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

Конвергенцию породного контура в направлениях кровля -

поч-

ва (&и.кп)* бок “

6ок (AUsg )

измеряли рулеткой ВНИМИ с

точностью

0 ,1 мм. Разделение конвергенции

1фовля -

почва на составляющие сме­

щение кровли Д1ЛМ и

смещение

почвы AUn

производили

с

помощью кап­

роновой нити, натянутой на боковые реперы, и рулетки ВНИМИ с точ­

ностью 0 ,2 мм.

 

станциях

проводили в

течение 1-3 лет с часто­

Замеры на всех

 

 

 

 

той 5-8 раз в

первый месяц и

I раз

 

 

 

 

в месяц в последующий перид.

 

 

 

 

 

 

Установлено, что практически

 

 

 

 

сразу после

проведения выработки

 

 

 

 

конвергенция в вертикальном направ­

 

 

 

 

лении кровля -

почва

превышает кон­

 

 

 

 

вергенцию в

горизонтальном направ­

 

 

 

 

лении бок -

бок,

что

объясняется

 

 

 

 

очевидно,

процессами

прогрессирующе­

 

 

 

 

го расслоения пород по глинистым

 

 

 

 

прослойкам, которые в условиях Соли-

 

 

 

 

горских калийных рудников в большом

 

 

 

 

количестве присутствуют в щювле и

 

 

 

 

почве выработок

[ I ]

,

 

 

 

 

 

 

 

Для анализа

закономерностей де­

 

 

 

 

формирования пород в

окрестности вы­

 

 

 

 

работок ввели

коэффициенты г к п , Лк- ,

 

 

 

 

Л*

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

^ к п ^ к п

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ZOAU ^ MM

где ALLs -

смещение породного

контура

Рис. I. Соотношение вертикаль­

 

 

в

боках выработки.

 

ной AILКп и горизонтальной

 

 

Во всех

экспериментальных выра­

AUxg конвергенций для различ­

 

ных расположений выработок в

ботках коэффициент

ft

постоянен

плаоте ( / - //

- номера выра­

для всего

интервала

времени

наблюде­

боток)

 

 

ны расположения выработки

Н

ния и не меняется с измерением глуби-

 

а также при попадании

ее в

зону вли-

яния очистных работ и других выработок.

 

 

 

 

 

 

 

На рис. I

приведены графики

AiLtrn-AU

 

 

&а время наблюдения

1-3 года, И8 которых ВИДНО! что

К*п >

1 и

Ккп е

С1.0; 12,0J .

Значение

/С „

завиоит

от

"привязки"

кровли в

пласте,

которая

 

'кп

----------- ---

характеризует мощность первого неустойчивого олоя в кровле

и почве

выработки - коржа п и суммарную мощность глинистых прослойков HZrn-L , попадающих в зону возможного обрушения. Известно, что

для выработки, пройденной комбайном ПК-8,

 

1»3 м C2J .

На рис.

2 приведены графики

зависимостей

коэффициента А'

от факторов

п/% р и 5 2 т£

, где

-

расчетный пролет

выработки, равный 1,125 м. Из рис. 2 видно, что с увеличением сум­ марной мощности глинистых прослойков 21] m L , а также с уменьше­

нием мощности

первого коржа

гг в

!фовле и почве выработки коэф­

фициент

Ккп

резко возрастает. При

n / z p > 0,3 и

/zp & О

значение

Ккп стремится к

единице,

что может свидетельствовать

о гидростатическом расцределении напряжений в ненарушенном масси­ ве = I ) , так как арочная форма выработки близка к круговой.

Установлено, что

коэффициенты

и Хп

равны между собой

до некоторого момента

времени t п ,

8 затем

Кк > Кп % «ели пер-

51

вый корж имеет меньшую мощность в кровле выработки (рис. 3 ,а ),

или

< К п

»

если

имеет

меньшую мощность в

почве

(рис. 3 ,6 ).

Момент времени

t #

зависит

от

п и ZU т . ,

а также

от

глубины

заложения выработки

Н . Например, для станций 4 и 8 (см.таблицу)

значения п и Ш т с

практически одинаковы. Первая из низ располо­

жена на

глубине

Н = 725 м при

£л = 4 суток,

а вторая -

на глуби­

не 990

м при

t *

= I

сут.

