Zachowanie się skał stropowych i spągowych pod wpływem eksploatacji pokładów stromych

U

KAZIMIERZ PODGÓRSKI

ZACHOWACIE SIĘ SKAŁ STROPOWYCH

I SPĄGOWYCH POD WPŁYWEM EKSPLOATACJI POKŁADOW STROMYCH

P O L I T E C H N I K A Ś L Ą S K A

ZESZYT NAUKOW Y Nr 222 - GLIWiCE 1968

SPIS TREŚCI

S tr.

1. W s t ę p ... 3 2. O m ów ienie dotychczasow ych p o glądów na zachow anie się skał

stro p o w y ch i sp ąg o w y ch pod w pływ em e k sp lo atacji p o kładów 3 3. W pływ budow y geologicznej g ó ro tw o ru n a ru ch y skał stro p o ­

w ych i spągow ych po d w pływ em e k sp lo atacji p o kładów s tro ­ m y ch w św ietle b a d a ń m o d e l o w y c h ...5 3. 1. Cel, zakres pracy , z a ł o ż e n i a ...5 3.2. O gólne p o d sta w y p o d o b ień stw a m odelow ego . . . 6 3.3. U sta len ie m a te ria łó w ek w iw a le n tn y c h . . . . 12 3. 4. O pis b a d a ń i z e sta w ien ie w y n ik ó w b a d a ń . . . . 14 4. Z achow anie się w a rstw y stro p o w ej i spągow ej w św ietle teorii

śc in an ia belk i n a sp ręż y sty m podłożu p rzy ograniczonej p o ­ chyłej w ysokości p i ę t r a ... 46 5. U gięcie stro p u w św ie tle reologii p rzy ta k ie j w ielkości w y b ra ­

nego pola pokładu, p rzy k tó re j ciśnienie stro p u je st zbliżone do pierw o tn eg o p rze d e k s p l o a t a c j ą ... 58 6. Z achow anie się w a rstw y stro p o w ej i spągow ej w św ietle te o rii

zg in an ia p rzy o g ran iczan ej pochyłej w ysokości p ię tra . . 76 7. Z achow anie się w a rstw y stro p o w ej i sp ąg o w ej w św ietle teo rii

zginania przy w ielkości w y b ra n eg o pola po k ład u , p rzy k tó rej ciśnienie stro p u je s t zbliżone do p ierw otnego . . . . 83 8. Z akończenie ... 89 9. L i t e r a t u r a ... 93

POLITECHNIKA ŚLĄSKA

ZESZYTY NAUKOWE Nr 222

KAZIMIERZ PODGÓRSKI

'• 2 ^> 35 ^!l]W

ZACHOWANIE SIĘ SKAŁ STROPOWYCH I SPĄGOWYCH POD WPŁYWEM EKSPLOATACJI POKŁADÓW STROMYCH

PRACA HABILITACYJNA Nr 76

Data otinarcia przewodu habilitacyjnego 29. IV. 1968 r.

G L I W I C E 1 9 6 8

RED A K TO R NACZELN Y ZESZYTÓW NAUKOW YCH P O L IT E C H N IK I Ś L Ą S K IE J

F r y d e r y k S tau b

REDAKTOR DZIAŁU J e r z y N aw rocki

SEK R ETA RZ RED A K CJI

Tadeusz M atu la

D ział N au k i — S ekcja W yd aw n ictw N aukow ych — P o litech n ik i Ś ląskiej

1. W S T Ę P

Z a ga d ni en i a zachowania s i ę s k a ł stropowych w c z a s i e e k s p l o ­ a t a c j i podkładów stromych j e s t w dot yc hczas owej l i t e r a t u r z e mało r o zp ra co w an e . Ś l e d z e n i e p r o c e s u d e f o r m a c j i wewnątrz g ó r - tworu w warunkach n a t u r a l n y c h j e s t h ar dz o u t r u d n i o n e i wymaga dużych nakładów i n w e s t y c y j n y c h . Dlat ego w pr acy n i n i e j s z e j s t a ­ r a n o s i ę o p i s a ć ru chy s k a ł w o p a r c i u o h a d a n i a modelowe i r o z ­ ważania t e o r e t y c z n e . Badania modelowe przeprowadzono przy wy­

k o r z y s t a n i u zas ad podobieńst wa modelowego.

Wyko rzys tuj ąc w y n i k i badań o ra z rozważan ia t e o r e t y c z n e poda­

no wzory o p i s u j ą c e r uchy g ó ro tw or u.

P racę wykonałem w K a t ed r ze Budownictwa Podziemnego Kopalń pod k i e r u n k i e m P r o f e s o r a Marcina B or e c k i e g o , któremu d z i ę k u j ę za ż y c z l i w ą d y s k u s j ę nad c a ł o ś c i ą pracy i u ł a t w i e n i e wykonania badań modelowych.

S e r d e c z n i e d z i ę k u j ę Panu P r o f e s o r o w i Tadeuszowi Kochmańskie­

mu za cenne uwagi d o t y c zą ce ruchów g ór ot wo ru , Panu Docentowi Mirosławowi Chudkowi s e r d e c z n i e d z i ę k u j ę za i s t o t n e wskazówki odnoszące s i ę do z ag adn ień me chaniki g ór ot wo ru .

2

. OMÓWIENIE DOTYCHCZASOWYCH POGLĄDÓW NA ZACHOWANIE S i ę SKAŁ STROPOWYCH I SPĄGOWYCH POD WPŁYWEM EKSPLOATACJI POKŁADÓW Rozwój e k s p l o a t a c j i g ó r n i c z e j spowodował k o ni e cz no ś ć nauko­

wego opracowania z a g a d n i e n i a ruchów górotworu i c i ś n i e ń e k s ­ p l o a t a c y j n y c h .

Różni a u t o r z y wysuwali różne h i p o t e z y zachowania s i ę górotworu wokół przodku wybierkowego [17].

H i p o te z ę s k l e p i e n i a c i ś n i e ń r e p r e z e n t o w a l i P. S p r u t h , M.M.

Protod ia kon ow, G. S p ac ke r. W ś w i e t l e t e j h i p o t e z y nad w y r o b i s ­ kiem p owst aj e s k l e p i e n i e c i ś n i e ń o p i e r a j ą c e s i ę na c a l i ź n i e i poasadzoe p r z e c i w d z i a ł a j ą c e s i ę c i ś n i e n i u gór ot wor u.

3

H i p ot e zę f a l i c i ś n i e ń r e p r e z e n t u j ą K. Weber, A. S a ł u s t o w i c z , V/. Budryk, k t ó r z y z j a w i s k a c i ś n i e ń g ór ot wo ru i zachowania s i ę s t r o p u t ł u m a c z ą pr zy w y k o r z y s t a n i u t e o r i i b e l k i s po oz yw aj ąc e j na s p r ę ż y s t y m p o d ł o ż u .

