Распределение напряжений вокруг выработок

Причиной проявления горного давления является сооружение в массиве горных пород выработки, что приводит к перераспределению напряжений в нем и возникновению зон разряжения и концентрации напряжений. Если представить, что естественное поле напряжений в массиве пород формируется только за счет гравитационных сил, то изостаты вертикальной составляющей напряжений до сооружения выработки будут иметь вид системы вертикальных параллельных линий.
Проходка горизонтальной горной выработки приводит к изменению картины напряжений, и изостаты вертикальной составляющей оz примут вид, показанный на рис. 59. На рисунке хорошо видно, что образуются зоны концентрации и разряжения напряжений. Количественные изменения oz в массиве пород, прилегающей к боковой стенке выработки, наглядно иллюстрируются эпюрой, изображенной справа от выработки. Пунктирной линией показана зона разгрузки пород, формируется в основном область необратимых деформаций и разрушений вокруг выработки, в частности, свод естественного равновесия в кровле. Размеры зоны разгрузки зависят не только от напряжений, но и от прочностных и деформационных характеристик пород, степени их структурной раздробленности.

Более сложный характер имеют напряжения в массиве пород при проведении очистных выработок. Здесь имеет место взаимное наложение полей напряжений различных выработок или их частей как в пространстве, так и во времени. Нa рис. 60 показано распределение изохром при этажно-камерной системе разработки рудных залежей. Можно заметить, что попе напряжений претерпело существенные изменения (до образования камер изохромы имели вид параллельных горизонтальных линий). Подобные картины изохром позволяют оценить не только качественные, но и относительные количественные изменения в полях напряжений, например, степень концентрации их на определенных участках.
Еще более осложняют напряженное состояние массивов пород и сооружений в нем такие дополнительные факторы, как тектонические силы, структурная раздробленность пород, литологическая их неоднородность, анизотропия свойств и многое другое. В результате совместного воздействия естественных и искусственно созданных факторов массивы горных пород находятся в весьма сложном напряженно-деформированном состоянии. Решающим здесь является то обстоятельство, что факторы, формирующие указанное состояние массива, в подавляющем большинстве имеют случайный характер. Современные методы, в том числе и вероятностно-статистические, не позволяют с достаточной надежностью оценить возможность и степень проявления любого и» действующих факторов в конкретных условиях. Поэтому параметры горно-геологических явлений невозможно выразить в виде точных функциональных или иных зависимостей.