Определение размеров зон разрушения

Механизм разрушения контура выработки и появление зон повышенной и пониженной трещиноватости в массиве, ее окружающем, можно представить следующим образом. После проведения выработки плотность избыточной энергии на ее контуре в несколько раз превышает удельную потенциальную энергию uп, существовавшую в массиве до проведения выработки, тогда как на расстоянии от контура, равном 0,2 радиуса выработки, плотность энергии равна 2,27uг (см. рис. 11.2). Порода на контуре и вблизи его сминается, откалывается и, если не установлена крепь, постепенно обрушается. Удельная энергоемкость разрушения породы в приконтурной зоне равна uсм. По мере разрушения контура плотность избыточной энергии не уменьшается, а наоборот, увеличивается, так как силы гравитации действуют постоянно и при разрушении контура высвобождается дополнительная энергия в связи с увеличением радиуса выработки. Горные породы практически несжимаемы, и затраты энергии на упругие и пластические деформации, по сравнению с подведенной энергией, очень малы. Поэтому разрушение контура может происходить постоянно с возрастающей интенсивностью. Однако даже при незначительной деформации массива в сторону выработки, после или одновременно с образованием откольной трещины, возникает отрывная трещина (при энергоемкости u=uрт).
Образование отрывной трещины и ее незначительное раскрытие предотвращает дальнейшее разрушение контура, поскольку максимальная плотность энергии переносится к этой трещине, которая теперь уже является новым псевдоконтуром выработки. Массив горных пород между истинным контуром и псевдоконтуром имеет значительный запас избыточной энергии, которая еще некоторое время будет продолжать разрушать контур до тех пор, пока плотность избыточной энергии и и удельная энергоемкость разрушения uсм не уравняются. Кроме откольных трещин будут возникать и радиальные трещины (энергоемкость которых uтм), однако они не будут раскрыты, поскольку массив всесторонне сжат силами гравитации. Радиальные трещины могут быть пересечены круговыми трещинами, тогда они могут быть замечены в центральной части больших обнажений.
Обрушению отколовшихся кусков породы в выработку будут препятствовать силы зацепления кусков между собой. При наличии подземных минерализованных вод отрывные и откольные трещины могут со временем заполниться минеральным веществом. Этим объясняется сохранность сводов у больших пещер на значительной глубине.
Определим возможную глубину разрушения массива вблизи контура выработки.
После образования выработки избыточная плотность энергии щ определяется по формуле (11.11).
Расстояние от центра выработки Rр до трещины отрыва при энергоемкости uрм можно определить по формуле (11.12), принимая uп=uрм:

В результате образования отрывной трещины массив между радиусами Rр и r приобретает дополнительную избыточную плотность энергии:

Примем, что откольные явления на контуре выработки будут продолжаться до тех пор, пока вся избыточная энергия (u1+u2) не уравняется с удельной энергоемкостью uсм:

Решив это уравнение относительно R, можно определить, на каком расстоянии от центра выработки прекратится разрушение контура от сжатия:

Это расстояние от контура выработки будет

В породах с f=2—3 на глубинах 800 м и более отрывная трещина может не образоваться, поскольку возможно пластическое течение в сторону выработки. В этом случае расстояние, на котором ощущается давление массива, можно определить по формуле (11.12), приняв uп=uтм, если ur≤uсж.

---