки они обычно об разуют свод естественного равновесия той или иной высоты

было им названо крепостью, а показатель, характеризующий ее,— коэффициентом крепости. Соответственно им была разра ботана специальная классификация горных пород по крепости

Итак, согласно представлениям М. М. Протодьяконова, вер тикальное горное давление на крепь кровли горной выработки должно быть равно'Весу пород, находящихся в пределах свода естественного равновесия. Эта масса пород, как уже было отмечено выше, называется сводом обрушения. Л1. М. Протодьяконов теоретическим анализом доказал, что свод имеет форму, приближающуюся к параболической, а его высота равна

где / — полупролет свода обрушения (рис. V-9); /кр — коэффициент крепости горных пород.

Зная высоту свода обрушения, можно определить наибольшее давление на I м^ кровли выработки, которое будет равно

где V — плотность пород в пределах свода обрушения.

Отсюда давление на единицу длины выработки определяется как произведение площади свода обрушения на плотность

146