Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Совершенствование разработки калийных месторождений

..pdf
Скачиваний:
6
Добавлен:
15.11.2022
Размер:
6.57 Mб
Скачать

ные

сжимающие напряжения в этих точках уменьшаются, а вертикаль­

ные

напряжения <оу

изменяются незначительно (рис. 3 ). При

возрастании коэффициента бокового распора (рис. 4) горизонталь­ ные напряжения сжатия под глинистым прослоем в точке А также увеличиваются и при h3n = 0,5 м они больше, чем цри h 3n = 1,5 м.

Рис. 3. Изменение кон­

Рис. 4. Изменение го­

центраций компонент

ризонтальных напряжений

тензора

напряжений в

под глинистым црослоем

кровле с

глинистым про­

от

коэффициента

боково-

слоем в

зависимости от

го

распора: 1 -

h 3„ =

мощности

защитной пач-

= 0,5 М} 2 —

ки: / - ef/fH 1 2 -

= 1,5

м

6?/1Н ; 3 -

e f / f H

 

 

Таким образом,

породы глиносоляной

кровли

одиночной выра­

ботки в рассматриваемых условиях находятся в предельном состоя­ нии. Преобладающими являются горизонтальные напряжения сжатия в области под глинистым прослоем, которые в 5-6 раз больше ана­ логичных напряжений над ним. Наблюдается большой градиент сжи­ мающих напряжений в районе глинистых црослоев, что создает ус­ ловия для внезапного разрушения кровли выработки.

Для предотвращения динамического явления необходимо увели­ чить мощность защитной пачки, но в этом случае уменьшается ко­ эффициент извлечения полезного ископаемого.

Более эффективным способом уцравления НДС кровли с защит­ ной пачкой является црименение разгрузочных щелей. Прорезка вер­ тикальной щели должна осуществляться до глинистого прослоя или

выше, что

позволит исключить сжимающие горизонтальные напряжения

в породах

кровли. Опытно-промышленными испытаниями доказана эф-

 

131

фективность технологии проведения выработок с одновременным про­ резанием вертикальных разгрузочных щелей в их кровле С4 3 .

 

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

 

 

 

1.

Полянина Г .Д ., Жихарев С.Я. / / Влияние

глинистых

црослоев

на устойчивость выработок в калийных рудниках.

Разработка соля­

ных месторождений /

Перм. политехи.ин-т. - Пермь, 1983. -

с . 58-64.

2. Определение

напряженно-деформированного’ состояния

горного

массива воедуг выработки с разгрузочной щелью /

Ю.В. Столбов,

С.Я. Жихарев, В.А. Коротких, Ю.Н. Падерин / /

Разработка соляных

месторождений / Перм. политехи, ин -т. - Пермь,

1976. - С. 129-132.

3. Новикова Л.В., Пономаренко П.И. Исследование напряженно-

деформированного состояния массива горных пород в зоне влияния

очистной выработки

/ / Аналитические и численные

исследования в

механике

горных пород. - Новосибирск, 1981. - С. II0 -II3 .

 

4.

Разработка методов цредотвращения динамических явлений и

улучшения устойчивости выработок на рудниках Верхнекамского мес­ торождения. - Отчет по НИР (цромежуточн.) / Перм.политехн.ин-т; Руководитель Полянина Г.Д. - ГР №018600621859. - Пермь, 1986. - 83 с .

УДК 622.831.2.016.3

С.А. Константинова, М.В. Кириченко, В.В.Якубович

ВЛИЯНИЕ РАЗГРУЗОЧНОЙ ЩЕЛИ НА НАПРЯЖЕННОЕ СОСТОЯНИЕ СОЛЯНЫХ ПОРОД ВОКРУГ КАПИТАЛЬНОЙ ВЫРАБОТКИ

И ЕГО ИЗМЕНЕНИЕ ВО ПРИМЕНИ

(Пермский политехнический институт)

Разгрузочные щели как один из способов охраны горных выра­ боток получили широкое расцространение на Солигорских и Верхне­ камских калийных рудниках. Однако для соляных пород метод щеле­ вой разгрузки требует теоретического обоснования, так как пара­ метры его определены только для прочных упругих пород [ I ] .

