Совершенствование разработки калийных месторождений
..pdfПоказатели НШРУ-1
Интервал изменений содержания нераст
воримого остатка |
в |
пласте |
1,2 - 3 ,8 |
Содержание нераство римого остатка в слое, %:
12,6824Л - 1,869
20,2340Л + 3,011
30.0726Л + 1,059
40,1208 Л + 2,180
50.1920Л + 0,734
60,2687 Л + 2,038
70,0838Л + 0,842
БПКРУ-2 |
ШКРУ-3 |
|
|||
2,7 |
- |
5 ,8 |
3,6 - |
8,8 |
|
0,9535 |
+ 2,002 |
0,9106 оС |
+ 2,804 |
||
2 , 7 7 9 1 - |
2,198 |
1,7967 <Ь + |
1,344 |
||
0,7256оО - |
0,471 |
0,7410^0 |
- |
0,693 |
|
2,1143оС - |
2,045 |
1,5703Л |
- |
0,180 |
|
0,5482 «С + 0,476 |
0,5533<Ь - |
0,032 |
|||
1 ,8708 оС - |
1,442 |
1,3335 |
+ 0,456 |
||
0 ,4 9 7 2 ^ |
- |
0,179 |
0,6033 |
- |
0,723 |
Полученные зависимости с приемлемой для инженерных расчетов точностью позволяют определять более 20 исходных данных для расче та качества руды всего по трем геологическим параметрам - мощнос ти пласта, содержанию хлористого калия и нерастворимого остатка в пласте. Методика расчета площадей поперечного сечения многоходовых комбайновых камер [ 21 и приведенные зависимости позволяют разрабо тать простые программы для расчета качества добываемой руды на ЭВМ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Инструкция по определению, учету и нормированию эксплуата ционных потерь и разубоживания сильвинитовых руд для рудников п/о "Уралкалий” . - Пермь / УФ ЕНИИГ, 1983. - 109 с .
2. Герцен Н.И. Инженерный расчет производительности комбайно вых комплексов при многоходовой выемке / / Разработка калийных мес торождений / Перм.политехи.ин-т. - Пермь, 1984. - С. 17-22.
УЖ 622.231
В.Я. Ковтун, В.Г. Артемов, С.Ф. Бражалович
О ВОЗМОЖНОСТИ ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА РУДЫ НА РУДНИКЕ СПКРУ-3
(Пермский политехнический институт)
На руднике СПКРУ-3 |
отрабатывают |
камерами |
два |
сильвинитовых |
пласта АБ и "Красный П" |
с содержанием |
/<С£ |
32,7 |
и 2 5 ,1% соответ |
ственно. Выемку осуществляют комбайновыми комплексами при соосном расположении камер и управлении подработанной кровлей ленточными целиками. Сохранность сплошности водозащитной толщи обеспечивается
целиками шириной 9 ,3 м при ширине |
камер 14,9 м. Совершенно очевид |
но, что вопрос повышения качества |
товарной руды при разработке раз |
нокачественных пластов |
может быть решен путем изменения соотношения |
|
выемки по пластам, |
при |
котором увеличение добычи с более богатого |
по содержанию КСв |
пласта АБ при существующем уровне извлечения |
балансовых запасов обеспечит сохранность водозащитной толщи (ВЗТ). Равенство суммарного извлечения запасов по рабочим пластам при из менении параметров системы разработки можно выразить уравнением
32
|
|
ААВ ^ А Б *^ к р |
h-кр |
А AS ^ AS * |
^КР |
||
|
|
C (b A B + h « P ) |
С'(ЬАВ+ Ь * р ) |
||||
где |
Адб ’ А/ср’ Ад^А^. ширина камер до и после изменения параметров |
||||||
|
|
|
|
системы разработки; |
|
||
|
|
h-дб i hKp |
- |
вынимаемая мощность отрабатываемых силъвинв- |
|||
|
|
9 |
|
товых пластов АБ и "Красный П"; |
|
||
|
|
С, С |
- |
расстояния между осями камер до и после из |
|||
|
|
|
|
менения параметров системы разработки. |
|||
|
Качество руды предполагается улучшить за счет увеличения из |
||||||
влечения ее из пласта |
АБ, богатого |
KCZ , путем уменьшения ширины |
|||||
междукамерных целиков при неизменной ширине камер |
|
||||||
|
|
|
|
А а б ~ АAS |
|
(2) |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
При этом межосевое расстояние |
|
|
||||
|
|
|
|
с = Аа в + 5* а в - л 5 а б > |
(3) |
||
|
|
|
|
|
|||
где |
ВАБ - |
ширина целиков на пласте |
АБ; |
|
|||
|
- |
величина уменьшения ширины целиков на пласте АБ при повы |
|||||
|
|
шенном извлечении |
руды. |
|
|
||
|
Подставим (2) |
и |
(3) в ( I ) . После несложных преобразований мож |
но оцределить размеры камер на пласте "Красный П" цри изменении ши рины целиков на пласте АБ и соблюдении условия равенства суммарного объема извлечения руды с отрабатываемых пластов:
/ |
(AA s hAs+A*P hKp) (c - * e A e)-A Ae hAs c |
U ) |
|
|
Очевидно, что сохранность суммарного извлечения обеспечит не изменность существующей величины оседания и соответствующей ей кри визны. Однако для сохранения сплошности ВЗТ необходимо, чтобы ско рость оседания цри этом также не превышала допустимых значений.