H i p o t e z ę wsporników r e p r e z e n t u j ą K. K e p el , A. German, k t ó r z y p r z y j m u j ą , że warstwy stropowe w f o r m i e p ł y t y Jednym końcem u t w i e r d z o n e s ą w c a l i ź n i e a drugim z w i s a j ą nad wybraną p r z e ­ s t r z e n i ą .

H i p o t e z ę schodowego zsuwu r e p r e z e n t u j e głównie P.M. Cymba- r e w i c z , k t ó r y p r zy j m u j e okresowe schodowe obsuwanie s i ę s k a ł w k i e r u n k u wybranego p o la p o k ł a d u .

H i p o te z ę blokowego obrywania s i ę warstw s k a l ny c h r e p r e z e n ­ t u j e S . T . Kuźniecow, k t ó r y p r z y j m u j e , że warstwy nad wybranym polem ł a m i ą s i ę w sposób blokowy k o l e j n o i o d d z i a ł y w u j ą na s i e b i e .

H i p o t e z ę p r z e g i n a n i a s i ę warstw s k a l n y c h r e p r e z e n t u j e K.W.

R u p p e n e i t , k t ó r y p r z y j m u j e , że na s k u t e k c i ś n i e n i a e k s p l o a t a ­ cy j ne go i c i ę ż a r u własnego warstw w ys t ę p u j e ś c i ś n i ę c i e pokładu o pewną w i e l k o ś ć i u g i ę c i e s t r o p u .

H i p o t e z ę s k l e p i e ń wspornikowych r e p r e z e n t o w a ł J . Galanka, k t ó r y p r z y j ą ł , że nad wybranym polem tworzy s i ę r o d z a j s k l e ­ p i e ń wspornikowych u t w i e r d z o n y c h w c a l i ź n i e .

Zagadnieni em ruchów s k a ł w b ezpo śr edn im o t o c z e n i u wyrobis ka e k s p l o a t a c y j n e g o w P o l s c e zaj mowal i s i ę głównie W. Budryk, A. S a ł u s t o w i c z , M. B o r e c k i .

W r o k u 1933 W. Budryk opr aoował t e o r i ę f a l i o l ś n i e n i a wy- k o r z y s t u j ą o podobieńst wo do u g i ę c i a s i ę b e l e k na s pr ęż ys ty m p o d ł o ż u . T e o r i ę W. Budryka r o z s z e r z y ł A. S a ł u s t o w i c z i podał r o z w i ą z a n i e z a g a d n i e n i a u g i ę o i a s t r o p u i c i ś n i e n i a e k s p l o a t a - c y j n e g o w y s t ę p u j ą c e g o p r z y w y b i e r a n i u pokładu z podsadzką hy­

d r a u l i c z n ą .

Dalsze r o z w i ą z a n i e t e g o z a g a d n i e n i a w o p a r c i u o pomiary u -

Więcej u o g ó l n i o n ą t e o r i ę s t o c h a s t y c z n ą zachowania s i ę warstw górotworu opracował J , L i t w i n i s z y n [31] .

Podał on ogólne równanie różniczkowe procesów s t o c h a s t y c z ­ nych o k r e ś l a j ą c e o s i a d a n i e warstw gó ro twor u.

A. S m ol a rs ki r o z s z e r z y ł t ę t e o r i ę na o s i a d a n i e górotwor u od e k s p l o a t a c j i pokładów nachyIowach o ra z w ogólnym r ównaniu r ó ż ­ niczkowym wyprowadzonym p r z e z J . L i t w i n i s z y n a częściowo u z a l e ż ­ n i ł w s p ó ł c z y n n i k i f u n k c y j n e t e g o równania od ogólnych w ła ś c i w o ś ­ c i oś r od ka .

'V małym s t o p n i u prowadzono b a d a n i a nad zachowaniem s i ę s k a ł stropowych i spągowych pr zy e k s p l o a t a c j i pokładów str omych.

Również w małym s t o p n i u opracowano t e o r i e zachowania s i ę warstw stromych.

3 . WPŁYW BUDOWY GEOLOGICZNEJ GÓR0T#0RU NA RUCHY SKAŁ STOPOWYCH I SPĄGOWYCH POD WPŁYWEM EKSPLOATACJI POKŁADÓW STROPOWYCH

W ŚWIETLE BADAŃ MODELOWYCH 3 . 1 . Cel , z a k r e s pracy o r az z a ł o ż e n i a

Z uwagi na t o , że obecnie i s t n i e j ą c e wzory d l a o k r e ś l e n i a ruchów s k a ł d o t y c z ą głównie wpływów e k s p l o a t a c j i pokładów po­

ziomych, a b r a k j e s t p r a k t y c z n y c h wzorów ujmujących r u ch y po­

kładów s tr omyc h, d l a t e g o z a c h o d z i p o t r z e b a i c h opracowan ia.

W p r a kt y c e s p ot yka s i ę , ża po wybraniu pokła du o wysokoś ci j e d ­ nego p i ę t r a wynoszącej około 150 m n i e występowało zał amanie s i ę mocnych s k a ł s tropowych [

1

^CJ.

Dla u s t a l e n i a wpływu s z t y w n o ś c i warstw na i c h wzajemne r u ­ chy w k i e r u n k u wybr anej p r z e s t r z e n i przeprowadzono b a d a n i a mo­

delowe or az r o z w aż an i a t e o r e t y c z n e .

Przy r o z p a t r y w a n i u zachowania s i ę s k a ł stropowych i spągo­

wych p r z y j ę t o n a s t ę p u j ą c e z a ł o ż e n i a :

1. Skały stropowe i spągowe z a l e g a j ą w sposób c i ą g ł y w r o z ­ patrywanym polu»

2 . Ruchy s k a ł odbywają s i ę w sposób c i ą g ł y w c z a s i e i p r z e - s trse n l«

5

3 . Pizy w yb ra ni u p ol a wzdłuż r o z c i ą g ł o ś c i na dużym odcinku można pominąć wpływ p o d p a r c i a bocznego na zachowanie s i ę ś r o d ­ kowej p a r t i i s t r o p u .

4 . Po mi ni ę ci e wpływu p o d p a r c i a s i ę bocznego zezwala na s p r o ­ wadzenie u g i n a n i a s i ę s k a ł do b e l k i o j e dn o s t k o we j s z e r o k o ś c i .

3 . 2 . Ogćlne podstawy podobieńst wa modelowego

Przy opr acowani u badań modelowych wykor zys tano n i ż e j podane z w i ą z k i o k r e ś l a j ą c e zasady podobieńst wa modelowego [

6

] , [

20

] ,

[

¹⁸

]

a ) Podobieństwo geometryczne j e s t w te dy , gdy w s z y s t k i e wy­

miary p r z e s t r z e n i z a j ę t e j badanym układem w modelu s ą z ami e- n i a l n e p rzy pomocy o k r e ś l o n e j l i c z b y na wymiary p r z e s t r z e n i z a j ę t e j podobnym układem w n a t u r z e . Podobieństwo t o można za­

p i s a ć j ako s t o s u n k i l i n io w y c h wymiarów układów n a t u r y

1

^ i mo­

d e l u

1

^M.