Достаточно адекватно процессы деформирования и разрушения соляных пород могут быть описаны в рамках феноменологической

модели, предложенной в работе [ 2 ] . Она отражает как основные свойства соляных пород (ярковыраженную ползучесть, нелинейный ха­ рактер и разрушение в процессе ползучести при больших нагрузках, снижение прочностных и деформационных характеристик в "запредель­ ной" стадии деформирования и т . д . ), так и основные формы проявле­ ния горного давления в калийных и соляных рудниках (чрезмерно большие деформации ползучести, вывалообразование из-за растягива­ ющих напряжений, расслоение и отслоение по поверхностям ослабле­ ния).

Рассматривается напряженное состояние однородного изотропно­ го массива соляных пород в окрестности протяженной одиночной вы­ работки, пройденной комбайном "Ур8Л-20КС". Одновременно с цроведением выработки при помощи специально разработанного устройства С 33 , устанавливаемого на комбайне, в ее кровле прорезается щель шириной и высотой Нщ . Начальное напряженное состояние со­ ляного массива гидростатическое, так как коэффициент бокового распора равен I . Исследуется влияние щели на напряженное состоя­ ние цриконтурных пород и его изменение во времени.

Задача решается методом конечных элементов с использованием метода начальных деформаций С4 3 и ЭВМ БЭСМ-6. Прочностные, дефор­ мационные и реологические показатели каменной соли цриняты в со­ ответствии с работой Г53 . Алгоритм расчета достаточно подробно описан в работе Г63 .

Приведем некоторые качественные результаты исследований на­ пряженного состояния приконтурных пород. Если глубина выработки

Н

 

такова, что

интенсивность

действующих напряжений <dL на кон­

туре

выработки

сразу после ее

проведения (цри

t = 0)

превосходит

предел длительной прочности <B-LOQ, то в окрестности выработки об­

разуется условная зона неудругих деформаций,

граница

которой при

t

>

0 движется в глубь массива. Породы в этой зоне

нелинейно

деформируются,

разрыхляются,

накапливают повреждения,

напряжения

в

породах релаксируют, причем релаксация проявляется в основном

в местах их наибольшей первоначальной концентрации в первые часы существования выработки и носит количественный характер.

Б некоторый момент времени t = t^ для одного или нескольких элементов вблизи контура выработки выполняется условие предельной повреждаемости в форме интеграла Бейли Г23 • Появляется зона пре­

дельных

деформаций

(зона «фытого разрушения), фронт которой цри

t > t ^

движется в

глубь массива. В области

скрытого разрушения

прочностные ( 6 сж

) и деформационные ( £ )

свойства породы явля­

ются непрерывными функциями расстояния от центра выработки до точ­ ки цриконтурного массива и времени t . Они цринимают свое наимень­ шее значение на контуре выработки, а с удалением от него монотон­ но возрастают до границы, разделяющей области цредельных и допре­ дельных деформаций. На предельной стадии деформировании релаксация напряжений носит не только количественный, но и качественный ха­ рактер: максимум напряжений со временем перемещается в глубь мас­ сива, уменьшаясь по величине.

Разгрузочная щель изменяет напряженное состояние приконтурных пород. На конце щели возникает повышенная концентрация напряжений, появляется зона неупругих деформаций, а затем и сбы того разруше­ ния. Цриконтурные породы вблизи контура выработки разгружены от

напряжений. У устья

щели уже

в

начальный момент времени

( t

= 0 )

мо1ут возникнуть области растягивающих напряжений. В некоторый

момент времени

t = t 3 "берега"

щели смыкаются и щель закрывается.

Этот момент времени

зависит

от

параметров щели

QU4 и

А щ

» глу­

бины выработки

Н ,

а также

деформационных и реологических

харак­

теристик породы.

 

 

 

 

 

 

 

Устойчивость выработки

нарушается в момент времени Т=Тр из-за

чрезмерно больших деформаций ползучести, если

смещения породного

контура цревзойдут допустимые по СНиП-94-80, или из-за вывала поро­

ды,

если растягивающие

напряжения окажутся больше предельных. В

одних

случаях

Тр

> Т3

, в других

Тр < Т3

 

 

На рис.

