Том 64 Вып. 1

Кафедра строительства горных предприятий (СГП) в Ленинградском гор­ном институте организована в 1947 г. Ее заведующим с момента организации до настоящего времени является профессор Б.В.Бокий. Первое время он был един­ственным преподавателем на кафедре и читал все специальные дисциплины гор­ного профиля для специальности Строительство горных предприятий и курс “Проведение и крепление горных выработок” для специальности Разработка плас­товых месторождений.

Деятельность Петербургского горного института с первых лет существо­вания отличала тесная связь с производством. Естественным следствием это­го явилось участие его воспитанников и профессоров в создании угольной про­мышленности Донбасса, развивавшееся и углублявшееся по мере развития этой промышленности.

Для определения места рационального расположения полевых подгото­вительных выработок, выбора типа крепи, установления технических усло­вий для ее проектирования и решения других практических вопросов необ­ходимо оценивать напряженное состояние породного массива вблизи этих вы­работок.

Устойчивость горной выработки в основном определяется размерами области неупругих деформаций, образующейся в ее окрестности. Эта об­ласть может быть найдена расчетным путем.

Выбросы породы резко снижают темпы и значительно увеличивают стои­мость проведения выработок, создают неблагоприятные условия для производства горных работ на строящихся шахтах.

Осадочные горные породы обычно имеют слоистое строение, причем проч­ностные характеристики на контактах слоев (сцепление с_к и угол внут­реннего трения ср_к ) могут изменяться от нуля до их значений в материа­ле слоя (с_м И ф_м ).

В настоящее время разработка полезных ископаемых ведется и проекти­руется на больших глубинах. Практика показывает, что на глубинах по­рядка 800 м устойчивость горных выработок значительно ухудшается. Для прогнозирования их устойчивости необходимо всесторонне исследовать физико-механические свойства горных пород, в особенности реологические свойства, например, релаксации напряжений.

В настоящее время накоплен значительный опыт экспериментальных и теоретических исследований по распределению напряжений вокруг выработок различной формы поперечного сечения. Большинство этих иссле­дований проведено применительно к выработкам с гладким контуром. Вмес­те с тем известно, что при буровзрывном способе проходки получается не­ровный контур выработки. Образующиеся при этом технологические неровнос­ти, а такие происходящие в некоторых случаях вывалы пород вызывают перераспределение напряжений с образованием зон повышенной их концентрации. В натурных условиях определить величину концентрации напряжений в этих зонах трудно. Поэтому исследования обычно проводят на моделях.

Практика показывает, что в рудных шахтах, где для отбойки полезного ископаемого применяются массовые взрывы, поддержание горных выработок вызывает значительные трудности, которые с увеличением глубины разработ­ка возрастают.

Структурная ослабленность горных пород изучается в настоящее время в разных аспектах. Разнообразие стоящих при этом задач обуславливает боль­шое число методов исследования. Большинство из них обеспечивают только косвенную оценку ослабленности массива и не дают количественных зависи­мостей влияния ослаблений пород на их прочностные и деформационные харак­теристики в условиях естественного залегания.

Уровень надежности крепи или ее детали определяется численным зна­чением одного или нескольких критериев надежности, например, длитель­ностью среднего времени безотказной работы, или вероятностью безотказной работы за определенный период времени.

Кольцевая и арочная крепь, подвергающаяся действию нагрузок, может разрушиться либо от недостаточной прочности, либо от недостаточной устойчивости, которая проверяется определением критической нагрузки, вызываю­щей потерю устойчивости данной конструкции.

Устойчивость горных выработок в большой степени зависит от формы их поперечного сечения и соответствующего очертания крепи. Однако это общеизвестное положение часто не учитывается, в результате чего несущая способность крепи используется не полностью.

Четырехшарнирная крепь представляет собой статически определимую геометрически изменяемую систему с одной степенью свободы. В наземных конструкциях геометрически изменяемые системы почти не применяются ввиду их неустойчивости. Поэтому конкретной методики их расчета строительная механика не дает.

Для эффективности работы металлических замковых штанг им придают пер­воначальное натяжение порядка 3-4 т. Железобетонные сплошные штанги обычно устанавливают без начального натяжения; причем работают они не менее эффективно, чем металлические замковые. Сталеполимерные штанги с замком-пробкой устанавливают как с натяжением, так и без него.

Из затопленных выработок регулируемый спуск воды с большим гидростатическим напором может быть обеспечен при надежном определении размера целика, оставляемого между затопленной выработкой и забоем сбойки, по которой намечается отвод воды. Для расчета размеров целика необходимо знать предел прочности пород на сжатие, который обычно определяется по образцам при естественной их влажности.

Известно, что порода в боках горизонтальных выработок разрушаются ли­бо сдвигом по тем или иным поверхностям скольжения, либо отрывом приконтурных зон массива по вертикальным поверхностям. Разрушение путем сдвигов хорошо объясняется с позиций теории предельного равновесия связно-сыпучей среды. Второй возможный вид разрушения - отрыв приконтурных зон не имеет пока четкого объяснения.