Совершенствование разработки калийных месторождений

где tt - смещения, измеренные в выработке через промежуток вре­ мени t .

Организация натурных наблюдений в течение длительного време­ ни возможна лишь на действующем горном предприятии или сооружении. Для нового объекта приходится пользоваться приближенными значения­ ми коэффициента, полученными для других разновидностей пород в

сходных условиях.

Напряжения в 1фепи при радиальных перемещениях и вычисляют­

ся по формуле

и Е

Из формулы (5) видно, что напряжения в крепи зависят от смеще­ ний породного контура. Любая неточность, допущенная при определении величины смещений, может привести к ошибке.

При проектировании податливой крепи расхождения расчетного и фактического значений перемещений контура допустимы, если крепь обладает достаточным запасом податливости. Однако и в этом случае исходная информация о состоянии и свойствах пород массива должна быть по возможности точной. Приближенные оценки свойств массива де­ лают расчеты по формулам (1 )-(5 ) условными и применимыми лишь для ориентировочных прикидок.

Рассмотрим порядок проектирования выработок по прототипам для трех основных случаев:

1)выработка поддерживается без крепи;

2)выработка лепится жесткой поддерживающей крепью, работаю­ щей в пределах упругости;

3)выработка затеплена податливой крепью разного сопротивле­ ния с ограниченным запасом податливости.

Во всех трех случаях предполагается наличие соответствующего аналога (прототипа), т .е . выработки с аналогичной крепью, поддержи­ ваемой в устойчивом состоянии в сходных по напряженности и вязкости

Для участка выработки, выбранного в качестве прототипа, па­

можно считать известными. Приближенное значение будет иметь лишь характеристика вязких свойств массива р. , для определения кото­ рого, как указывалось, необходимы натурные наблюдения. Таким об­ разом, численная величина условного измерителя (II ) будет отра­ жать, с одной стороны, представительность и точность наблюдений за перемещениями контура, а с другой - корректность выражения (4 ), по которому вычислен коэффициент вязкости. Соответственно при определении параметров новой 1фепи условный измеритель позволяет скорректировать в расчете возможные неточности, возникающие по

тем же причинам.

Из параметров крепи расчетным является толщина вдепи 8 , по­ скольку геометрические размеры и вид материала обычно выбираются конструктивно. Толщина крепи определяется из формулы (II) путем подстановки в нее данных проектируемой выработки. При этом значе­ ние условного измерителя не должно превышать такового для прототипа. Можно решить задачу в иной постановке, задавая толщину крепи в ра­ зумных по экономическим и технологическим соображениям пределах и вычисляя время, в течение которого напряжения в крепи не превы­ сят допускаемых.

Цри податливой крепи равного сопротивления требуется опреде­ лить отпор крепи и необходимый запас податливости. Предположим,

ния выработки напряжения в крепи превысят допускаемые значения. Внутренний радиус выработки 3 м, крепь - монолитная бетонная из бетона М 200 (расчетное сопротивление сжатию 11,5 МПа), толщина крепи 0,2 м, расчетные напряжения в массиве 18 МПа, коэффициент вязкости пород 2300 МПа*год.

Р е ш е н и е . За прототип принята выработка радиусом 2,5 м, успешно поддерживаемая в течение 5 дет монолитным бетоном марки 200 толщиной 0,25 м. Расчетные напряжения в массиве 15 МПа, коэф­ фициент вязкости 3000 МПа«год.

По данным прототипа вычислим условный измеритель (I I ) :

2,‘i-1 0 , 0.2S-S

2 3000-2,5

= H,2 Z.

Искомый промежуток времени определится из формулы (I I ) при условии

(Г7)

Подставим в выражение (17) данные цроектируемой выработки:

увеличить толщину крепи или марку бетона. Например, крепь толщиной 0,3 м позволяет увеличить этот период до 2,5 Лет.

При толщине крепи 0,5 м условие (17) выполняется при любых значениях t • Это значит, что такая крепь обеспечивает устойчивость выработки на длительный период. Однако для уверенного вывода тажо-

го рода желательно иметь прототипы с более цродолжительным перио­ дом поддержания.

Пример 3 . Определить, каким запасом радиальной податливости должна обладать крепь постоянного сопротивления с отпором 0,05 МПа для поддержания выработки радиусом 3 м в течение 20 лет. Расчетные

закрепленная податливой 1фепыо с отпором 0,075 МПа, контур кото­ рой за счет податливости сместился за 15 лет на 0,12 м. Выработка пройдена на глубине 700 м. Объемный вес пород 0,023 МН/м3 , коэф­ фициент вязкости 1900 МПа•год.

Вычислим расчетные напряжения в массиве:

<б2= 0,023-700= /6,1 МПа

Условный измеритель

3,5

к = 2-1900-0,12 (f6,1-0,075)-/5=f,6b.

Необходимая величина конструктивной радиальной податливости определится из выражения (15):

и = ------ ------- - (22,5 -0,05)-20= 0,23м . 2-1600-/,<34 {

Рассмотренные примеры показывают, что с помощью условных из­ мерителей аналитическое решение корректируется с учетом опыта экс­ плуатации существующих выработок. Заметим, что предлагаемая мето­ дика расчета параметров крепи в пластичных породах двет возмож­ ность решать разнообразные задачи, в том числе исследовательского характера. Например, может быть исследована взаимосвязь между от­ пором крепи, ее податливостью и сроком службы выработки. Как и при проектировании крепи надежность результатов будет определять­ ся качеством и числом выработок-аналогов.

Предложенную схему расчета по прототипам с помощью условных измерителей можно применять для решения других задач механики под­ земных сооружений, нацример, для расчета целиков и ширины камер при разработке соляных месторождений.

Условия и результаты наблюдений за деформированием контура одиночных выработок