ГЕОМЕХАНИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫХ ВЫРАБОТОК ПРИ ПУЧЕНИИ ПОРОД ПОЧВЫ

В статье рассмотрены геомеханические закономерности потери устойчивости подготовительных выработок при пучении пород почвы на глубоких горизонтах угольных шахт. Цель исследования состояла в том, чтобы установить связь между физико-механическими свойствами пород приконтурного массива, перераспределением напряжений после проведения выработки и развитием пластических деформаций в ее почве. Объектом исследования принят вентиляционный штрек 47К₂-З шахты имени Костенко Карагандинского угольного бассейна. В работе использованы лабораторные испытания пород, инструментальные методы оценки прочностных характеристик, акустический мониторинг и численное моделирование напряженно-деформированного состояния массива в среде RS2. Установлено, что ключевыми причинами пучения являются низкая прочность аргиллитов почвы, снижение бокового обжатия в приконтурной зоне и развитие разгруженной области, в которой слабые слоистые породы переходят в пластическое состояние. Показано, что устойчивость выработки возрастает при комплексном воздействии на систему «кровля - бока - почва», а наибольший эффект обеспечивают комбинированные схемы анкерного крепления с боковыми и припочвенными анкерами. Полученные результаты могут быть использованы при обосновании параметров крепления подготовительных выработок в сходных горно-геологических условиях.