I показаны изолинии

интенсивности

напряжений (oL/fH

при

t

= 0 (рис.

1,а)

и в момент

времени

t~Tp

(рис. 1 ,6 ), когда

выработка теряет устойчивость из-за недопустимо больших смещений породного контура. Щель шириной 14 см и высотой 1,5 м на глубине

Н = 400 м не закрылась, т .е . в данном случае

t5 > Тр • Из р и с .1,6

видно, что релаксация напряжений имела место,

в основном, у кон­

ца щели. Напряжения заметно снизились. На рис.

1,6 пунктирной ли­

нией показаны контуры выработки и щели в начальный момент време­

ни ( t

= 0 ).

 

 

 

 

 

 

На рис. 2 показаны изолинии

ф

/ jfH

для случая, когда щель

имеет незначительную ширину ( Ощ =

4 см) и закрывается до потери

выработкой устойчивости, т .е .

в

данном случае

t3 *Tp* Очевидно,

что картины напряжений цри t

= 0

(рис. 2 ,а)

и

t = t 3 (рис. 2,6)

значительно отличаются (заштрихованы области, в которых

 

^ 0,7). Очевиден факт

отрицательного влияния узкой и вы­

сокой

щели (мало отношение С)щ /А^

) на устойчивость выработки

в соляных породах.

 

 

 

 

 

Рис.

I . Изолинии

интенсивности

напряжений

<S-J $ Н при

t = О

( CL) и при Г_= ТР = 30

лет_( s )

для случая

Kis > tB

 

(0 .Щ

14 см, А

=

150 см,

Н =

400

м)

 

 

а

 

 

 

 

 

S

 

Рис

2

. Изолинии

интенсивности

напряжений

<oL/ $ Н

при

t

< О

( а ) и при

t

= 0 ,

7 года \ 5 )

для

случая

tx<T

 

 

( = 4

см,

Нщ =

150 см,

= 400

мГ ^

Таким образом, разгрузочная щель оказывает существенное и не всегда положительное влияние на нацряженное состояние цриконтурных пород в окрестности выработки и его изменение во времени.

 

 

 

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

 

 

1.

Кошелев К .В .,

Трумбачев В.Ф. Повышение устойчивости капи­

тальных

горных выработок на больших глубинах. -

М.: Недра, 1972. -

С. 98-113.

 

 

 

 

 

 

 

2. Константинова

С.А. Об одной феноменологической модели

деформирования и разрушения соляных пород при длительном дейст­

вии сжимающих нагрузок / / ФТПРПИ. -

1983. - J* 3.

- С. 8-14.

3.

Алыменко Н.И.,

Трифанов Г.Д. Устройство

для

нарезки раз­

грузочной щели / /

Разработка

соляных месторождений /

Перм.поли­

техи, ин-т. - Пермь, 1986. -

С. I2I-I25 .

 

 

4. Основы расчета

напряженного состояния полостей-газохра­

нилищ в

соляных отложениях /

Ержанов I . C ., Мендель В ., Бергаан Э.И.

и др. -

Алма-Ата: Наука, 1978.

- С. 69-77.

 

 

5. Константинова С.А. Ползучесть каменной соли в условиях

сложного напряженного

состояния

/ /

Изв.вузов. Горный журнал. -

1986. -

J& 8. - С.

1-5.

 

 

 

 

 

 

6.

Константинова

С .А .,

Саврасов И.Ф. Напряженно-деформирован­

ное состояние и устойчивость соляных пород вокруг выработки с уче­ том нелинейности их деформирования, разрыхления и возможности пе­

рехода

деформаций в предельную стадию / / ФГПРПИ. - 1983. - Л2. -

С. 29-

35.

 

К о в т у н

В .Я ., И з о с и м о в

 

С.Н ., А н и ­

 

 

к и н

В .В .,

С о л о в ь е в

С.И. Исследование

технологи­

 

ческой'схемы выемки с податливыми целиками ...................................

