3.4. Исследование закономерностей развития зональной структуры разрушения массива вокруг горных выработок

Наибольший интерес представляют зависимости положения последней зоны разрушения от величины напряжений в массиве, а также зависимость радиальной протяженности зон разрушения и промежуточных зон от этого фактора.

Зависимость положения последней зоны разрушения от величины напряжений в массиве представлена на рис. 3.3. Данные расчетов приведены в табл.3.2. Эта зависимость хорошо аппроксимируется следующим аналитическим выражением:

г/г0 = 1,15 In 5,51 (ГпН/сТс), (3.28)

где г0 - радиус выработки, г - расстояние от центра выработки до зоны разрушения.

Таблица 3.2.

Положение последней зоны разрушения и величина вызвавших ее появление

напряжений Номер зоны разрушения Контурная 1 2 3 4 5 Положение зоны, г/г* I 2 3 4 5 6 5.59 Величина напряжений, а/ас 1,11 \2\ 2,52 3,81 4,82 Зависимость хорошо описывает появление зон разрушения с первой по третью. Появление последующих зон описывается более сложными зависимостями. По мере роста напряжений отмечается слияние первых зон (см.рис.3.2).

Проведены исследования зависимости радиальной протяженности зон разрушения и промежуточных зон от величины действующих в массиве напряжений. Зависимости радиальной протяженности зон разрушения и промежуточных зон от величины действующих в массиве напряжений показаны на рис. 3.3 и 3.4.

На рис.3.3,а показано увеличение радиальной протяженности первой, второй, третьей и четвертой зон разрушения с ростом напряжений в массиве. На рис.3.4,а показано уменьшение радиальной протяженности первой, второй, третьей и четвертой соответственно промежуточных зон с ростом напряжений в массиве Таким образом, установлено, что с ростом напряжений величина радиальной протяженности зон разрушения возрастает, а радиальная протяженность промежуточных зон уменьшается.

Характер этих изменений демонстрируют соответственно рис.3.3,б и рис.3.4,б. "Скорость" увеличения радиальной протяженности зон разрушения уменьшается с ростом номера зоны. "Скорость" же уменьшения радиальной протяженности промежуточных зон, напротив, возрастает с ростом номера зоны.

Особый интерес представляет исследование закономерностей влияния крепи горной выработки на развитие зональной структуры разрушения. На рис.3.5 показано, что при отсутствии крепи в массиве начинается формирование второй зоны разрушения. Это особенно неблагоприятно в случае замедления возникновения зон по отношению к моменту создания обнажения, так как возведенная с отставанием от забоя крепь подвергается в этом случае повышенным нагрузкам. При наличии крепи такого состояния можно избежать, причем чем больше сопротивление крепи, тем менее вероятно появление зонального характера разрушения.

На рис.3.6 показано, что и в случае наличия крепи в массиве возможно развитие зонального характера разрушения. Однако это может происходить при значительно больших напряжениях в массиве, чем без крепи Так если в незакрепленной выработке первая зона разрушения появляется при у„Н / ас = 3,1 у то в этих же условиях наличие крепи с высоким сопротивлением (Р ~ 10 МПа) позволяет формироваться зональному разрушению только при yjl / ас = 4,1.