Научные основы прогноза и предотвращения горных ударов с разрушением пород почвы в подготовительных выработках угольных шахт тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.20, доктор технических наук Мустафин, Мурат Газизович

Оглавление диссертации доктор технических наук Мустафин, Мурат Газизович

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ИЗУЧЕННОСТИ ПРОБЛЕМЫ.

1.1. Анализ геологических и горнотехнических условий проявления динамических разрушений почвы подготовительных выработок

1.1.1. Донецкий бассейн.

1.1.2. Кизеловский бассейн.

1.1.3. Карагандинский бассейн.

1.1.4. Печорский бассейн.

1.2. Анализ результатов исследований.

Выводы по первой главе.

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МЕТОДА КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД И ЕГО НАПРЯЖЕННО

2.1. Диаграммы деформирования и разрушения горных пород

2.2. Геомеханическая модель линейно деформируемого породного массива. fr 2.3. Геомеханическая модель нелинейно деформируемого породного массива.

2.4. О механических характеристиках пород.

2.5. Разработка компьютерной технологии моделирования массива горных пород и его напряженно-деформированного состояния

2.5.1. Основные, модули компьютерной технологии моделирования

2.5.2. Основы метода конечных элементов.

2.5.3. Программные средства разработки.

2.5.4. Программный модуль по формированию базы данных исходной информации.

2.5.5. Программный модуль по формированию структурной модели

2.5.6. Программный модуль по построению конечно-элементной модели.

2.5.7. Программный модуль «Расчет задачи по МКЭ».

2.5.8. Программный модуль по наглядному представлению результатов моделирования.

2.6. Испытание компьютерной технологии моделирования массива горных пород и его напряженно-деформированного состояния

2.6.1. Теоретические примеры. .ИЗ

2.6.2. Практические примеры.

Выводы по второй главе.

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ И ГОРНОТЕХНИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА НАПРЯЖЕННО* ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ ПОРОД ПОЧВЫ ПОДГОТОВИТЕЛЬНОЙ ВЫРАБОТКИ.

3.1. Подготовительная выработка в системе «выработка-вмещающие породы».

3.1.1. Однородный массив пород.

3.1.1.1. Напряженное состояние пород в окрестности забоя.

3.1.1.2. Форма поперечного сечения.

3.1.2. Неоднородный слоистый массив пород.

3.1.2.1. Прочный слой породы в почве выработки.

3.1.2.2. Подготовительная выработка, пройденная по угольному пласту

3.1.2.2.1. Задача о прочном слое.

3.1.2.2.2. Угольный пропласток в породах почвы выработки.

3.1.2.2.3. Прочный слой залегает на некотором удалении от поверхности почвы выработки.

3.1.2.2.4. Угол залегания пород.

3.1.2.2.5. Литостатика и тектоника.

3.1.2.2.6. Жесткий слой («порода-мост») в кровле выработки.

3.1.2.2.7. Угольный пласт в породах кровли.

3.1.3.0 геологических нарушениях.

3.2. Соседние выработки.

3.2.1. Подготовительная выработка.

3.2.1.1. Параллельные выработки на одноименном пласте.

3.2.1.2. Пересекающиеся выработки (область сопряжения).

3.3. Блочное строение массива горных пород.

Выводы по третьей главе.

ГЛАВА 4. ИЗУЧЕНИЕ МЕХАНИЗМА РАЗРУШЕНИЯ ПРОЧНОГО СЛОЯ, ЗАЛЕГАЮЩЕГО В ПОЧВЕ

4.1. Моделирование разрушения прочного слоя.

4.1.1.0 прочном слое и его механических характеристиках.

4.1.2. Расчетная .схема.

4.1.3. Особенности методики моделирования напряженного состояния пород с учетом нелинейности их деформирования.

4.1.4. Моделируемые варианты.

4.1.5. Схематизация механизмов разрушения прочного слоя.

4.2. Подсчет энергии, выделяющейся при разрушении прочного слоя

Выводы по четвертой главе.

ГЛАВА 5. РАЗРАБОТКА МЕТОДИЧЕСКИХ И ПРАКТИЧЕСКИХ РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО БОРЬБЕ С ГОРНЫМИ УДАРАМИ С РАЗ-• РУШЕНИЕМ ПОРОД ПОЧВЫ В ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫХ ВЫРАБОТКАХ

5.1. Разработка метода прогноза горных ударов с разрушением пород почвы в подготовительных выработках.

