Горное давление
ГОРНОЕ ДАВЛЕНИЕ, формирующиеся в земной коре напряжения (напряжённое состояние), характеризующие сжатие горных пород. Горное давление является результатом действия гравитационных сил, геологических процессов в земной коре, а также внешних, вызывающих деформации воздействий на массив горных пород (при проведении горных выработок, строительстве подземных сооружений и тому подобное). Горное давление способно производить как разрушительную, так и полезную работу (например, по облегчению добычи полезных ископаемых). Горное давление в каждой точке произвольно ориентированной площадки равно по величине и обратно по знаку нормальному напряжению (смотри Напряжение механическое) на той же площадке. Это положение является основой широкого использования методов механики сплошных сред при изучении закономерностей распределения горного давления в разных участках земной коры, а также при исследовании природы и механизмов проявления горного давления вокруг горных выработок. В массивах, сложенных горизонтальными слоями без трения, исходное (до проведения выработок) вертикальное горное давление (q0H) как и вертикальные нормальные напряжения σ0H , изменяется с глубиной H по закону q0H= -σ0H = γН, где γ - объёмный вес вышележащей толщи горных пород. В механике горных пород при исследовании проявлений горного давления вокруг выработок принято считать, что изменение с глубиной исходного бокового (горизонтального) горного давления q0Г пропорционально исходному вертикальному горному давлению, то есть q0Г = αq0Н = αyH, где α - коэффициент бокового давления. При гипотезе, полагающей, что исходные горизонтальные деформации горных пород отсутствуют,
Реклама
α = v/(1-v), где v - коэффициент Пуассона.
Горное давление может вызывать деформации, смещения и разрушения горных пород, а также взаимодействующих с ними инженерных сооружений. На отдельных участках проявления горного давления могут носить динамический характер (горный удар, внезапный выброс угля и газа, обрушение основной кровли, сдвижение подработанных блоков горных пород и др.). Поэтому управление горным давлением представляет собой одну из важнейших практических задач в горном деле. Основные методы управления горным давлением: закладка выработанного пространства, принудительное обрушение зависающей кровли, разупрочнение горных пород впереди линии забоя, изменение параметров целиков и др. Существуют также методы гидроразрыва и компенсации деформаций.
Понятие «горного давления» возникло в 19 веке. Учение об управлении горным давлением нашло отражение в трудах М. М. Протодьяконова старшего, П. М. Цимбаревича, В. Д. Слесарева (Россия), Р. Феннера (Чили), Ф. Мора (Германия), А. Лабаса (Бельгия) и др.
Лит.: Методология расчета горного давления. М., 1981; Родионов В. Н., Сизов И. А., Цветков В. М. Основы геомеханики. М., 1986; Кузнецов С. В., Трофимов В. А. Исходное напряженное состояние угольных пластов // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2003. № 2.
С.В. Кузнецов.