 

 

 

 

 

3

 

П е т р о в с к и й

Б .И .,

Б у

б

л и

с

А.Ф. .

С о р о ­

 

к и

н

В .А .,

К а л у г и н

 

П .А., К а л и н и ч е н к о

П.И.

 

Совершенствование подготовки длинных столбов для слоевой

 

 

выемки

Третьего пласта ..............................................................................

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

Е г о р е н к о в Н.И. Выбор оптимальных

технологичес­

 

ких схем отработки 4-го сильвинитового слоя Третьего пласта

 

Старобинского

месторождения

................................................

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12

 

С о л о в ь е в

В .А .,

В и л е с

о

в

В.В. # Б

е

р е

­

 

з и н

Е.П. Статистические

исследования

технологии

буровзрыв­

 

ной выемки сильвинитовых пластов Верхнекамского месторождения

17

 

Д о л г о в

П .В ., Р а з у м о в

 

В .А ., К а н т а р -

 

б а

е в

 

Н.Н., Т р и п о л и

о

А.С. Теоретическое

обоснова­

 

ние способа бурения длинных скважин по выбросоопасным

пластам

23

 

Г е р ц е н

Н.И. Расчет содержания

основных компонен­

 

тов в добываемой руде на основе аналитического определения

 

геологических

характеристик

пласта

....................................................

 

 

 

 

 

 

 

 

28

 

К о в т у н

В .Я ., А р т е м о в В .Г ., Б р е х а л о -

 

в и ч

С.Ф. О возможности

повышения качества

руды на рудни­

 

ке СПКРУ-3...............................................................................................

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

32

 

С о к о л о в

В.Ю.,

П е п е л я е в а

Т.Ф .,

0

л ь -

 

х о в и к о в

Ю.П. Напряженно-деформированное

состояние

со­

 

ляного массива вогфуг сопряжения ствола со штреком..................

 

 

36

 

О г о р о д н и к о в

 

Ю.Н. Проектирование

крепи

выра­

 

боток в пластичных породах по аналогам

 

.......................................

 

 

 

 

 

 

40

 

М и с н и к о в

В.А. О формах

и

особенностях

проявле­

 

ния горного давления в окрестности

неза1фепленных одиночных

 

выработок Солигорских

калийных рудников

 

..........................

 

 

 

 

 

48

 

К а р а н д а ш о в

В .П .,

К е

т

и

к

о в

 

В.Н.

. В о ­

 

р о н о в

В.Н. Пути

снижения расхода

анкерной 1фепи

на руд­

 

никах Верхнекамского месторождения калийных солей . . . . .

54

 

С т а р ц е в

Ю.Г. Оценка

геометрических

параметров

 

 

контура

очистной выработки,

пройденной буровзрывным

способом

57

 

Ч е л ы ш е в

И .В.,

П о л я н и н а

Г.Д. К вопросу

о

 

механизме

внезапного

выброса

соляной породы и

газа

.

 

 

62

Н а л и м о в а

Е .Г .,

П о л я н а

н а

Г.Д.

Влияние

 

влажности на

сорбционную

емкость калийных солей .

• • •

 

К и р и ч е н к о

А.С. Влияние строения породы

на

 

плотность соляного

компонента

и усадку

при растворении . .

72

З и л ь б е р ш м и д т

 

В .Г ., Х а р л а м о в а

Н.А.

 

Оценка

вязкости разрушения каменной соли

путем нндентирова-

7Q

ния « . . .

.

 

« . . .

 

 

• • • •

• • •

 

 

 

~

З а р е ц к и й - Ф е о к т и с т о в

Г .Г ., Л о п у ш -

 

н я к

А .Г .,

Т е р е щ е н к о

В.П. Окспериментальное опре­

 

деление

коэффициента

динамической вязкости

калийной соли .

04

З а х а р о в а

Л.А.,

З а х а р о в

 

Н.П. О возможнос­

 

ти прогноза суфлярных газовыделений ...............................................

 

 

 

 

 

89

З е м с к о в

 

 

А .Н ., П о л я н и н а

 

Г.Д. О цикличном

 

распределении органического вещества и газов в сильвинптовых

 

пластах Верхнекамского калийного месторождения . ................

