2.4 Природная трещиноватость пород и угля

Генетическая трещиноватость пород и угля выражена ее системами, чаще всего в осадочных породах представленными взаимопересекающимися параллельными плоскостями ослабления с удалением друг от друга на определенное расстояние. Количество этих плоскостей на 1 м по нормали к ним характеризует плотность трещиноватости. Как правило, в угольных месторож-дениях относительно плоскости напластования различают три системы природной трещиноватости: одна слоевая и две кососекущие, расположенные соответственно под углами к плоскости напластования. Таким образом, вышеуказанные системы природной трещиноватости в массиве ооразуют монолитный породный или угольный элемент по форме близкий к параллелепипеду с соответствующими двугранными углами и расстояниями между его гранями.

Природная трещинная раздробленность пород оказывает существенное влияние на их устойчивость при обнажении очистной выработкой, т.е. сопротивляемость их отделения от массива. К тому же, плотность трещино-ватости пород и угля предопределяет их кусковатость при естественном и принудительном разрушениях, вызванных соответственно как обнажением, так и энергетическим воздействием на них.

На практике учитывается только основная, ярковыраженная система природной трещиноватости кровли почвы, и угольного пласта (кливаж), элементы залегания которой согласно [11] отмечаются на плане горных выработок (рис. 2.1).

Рисунок 2.1 - Пример условных обозначений природной трещиноватости пород почвы - Π (а), кровли -К (б) и угля (в): 1 и 2 - линии падения и прости­рания соответствующих плоскостей природной трещиноватости; 45, 68 и 80 -углы падения соответственно этих плоскостей

Устойчивость кровли в очистной выработке при всех прочих равных условиях зависит от положения прежде всего основной системы природной трещиноватости относительно линии очистного забоя и плоскости пласта, которое определяется соответствующими углами (рис. 2.2), где 1 – горизон-тально залегающий угольный пласт; 2 - кровля; 3 - очистная выработка; 4 - линия очистного забоя 5; 6 - выработанное пространство; 7 и 8 - следы пересечения плоскостей трещиноватости с плоскостями соответственно горизонтальной (в рассматриваемом случае их линии простирания) и нормаль-ной к напластованию (вертикальной); ξ_тρ и γ_тр - углы соответственно падения плоскостей трещиноватости и между их линиями простирания забоя; t_тр - кратчайшее расстояние между плоскостями трещин.

Плотность основной природной трещиноватости кровли и положение ее плоскостей в пространстве оказывают существенное влияние на ее устой­чивость, а значит, процесс и параметры крепления очистной выработки.

Рисунок 2.2 - Параметры, характеризующие залегание основной системы природных трещин кровли горизонтального пласта относительно очистно­го забоя

2.5 Геологическая нарушенность углевмещающего массива

Геологические нарушения угольного пласта различают плекативного и дизъюнктивного типов. Плекативные (неразрывные) нарушения пласта пред-ставлены пережимами и размывами, замещениями и флексурами, раздутиями и расщеплениями, которые усложняют очистные работы и прежде всего процесс выемки угля. Дизъюнктивные (разрывные) нарушения (сбросы, взбросы) распространяются и на вмещающие угольный пласт породы, характеризуются амплитудой разрыва и положением его плоскости сместителя в пространстве (азимутом и углом падения).

Разрывные нарушения сопровождаются распространением вокруг них зон повышенной, хаотической трещиноватости пород вплоть до их смятия, размеры которых зависят от амплитуды разрыва, типа пород и их прочност­ных свойств. На рисунке 2.3 в качестве примера представлена схема положе­ния сброса в пространстве с указанием его параметров.

Зоны геологических нарушений, встречающиеся по мере подвигания очистной выработки, создают трудности их перехода последней за счет принятия дополнительных мер по выемке угля, креплению и управлению кровлей. При переходе очистной выработкой сброса или взброса с учетом техно­логической возможности необходимо прежде всего предусматривать наибольший по величине угол встречи между линиями очистного забоя и пересечения плоскостей геологического разрыва и пласта.

Рисунок 2.3 - Схема расположения сброса в пространстве и характеризующие его параметры: 1 и 2 -линии соответственно падения и простирания плоскости сбрасывателя 3; А_сб и φ_α — соответственно азимут и угол падения плоскости сбрасывателя; z - амплитуда сброса пласта мощностью т; R_c6 - радиус зоны влияния сброса на прочностные свойства и устойчивость пород

Вопросы для самоконтроля по теме 2

2.1 Краткие характеристики угольных пластов и их влияние на процесс выемки.

2.2 Усложняющие подземные очистные работы природные опасности и их краткие характеристики.

2.3 Категории устойчивости кровли пологонаклонных угольных пла­стов и их геомеханические критерии.

2.4 Категории устойчивости почвы пологонаклонных угольных пла­стов и их геомеханические критерии.

2.5 Категории массива кровли по обрушаемости и их геомеханические критерии.

2.6 Классификация кровли крутонаклонных и крутых угольных пла­стов по устойчивости, их характеристики.

2.7 Классификация кровли круто наклонных и крутых угольных пла­стов по обрушаемости, их характеристики.

2.8 Классификация почвы крутых и крутонаклонных угольных пластов по сползаемости, их характеристики.

2.9 Классификация углевмещающих пород по расслоению, их качест­венная и количественная характеристики.

2.10 Природная трещиноватость пород и угля, их параметрические ха­рактеристики.

2.11 Геологическая нарушенность пласта и вмещающих его пород, па­раметрические характеристики.

Лекция 3