 

 

 

 

 

Рис. 3. Зависимость коэффициентов

 

 

 

и

А /7

от

величины смещений

 

 

 

боков выработки

A U при располо­

 

 

 

жении коржа меньшей мощности в ее

 

 

 

кровле (а)

и

в почве (б)

 

 

 

 

 

а

Контроль состояния пород кровли выработок осуществляли по дренажным шпурам с помощью щупа, отслоение верхнего коржа почвы фиксировалось по характерному, издаваемому при простукивании зву­ ку. Отмечено, что в большинстве выработок отслоение коржей проис­ ходило цри содержании глины в разрезе кровли почвы более 1% в пер­ вые сутки после проходки. Интенсивность отслоения зависела от мощ­ ности коржей. При их мощности 6-12, 13-18 и 40 см и содержании глины 8-12, 13-17 и 3958 соответственно фиксировалось отслоение в первую неделю существования выработки.

Натурными замерами установлено, что предельные смещения по­ родного контура в кровле выработки, приводящие к потере ее устой­

чивости,

составляют

I I - 13

см при мощности нижнего коржа п =

= 12-16

см и 7 ,5 -9

см при * 8-12 см.

Качественно процессы

деформирования и разрушения пород в ок­

рестности выработок можно описать следующим образом. В условиях

Солигорских калийных рудников соляной массив представляет собой "слоеный пирог", сложенный отдельными слоями незначительной мощ­ ности, между которыми имеются глинистые прослойки [ I ] . Основная форма проявления горного давления - прогрессирующее расслоение и последующее отслоение пород по глинистым прослойкам. Она характе­ ризуется величиной коэффициентов Ккп , к к , к п , которые можно считать геологическими показателями, так как они зависят от горно­

геологических факторов

n ,H Z m L .

С уменьшением показателя

/Ккп

устойчивость выработки

повышается.

Расслоение и отслоение пород

происходят на фоне

их ползучести,

которая является другой формой

проявления горного

давления, на больших глубинах приобретает

не­

линейный характер и сопровождается накоплением повреждений в приконтурных породах и развитием зон запредельных деформаций [3D • Уменьшение момента времени t+ на больших глубинах объясняется повышением интенсивности ползучести на этих глубинах.

Итак, основной формой проявления горного давления в условиях Солигорских калийных рудников являются процессы раослоения и отсло­ ения пород по глинистым прослойкам, а основными факторами, влияю­ щими на устойчивость выработки, являются геологические показатели

п

. Фактор

/ & сж

(где

^

- оредмий объемный вео

вышележащих пород,

^сж

средняя фочнооть вмещающих пород на

сжатие), является менее существенна! и определяет время устойчи­

вого

состояния выработки

только

на

значительных глубинах (/У> 860 м) •

В работе [ 4 ] отмечалось,

что при оценке

устойчивости вцработок на

Основными исходными данными для выбора типа и расчета парамет­ ров анкерной крепи являются [ I ]

высота зоны возможного обрушения пород едовли; фактический или расчетный цролет выработки или сопряжения

выработок; допустимая нагрузка на анкер;

предварительное натяжение клинораспорного анкера; срок службы выработки и ее назначение.

Главной исходной характеристикой из вышеперечисленных, безус­ ловно, является высота зоны возможного обрушения пород кровли, тэк

как вместе с длиной анкере она определяет

схему работы 1фепи ("под­

вешивание" или "сшивание") и нагрузку на анкер.

Высота зоны возможного обрушения k

определяется по формуле

 

h = m a x ( h H , h c s ),

(!)

где h H -

мощность неустойчивого нижнего слоя кровли выработки

 

(1 -го оставляемого коржа), определяемая горно-геологичес­

 

кими условиями и паспортом проходки выработки;

h CJ7 -

высота зоны предельных деформаций в кровле выработки в

 

конце технологического срока ее

службы.

Заметим, что численное значение величины к сл определяется в результате решения соответствующей задачи механики горных пород с учетом основных особенностей деформирования и разрушения соляных

пород, а также основных влияющих горно-геологических и горно-техни­ ческих факторов, и изменяется в широком диапазоне Г 13 .