« Ln

b ) Kinematyczne podobieństwo u k ł a d u w n a t u r z e do modelu wy­

s t ę p u j e w t ed y , j e ś l i podobne c z ę ś c i ty c h układów poddane geo­

m e t r y c z n i e podobnym nap rę ż en ie m u l e g a j ą g eomet ry czn ie podobnym o d k s z t a ł c e n i o m w o d s t ę p a c h c z a s u r ó ż n i ą c y c h s i ę s t a ł y m mnożni­

kiem.

Podobieństwo t o można w y r a z i ć s t o s u n k i e m w i e l k o ś c i czasu p o t r z e b n e g o do p r z e b i e g u danego z j a w i s k a w n a t u r z e tjj do mode­

l u t M

a *N

° t “ T “ z ZVL

t y l k o s t a ł y m mnożnikiem. Można t o podobieństwo o k r e ś l i ć jako s t o s u n e k mas n a t u r y mN do mas modelu m^

a m = m,M

Po w yr a ż e n i u masy w n a t u r z e p r z e z g ę s t o ś ć Qf, i o b j ę t o ś c i

3 3

I jj o r az masy modelu p r z e z g ę s t o ś ć modelu £>m i . o b j ę t o ś c i

1

^ powyższe wyr ażeni e można rozwinąć n a s t ę p u j ą c o

3

“ m - — — 7 3 “

« 1

M • M

Z podobieńst wa dynamicznego oraz d r u g i e g o prawa mechaniki wynika, że s t o s u n e k s i ł p r z ył oż o ny ch w n a t u r a l n y c h warunkach Pjj i w modelu P^ wynosi

_ PN _ ‘ a N g N * ^ * 1N . *

1

M

3

• XM

f ‘ mM a M = t

7

^{* V}

g d zi e :

a N - p r z y s p i e s z e n i e u k ł a d u w n a t u r z e pod wpływem d z i a ł a n i a s i ł y PN na masę mAJ.

a ^ - p r z y s p i e s z e n i e u k ł a d u w modelu pod wpływem d z i a ł a n i a s i ł y PM na masę m^.

Powyższe r ównanie wyraża prawo dynamicznego podobieństwa Newtona o k r e ś l o n e pr zy pomocy stosunków d ł u g o ś c i czasów i gę­

s t o ś c i w n a t u r z e i modelu.

D o k ł a d n i e j zasady podobieństwa modelowego podaje M.W. K i r - piczew H . k t ó r y o k r e ś l a w ar unk i J a k i e s ą k on ieczne i w y s t a r - c z e j ą c e d l a i s t n i e n i a między zj awi sk ami podobieństwa - g ł o s z ą c że t y l k o t e z j a wi sk a s ą podobne między s o bą , k t ó r e mają j e d n a ­ kowe w ar unk i j e d n o z n a c z n o ś c i o k r e ś l a j ą c e k r y t e r i a podobieństwa

Warunki j e d n o z n a c z n o ś c i s ą t o t a k i e k r y t e r i a k t ó r e wydzie­

l a j ą z c a ł e g o z b i o r u jednego r o d z a j u z j a w i s k Jedno konkr etne z j a w i s k o . Podobieństwo warunków j e d n o z n a c z n o ś c i o k r eś l o n e j e s t n a s t ę p u j ą c y m i cechami :

a ) po dobie ńst wo geometrycznych w ł a s n o ś c i syst emu , w którym p r z e b i e g a badany p r o c e s ,

b ) p r o p o r c j o n a l n o ś c i ą s t a ł y c h f i z y c z n y c h mających i s t o t n e z n a c z e n i e w badanym p r o c e s i e ,

c ) początkowym stanem sy st emu,

d) podobieństwem warunków na g r a n i c a c h systemu w o k r e s i e ba ­ d a n i a .

Koniecznym warunkiem i s t n i e n i a podobieńst wa j e s t więc rów­

ność k r y t e r i ó w o k r e ś l a j ą c y c h dany p r o c e s .

W rozpatrywanym przypadku d l a u s t a l e n i a k r y t e r i ó w podobień­

stwa n a l e ż y o k r e ś l i ć podstawowe p r z e b i e g i z j a w i s k or az w ł a s n o ś ­ c i cech f i z y c z n y c h s k a ł p o d l e g a j ą c y c h ruchom w k i e r u n k u wybra­

n e j p r z e s t r z e n i .

V/ z a k r e s i e s p r ęż ys ty m winny być s p e ł n i o n e równania prawa Hooke’ a , k t ó r e w p ła s k i m s t a n i e n a p r ę ż e ń mają p o s t a ć :

2 G,

<5 N

g d z i e :

E - moduł Younga, V - s t a ł a P o i s s o n a ,

G - moduł s p r ę ż y s t o ś o i p o st ac i owe j

y xz - k ą t o d k s z t a ł c e n i a pos taci owe go w k i e r u n k u o s i x ,

•y - k ą t o d k s z t a ł c e n i a p os ta ci owe go w k i e r u n k u o s i z . Po p r z e k r o c z e n i u g r a n i c z n e j w a r t o ś c i n a p r ę ż e ń s ty c z n y c h w y s t ą ­ p i ą o d k s z t a ł c e n i a p l a s t y c z n e , k t ó r e o k r e ś l o n e z naprężaniowego k o ł a Mohra p o s i a d a j ą p o s t a ó

- k ą t t a r c i a wewnętrznego s k a ł y , CN - k o h e z j a s k a ł y .

Podane równania o p i s u j ą c e s t a n n a p r ę ż e ń i o d k s z t a ł c e ń s t a n o ­ w ią k r y t e r i u m równowagi wewnętr znej w warstwach gó rotworu i winny byó r ów ni eż s p e ł n i o n e d l a warstw modelu w c e l u zachowania podstawowej zasady podobieńst wa modelowego. Dla o k r e ś l e n i a po­

t r z e b n y c h w i e l k o ś c i n a p r ę ż e ń , k o h e z j i , g ę s t o ś c i , p r ę d k o ś c i p r z e ­ mi es zczeń warstw s k al n y c h d l a d a n e j s k a l i modelowania wprowadzo­

no o z n a c z e n i a : g d z i e :

