CC BY
53
------------------------------------------------ © А. Э. Адигамов, 2008
УДК 51:622.273.2 А.Э. Адигамов
МАТЕМАТИЧЕСКИЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ НОРМАТИВНОЙ ПРОЧНОСТИ ЗАКЛАДКИ С УЧЁТОМ ГОРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ
Проведены расчеты параметров камерной системы разработки с двухстадийной выемкой и закладкой выработанного пространства, нормативной прочности закладки для камер второй очереди, определена зависимость нормативной прочности закладочного массива от глубины разработки.
Семинар № 15
~П условиях разработки Жда-
-я-3 новского месторождения наиболее предпочтительной для использования при проведении расчетов, на наш взгляд, является гипотеза свода естественного равновесия. Так как налегающие породы характеризуются относительно слабой трещиноватостью и вполне устойчивы, то закладочный массив будет испытывать нагрузку от массы деформированных пород, заключенных в пределах данного свода. Эти нагрузки имеют незначительные величины и не требуют применения закладочного материала большой прочности.
Исходя из вышеизложенных методов определения высоты свода естественного равновесия, ясно, что все они имеют недостатки, поскольку не учитывают глубину залегания от поверхности. С небольшими погрешностями, высоту свода можно принять равной ширине блока.
Нормативная прочность закладки на стадии выемки запасов блока под защитой рудных целиков на первой стадии разработки можно определить по формуле:
<Кк3
КФКД
(1)
где К.з=Кз1 Кз2 Кз3 Кз4 - коэффициенты запаса прочности, принимают в пределах 1,5-3,0; Кз1 — учитывает непостоянство прочностных свойств (1,25-1,3); Кз2 — отрицательное влияние взрывных работ (1-1,2); Кз3 - увеличение прочности закладки в шахтных условиях (0,70,8); Кз4 - увеличение глубины разработки, отклонение фактических параметров от проектных (1,0-1,1); Кд =1-коэффициент длительной прочности; Кф - коэффициент формы, учитывающий влияние геометрических размеров целика на его несущую способность:
Кф =*1у при а у Ьц ;
(2)
Кф = 0,6 + 0,4 — при а р Ьц (3)
К
где а, — ширина целика, м; Ьц - высота
ЗАК
целика, м; о - напряжение в искус-
ственном массиве, МПа,
ст.,
= К аУ ПН ПР БКР + 10-
106 Б,
ЧЗ К, (4)
где уп, уз - удельный вес соответственно пригружающих пород и закладки, н/м3; Нпр - высота пригружающей толщи (высота свода естественного равновесия), м; $кр, £ - площадь, соответственно, кровли, приходящаяся
Таблица 1
Распределение нормативной прочности по горизонтам отработки
Горизонт отработки Нормативная прочность закладочного массива, МПа
-80 (200) 3,5
-140 (260) 3,605
-200 (320) 3,713
-260 (380) 3,82
-320 (440) 3,94
-380 (500) 4,06
-440 (560) 4,18
на искусственную опору, и поперечного сечения целика, м2; кц - высота искусственного целика, м; Ка - коэффициент, учитывающий влияние угла наклона залежи на величину нагрузки.
Рис. 1. Схема к расчету нормативной прочности закладки при стадийной выемке запасов камер и МКЦ: 1 - камера, 2 - заложенная камера, 3 - МКЦ
Kа= cos2 a-nsin2 a, (5)
где а - угол наклона рудного тела, градус; П = o/oe (ог - горизонтальная, ов - вертикальная составляющие поля напряжений в нетронутом массиве, МПа).
М
П =
1 -м
(б)
где - п - коэффициент бокового распора (в тектонически спокойном районе, обычно равен (0,4-0,6); ц -коэффициент Пуассона пород кровли.
На рис. 1 представлена расчетная схема для угла падения залежи 47°.
Расчет проводим для параметров камерной системы разработки с двухстадийной выемкой и закладкой выработанного пространства: средняя мощность рудного тела - 31,5 м; угол падения - 47о; объемный вес пород - 2,9 т/м3; коэффициент Пуассона ц - 0,2; ширина камеры по простиранию - 35 м; ширина междукамерного целика - 15 м; высота целика - 38 м.
Расчеты проведены для горизонтов -20; -80; - 140; -200; -260; - 320 м.
Результаты расчетов приведены в табл. 1
Зависимость норматив-
ной прочности закладочного массива от глубины разработки представлена на рис. 2.
Для участков месторождения с углом залегания 30о расчетная схема приведена на рис. 3.
Рис. 2. Зависимость нормативной прочности закладки от глубины разработки
Таблица 2
Распределение нормативной прочности
Горизонт отработки Нормативная прочность закладочного массива, МПа
-80 (200) 3,76
-140 (260) 3,87
-200 (320) 3,99
-260 (380) 4,1
-320 (440) 4,23
-380 (500) 4,36
-440 (560) 4,49
4.6
4.4
4.2 4
3,8
3.6
3.4
3.2
Рис. 3. Схема к расчету нормативной прочности закладки при стадийной выемке запасов камер и МКЦ: 1 - камера, 2 - заложенная камера, 3 - МКЦ
Расчеты проведены для следующих условий: угол залегания -30о; ширина камеры - 35 м; длина камеры - 50 м; высота камеры равна мощности рудного тела. Результаты расчетов приведены в табл. 2.
Характер изменения нормативной прочности закладочного массива от глубины разработки для данных условий представлен на рис. 4
Расчет нормативной прочности закладки для камер второй очереди проводим по формуле:
ЗАК */■
ЗАК С)о К ^ (7)
а.
КФКД
380 440
глубина, м
Рис. 4. Зависимость нормативной прочности заладки от глубины разработки
ЗАК
где ст2 - напряжение в искусственном
массиве, МПа,
оГ = Ка' Кн101 +10-6 УзК, (8)
где Кн - коэффициент неравномерности
нагрузки на целик, Кн = 0,5Ь/Ы, Н - глубина залегания, м.
Вследствие того, что глубина разработки незначительно влияет на показатели нормативной прочности закладки, для расчетов была принята максимальная глубина - 560 м. При этом, для залежей с углом падения 47°,
ЗАК = 0,84 МПа, для зале-
ан 2
жей с углом падения 30°, ■ЗАК = 0,85 МПа. ЕШ
а
н2
— Коротко об авторе -------------------------------------------------------------------
Адигамов А.Э. - кандидат технических наук, доцент, Московский государственный горный университет.
Доклад рекомендован к опубликованию семинаром № 15 симпозиума «Неделя горняка-2008». Рецензент д-р техн. наук, проф. Е.В. Кузьмин.
200
260
320
500
