Емпіричні методи прогнозу вздуття порід ґрунту

Методи визначення параметрів процесу вздуття порід ґрунту в гірських виробках, основані на узагальненні досить великої кіль-кості натурних вимірювань, називаються емпіричними. Найбільш відомими з них є метод Ю.3. Заславского і І.Л. Черняка.

Ю.3. Заславский вважає, що основними факторами, що визна-чають наявність і параметри процесу вздуття порід ґрунту, є наступні: рівень напружень у місці виробки, який визначається ва-гою вище лежачої товщі порід, міцністю порід, кутом їхнього заля-гання, шаруватістю масиву, орієнтуванням виробок стосовно наша-рування (паралельно чи перпендикулярно), їхніми геометричними розмірами і термінами служби.

Основним критерієм, за яким відбувається прогноз вздуття порід ґрунту є безрозмірний параметр

Прийнявши в якості «межі вздуття» величину підняття ґрунту l₀ =0,20 м, тобто таку величину, при якій процес вздуття починає впливати на стан виробки, Ю.3. Заславский запропонував номогра-му, яка дозволяє визначати параметри процесу вздуття. Емпіричний критерій для умов Донбасу, за яким оцінюється схильність порід ґрунту до вздуття для виробки шириною а, має вигляд:

(5)

де γ – об’ємна вага вище лежачих порід; Н – глибина розміщення виробки; R_c – міцність порід на одновісне стиснення.

За даними автора у виробках шириною 3…5 м вздуття починає проявлятись при значеннях безрозмірного параметра:

Ці результати співпадають з результатами вимірювань інших дослідників.

Для розрахунку величини підняття порід ґрунту Ю.3. Заславским запропонована схема, приведена на рис. 4.

Породні шари в ґрунті виробки розглядаються як затиснені балки, що знаходяться під дією поздовжньо-поперечного наванта-ження. У процесі формування сила Р перевершує деяке критичне значення Р_кр після чого шар втрачає стійкість, видувається і лама-ється в центрі, що призводить до втрати його несучої здатності.

Рис. 4. Схема для визначення величини підняття порід ґрунту за

Ю.З. Заславським

Величина підняття порід ґрунту U_п визначається за формулою:

(6)

де h – висота виробки; H – глибина розміщення виробки; γ – об’ємна вага вище лежачих порід; R_c – міцність порід на одновісне стиснення; R₀ =300 кг/см² – умовна міцність гірських порід; р – відсіч кріплення з боків.

І.Л. Черняк на підставі узагальнення великої кількості натурних спостережень і результатів лабораторного моделювання на моделях з еквівалентних матеріалів розробив ймовірносно-статистичний метод прогнозу вздуття. Основними факторами, що визначають параметри процесу, є: глибина розробки, міцність порід, їхня поту-жність і петрографічний склад, а також площа поперечного перерізу виробки.

Метод дає можливість не тільки констатувати наявність вздуття, але і визначити його інтенсивність.

Загальним недоліком будь-яких емпіричних підходів є те, що застосування встановлених закономірностей обмежене тими регіо-нами, у межах яких відбувається відбір статистичної інформації.