Оценка величины вертикальных нормальных напряжений, возникающих на контактах слоев непосредственной кровли горной выработки, при помощи теории изгиба балок

А.Е. Хлусов, (старший научный сотрудник лаборатории геомеханики, кандидат технических наук)

Д.С. Власенко, (младший научный сотрудник лаборатории геомеханики,

Санкт-Петербургский государственный горный Институт)

 
Журнал Маркшейдерия и Недропользование

Встречающийся в горной практике случай, когда в непосредственной кровле горной выработки залегают слои пород относительно одинаковой мощности и прочности (нет «пород – мостов»), не является редким. В этой ситуации установленная анкерная крепь главным образом будет выполнять функцию по сшиванию скрепленных слоев в единое целое – многослойную плиту, испытывающую цилиндрический изгиб (рис.1). Ее расчет, как известно, можно свести к расчету многослойной балки [1].

Рис.1. Слоистая кровля горной выработки, закрепленная анкерами по принципу сшивания пород в единую плиту

 

При определении несущей способности такой закрепленной кровли часто исходят из двух предположений: либо ее полной монолитности до самого момента разрушения, либо полного внутреннего расслоения. В первом случае имеет место неоправданное завышение несущей способности заанкерованной пачки, во втором – ее занижение, поскольку, как показывают натурные наблюдения, в большинстве случаев с течением времени кровля выработки расслаивается, однако, это вовсе не обязательно происходит по каждому контакту внутри скрепленной пачки. Для выяснения этого необходимо произвести расчет слоистой кровли по касательным напряжениям, полагая ее в первый момент обнажения монолитной и только затем, в случае разрушения контактов, частично или полностью расслоившейся [2]. Однако, прочность контакта на сдвиг τпч, как известно, зависит от величины действующих на нем нормальных напряжений σу (рис.2), что обычно не учитывают и расчеты ведут по значению сцепления С. В ряде случаев это может привести к значительной ошибке в определении несущей способности слоистой кровли.

Рис.2. Паспорт прочности контакта породных слоев

 

Оценим эту погрешность, начав с рассмотрения распределения вертикальных нормальных напряжений в однослойной породной балке, изгибающейся под собственным весом (рис.3). Возможным ее продольным сжатием, вызванным действием бокового давления, пренебрегаем.

Читать далее

© А.Е. Хлусов, Д.С. Власенко, "Маркшейдерия и недропользование" № 2 - 2010г.