5.1.1. Региональный прогноз. Прогноз потенциально опасных зон

5.1.2. Локальный прогноз. Прогноз опасных зон.

5.2. Разработка методических рекомендаций по предотвращению горных ударов с разрушением пород почвы в подготовительных выработках

5.2.1. Изменение размеров и положения подготовительной выработки относительно прочного слоя породы, залегающего в ее почве

5.2.2. Заблаговременная над- и подработка участка проведения подготовительной выработки.

5.2.3. Разрушение прочного слоя в почве подготовительной выработки

5.2.4. Создание вертикальной щели в прочном слое.

5.2.5. Бурение разгрузочных скважин в бока подготовительной выработки

5.2.6. О контроле эффективности мер предотвращения.

5.3. Промышленные испытания разработанных рекомендаций по предотвращению горных ударов с разрушением пород почвы в подготовительных выработках.

5.3.1. Объект промышленных испытаний.

5.3.2. Результаты промышленных испытаний.

Выводы по пятой главе.

Рекомендованный список диссертаций по специальности «Геомеханика, разрушение пород взрывом, рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика», 25.00.20 шифр ВАК

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Научные основы прогноза и предотвращения горных ударов с разрушением пород почвы в подготовительных выработках угольных шахт»

Подземная разработка угольных пластов приводит к нарушению природного состояния горного массива. Происходит сложный процесс деформирования пород, распространяющийся в объеме, во много раз превышающем выработанное пространство. В результате в массиве у выработок, вследствие перераспределения горного давления, возникают дополнительные зоны растяжения и сжатия. Породы приконтурного массива испытывают неравноком-понентные нагрузки и при определенных (критических) величинах напряжений происходит их разрушение. В какой форме оно произойдет, является чрезвычайно важным вопросом геомеханики.

Большую опасность для жизни шахтеров представляют динамические явления. Одной из самых катастрофичных форм разрушения пород являются горные удары. Устранение их последствий существенно увеличивает себестоимость добычи полезного ископаемого и может сделать ее нерентабельной. Поэтому исследования, направленные на совершенствование и создание способов прогноза и предотвращения горных ударов следует считать актуальными.

Первые упоминания о горных ударах относят к середине 18 века [4]. В нашей стране горные удары впервые отмечены в Кизеловском угольном бассейне в 40-х годах прошлого столетия [4, 179]. В последующие годы горные удары зарегистрированы почти во всех угольных бассейнах страны [180]. Очаги их проявлений, в подавляющем большинстве случаев, находились в угольных пластах. В связи с этим основное внимание уделялось изучению поведения угольного пласта и механизма его разрушения.

В результате многолетних, комплексных исследований ВНИМИ [4, 37, 51, 69, 180] разработаны эффективные меры борьбы с горными ударами на угольных пластах, обеспечившие значительное уменьшение их количества [199]. О масштабах исследований, выполненных под руководством С. Г. Авер-шина и И. М. Петухова, и внимании, которое уделялось данной проблеме, свидетельствует следующая краткая их характеристика.

Работы проводились около двух десятилетий (1950-60 годы) и охватывали такие направления: изучение и анализ геологических и горнотехнических условий возникновения горных ударов; изучение деформаций и сдвижений горных пород и угля; изучение механических свойств горных пород и угля на образцах; натурные испытания угольных пластов под давлением; изучение проявлений горного давления геофизическими методами; относительная оценка напряженности угольного пласта; моделирование горных ударов, условий и процессов их вызывающих; аналитические исследования напряженно-деформированного состояния массива горных пород в области влияния горной выработки; создание инженерных методов расчета параметров применяемых мер борьбы с горными ударами; проведение экспериментальных работ в шахтных условиях [180].

Для проведения этих исследований был разработан широкий спектр новых методов и приборов. В частности разработаны: метод наблюдения за сдвижением горных пород и угля при помощи глубинных реперов, позволяющий отслеживать изменения их напряженного состояния; реостатные и импульсные датчики для дистанционного и автоматического измерения сдвижений пород; скважинные деформометры; метод натурных испытаний угольных пластов при помощи давильных устройств; установка ГУПВ для проведения испытаний в условиях сложного напряженного состояния горных пород; методы относительного напряженного состояния краевой части пласта путем регистрации процессов и явлений, протекающих при бурении (сейсмоакустическая активность, выход штыба и его крупность), по изменению электрического сопротивления, за счет вдавливания штампа в забой и стенки скважины; давильные установки с автоматической регистрацией электропроводности, пористости и проницаемости образцов горных пород в условиях объемного напряженного состояния и др.