- s k a l i wymiarów l i n io w y c h = — 1 AM

- s k a l i k o h e z j i o: =

7

^{»^}

0

^{S i}

- s k a l i g ę s t o ś c i masy a 3

9

mN 0

3

^>j

- s k a l i s i ł wy n ik aj ą cy ch z c i ę ż a r u własnego = ' ' r mM * M - s k a l i p r z y s p i e s z e ń warstw g ór ot wo ru do warstw modelu w

c z a s i e p r z e m i e s z c z e n i a s i ę Jego w k i e r u n k u wybr anej p r z e ­ s t r z e n i

e uN . ^um a a * - d ~ T ' I T T ’

N M

do powyższych wzorów w y n i k a j ą n a s t ę p u j ą c e z a l e ż n o ś c i między w i e l k o ś c i a m i s k a l :

<r

0

^{ctf = o m d l a} a N = a M

Przy p r z y j ę c i u jednakowego p r z e k r o j u (np. 1 cm ) s ł u p a masy

2

s k a ł d z i a ł a j ą c y c h na r o z p a t r y w a n ą wa rs t wę , wówczas s k a l a s i ł od c i ę ż a r u włas nego w y n i e s i e

PSN g N XN _ a

a ,, - —— = cc = ”

77

^{“ • ł — = <Xq • ci -i}

f PB M m % 1

d l a a N - a M g d z i e :

p zjj - c i ś n i e n i e pionowe od c i ę ż a r u masy s k a ł w r z e c z y w i s t o ś ­ c i ,

p wj, - c i ś n i e n i e pionowe od o i ę ż a r u masy warstw modelu.

Z podanych p o p r z e d n i o równań prawa Hoocke’ a wynika, że dl a o k r e ś l e n i a warunków podobieńst wa przy p r o c e s a c h s p r ę ż y s t y c h po­

winny być s p e ł n i o n e n a s t ę p u j ą c e r ównania

Przy s p r ę ż y s t y c h or az p l a s t y c z n y c h d e f or ma c ja c h w o z a s i e , k o ni e cz ne j e s t , aby z a l e ż n o ś ć między o d k s z t a ł c e n i a m i warstw gó­

r o t w o r u o r az czasami jego o d k s z t a ł c e ń w modelu w yr ażał y s i ę równaniem t e j samej p o s t a c i . Z równań o d k s z t a ł c e ń s p r ę ż y s t y c h

j a k i p l a s t y c z n y c h wynika, że na w i e l k o ś ć d e f o r m a c j i p l a s t y c z ­ nych wpływa głównie w s p ół c zy nn i k l e p k o ś c i , c z a s , budowa g e o l o ­ g i c z n a war stw.

S to su nek współczynników l e p k o ś c i warstw w n a t u r z e Pjj do współczynników l e p k o ś c i warstw modelu |?w w i n i e n być s t a ł y ,

?N1 _ ?N2 _ ?N3 _

?M

2

?M

2

?M3 ^

Dla zał ożonego w d a l s z e j c z ę ś c i pracy zachowania s i ę s k a ł w sposób podobny do tzw. " c i a ł a K e l v i n a " w i n i e n być s p e ł n i o n y warunek

i t e m t

4

^{m . a , _ • ” ) , p i { , . ;}

£tw e n em

Po p r z e k s z t a ł c e n i u i u p r o s z c z e n i u otrzymano z a l e ż n o ś ć mię­

dzy o d k s z t a ł c e n i a m i w n a t u r z e a o d k s z t a ł c e n i a m i modelu 6 ^ w o z a s i e , k t ó r a p o s i a d a p o s t a ć :

- fłL

^t

! a i - . y , ‘ '

Stt& EM +

1 - e" ?M * %

Również winny być s p e ł n i o n e wytrzymałościowe wa runki podo­

b i e ń s t w a , k t ó r e u j m u ją n i ż e j podane wzory:

p 1M ^„

RsM - i ; • • RsN

11

M

• T T * -N

t g <PM = t g <PN

g d z i e :

RQ - wytr zyma łoś ć na ś c i s k a n i e , Ry - wyt rzyma łoś ć na r o z r y w a n i e , o - k o h e z j a ,

<P - k ą t t a r c i a wewnętrznego.

S p e ł n i e n i e w s z y s t k i c h warunkćw podobieńst wa modelowego d l a warstw s k a l n y c h J e s t w p r a k t y c e b a r d z o u t r u d n i o n e z uwagi na zmienną budowę g e o l o g i o z n ą i mało znany s t a n n a p r ę ż e ń w g ó ro ­ t w o r z e .

3 . 3 . U s t a l e n i e m a t e r i a ł ó w ekwiwalentnych

C h a r a k t e r i s k ł a d m a t e r i a ł ó w ekwiwalentnych z a l e ż n y j e s t głównie od s k a l i modelu i t yp u modelowanych s k a ł . Bardzo dużą i l o ś ć p r a c e k s p e r y m e n t a l n y c h nad m a t e r i a ł a m i ekwiwalentnymi pr zeprowadzono w ZSRR [20] .

M a t e r i a ł y ekwiwalentne o b r a z u j ą c e s k a ł y k a r b o ń s k i e s k ł a d a j ą s i ę głównie ze spoiwa ( p a r a f i n a , k a l a f o n i a , g l i n a , g i p s , cement) o r a z z w y p e ł n i a c z a j a k m i e s z a n i n a (drobnego p i a s k u i m i k i , p i a s ­ ku i k r e d y , k r a d y , t a l k u ) . Z przeprowadzonych badań nad m a t e r i a ­ ł a m i modelowymi wyn ik a, źe odpowiednim spoiwem J e s t p a r a f i n a a w y pe ł ni a c za m i p i a s e k , t a l k , k r e d a . Badania nad m a t e r i a ł e m mode­

P r z y j ę t e w ł a s n o ś c i rozważanych s k a l z t a b l i c y [31] wynoszą:

a ) dl a piaskowca:

2 , 6f 10

3

R = 2 100 kG/cm

3

= 2, 1 . 10

8

^

m

0

^m

Rg = 350 kG/om

2

= 3 , 5 . 10

7

Rr = 180 kG/cm

2

= 1 , 8 . 1 0

7

^Sg-

5 , 4 . 10

5

^kG/cm

2

= 5 , 4 . 10

10

t « 0 , 10 m

<p.

35

°* c = 200 kG/cm

2

= 2 . 10

7

m

9

# 1014 N d z i e ń m b ) d l a ł u pku :

Qm 2 , 5 . 10

3

R = 4 , 4 . 10

7

^{^}

m m

R * 6,1 . 1 0 ^ kG/cm2 ; R * 3 , 5 • 10^

g m

E ■ 0 , 8 . 10

10

^{S j j} f - 3 2 ° j m

C = 4 * 10^ V« 0 , 1 5

m

? m

2,5

.

