Практическое занятие №8. Искусственное поддержание очистного пространства, определение прочностных характеристик закладки

Целью практического занятия является закрепление теоретических знаний и приобретение практических навыков расчета прочностных характеристик твердеющей закладки при системе с искусственным поддержанием очистного пространства.

На практическом занятии каждый студент получает индивидуальное задание в

соответствии с табл. 8.2 , которое выполняется в течение времени, отведенного для самостоятельной работы. При этом, студенту требуется рассчитать нормативную прочность закладки при применении камерной системы разработки с выемкой целиков при заполненных камерах для следующих условий:

Методика расчета рассматривается на одном из примеров.

Краткие теоретические сведения

Закладка – заполнение выработанного пространства различными материалами для предотвращения его обрушения. Закладку по способу возведения закладочных массивов разделяют на твердеющую, гидравлическую и сухую. Твердеющая закладка наиболее из-за качественности заполнения пустот, обеспечения минимальных смешений поверхности и максимального извлечения полезного ископаемого, а также высокой технологичности, степени механизации и возможностей автоматизации процесса.

Твердеющая закладка состоит из вяжущего вещества (цемент, гипс, ангидрит, металлургические шлаки, зола ТЭЦ и др.), заполнителя (песок, дробленные породы, хвосты обогащения) и воды, иногда в состав смеси для повышения ее пластичности и транспортабельности вводят пластифицирующие и активные добавки. Транспортируют закладочную смесь в выработанное пространство по трубам с поверхности или (очень редко) смешивают сухие компоненты с водой непосредственно в месте ее укладки. Вяжущее вещество реагирует с водой почти полностью гидратируя (схватывая) ее и превращается в камень, это дает возможность возводить твердеющий массив практически под кровлю выработки. В зависимости от количества и вида вяжущего закладка может обладать значительной прочностью, поэтому только твердеющая закладка обеспечивает безопасную разработку месторождений с минимальными потерями и разубоживанием руды и сохранением ненарушенной земной поверхности.

Определение нормативности прочности твердеющей закладки

Нормативной считают прочность закладки обычно в возрасте трех месяцев. Рассмотрим применение систем разработки с двухстадийной выемкой. В этих системах сначала отрабатывают камерные запасы под защитой рудных блоковых (или панельных) целиков, а затем извлекают блоковые (или панельные) целики между заложенными камерами.

В качестве нормативной принимают максимальную из величин прочности закладки при сжатии, рассчитанных для стадии отработки камер, МПа:

, МПа,

где - коэффициент запаса прочности (n=1,5 2); К_ф – коэффициент форм целика ( при >h и К_ф = 0,6+0,4∙ ); и h – соответственно поперечный размер искусственного целика и его высота, м; К_д = коэффициент, учитывающий длительную прочность искусственного целика (К_д = 0,5 0,7, если искусственные опоры работают при незаложенных камерах, К_д = 1 при кратковременном погружении искусственных опор); К_α – коэффициент, учитывающий угол падения залежи;

К_α = cos²α + υ∙sin²α,

где α – угол падения, град; υ – коэффициент бокового распора (υ=0,2 0,4); γ₁ и γ₁ – удельный вес соответственно пород пригружающей толщи и закладки, кН/м³; Н₁ – высота толщи, пригружающей искусственную опору, м; S – площадь кровли, приходящаяся на искусственную опору, м²_, s – поперечная площадь искусственного целика м², h₂ – высота обнажаемой части закладочного массива, м.

Для стадии отработки рудных целиков в предел прочности определяется по формуле:

, МПа,

где К_н – коэффициент, учитывающий, какая часть массы столба пород нагружает искусственный массив (обычно К_н = 0,5∙L/H 1; если же камеры между искусственными опорами не заложены, то К_н =L/H 1; Н – глубина залегания от поверхности, м; L – ширина панели (блока) или расстояние между осями рудных целиков, отрабатываемых в последнюю очередь, м; - ширина искусственного целика, м; n – коэффициент запаса прочности (n=1 1,5).

Полученные значения сравниваются с нормативной прочностью закладки в вертикальном обнажении и из них выбирается наибольшее:

Таблица 8.1

Высота обнажения, м	<10	10 20	20 30	30 40
, МПа	0.98	1.47	1.96	2.45

Примеры:

Рассчитать нормативную прочность закладки при применении камерной системы разработки с выемкой целиков при заложенных камерах (после выемки целиков выработанное пространство также заполняется твердеющей закладкой) для следующих условий:

Н = 500 м; γ₁ = 25 кН/м³; γ₂ = 20 кН/м³; М = 50 м; h₂ = 40 м.

Камеры расположены вкрест простирания; = 25 м.

При таком расположении камер К_α = 1.

Принимаем: n = 1,5. К_д = 1.

Расчет проведем для двух вариантов: в первом L = 50 м; во L = 75 м.

Решение:

Рассчитываем коэффициент формы целика и нормативную прочность закладки:

Для первого варианта:

К_ф = 0,6+0,4∙ = 0,8

Согласно таблице h₂ = 40 м → = 2,45 МПа. Принимаем нормативную прочность закладки = 6,1 МПа.

Для второго варианта:

К_ф = 0,6+0,4∙ = 1

Согласно таблице = 2,45 МПа.

Принимаем нормативную прочность закладки = 5,3 МПа.

Таблица 8.2

Индивидуальные исходные данные к самостоятельной работе №8

№ вар	H, м	М, м	γ1, кН/м3	γ 2, кН/м3	h2, м	L, м	, м
1	200	35	20	18	8	50	25
2	250	40	22	20	10	50	25
3	300	45	24	22	12	50	25
4	350	50	25	24	14	50	25
5	400	55	26	25	15	50	25
6	450	60	28	26	18	75	50
7	500	60	30	28	20	75	50
8	550	50	31	30	22	75	50
9	600	40	33	32	24	75	50
10	650	50	35	34	25	75	50
11	700	60	30	28	30	75	50
12	750	40	28	26	32	75	50
13	800	50	25	24	35	75	50
14	300	35	27	25	15	50	25
15	400	40	22	20	18	50	25
16	500	45	24	22	20	75	50
17	600	50	28	25	25	75	50
18	400	55	25	24	18	50	25
19	500	40	22	20	35	50	25
20	600	50	25	23	40	50	25

ЛИТЕРАТУРА.

Основная:

1. Набатов В.В., Хакурате А.М. и др. Практикум по дисциплине «Подземная разработка рудных и нерудных месторождений». М., МГГУ, 2002. –

2. Абрамов В.Ф., Калинин А.Р. Учебное пособие. Подземная разработка рудных месторождений (краткий курс). Москва, МГГУ, 2002. - 88 с

3. . Жигалов М.Л., Набатов В.В. и др. Методические указания к практическим занятиям по дисциплине «Подземная разработка рудных и нерудных месторождений» для спец. ТО. М., МГГУ, 1994. – 42 с.

4. Баранов А.О. Технология и комплексная механизация подземной добычи руд. Учебное пособие. Москва, МГИ, 1982. – 78 с

Дополнительная:

1. Именитов В.Р. Процессы подземных горных работ при разработке рудных месторождений. М., Недра, 1978. -

2. Кузьмин Е.В. и др. Основы горного дела. М., 2007. -

3. Савич И.Н., Зенько Д.К. Методические указания к практическим занятиям по дисциплине «Процессы подземного горного производства». М.,МГГУ. 2006. – 55 с.

38