2.6. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

  Главная     Учебники - Горное дело     Ю. Ф. ВАСЮЧКОВ ГОРНОЕ ДЕЛО

 поиск по сайту     

 

 

 

 

содержание   ..  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  ..

 

 

 

2.6. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

К технологическим свойствам относят сопротивляемость разрушению, слоистость, трещиноватость, устойчивость, обрушаемость и управляемость при обрушении. При ведении горных работ проявляется, как правило, взаимосвязь технологических свойств. Например, сопротивляемость породы разрушению тесно связана с крепостью и трещиноватостью массива. Обрушаемость пород после обнажения во многом зависит от их устойчивости, слоистости и природной трещиноватости. Технологические свойства определяют выбор технологии ведения горных работ.

Сопротивляемость разрушению — способность породы противостоять механическим воздействиям. Как частный случай этого понятия выделяют сопротивляемость резанию — способность породы (угля) противостоять механическому воздействию горного инструмента при резании.

Сопротивляемость угольного пласта разрушению зависит от природных и горнотехнических факторов. К природным факторам относят степень метаморфизма, трещиноватость угля, строение пласта, угол падения и др., к горнотехническим — способ отбойки угля, ширину призабойного пространства, тип, плотность и жесткость крепи, способ управления кровлей, скорость и направление подвигания забоя. Наибольшей сопротивляемостью к разрушению отличаются угли ранних стадий метаморфизма и высокометаморфизованные антрациты. Кливажные трещины значительно снижают сопротивляемость угля разрушению. На сопротивляемость разрушению большое влияние оказывает угол встречи главной системы трещин в пласте с линией очистного забоя. Наименьшая сопротивляемость пласта разрушению наблюдается при угле встречи, равном 45°.

Отжим угля — смещение части призабойной зоны угольного пласта при ведении очистных работ в сторону выработанного пространства. В зоне отжима действуют сжимающие напряжения в направлении по нормали к пласту и растягивающие — в плоскости напластования. На значительном удалении от забоя (более 5—10 м) противоположно направленные боковые силы компенсируют друг друга. При обнажении пласта силы, действующие на призабойную часть со стороны массива, не уравновешиваются встречными силами, что и вызывает отжим угля. Явление отжима характерно и для породного забоя, однако величина смещений в нем обычно меньше, чем в угольном.

При отжиме в угольном пласте часто возникают трещины, как правило, перпендикулярные плоскости напластования и параллельные плоскости забоя. Глубина распространения трещин в зоне отжима обычно не превышает 0,6—0,7 мощности пласта. Величина смещений угля при отжиме составляет от единиц до нескольких десятков сантиметров (обычно не более 15—20 см). С увеличением вынимаемой мощности отжим возрастает. На мощных пластах отжим может быть столь значительным, что отжатые плиты угля могут откалываться от массива и произвольно обрушаться в призабойное пространство. Отжим угля уменьшается при уменьшении ширины призабойного пространства, увеличении жесткости и плотности установки крепи.

По разрушаемости угли разделяют на семь категорий: весьма слабые, слабые, средней крепости, выше средней крепости, крепкие, весьма крепкие и особо крепкие. В Донецком бассейне имеются все классы: от весьма слабых (угли коксовых марок и весьма слабые антрациты) до особо крепких (угли марок Г, Д). В Кузнецком и Карагандинском бассейнах преобладают угли от средней крепости до крепких, в Печорском и Подмосковном — средней крепости и выше средней крепости, в Кизеловском — весьма и особо крепкие, в Челябинском — средней крепости, на месторождениях Дальнего Востока — от слабых до весьма крепких.

Слоистость пород тесно связана с их структурой и определяется условиями образования месторождения Вследствие слоистости прочностные и другие характеристики массива пород существенно могут отличаться в зависимости от направления приложения сил.

По слоистости вмещающие породы разделяют на весьма тонкослоистые (мощность слоя менее 0,2 м), тонкослоистые (0,2— 1 м), среднеслоистые (1—3 м), крупнослоистые (3—10 м) и весьма крупнослоистые (более 10 м).

В зависимости от трещиноватости в техническом отношении горные породы делят на: нетрещинованые; слаботрещиноватые, (имеющие одну систему трещин при расстоянии между ними более 1 м; среднетрещиноватые, которые характеризуются двумя системами взаимно пересекающихся трещин с расстоянием между трещинами более 0,5—1 м; сильнотрещиноватые, имеющие несколько систем пересекающихся трещин при расстоянии между трещинами 0,2—0,5 м; весьма сильнотрещиноватые, имеющих несколько систем трещин при расстоянии между трещинами менее 0,2 м.

Под системой трещин понимают множество трещин одного происхождения, имеющих определенную ориентировку в массиве и близкие характеристики (протяженность, плотность, раскрытие).

Устойчивость пород — способность находиться в незакрепленном состоянии после обнажения и не обрушаться. По устойчивости породы кровли угольных пластов делят на пять классов (табл. 2.6).

Устойчивость пород в значительной мере зависит от их слоистости. Чем меньше связь между слоями и чем тоньше слои, тем легче они обрушаются на небольших площадях. Если мощность слоя значительна и порода слоя крепкая, кровля в выработанном пространстве «зависает» и ее обрушение происходит сразу на больших площадях.

Под обрушаемоаью пород кровли понимают их способность к разрыву сплошности после выемки полезного ископаемого, разламыванию на части и беспорядочному падению в вырабо-
 

 

Таблица 2.6

 

Класс кровли

Характеристика устойчивости

Неустойчивая Слабоустойчивая Ср едн еустойчи ва я Устойчивая Весьма устойчивая

Обрушается вслед за подвиганием забоя. Не дает устойчивых обнажений без применения крепи В призабойной полосе шириной до I м устойчива в течение 2—3 ч

В призабойной полосе шириной до 2 м не обрушает­ся до 1 сут

В призабойной полосе шириной до 2 м не обрушает­ся до 2 сут

В призабойной полосе шириной 5—6 м обладает длительной устойчивостью

т

танное пространство. По обрушаемости вмещающие породы де­лят на четыре класса (табл. 2.7).

Управляемость пород кровли—способность обрушаться в вы­работанном пространстве через заданное расстояние. Обычно управляемость характеризует поведение пород основной кровли. По управляемости они делятся на легкоуправляемые и трудно­управляемые. К легкоуправляемым относят кровли, не дающие вторичных осадок (породы основной кровли опираются на обрушенные породы непосредственной кровли или закладоч­ный массив и прогибаются без разрушения). Трудноуправ­ляемыми считают кровли, представленные породами одного типа (как правило, песчаники, известняки) с пределом прочно­сти на сжатие более 70 МПа и обрушающиеся через 30—40 м


 

подвигания очистного забоя. В этих случаях обычно мощность непосредственной кровли не превышает 4-кратной мощности угольного пласта.