1014

L flj l i a

13

Dobrane na drodze badań m a t e r i a ł y ekwiwaletne d l a p r z y j ę t e j s k a l i modelowaniu 1:1GG p o s i a d a j ą n a s t ę p u j ą c e w ł a s n o ś c i :

a ) p i a s e k połączony p a r a f i n ą o u d z i a l e wagowym

10:1

^odpowia­

da mocnemu piaskowcu

£ =

1,8

. 10

3

Ro = 15 . 10

5

R = 2 , 5 . 10

5

^

Rx = 1 , 4 . 10

5

^{E ę j} E = 3 , 8 . 10® 30°

m m

?m 8

.

109 m

b ) k red a i t a l k s pojony p a r a f i n ą o u d z i a l e wagowym

1:5

^:

0,6

odpowiada łupkowi

1 , 3 . 10

3

Rc = 2 , 6 . 10

5

R = 0 , 3 6 . 10

5

^{^}

R = 0,21 . 10

5

C = 0, 22 . 10

5

Ł j V= 0 , 1 5 ;

m m

<P = 2 8 ° ; E = 4 , 4 . 10

7

^{^}

m

? m

4,1

^.

109 2

- d | l ę ń

m

Warstwy i m i t u j ą c e kar bon były układane pod kątem około 70 , o ra z 90° , n a t o m i a s t warstwy nadk ład u ukła dane b ył y poziomo w ramie o wymiarach modelu 1, 3 x 1 , 3 x 0 , 1 8 m wykonanego w s k a l i

1

:

100

. Model

1

umocowany b y ł w ramie

2

obrotowo względem pod­

p a r c i a 3 , r y s .

1

.

Do wału 4 umocowana by ­ ł a rama

2

o r a z ś l i m a c z n i c a 5, k t ó r ą n a p ę d z a ł ś l i m ak

6

powodujący u s t a w i e n i e ramy pod wymaganym kątem.

Po u s t a w i e n i u ramy pod kątem odpowiadającym nachy­

l e n i u warstw k a r b o ń s k i c h smarowano p o wi er zc h ni e r a ­ my, lub ukła dan o warstwę gu­

my d l a z m n i e j s z e n i a t a r c i a . '.V ramie między dwoma d e s k a ­ mi owiniętymi naoliwionym papi er em ukła dan o warstwy o g r u b o ś c i od

1

^{om do}

10

^cm.

Przed u ło ż en ie m n a s t ę p n e j warstwy posypywane pyłem wę­

glowym p ow ie rz c hn ie Już u ł o ­ żo ne j warstwy d l a z m n i e j s z e ­ n i a p r z y c z e p n o ś c i .

Dla p r z y s p i e s z e n i a u k ł a ­ d a n i a warstw r o b i o n o r ów ni eż próby u k ł a d a n i a warstw w f o r ­ mach, z k t ó r y c h b y ł y układane w ramie

2

^.

W żądanych m i e j s c a c h po­

miaru c i ś n i e ń między war st wa­

mi ukła dano p ł y t k i ( r y s . 2 ) . P ł y t k i 1, 2 na jednym końcu p o s i a ­ d a ł y przegubowe p o d p a r c i e 3 , a od s t r o n y pomiaru l uźne n a k r ę t ­ k i 4 na k oł ka c h 5.

Bys, 1. A p a r a t do badań modelo­

wych

15

Między p ł y t k i w c z a s i e pomiaru wkładano o s t r z a d źwigni

6

^{, 7 ,}

k t ó r e powodowały r o z c h y l e n i e s i ę p ł y t e k

1

,

2

pod wpływem d z i a ­ ł a n i a s i ł y P.

Wi el ko ść s i ł y wskazywał dynamometr p i e r ś c i e n i o w y

8

, zaopa­

t r z o n y w c z u j n i k .

W c z a s i e d z i a ł a n i a s i ł y P drutem 9 p od ci ągano n a k r ę t k ę 4 do momentu, gdy można j ą b y ł o le k ko p r z e s u n ą ć , wówozas o k r e ś l a n o s i ł ę P na p o d s t a w i e u gi ę ó dynamometru

8

wskazywanego c z u j n i ­ kiem zegarowym. Wielkość s i ł y P s ł u ż y ł a do o k r e ś l a n i a c i ś n i e ń między war stwami.

Dla częśoi owego z a b e z p i e c z e n i a warstw modelu p r ze d r o z p e ł - zywaniem na b o k i , uk ła d an o r ó w n ol e gl e do przewidywanego z g i n a ­ n i a warstw p r ę t y s t a l o w e o d ł u g o ś c i 1 7 , 8 cm i ś r e d n i c y 4 mm w o d s t ę p a c h co około 5 cm w w a r s tw i e i co około 2 om między

s k a l i modelu. Zbudowany model z warstw poddawano c i ś n i e n i u px 1 Pz (podanemu w t a b l i c y 1) i mierzono o d k s z t a ł c e n i a warstw,

Z c hw i l ą gdy p r z y r o s t y o d k s z t a ł c e ń dąży ły do zer a uważano, że warstwy u l e g ł y j uż ś c i ś n i ę c i u przy którym n i e zac ho dzi ich d a l s z e o s i a d a n i e odpowiadające w s k a l i modelu wiel kości om w górotworze n ienaruszonym.

P r z y r o s t y o d k s z t a ł c e ń mierzone między zabudowa­

nymi kołkami zakończonymi stożkowo

1

, przy zastosowa­

n i u c z u j n i k a zegarowego

2

zaop a tr zo n eg o w uchwyt 3, 4 ( r y s . 3 ; 4 ) .

W uchwycie 3 wykonane były otwory r y s .

3

oo

10

mm.

Oprócz kołków umocowanych w warstwach modelu co

20

ⁱ

10

cm, u t w ie rd z on e były do ramy k o ł k i co

10

cm i two­

r z y ł y p r o s t o k ą t n y układ w sp ół r zę dny ch.

Układ warstw w badanym modelu IM p r z e ds t a w i on o na r y s , 5. Model IM zbudowany j e s t s warstw odpowiadają­

cych łup ko wi, k t ó r e d l a od­

r ó ż n i e n i a p o s i a d a j ą różne o d c i e n i e - r y s .

6

^.

Warstwy k ar b o ń s k i e nachy­

lone s ą pod kątem 7 0 ° . Po­

kłady mające byó e k s p l o a t o ­ wane p o s i a d a j ą t a k ą samą wytrzymałość Jak o t a c z a j ą c e Rys. 3. Schemat u r z ą d z e n i a do

pomiaru o d k s z t a ł c e ń warstw mo­

d e l u

j e warstwy ł u p k u . W c e l u umoż li wi eni a pomiaru c i ś n i e ń między warstwami zabudowano w m i e j s c u I i I I p ł y t k i ułożone równole­

g l e do r o z c i ą g ł o ś c i między stropem i spągiem warstw i m i t u j ą ­ cych karbon aż do warstw n a d k ł a d u .