Разработанные методы и приборы нашли широкое применение не только при изучении горных ударов, но и для решения других задач механики горных пород. При решении специфических вопросов горных ударов приобрели популярность ряд геофизических методов: микросейсмический, сейсмоакустиче-ский, наклономерный и электрометрический.

Описанные комплексные исследования горных ударов, разработка и внедрение мер борьбы с ними выполнялось ВНИМИ в сотрудничестве с комбинатами Кизелуголь, Приморскуголь, Воркутауголь, Киргизуголь, Кузбассуголь, Грузуголь, рудоуправлением Таджикуголь, институтами ПермНИУИ, Печор-НИУИ, ВостНИИ, Грузгипрошахт, Уралгипрошахт, Дальгипрошахт, Пермги-прогормаш, а также Пермским, Печорским, и Приморским округами Госгор-технадзора страны. Наиболее широкие исследования и горно-экспериментальные работы выполнены в Кизеловском угольном бассейне, где опасность горных ударов была особенно велика.

Эти исследования позволили классифицировать горные удары по месту их проявления, установить природу и причины горных ударов, разработать, опробовать и внедрить эффективные меры борьбы с ними в различных геологических и горнотехнических условиях. Проведена также большая организационная работа по обучению кадров горняков, работающих на шахтах с пластами, опасными по горным ударам, что имело большое значение в повышении безопасности работ.

Вместе с тем с начала 1980-х годов в Донбассе, а затем в Карагандинском угольном бассейне в массовом порядке стали возникать динамические разрушения в почве выработок, в ряде случаев они имели катастрофический характер [29, 31, 44, 49, 53, 59, 70, 71, 83, 84, 90, 96, 97, 112, 114, 116, 146, 154]. В этой связи весьма остро встала проблема борьбы с этими динамическими явлениями. С 1990-х годов эта проблема возникла на Воркутском угольном месторождении, где все случаи имели место в подготовительных выработках. Наблюдались подобные явления на многих угольных шахтах России и за рубежом [4, 14, 29, 31, 44, 154]. Их количество к настоящему времени исчисляется сотнями (по данным работы [44] зарегистрировано около 300 случаев). Причем, надо заметить, что регистрируют, как правило, лишь те случаи, которые нанесли значительный вред производству.

В 1982 году во ВНИМИ под руководством И. М. Петухова были начаты целенаправленные исследования по проблеме динамических разрушений пород почвы выработок.

Обобщение результатов исследований ВНИМИ [53, 83, 85, 86, 90, 96,97, 114, 115, 156, 178, 196], выполненных до 1990-х годов, содержится в кандидатской диссертации автора: «Разработка способа прогноза и предупреждения динамических разломов почвы выработок на основе изучения напряженного состояния горного массива» [193].

В итоге этих исследований обнаружено [193], что причины возникновения разрушений почвы выработок могут быть весьма разнообразны. Это могут быть суфляры техногенного и природного происхождения. Разрушения почвы выработки могут быть обусловлены высоким давлением газа, находящегося в породах почвы, а также происходить без участия газа, исключительно за счет силового фактора (давления пород). В последнем случае динамические разрушения относят к горным ударам с разрушением почвы выработок [89].

Изучение проблемы разрушений в почве выработок с разных точек зрения обусловило разные его названия [29, 44, 193] и соответственно методы исследований. Это создавало некоторую неопределенность в данной проблеме, так как предпринимались попытки с какой-то одной позиции описать все виды разрушений в почве выработок. Вместе с тем понятно, что механизм возникновения суфляра существенным образом отличается от горного удара или от разрушения и выброса породы давлением газа. Поэтому ясность в проблеме разрушений почвы выработок может быть достигнута путем ее дифференциации, предусматривающей раздельное изучение каждого упомянутого направления. Собственно именно такой подход обеспечил развитие исследований по проблемам горных ударов и выбросов [89, 199].

ВНИМИ является головным институтом по проблеме борьбы с горными ударами. В этой связи из возможных разрушений в почве выработок в данной работе рассматриваются такие, которые могут быть отнесены к горным ударам. В такой постановке решения проблемы речь идет (по классификации

И. М. Петухова) об одном из видов горных ударов с разрушением почвы выработок [199]. Здесь важно напомнить, что горные удары относятся к категории динамических явлений, инициируемых исключительно или преимущественно давлением горных пород [89, 236], и по определению [89] горный удар с разрушением пород почвы выработок - это хрупкое разрушение слоя породы почвы выработки в результате превышения предела прочности его в условиях изгиба со сжатием.'

