§ 45. Об оценке устойчивости обнажения

i

С помощью непосредственных наблюдений в выработке общая оценка устойчивости данного обнажения не составляет труда. Здесь применяют понятия: устойчивые, мало устойчивые и совсем неустой­чивые породы (обнажения). На основе данных опыта такая оценка, являющаяся эмпирической, имеет место и при проектировании вырабо­ток Однако во всех таких случаях можно дать ответ лишь на один ос­новной вопрос: н) жна ли в данных условиях рудничная крепь или нет. Для получения же более подробных сведений, например: данных о величине перемещений поверхности обнажения, о зависи­мости между влияющими факторами и т. п., нужно обращаться к специальным наблюдениям в выработке, к способам моделей или теоретическому.

Наблюдения с помощью измерительных приборов дают опытный материтл, полезный для получения количественных зависимостей эмпирического харчктера. То же по существу относится и к способу моделей, в частности к наиболее эффективному его варианту — к центроЬежному моделированию [56]. Значительно большие подроб­ности может дагь теоретический способ.

Из определений в § 44 следует, чго для оценки устойчивости обна­жения нужно установить картину распределения напряжений вокруг выработки и определить величины деформаций поверхности обнаже­ния в функция времени. Исчерпывающе эта задача теоретически еще не решена. Имеются частные ее решения, выполненные при некоторых ограничениях с помощью теорий упругости и пластичнос­ти. Для откосов выемок и подземных горизонтальных выработок прямоугольного сечения, например, эта задача решена как плоская задача теории упругости. Полученные решения подтверждаются с помощью оптического метода исследования моделей. Пространствен­ная задача для указанных условий еще ие решена.

Нужно заметить, что решения с помощью теорий упругости и пластичности являются весьма трудоемким делом, требующим' мно­гочисленных и громоздких вычислений. Получаемые формулы вслед­ствие своей сложности оказываются крайне неудобными для практи­ческого пользования. Однако, несмотря на все это, теоретический путь является единственным, когда требуются подробные решения

А. ОТКРЫТЫЕ ВЫРАБОТКИ § 46. Общая постановка задачи

В открытых горных выработках наибольшее практическое значе­ние имеет устойчивость стенок или бортов выработки, которые в дальнейшем и рассматриваются.

В простейшем случае борт карьера представляет откос — плос­кость, наклоненную под'некоторым углом к горизонту я при общей глубине выемки "Я (фиг.*32). Здесь первоначальное поле напряжений, Имевшее место до проведения выработки и обязанное собственному

'^•■т "i-^-f" »—yjrfT'' V ■•T^'-t irxr

весу породы, представляется изменившимся вследствие Наличия от­коса ab, определившего новые граничные условия.

Теория и опьп показывают, чго чем больше угол <х, тем при прочих одинаковых условиях напряжения в массиве откоса, в част­ности напряжения т_тах, становятся все большими. Поэтому, если угол а постепенно увеличивать, г. е. придавать откосу все более крутое положение, то при определенных условиях при некотором предельном значении угла а —а₀ откос потеряет устойчивость. Про­изойдет его обрушение с получением-'нЪвого очертания откоса в ви­де криволинейной поверхности се, называемой поверхностью обру­шения. Постепенному изменению угла а отвечает постепенное изменение поля напряжений в массиве откоса, которое и приводит к потере его устойчивости.

Задача заключается в определении при заданных условиях формы н положения поверхности о5рушения, безопасной глубины выемки при заданном значении угла заложения откоса а, й в частности — в V

определении глубины выемки Н_й, при которой откос может стать вертикальным (а =90). Этих данных достаточно для практических приложений.

I

4 %

№

I

Изложенная схема относилась к случаю, когда массив сложен из сплошной и однородной связной породы. В реальных условиях, при неоднородных и трещиноватых породах или при землистых породах с грунтовой водою, положение вещей значительно осложняется.