17

T a b lio a 1 C h a r a k te r y s ty c z n e w i e l k o ś o i m o d e li 1 o d p o w ia d a ją o e im wym iary w r z e c z y w i s t o ś c i

R o d z ą J w a r s t * C i £ n 1 e n -i •

N a k ł a d K a r b o n

G łęb o k o ść z a ­ l e g a n i a

w m

pionow e Pz 105 N/m2

.poziom e Px 10’ N/m2

K ąt upadu w arstw

Model

r z e o z y y d s ty m odelu r z e c z y w i s t y m odelu r z e o z y -

w l s t e m ocelu r z e c z y ­

w i s t e mode l u r z e o z y - w i s t e m odelu p l a s k i , I ł y

ł u p k i

p ł y t k i p a r a f i n a t a l k + k r e d a

- - 256

276 4 ,9 5 ,3

64 69

0 ,6 4

0 ,6 9 18 0 ,1 8

0 0

- - ł u p k i k r e d a , t a l k

p a r a f i n a 276 5 ,3 69 0 ,6 9 18 0 ,1 8 70

— - ł u p k i p a r a f i n a 324 6 ,2 81 0 ,8 1 20 0 ,2 0 70 I-M

p i a s k i , i ł y ł u p k i

p ł y t k i , k r e d a p a r a f i n a + t a l k

- - 370

400 7 ,4 7 , 8

96 101

0 ,9 6

1 ,0 1 25 0 ,2 5

0 0

- — ł u p k i +

p ia sk o w c e p a r a f i n a +

k re d a 400 7 , 8 101 1 ,01 25 0 ,2 5 70

“ “ ł u p k i +

p ia sk o w c e p a r a f i n a +

p i a s e k 450 8 ,7 113 1 ,1 3 27 0 ,2 7 70 II-M

p i a s k i , i ł y p ł y t k i p a r a f i n a k r e d a + t a l k

- - 510

530 9 ,8 1 0 ,2

128 133

1 ,2 8

1 ,3 3 44 0 ,4 4

0 0

Rys. . Pomiar o d k s z t a ł c e ń z pokazaniem u d o ł u na podłodze u r z ą ­ d z e n i a do pomiaru c i ś n i e ń

19

nadkład

- 1 • U *23 .3<f • 45 *£6 • 67

• 2 .13 •2* .3 5 •Ą& •S f

.3 •IM •j}S .3 6 *47 •43 • 59

* I 1 2

Rys. 5. Układ warstw w modelu I-M 1 roemiesBoeenie punktów usta­

b i l i z o w a n y c h kołkami do pomiarów odkształoeń w pionie

1

^posiomie

T a b l i c a 2 Z esta w ie n i* etapów pomiarów wykonanyoh w o z a s ie o s ia d a n ia w arstw modelu I-M

p rze d staw io n y c h na r y s . 9, 10, 11

li 0 D E I I M PRAWDOPODOBNE WIELKOŚCI RZECZYWISTE

08 MS

*3ar

fita oPl ca na f i Ql ta *h O Q

•H O

►3 p*

C z a s p o m ia r u

3

*3 N <0

®l>«

S.M 3 O

S5 p .

<o j3

•ffl u o os

■o m rF SM W O U p!

08 4 rM ©*

£i P.

O 0 0 p. uj reTr-1

• L0 i 'O P 1---1 XQ 00 S • M

O -H w ,a 68

*** 5>»N

o t>0 1 s §(0 co P h O n p*

* 3H o

£ 1 5

<D1 H'P Pi O

© a■H

•H HO 00 P «H ^ a> o •

n w

°as bont*.

a © ^

« -H <0 O ,0 p.

•pP imca

oP* ,—.

V3 '—1a SIOO 60 f i

p s

OSU

«0 4-»

rM a>*

>» *H ja Pi oo o

^ ® g a '—' H0 co

O n

>1 © O *rl (0 f i

>» p*

=C 5=

P. T*

(o o ta co u •&

s+* o o O 01 -H «ł0

o '—' P* (0 <0

■h o ra

* cfl -H o<o o a M co p»Go rSł -H * aj*

00 (0 pi O O «H W

co +»

p •

p(0 WlCN.

co © , tśł -H 1 o a ©

£ co 1 P* (0 M *H T-

P* (0

& o +* rv _

•rt «

E ^o

.J4 CO Al 1—1 3 +>

•H «• ' s *o co o Jfl, s a«y B +>

■rt O <J S P*

1 2 3 z 5 H g—

7 - g - -

9 10 11 1Ż

1 0 , 0 0 , 0 1 1 . 2 o f o 6 •

1 . 2 85 0 ,0 ^—

2 0 , 5 0 , 5 1 1*2 85 A 1 . 2 85 54 0 ,0 1

3 3 , 5 3 , 0 1 1 . 2 85 Ł 1 , 2 85 38 0 .1

Rys. 7 . P r z e b i e g c i ś n i e ń w m i e j s o u p ł y t e k I w c z a s i e wpływów wybi er an yc h pokładów

2

^{, 3}

Rys.

8

. P r z e b i e g c i ś n i e ń w m i e j s c u p ł y t e k I I w c z a s i e w y b i e r a n i a pokładów

1

^{, 2 , 3}

Rys« 9. Zachowanie s i ę warstw po wyb rani u p o k ła d u

1

ⁱ

2

^modelu

I-M

Rys. 10. Zachowanie s i ę warstw po w ybraniu pokładu 3* I-M

25

Rys. 1 1 . Zachowania s i ę w arstw w końoowym e t a p i e badań I-M

Warstwy n ad k ł a d u uł ożone poziomo p o s i a d a j ą t a k ą samą wy­

t r zy m a ł o ś ć j a k modelowany ł u p e k warstw k a r b o ń s k i c h .

Badania przeprowadzono przy s t a ł y c h c i ś n i e n i a c h podanych w t a b l i c y

1

odpowiadających danemu modelowi.

W c z a s i e badań wykonywano okresowo pomiary o d k s z t a ł c e ń i c i ś n i e ń or az e t ap ami wybierano k o l e j n o pokłady od

1

^do

4

^.

Tokłady u r a b i a n o pr ze z i c h s krawanie w stosunkowo k r ó tk i m c z a s i e . Etapy w y b i e r a n i a pokładów i w i e l k o ś c i c i ś n i e ń or az o d k s z t a ł c e ń warstw podano w t a b l i c y

2

i na rys unk ach

7

,

8

,

9

, 10, 11, 12, 13.

>■ c e l u o k r e ś l e n i a wpływu warstw sztywnych na zachowanie s i ę warstw mało sztywnych nad wybranym polem pokładu wykonano model

I I M i przeprowadzono na nim b a d a n i a - r y s . 12.

Rys. 12. P o ł o ż e n i e sztywnych warstw piaskowca w modelu II-I.I

27

.—A'.'