В результате анализа условий, в которых происходили горные удары с разрушением пород почвы выработок, установлено, что они возникают во всех типах выработок, но большинство случаев зарегистрировано в подготовительных выработках [193]. При этом они возникают либо при ее проведении на некотором расстоянии от забоя, либо в уже пройденной выработке при изменении горнотехнической ситуации, как правило, при воздействии на ее определенные участки зон повышенного горного давления. Изучение причин возникновения горных ударов с разрушением почвы подготовительных выработок показало [85, 86, 193, 197], что связаны они с определенным соотношением параметров выработки и слоистости пород почвы. При этом в непосредственной почве должен залегать прочный (несущий) слой породы, который подобно перекрытию в строительных конструкциях сдерживает возникающие нагрузки. В случае формирования в нем напряжений, отвечающих предельным значениям для данной породы, возможен горный удар. Следовательно, создание надежных способов прогноза и предотвращения рассматриваемого вида горных ударов связано с определением напряженно-деформированного состояния прочного слоя в почве подготовительной выработки.

Несмотря на большое количество работ, посвященных данной проблеме [29,31,44, 49, 53, 59, 70,71,83,84, 90, 96, 97, 112, 114, 116, 146, 154], вопрос о напряженном состоянии прочного слоя в почве подготовительной выработки рассмотрен недостаточно. Известные решения задачи о напряженном состоянии прочного слоя в почве подготовительной выработки основаны на имитации выработки, путем задания напряжений на полупространстве (полуплоскости), поэтому не учитывают ряд важных моментов данной проблемы. Например, какова роль параметров слоистости боковых пород и кровли, формы сечения выработки, угла падения пород, а также различных горнотехнических факторов.

Кстати здесь отметить, что на Воркутском угольном месторождении все случаи динамических разрушений произошли в ранее пройденных подготовительных выработках на участках, значительно удаленных от забоя выработки и эксплуатировавшихся продолжительное время. Это свидетельствует о том, что прежде как бы неопасные участки подготовительной выработки при изменении горнотехнической обстановки (например, при влиянии очистных работ) могут стать опасными, т.е. существует потенциальная (скрытая) опасность на предмет возникновения изучаемого вида горных ударов. В этой связи возникает необходимость оперативного прогнозирования горных ударов в почве подготовительных выработок не только проводимых (у забоя, вследствие изменчивости геологического строения), но и существующих, которые подвергнутся влиянию соседних выработок или других источников повышенного (пониженного) давления. Приведенные прецеденты следует рассматривать как общие, свойственные в целом пластовым месторождениям, где характерны геологические условия, при которых в непосредственной почве выработки может залегать прочный слой породы.

Продолжая о недостатках, следует сказать об отсутствии решений данной задачи в нелинейной постановке, без которого затруднительно описание механизма его разрушения. Не в полной мере остается освещенным важный вопрос об энергии, выделяющейся при разрушении прочного слоя, по величине которой можно с одной стороны судить о его последствиях (силе проявления), а с другой - в силу универсальности энергетических показателей появляется возможность применения альтернативных методик контроля состояния массива, например, геофизическими методами.

С учетом отмеченных обстоятельств, свидетельствующих о необходимости решения проблемы предотвращения горных ударов с разрушением пород почвы в подготовительных выработках, представляется актуальной тема диссертации: «Научные основы прогноза и предотвращения горных ударов с разрушением пород почвы в подготовительных выработках угольных шахт», конечная цель которой состоит в создании научных основ прогноза и предотвращения горных ударов с разрушением пород почвы подготовительных выработок путем изучения напряэ/сенно-деформированного состояния массива, вмещающего подготовительную выработку, в почве которой залегает прочный (несущий) слой породы, обеспечивающих за счет применения инженерных методов повышение безопасности ведения горных работ.