Анкерная 1фепь работает по схеме "сшивания",

если h >

£0 и

"подвешивания",

если /г<80% где £с -

мощность

"сшиваемых"

иди

"подвешиваемых"

пород.

 

 

 

 

 

Полная длина анкера

определяется

по формуле [ I ]

 

 

 

 

8 = £о + £п + 8^ ,

 

 

 

(2)

где £п

-

пассивная длина

анкера;

 

 

 

 

££

-

величина заглубления анкера

за

пределом

зоны возможного

 

 

обрушения пород

( 8^ = 0 при

h > 80 ) .

 

Из приведенного расчета видно, что длина анкеров полностью за­

висит от

 

того,

насколько

достоверно значение высоты зоны возможного

обрушения пород. Из-за прямой связи с высотой обрушения длина анке­ ров на рудниках Верхнекамского месторождения с учетом конкретных горно-геологических и горно-технических условий должна изменяться в

55

довольно широком диапазоне (0,5 ^ 2,5 м). Однако в практи­ ке крепления горных выработок и их сопряжений на рудниках Верхне­ камского .месторождения калийных солей это обстоятельство не учиты­

вают, црименяя анкеры только одного типоразмера

(длиной 1,5

м), в

то время как,

например, для крепления очистных камер на БПКРУ-1

необходимы анкеры длиной до I м.

 

 

 

 

 

 

Еце

 

более,

чем длина анкеров, на расход крепи

влияют расстоя­

ние между анкерами в ряду

( а )

и расстояние

между рядами анкеров

(С О -

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

При квадратной сетке

установки анкеров

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а = Щ 1 0 к ) ' ] Ф

 

 

 

 

О )

:.де

а

-

 

расстояние между анкерами, м;

 

 

 

 

 

 

Q

-

 

допускаемая нагрузка

на анкер

(несущая способность), т;

 

^

-

 

средний объемный вес вышележащих пород,

т-м” 3;

 

 

£0 -

 

мощность "сшиваемых" или "подвешиваемых" пород, м;

 

 

-

 

коэффициент пригрузки от горного давления.

 

 

При прямоугольной сетке установки анкеров расстояние между

их рядами рассчитывают по формуле [ I ]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

с = ц ( п - 1)(ед р < % р )

1

 

 

 

(4)

где

п

 

-

количество анкеров в ряду: п

=

 

1 для выработок

 

 

 

 

сводчатой формы, п

= Z а ' 1 — 1,6

для выработок

прямо-

 

 

 

 

угольного сечения;

 

 

 

 

 

 

Z я Zp -

фактический и расчетный цролеты выработки, м.

 

 

Из формул (3) и (4) следует, что расстояние между анкерами

зависит

от их несущей способности: CL~VG! ,

с ~

ф

. Эксперимен­

тально

установлено, что для условий Верхнекамского месторождения

способность

Q

винтовой крепи принята равной 8,5

т, клинораспор­

ной - 5

 

т. Известно, что

винтовая крепь допускает

полную механиза­

цию процесса крепления и по стоимости дешевле, чем клинораспорная, поэтому предпочтительнее применять винтоЪую крепь. Однако на рудни­ ках п/о "Уралкалий" в ооновном применяется клинораспорная крепь.

Таким образом, для снижения расхода анкерной крепи на рудниках Верхнекамского месторождения калийных солей необходимо применять анкеры различных типоразмеров и поре применять винтовые анкеры и

анкеры контактного типа [ 3 ] .

1

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Инструкция по применению анкерной крепи на рудниках Верх­ некамского месторождения калийных солей / С ост.: С.А. Константино­ ва, В.П. Карандашов, В.Н. Кетиков. Перм. политехи.ин-т. Пермь, 1986.

2. Широков А .П ., Лидер В .А ., Писляков Б.Г. Расчет анкерной 1фепи для различных условий применения. - М.: Недра, 1976. - 207 с.

3. Кравченко Г.И. Облегчение крепи капитальных выработок. - М.: Недра, 1974. - 205 с .