94

Т р и п о л к о

А .С .,

Ф о м и н ы х

В.И. Содержание

 

метана и водорода в пробах горючих газов на калийных рудни­

 

ках Верхнекамского

месторождения ...................................................

 

 

 

 

 

99

К о р о т а е в

В.Ф., Ф а й н б у р г

Г .З ., Ф о м и ­

 

н ы х

В.И .,

З а х а р о в

Н.И. Прогнозирование

уровня зага­

 

зованности тупиковых выработок......................................................

 

 

 

 

 

105

С т а р ц е в

 

В .А ., К р а с н о ш т е й н

А .Е .,

 

Б а р а н н и

к о в

В.Г. Моделирование атмосферных факторов

 

калийных рудников для лечебно-профилактических целей

. .

108

Г р и г о р ь е в

В.Ю.

.

Б о б р о в н и к о в

В.Н.

 

Учет теплообмена с окружающим воздухом при моделировании

 

цроБетривания горных выработок ........................................................

 

 

 

 

 

112

Т о л м а ч е в

Б.И. Опыт проведения гидроизоляцион­

 

ных работ в стволе 2 рудника им. С.Ы. Кирова Первого Со­

 

ликамского калийного рудоуправления..........................

 

 

 

 

 

115

М и л л е р

 

В.Ф.,

Т р и ф о н о в

Г.Д. Механизация

 

очистки шахтных стволов от соляных отложений ..............................

 

 

120

Е и г и л е й

В.В. ]Регулирование

напряжения и

реактив­

 

ной мощности в кабельной сети

рудника

с

помощью микро^ВМ . •

124

К о р о т к и х

В.А. .

П а д е р и н

Ю.Н.,

Ж и х а ­

 

р е в

С.Я. Определение

напряженно-деф^шцюваиного

состоя­

 

ния глиносоляной кровли одиночной выработки

..............................

 

 

I2C

К о н с т а н т и н о в а

С .А ., К и р и ч е н к о 1/1. В.»

 

Я к у б о в и ч

В.В. Влияние

разгрузочной

щели на напряжен­

 

ное состояние coflHiuix пород вокруг капитальной выработки и

 

его изменение

во

времени

 

 

 

 

 

 

 

132

УДК 622.23 Ковтун В .Я ., Изосимов С .Н ., Аникин В .В ., Соловьев С.И.

ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ВЫЕМКИ С ПОДАТЛИВЫМИ ЦЕЛИКАМИ. - Разработка соляных месторождений. Пермь, ШИ, 1987, с. 3 -6 .

Приведены результаты исследований технологических схем вы­ емки сильвинитовых пластов с податливыми целиками поляризационнооптическим методом. Показано, что при периодическом оставлении податливых целиков с усиленной несущей способностью между ними и краевой частью массива формируются разгружающие "мосты", которые способствуют снижению напряжений в группе целиков, расположенных в пределах сформировавшегося "моста".

Ил. 2, библиогр. - 5 назв.

УДК 622.363.2:622.272 Петровский Б .И ., Бублис А.Ф ., Сорокин В .А ., Калугин П.А.,

Калиниченко П.И. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПОДГОТОВКИ ДЛИННЫХ СТОЛБОВ ДЛЯ СЛОЕВОЙ ВЫШКИ ТРЕТЬЕГО ПЛАСТА. - Разработка соляных место­ рождений. Пермь, ППИ, 1987, с. 6 -II .

Описаны схемы подготовки панелей, применяемые на Старобинском калийном месторождении для слоевой выемки Третьего пласта. Приведен усовершенствованный вариант подготовки длинных столбов, который в настоящее время апробируется на руднике 2 -го Рудоуправ­ ления. Выполнена оценка качества, потерь и разубоживания руды в применяемом и предлагаемом вариантах подготовки двухслоевых лав во всем диапазоне изменения мощности Третьего пласта при различ­ ных схемах расположения выемочных штреков в вертикальной плоскос­ ти. Сделан вывод о целесообразности проведения конвейерного и транспортного штреков верхней лавы под сильвинитовым слоем У.

7л. 3.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]