Деформирование и разрушение прочного слоя в почве подготовительной выработки обусловлено сложной системой сил, действующих на его границах. В случае решения как бы обособленной задачи о прочном слое под действием различных внешних нагрузок, она принимает сугубо абстрактный характер. В то же время граничные условия прочного слоя определяются физико-механическими свойствами вмещающих пород, геометрией их и выработанного пространства (подготовительной выработки). При этом определенной глубине будут отвечать оригинальные граничные условия. Тогда, при рассмотрении задачи о прочном слое в системе «выработка-вмещающие породы» условия на границе прочного слоя будут в максимальной степени приближения соответствовать реальным.

В геомеханике для описания поведения пород при разработке полезных ископаемых широкое применение нашли положения и методы теории упругости и пластичности (например, [3,4, 7, 19, 20, 21, 34, 39, 57, 63, 69, 78, 102, 107, 120, 122, 137, 170, 176, 183, 193, 199, 202, 207, 217, 227, 232, 236, 262]). При этом используют расчетные методы. Особенно эффективными они оказались при решении вопросов безопасного ведения работ при склонности пород к горным ударам. Связано это со спецификой изучения динамических явлений, которая обусловлена почти мгновенным развитием процесса разрушения пород. Вместе с тем их использование, степень реализации и соответственно качество получаемых решений в значительной степени определяется возможностями применяемых вычислительных средств и программного обеспечения.

Исследование закономерностей поведения прочного слоя в почве подготовительной выработки с учетом многообразия геологических и горнотехнических условий ее заложения требует рассмотрения множества различных вариантов. При этом необходимо учитывать как разнообразие геометрических форм структурных элементов среды (слои, выработки, включения, нарушения и т. д.), так и нелинейность процесса деформирования пород. С учетом необходимости оперативного рассмотрения ситуаций развитие исследований по настоящей тематике возможно на основе качественно нового средства исследования, позволяющего осуществлять моделирование изучаемых процессов деформирования и разрушения пород.

В последние годы, в связи с ростом мощности компьютеров и программного обеспечения [12, 55, 56, 92, 105, 128, 190, 229], стало возможным создание автоматизированных комплексов, интегрирующих в себе методы различных областей знаний и обеспечивающие решение конкретной проблемной задачи. Специалисты получили не столько эффективный инструмент вычисления сложных математических формул, что до недавнего времени считалось как достаточное условие, но равно средство для разработки автоматизированных систем имитирования изучаемых процессов. Многие годы отсутствие таких возможностей не позволяло более плодотворно использовать метод конечных элементов [132,133, 165, 226, 227, 258, 262], реализация которого представляла собой весьма трудоемкий процесс.

В настоящее время метод конечных элементов практически стал стандартным методом решения дифференциальных уравнений, которыми, как известно, описываются большинство явлений в природе. Дискретизация объекта (разбивка на элементы) исследований позволяет не только упростить решение задачи, но и открывает широкие возможности для исследования сложных, неоднородных сред, каким является массив горных пород. Вместе с тем использование метода конечных элементов применительно к данной тематике с учетом изложенных требований связана с решением ряда научно-технических вопросов.

Указанные предпосылки обусловили формулирование основной идеи работы: напряженно-деформированное состояние прочного слоя в почве подготовительной выработки можно определять для различных геологических и горнотехнических условий с учетом нагрузок, формирующихся в системе «вы-работка-вмещающие породы» и нелинейности процесса деформирования путем применения компьютерной технологии моделирования, в основе которой реализация метода конечных элементов применительно к задачам теорий упругости и деформационной прочности.

Созданию средства (метода) исследования (компьютерной технологии моделирования), изучению с его помощью закономерностей поведения прочного слоя в почве подготовительной выработки, опираясь при этом на фактические данные о произошедших случаях, интерпретации полученных результатов и разработки принципов борьбы с рассматриваемым видом горных ударов посвящена настоящая работа.

Диссертация представляет собой обобщение и развитие исследований по данной проблеме, выполненных по тематике научно-исследовательских работ ВНИМИ, в которых автор последовательно участвовал как исполнитель, ответственный исполнитель и руководитель работ: «Проведение опытной эксплуатации способов прогноза и предупреждения опасных прорывов метана» (№ ГР 01820074526. - 1985); «Исследования напряженно-деформированного и газогидродинамического состояния защищаемых пластов и вмещающих пород с помощью региональных наблюдательных станций, физического и математического моделирования» (№ ГР 01840060054. - 1985); «Разработка способов прогноза и предупреждения опасных прорывов метана из надработанного горного массива в выработки шахт» (№ ГР 01820074526. - 1986); «Внедрение способов прогноза и предупреждения опасных прорывов метана» (№ ГР 01820074526. -1986); хоздоговоры с ОАО «Воркутауголь» по теме предотвращения динамических разрушений почвы выработок (1992-2002); «Разработка способов прогноза и предупреждения динамических разломов почвы в подготовительных выработках» (Государственный контракт № 98-02-3196. - 1999).