УДК 622.268.6

Ю.Г. Старцев

ОЦЕНКА ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ КОНТУРА ОЧИСТНОЙ ВЫРАБОТКИ, ПРОЙДЕННОЙ БУРОВЗРЫВНЫМ СПОСОБОМ

(Пермский политехнический институт)

При расчете устойчивости, определении вида и параметров крепи и т . д . , как правило, считают, что контур очистной выработки, прой­ денной буровзрывным способом, имеет прямоугольную форму. Высота вы­ работки равна мощности пласта, а ширина - проектной ширине. Обще­ известно, что действительное сечение пройденных буровзрывным спосо­ бом выработок значительно отличается от расчетных (переборы по ширине камеры, складки в кровле и т .д .) .

Для оценки отклонений реальных контуров очистных выработок от проектных были выбраны 95 сечений камер, пройденных на БПКРУ-1 по сильвинитовому пласту "Красный П" на I-бис восточной панели, и

87 сечений, пройденных по карналлитовому пласту В на 8-й западной, 7-й и 8-й восточных панелях. Сечения камер построены по результатам маркшейдерских съемок. Проектная ширина камер по пласту "фасный П" 16 м, по пласту В 8 м.

Схема измерения геометрических параметров реальных сечений

очистных камер показана на рис.

I.

Для каждого

сечения определяли:

максимальную ширину камеры по

стенкам

Сс

,

м;

истинную длину кровли

,

м;

 

 

 

амплитуду недоборов в стенках

камеры

А

,

м;

амплитуду недоборов и переборов в кровле

Ак , м;

число недоборов и переборов в кровле

Нн

 

 

 

57

 

 

 

Рис. I . Схема измерения реальных геометрических размеров очистных камер

Результаты обработки измеренных величин методами математичес­ кой статистики и графики законов их распределения приведены в таб­ лице и на рис. 2. Очевидно, что фактический контур очистной камеры, пройденной по карналлитовому пласту В, в большей степени отличается от проектного, чем фактический контур очистной камеры, пройденной по сильвинитовому пласту "Красный П". Это явление можно объяснить большей складчатостью пласта В, а также проявлением в карналлите газодинамики. Фактическая ширина камер, пройденных по пласту В, превышает проектную в среднем на 22#, а максимальное ее отклонение для обследованных камер составляет 184#, что приводит к уменьшению времени их устойчивого состояния.

Впадины в кровле придают контуру выработки сводчатую форму вместо прямоугольной, в результате чего устойчивость выработки повы­ шается. В очистных выработках, пройденных по пласту "Красный П", пе­ реборы в стенках также повышают их устойчивость. В выработках плас­ та В переборы создают опасность отмокания карналлита (из-за повышен­ ной гигроскопичности) и обрушения его в выработку. Следует заметить, что в местах переборов контура выработки (впадины в кровле, недоборы по стенкам) сразу же после ее проведения возникают высокие напряже­ ния, которые быстро релаксируют из-за интенсивной ползучести соляных пород.

Параметр

4

е%

Ае

А*

К

4

К оценке реальных геометрических параметров очистных камер, пройденных по пласту "Красный П" и В

Значение параметра

Среднеквадратичное

Объем

m en

| m a x

ср

отклонение <3

выборки п

 

 

 

Пласт "Красный П"

 

14,65

17,7

15,8

0,67

95

10,25

16,65

13,7

1,23

95

0

3,1

1,08

0,67

190

-1 .9

+2,7

+0,4

0,9

174

I

4

1,83

0 ,8

95

Пласт В

Закон распределения параметра

Нормальный

Нормальный

Гамма-распределе ние

стС» 1,6, Jb = 0,4

Нормальный

/J =-0,1337 ы " +0,5842, 1,2,3,4

4,75

14,75

9,77

1,7

87

Нормальный

5,9

14,85

9,53

1,56

87

Нормальный

0

1,95

0,36

0,41

174

Закон

не

найден

-2 ,2

+7,9

0,79

2,01

124

Гамма-распределение

I

3

1,43

0,59

87

<тС=а 2 ,2 , fi

s

1,12.

/>. =-0,293 N *

+0,92,

Nf* 1.2.3

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]