Rys. 13. Widok modelu II-M przed badaniem

6Z

T a b l i c a 3 Zestaw ieni« etapów pomiarów wykonanych w o za sle o sia d an ia warstw modelu I-M

przedstaw ionyob na r y s . 9, 10, 11

M o d e l I I M Praw dopodobne w i e l k o ś c i r z e c z y w is te

CO

Ms 1

8Pi 0 2 SH -H o B a s

C zas p o m ia ru

'CJ9

<0 M

» * ■

r

"Oa Ma 9

a ? H0 a

o to

s

3

Cfl

.c!S oo o Pi 60

© r—' 'o a a co .O.

2 * «® N O t< 4* |-4

©,£>©•

» * p.

Ł 3• a a 0 ca co a ts 3 ^

* 3m o s s0 TJ W M

o o

•H CsJ H9 fl •

■h co

• _ P u

■H pM fl 5łfl •*

® ® 3 <J\

S iH 0) r*

o ,0 S S * « 3 S Ł 3 £

•d9 (0

3_o

** 1T sO W) 'S

s

©U

<o+>

iM ©•

Oo o P* bo 1—1

© B VD fl '—' HO CO

ON »-?

Jd © O d

© «P l*ł P*

^ *

3 or M Oi p.

n o n

<0 w ,—, w <0 'T ' O n -rl N a -o i*> a rc o

•H o w '—1

► co -H D<a O 4*

aj a n U O H

a +•

a •

o w|o- s s , O fl ©

»-3 i

P. n 9 O 1 • '

h H 4*•rl O g J Ł 3

«l

1 7

_{Ck *»}

o O* S 4*

3 S

1 0 0 - - - - - - - - -

2 0 ,5 0 , 3 1 1 . 5 72 13 A 1 . 5 72 50 0 ,0 1

3 4 4 , 5 4 4 ,0 1 1 . 5 72 14 1 . 5 72 4450 0 ,3 6

4 4 3 ,0 0 , 3 1 . 5 72 15 □ 1 . 5 72 4500 0 ,3 7

5 4 3 ,6 0 , 6 3 1 .2 52 16 1 . 2 52 4560 0 ,3 7

6 4 7 ,0 1»* 3 1 .2 52 1 . 2 52 4700 0 ,3 8

7 4 9 ,0 2 , 0 3 1 . 2 72 1 .2 72 4900 0 ,3 9

8 3 0 ,0 1 , 0 3 1 . 2 72 O 1 . 2 72 5000 0 ,4 0

9 6 9 ,0 1 , 9 3 1 . 2 72 1 . 2 72 6900 0 ,5 0

10 7 0 , 0 1 , 0 4 2 . 0 52 17 2 , 0 52 7000 0 ,5 1

11 7 3 , 0 3 , 0 4 2 . 0 52 2 , 0 52 7300 0 ,5 2

t 2 7 4 , 0 1 , 0 4 2 , 0 72 18 2 , 0 72 7400 0 ,5 3

13 1 4 6 ,0 7 2 , 0 4 2 , 0 72 O - 2 , 0 72 14600 0 ,8 0

Rys. 15. Zachowanie s i ę warstw po w ybraniu p o kładu 2

31

Rys. 1 6 , Zachowanie s i ę w arstw po w ybraniu

i

warstwy II-M

Rys. 18. Zachowania s ię wazstw w o s a s l a saciskania pzeestzseni po wybzanyoh pokładaoh 1, 2, 3 , 4 - I I —M

1,5-

1.4

1.2

1,0

48

46

«2

•a

Wysokość pochyła aarsta * olej sen płytek I karbea nadkład

Rys. 19. Przebieg ciśnień w miejsou płytek I w czasie zaciska­

nia wyrobisk eksploatacyjnych modelu II-M dla danych w tab licy

V V io 0.8

M

44

02

Wysokość p o sb y ła a a r s t » w s i e j ą c a p ły te k U karbon nadkład Rys. 20

,

P raeb la* olśnień w miejsou płytek I I w esasie naciska­

nia modelu II-M dla danych w ta blicy 3

35

Rys. 21. Zaohowani* s ię warstw górotworu po wybraniu pokładu mod* III-M

Etapy badań na modelu I I M z es ta wi on o w t a b l i c y 3.

W środkowej p a r t i i modelu I I M ułożone b ył y dwie warstwy o g ru ­ b o ś c i

8,2

om każda i m i t u j ą c e warstwy sztywnego piaskowca o g r u ­ b o ś c i

8,2

^m.

Na s t r o p i e p i e r w s z e j warstwy modelowanego p i a

3

ko\vca ułożono jedon zastaw p ł y t e k pomiarowych I , n a t o m i a s t na s t r o p i e d r u g i e j warstwy modelowanago piaskowca d r u g i zestaw p ł y t e k pomiarowych

I I - r y s . 13. Po wybraniu pokładu 1 u l e g ł a wyboozeniu warstwa ł u p k u - r y s . 14. N as tęp ni e wybrano pokład 2 - r y s . 15, pokład 3 - r y s . 16, pokład 4 - r y s . 17, 18. P r z e b i e g c i ś n i e ń w r z ę ­ d z i e I i I I wynikaj ących z k o l e j n e j e k s p l o a t a c j i pokładów od I do 4 p r ze d s t a w i o n o na r y s . 19 i 20.

\Y o e l u o k r e ś l e n i a wpływu n a c h y l e n i a warstw o ra z sztywnych ław piaskowca na p r z e b i e g z a c i s k a n i a w y r ob i sk e k s p l o a t a c y j n y c h wykonano model I I I M.

Po ś c i ś n i ę c i u warstw p r as a m i t a k , że w małym s t o p n i u u l e g ł y o d k s z t a ł c e n i o m przy c i ś n i e n i a c h podanych w t a b l i c y

1

, wybrano n a j p i e r w pokład 1 - r y s . 21 , n a s t ę p n i e k o l e j n o 2, 3 , 4 a p r z e ­ b i e g i o d k s z t a ł o e ń warstw podano - r y s . 22, 23, Etapy pomiarów podano w t a b l i c y 4 a pomierzone p r z e b i e g i c i ś n i e ń p r z e d s t a w i o ­ no na r y s .

22

, 23.

K s z t a ł t o w a n i e s i ę c i ś n i e ń w mi e j s o u p ł y t e k pomiarowych I , I I podano na r y s . 2 4, 25.

Dla o k r e ś l e n i a w jakim s t o p n i u wpływa n a c h y l e n i e warstw jedno­

r odnych w s t o s u n k u do n i e j e d n o r o d n y c h zbudowano model IV N i przeprowadzono na nim b a d a n i a .

Podczas budowy modelu I I I I-I i IV M zał ożono między pionową b e l k ę ramy a modelem warstwę r u r gumowych i p ł y t e k st al owy ch d l a u z y s k a n i a wymaganego bocznego od dzi aływania na warstwy.