Работа состоит из 5 глав.

В первой главе приводится анализ состояния проблемы: рассмотрены условия, в которых происходили горные удары с разрушением пород почвы в подготовительных выработках; разработаны принципиальные схемы условий их проявления; проведен критический обзор работ, касающихся данной проблемы; показаны общие пути развития исследований по динамическим явлениям, определены методы и средства настоящих исследований; а также сформулированы их основные задачи.

Во второй главе приводится разработанный метод исследований: рассмотрены геомеханические предпосылки; описаны алгоритмы всех программных модулей разработанной компьютерной технологии моделирования массива горных пород и его напряженно-деформированного состояния, позволяющей комплексно реализовывать с использованием метода конечных элементов известные решения задач теории упругости и пластичности; приведены тестовые расчеты теоретических и практических примеров, показывающие эффективность разработанного метода исследований.

В третьей главе приведены результаты исследований влияния различных геологических и горнотехнических факторов на напряженное состояние прочного слоя в почве подготовительной выработки: показаны в рамках упругой модели среды основные факторы, обуславливающие формирование очагов изучаемых горных ударов, что позволило усовершенствовать модель динамического явления.

В четвертой главе приведены результаты исследований механизма разрушения прочного слоя в почве подготовительной выработки при различных условиях его нагружения, показаны разработанные методики расчета энергии, выделяющейся при разрушении прочного слоя и определения его динамичности.

В пятой главе описаны разработанные на основе результатов выполненных исследований принципы прогноза и предотвращения изучаемого вида горных ударов, которые воплощены в практические рекомендации: приведены метод прогноза и способы предотвращения горных ударов с разрушением почвы подготовительных выработок, показаны условия проведения и результаты промышленных испытаний разработанных рекомендаций, которые составной частью вошли в основной по горным ударам нормативный документ: «Инструкция по безопасному ведению горных работ на шахтах, разрабатывающих угольные пласты, склонные к горным ударам».

Научные положения, выносимые на защиту:

Адекватность модели очагов горных ударов с разрушением пород почвы подготовительных выработок существенно возрастает при рассмотрении системы «выработка-вмещающие породы» и учете нелинейного деформирования породных слоев. При этом:

1. На напряженное состояние прочного слоя, залегающего в почве подготовительной выработки, влияет ее форма. Наибольшая напряженность прочного слоя, определяющая опасность настоящих горных ударов, возникает у выработок с прямоугольной формой сечения, а наименьшая - у выработок круглого сечения.

2. Прочный слой в почве подготовительной выработки может разрушиться с эффектом горного удара или квазиплавно. Форма разрушения зависит от величин напряжений, действующих вдоль прочного слоя, отражающих степень его изгиба и сжатия, и касательных, возникающих в нем у границ выработки. Горный удар возможен при условии разрушения прочного слоя у границ выработки. При этом от уровня напряжений, действующих в прочном слое в продольном направлении, зависит его сила.

3. На напряженное состояние прочного слоя в почве подготовительной выработки влияет жесткость боковых пород. С ее увеличением в прочном слое у границ выработки возрастают касательные напряжения и соответственно опасность горного удара. Снижение жесткости боковых пород у контура выработки может быть использовано в качестве меры предотвращения горных ударов с разрушением пород почвы в подготовительных выработках.

4. Возникновение горного удара с разрушением почвы подготовительной выработки зависит от отношения ширины выработки к мощности прочного слоя, залегающего в ее почве. Наибольшая опасность его проявления существует, когда величина этого отношения находится в интервале от 2 до 6.

5. Ориентировочные оценки динамичности возможного разрушения прочного слоя в почве подготовительной выработки можно получать на основе подсчета энергии упругого деформирования вмещающих пород. При этом, чем больше превышение энергии, расходующейся на деформирование пород почвы выработки, над энергией, запасаемой в прочном слое, тем выше эффект разрушения следует ожидать.

Автор выражает глубокую благодарность академику РАЕН, д-ру техн. наук И. М. Петухову за консультации и большое внимание к работе и канд. техн. наук В. С. Сидорову за полезные советы на всех стадиях исследований по настоящей проблеме.