|
|
(5) |
где |
- |
значения скоростей оседания от разработки пластов АБ |
|
|
и "Краоный П"; |
Г VJ |
- |
допустимая скорость оседания. |
Условиям разработки (4) и (5) удовлетворяет множество сочета ний размеров целиков и камер на сближенных пластах. Б общем виде эта взаимосвязь может быть представлена как
33
после изменения
K C e^ H , 9 ^ , 2 5 . 3 2 , 7 „ Z , 9 . i . 6 . 2 S , , |
% д а ) |
/4, 9 *3 у2 5 +/2,9 * 4 ,6
Таким образом, при существующем уровне извлечения балансовых запасов и достигнутых допустимых значениях кривизны скорости и ве личины оседаний могут быть реализованы цредлагаемые параметры сис темы разработки, что позволит повысить качество товарной руды, а , следовательно, снизить расходный коэффициент и увеличить выпуск концентрата без дополнительных затрат*
РАЗДЕЛ Л. МЕХАНИКА ГОРНЫХ ПОРОД
УДК 622.831:539.319
В.Ю. Соколов, Т.Ф. Пепеляева, Ю.П. Ольховиков
НАПРЯЖЕННО-даОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ СОЛЯНОГО МАССИВА ВОКРУГ СОПРЯЖЕНИЯ СТВОЛА СО ШТРЕКОМ
(Пермский политехнический институт, Уральский филиал ВШИТ)
Строительство и эксплуатация вертикальных шахтных стволов и их сопряжений с околоствольными выработками на соляных рудниках осущест вляются в сложных горно-геологических условиях, обусловленных интен сивной ползучестью соляных пород. Она сопровождается накоплением не обратимых деформаций и определяет характер формирования давления на крепь ствола.
По результатам визуальных и шахтных инструментальных наблюде ний за состоянием капитальных выработок на Верхнекамских калийных рудниках П ,2 ] и анализа литературных данных С3 ,4 ] можно сделать сле дующие выводы:
1. Состояние околоствольных выработок, особенно в местах их сопряжений друг с другом и со стволом, на соляных рудниках неудов летворительное.
2. Основными формами проявления горного давления в капиталь ных выработках являются:
ползучесть соляных пород, сопровождающаяся разрыхлением Прикон турной части массива;
расслоение непосредственной кровли из-за наличия глинистых прослойков;
вывалообраэование пород.
3. Основными факторами, влияющими на интенсивность проявле ний горного давления в околоствольных выработках, являются:
горно-геологические - глубина заложения выработки; прочност ные, деформационные и реологические свойства пород; наличие глинис тых црослойков в приконтурном массиве;
горно-технические - форма и размеры поперечного сечения выра ботки; тип и угол сопряжения выработки со стволом или с другой вы работкой; коэффициент изрезанности массива, определяемый наличием близлежащих выработок; повышенная влажность приконтурных пород вбли зи воздухоподающих стволов.
4. Жесткая крепь капитальных выработок в соляных породах через 3-5 лет после ввода ее в работу разрушается.
Анализ напряженно-деформированного состояния (НДС) соляных по род с позиций упруговязкопластической модели его деформирования [53 показал следующее:
1.Смещения породного контура незакрепленной выработки в соля ных породах определяются ползучестью и длительной прочностью породы
ирастут со временем, но имеют предельные значения.