Warstwy modelu obci ążono n a j p i e r w pr as ami bocznymi do w i e l ­ k o ś c i około

1,5

c i ś n i e n i a p anu ją ce go na d an ej g ł ę b o k o ś c i . Pr asy boczne można b y ł o u s t a w i ć przed badaniem w wymaganym o d s t ę p i e d l a o k re ś l o n e g o c i ś n i e n i a w t a b l i c y

1

^.

P r z ez ś c i ś n i ę c i e modelu pr as ami bocznymi u z y s k a ł o s i ę p r z e ­ s u n i ę c i e warstw w k i e r u n k u p r z e c i w l e g ł e j b e l k i ramy a p a r a t u i z g n i e c e n i e r u r e k gumowych z n a j d u j ą c y c h s i ę między modelem a ramą.

37

Po s k o n s o l i d o w a n i u warstw z boku zmniejszono c i ś n i e n i e do w i e l - k o ś c i px p o da n e j w t a b l i c y

1

i ś c i ś n i ę t o z góry c i ś n i e n i e m

1,5

p z n a s t ę p n i e odprężono do p^ .

P r o c e s k o n s o l i d a o j i warstw uważano za zakończony, gdy p r z y ­ r o s t y o d k s z t a ł c e ń d ą ż y ł y do z e r a . Tak sprasowane warstwy odpo­

w i a d a ł y s t a n o w i c i ś n i e ń p an uj ą c y c h na d a n e j g ł ę b o k o ś c i wg t a ­ b l i c y

1

^.

t a k przygotowanym modelu - r y s .

2 6

r o z p o c z ę t o w y b i e r a n i e p o k ł a d u

1

- r y s .

27

. V7 c z a s i e te g o w y b i e r a n i a w y s t ą p i ł o wybo- c z e n i e z e st a wu p ł y t e k w r z ę d z i e I I choć między p ły t k a m i na s t y ­ kach b y ł y dane w k ł a d k i z e l a s t y c z n e j gumy, k t ó r a mi ała za zad a­

n i e u ł a t w i ć i c h z b l i ż a n i e s i ę pod wpływem s i ł y d z i a ł a j ą c e j w k i e r u n k u upadu w ar st w.

Rys. 24 . K s z t a ł t o w a n i e s i ę c i ś n i e ń w m i e j s c u p ł y t e k pomiaro­

wych I w c z a s i e wpływów w y b i e r a n i a pokładów

1

, 2 , 3 podanych w t a b l i c y 4

Wysokość pochyła aarsta a miejsca płytek II karbon | nadkład

Rys. 2 5 . Przebieg o l ś n i e ń w mi ej so u p ł y t e k I I w o z a s i e wpływów wywieranych pokładów 1 , 2 , 3 modelu I I I -M

39

Rys. 2 6 . Przygotowany do badań model IV s k ł a d a j ą c y s i ę z warstw jednorodnych

Rys. 28. Preebieg eaolskania wyrobiska po wybraniu pokładu 1 od styku z nadkładem do dolnej b e lk i rany aparatu

W miarę p r z e m i e s z c z a n i a s i ę e k s p l o a t a c j i w k i e r u n k u d o l n e j ramy występowało z a c i s k a n i e wyr obis ka - r y s . 28.

Ha samym a o l e , wyr obisko n i e z o s t a ł o z a c i ś n i ę t a z uwagi na duży wpływ t a r c i a warstw o d o l n ą ramę a p a r a t u oraz na wyba­

c z a j ą c y s i ę s t o s mało ś c i ś l i w y c h p ł y t e k pomiarowych.

Et apy badań modelu IV M podano w t a b l i c y 5, zaś p r z e b i e g c i ś n i e ń na r y su nk u 29 i 30.

V/ c z a s i e p os zcze gólnych etapów badań podanych w t a b l i c a c h 2 , 3 , 4 , 5 wykonywano pomiary o d k s z t a ł c e ń w p i o n i e i poziomie c z u j n i k i e m zegarowym między zakończonymi stożkowo kołkami z a ­ budowanymi w modelu i ramie co

20

^{cm i}

10

^cm.

Uzyskane wyn ik i z pomiarów p o s ł u ż y ł y do wyboru i u s t a l e n i a wzorów t e o r e t y c z n y c h o k r e ś l a j ą c y c h def ormacje s k a ł stropowych i spągowych, oraz wzajemne od d zi a ły wa ni a na k o n t a k c i e s k a ł

sztywnych i mało s ztywnych. Z w s t ę p n e j a n a l i z y wyników badań modelowych s t w i e r d z o n o , że zachowanie s i ę s k a ł w o t o c z e n i u wy­

r o b i s k a wybierkowego można w d o s ta t ec zn y m s t o p n i u o pi saó przy pomocy równań t e o r i i s p r ę ż y s t o ś c i i p l a s t y c z n o ś c i lub równań procesów s t a c h o s t y c z n y c h , wyprowadzonych pr zez J . L i t w l n l s z y n a i r o z w i n i ę t y c h d l a pokładów nachyl onych przez A. S mo la r sk ie go.

Dokładne u z m le nn i a ni e d e f o r m a c j i modelu na drodze o p i s u rów­

n ani ami procesów s t o c h a s t y c z n y c h w pr zypadku badanych modeli górotworu w p ła s ki m s t a n i e n a p r ę ż e ń n i e zawsze odpowiadałoby wi el kości om występującym w r z e c z y w i s t o ś c i , g dzi e warstwy z n a j ­ d u j ą s i ę w trój osi owym s t a n i e n a p rę ż eń w którym w ł a s n o ś c i wy­

tr zymałoś ci owe z a l e ż ą od s t a n u n a p r ę ż e ń .

Dl at e go do o b l i c z e ń t e o r e t y c z n y c h p r z y j ę t o uproszczony spo­

sób rozważań w p ła s ki m i jednoosiowym s t a n i e n a p rę ż eń podobnie ja k to p r z e p r o w a d z i ł d l a pokładów poziomych A. S a ł u s t o w i c z [31, 32, 33] .

Przy z n a c z n i e j s z y c h g r u b o ś c i a c h s t r o p u i spągu uwidacznia s i ę w większym s t o p n i u wpływ s i ł ś c i n a j ą c y c h na o d k s z t a ł c e n i a warstw n i ż wpływ momentu z g i n a j ą c e g o .

Dl at ego w pierwszym e t a p i e r o z p a t r z o n o wpływ s i ł ś c i n a j ą ­ cych a n a s t ę p n i e momentu z g i n a j ą c e g o na z g i n a n i e warstw s t r o ­ powych. Do t a k o k r e ś lo n yc h wzorów w p ła s ki m i jednoosiowym s t a n i e n a p r ę ż e ń wprowadzono do o b l i c z e ń p ra k t y c z n y c h w i e l k o ś c i

43

Rys. 29. K s z t a ł t o w a n i a s i ę c i ś n i e ń w m i e j s c u p ł y t e k pomiaro­

wych I , M-IV