2.На глубинах, превышающих 300 м, вокруг одиночной незакреп ленной выработки в соляных породах при ее проведении образуется ус ловная зона неупругих деформаций, которая со временем расширяется, но имеет предельные размеры. Все процессы разрушения цриконтурных пород происходят в пределах зоны неупругих деформаций.
3.Размеры условной зоны неупругих деформаций моцут быть опре делены из решения упругой задачи о НДС массива: в зону входят все те и только те точки массива, в которых максимальное касательное на
пряжение |
превосходит предел длительной прочности породы на |
|
сдвиг |
Тдо . |
|
|
Ниже |
приводятся резуль |
таты решения задачи о НДС од |
||
нородного |
изотропного пород |
|
ного |
массива в окрестности |
|
узла |
одностороннего сопряже |
ния шахтного ствола со штре ком. Задача решена в трехмер ной упругой постановке. На чальное напряженное состоя ние массива считалось гидро статическим. Расчеты проведе ны на ЭВМ БЭСМ-6 по разрабо танному на кафедре высшей ма тематики ПЛИ пакету программ,
реализующему алгоритмы решения внешней 1фаевой задачи теории уцру-
гости |
Гб] |
методом |
|
граничных интегральных уравнений |
(ШУ) [ 7 ] . |
||||||||||||||
Расчетная область, рассматриваемая в задаче, имеет одну плос |
|||||||||||||||||||
кость |
симметрии - |
|
0J/2 |
|
(рис. |
I ) . Диаметр |
ствола |
равен |
8 м, |
про |
|||||||||
лет штрека 9,6 м. Расчетная область имеет следующие размеры |
|
||||||||||||||||||
yef-25 |
м, |
3 0 м ] , |
|
г |
€ [ - 4 |
м, |
30 м J . |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Расчетная поверхность в реализуемом методе ШУ аппроксимирует |
|||||||||||||||||||
ся полигональной |
поверхностью, |
состоящей из |
объединения |
N |
прямо |
||||||||||||||
угольных |
элементов. Количество |
элементов настоящего разбиения AI = |
|||||||||||||||||
= 600. Сгущение элементов вблизи узла сопряжения ствола и штрека |
|||||||||||||||||||
до размеров |
0 ,5 -0 ,8 |
м обеспечило |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
достаточную |
точность |
расчетов. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
Время счета пакета программ сос |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
тавило 3 ч 10 мин процессорного |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
времени ЭВМ БЭСМ-6. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
На рис. |
2 показаны изоли |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
нии максимального |
|
касательного |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
напряжения |
Т |
в |
единицах |
на |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
грузки |
на бесконечности |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
(где jf |
- |
средний |
объемный вес |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
вышележащих пород; Н - глубина |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
заложения выработки) |
в различ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
ных сечениях рассматриваемой |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
области. Из рис. |
2 ,а,в |
видно, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
что наибольшая концентрация мак |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
симального касательного |
напряже |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
ния Т |
имеет место |
в кровле штрека |
|
Значение коэффициента |
|||||||||||||||
и в стенке ствола. Почва штрека |
Рис. 3. |
||||||||||||||||||
пригрузки |
Кд, |
|
на |
контуре сопря- |
|||||||||||||||
разгружена от |
напряжений. |
|
|
* |
"гагощихся выработок" |
|
|||||||||||||
Установлено, что штрек оказывает влияние на НДС пород вокруг |
|||||||||||||||||||
ствола |
на расстояние |
20 м вверх |
и 16 м вниз от "подошвы” штрека. |
||||||||||||||||
На рис. |
3 показана |
эпюра максимальных сжимающих напряжений, |
|||||||||||||||||
отнесенных к 2%Н |
, |
по контуру |
сопрягающихся |
выработок |
(коэффициент |
||||||||||||||
пригрузки /Г^). Максимальное значение |
= 2,5 достигается |
в узле |
|||||||||||||||||
сопряжения выработок. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Допустим, |
что |
выработка |
пройдена |
на глубине |
Н - |
550 м, |
§ - |
||||||||||||
= 2,2 |
кН/м3, |
|
Т = |
|
7,5 МПа |
[ 5 ] |
. Тогда |
граница |
условной |
зоны |
неупру |
||||||||
гих деформаций совпадает с изолинией |
Т / = |
* |
0 ,6 . |
Условная |
зона |
||||||||||||||
неупругих |
деформаций |
на рис. |
2 |
заштрихована. |
|
|
|
|
|
|