книги из ГПНТБ / Технология добычи руды на жильных месторождениях Казахстана

щены относительно друг друга как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскостях. Пустые породы, обладающие большой жесткостью, заключенные между близлежащими

Рис. 20. Схема для расчета междукамерных целиков.

жилами, имеют довольно значительные размеры. Данное об­ стоятельство позволяет рассматривать эти породные «пере­ городки» как раздельные целики по периметру жилы, а жилу — как изолированную панель, кровля которой за­ щемлена по периметру. Поэтому расчет междукамерных це­ ликов ведется с учетом нагрузки, обусловливаемой весом всей толщи пород от кровли камер до поверхности.

Если принять рельеф по рисунку 20 и считать, что на целики давит вес всего столба до дневной поверхности, то нагрузка, действующая на все целики, будет одинакова и может быть определена по выражению

где Н0— глубина горных работ, м;

А— расстояние между осями междукамерных цели­ ков, м;

■АГЧ— число целиков.

80

Тогда нагрузка, действующая на каждый целик, соста­

вит

РТЯоАЧУГц

Это означает, что налегающий массив является совокуп­ ностью действующих на целик сосредоточенных вертикаль­ ных сил, каждая из которых представляет собой вес пря­ мой призмы с квадратным основанием и высотой Н0.

В случае, когда горный рельеф местности имеет вид, изо­ браженный на рисунке 20 пунктирной линией, нагрузка бу­ дет определяться по формуле

р £=рц- р ц=гЯоА2- т я ;а 2=та 2(я 0- я ;),

Но—я : = л г,

где Hi — высота от центра кровли i-ro целика до дневной поверхности, м.

Тогда

®ДОП

Сучетом влияния коэффициента формы целика и коэф­ фициента, учитывающего влияние угла падения рудного те­ ла, сечение f-го целика окончательно вычисляется по фор­

муле

Коэффициент ka определяется по методу А. М. Ильштейна. Чтобы рассчитать сечение целика, необходимо:

1) на плане рудной жилы наметить центры целиков по принятой сетке их расположения;

2) по координатам центров целиков устанавливаем высо-

91

ту налегающих пород от их кровли до поверхности земли одним из следующих двух способов:

а) вычитанием топографических поверхностей земли Н и кровли залежи Нкр находим Н (в этом случае нахождение

искомых Н производится методом вычитания двух топогра­

фических поверхностей, хорошо известных из курса геоме­ трии недр);

б) графическим нахождением Н с использованием пла­ на и геометрических разрезов отрабатываемого рудного те­ ла. Этот метод является наиболее точным, опишем его по­ дробнее.

Пусть требуется определить высоту кровли целика № 45 (рис. 21). Как видно из плана, он находится в квадрате Ху—х2 и у2—Уз- Расчет производим в следующем порядке.

Из разреза у2—у2 (рис. 22) определяем высоту налегаю­ щих пород от кровли рудного тела до дневной поверхности

= а 0а). Из разреза уг—Уз находим высоту налегающих пород Н Х1~Ъф.

На графике декартовой системы координат (рис. 23): па оси у откладываем высоту столба налегающих пород, по

92

оси х — отрезки, соответствующие в определенном масшта­ бе сетке на рисунке 21. Отложим по вертикальной линии от оси х по Х\Х\ величину ааа, а по х 2х2— Ь0Ь. Соединим полу­ ченные точки прямой, которая показывает изменение стол-

X, |Хг |Xj

ба налегающих пород в квадрате от у2—у2 до уз—Уз по оси целика № 45. Если по оси х отложить расстояние at/, соот­ ветствующее расстоянию на рисунке 21 от точки целика № 45 до оси уг—z/3, то восстановленный перпендикуляр при пересечении с прямой аЪ образует точку, которая показы­ вает истинную высоту столба налегающих пород целика № 45. Эту величину можно найти таким же построением, используя разрезы Х\—Х\ и х2—х2 (рис. 22) и определив точки e n d (рис. 23).

Несмотря на кажущуюся трудоемкость, графическое на­ хождение искомых высот от кровли целиков до дневной по­ верхности с использованием геологических планов и разре­ зов несложно и не требует большого объема вычисленных работ, так как линии х\—Х\ и х2— х2 и т. д. (рис. 23) заранее проведены и промежуток между ними разбит вертикальны­

93

ми линиями, соответствующими расстоянию между осями целиков. Геологические разрезы также разделены в соот­ ветствии с расстоянием между осями целиков. Дальнейшие расчеты сводятся к следующему:

используя изолинии мощности, определяем высоту цели­ ков по их вертикальным осям;

находим значение ht: at для каждого целика и по

ним вычисляем коэффициент, учитывающий формы цели­ ков;

величину коэффициента угла падения залежи прини­ маем по данным [58];

с учетов кф и ka определяем ширину междукамерных целиков по формуле (33).

М е т о д р а с ч е т а б а р ь е р н ы х ц е л и к о в. Барьер­ ные целики, разделяя выемочное поле на ряд изолирован­ ных друг от друга панелей, создают благоприятные условия для регулирования проветривания очистных работ, исклю­ чают возникновение горных ударов в поддерживающих це­ ликах и способствуют локализации в пределах одной пане­ ли воздушных ударов и обрушений кровли.

Рис. 24. Зависимость несущей способности барьерных целиков.

Для определения ширины барьерного целика восполь­ зуемся графиком функций (рис. 24) зависимости разрушаю­ щей нагрузки от отношения ширины целика к его высоте ° : h для различных значенией р и б:

94

I

Здесь Pp— разрушающая нагрузка целика Pp=~(HLka ;

°сж — предел прочности на сжатие; h — высота целика;

Y — объемный вес пород; Н — глубина разработки;

L — пролет между двумя барьерными целиками;

—коэффициент влияния угла падения;

р— угол внутреннего трения.

Графики, на которых дано только значение р, соответст­ вуют случаю полного сцепления (т. е. 6= 0). Пользуясь эти­ ми графиками, можно найти зависимость ширины целика от расстояния между целиками при заданном коэффициен­ те прочности k3. В этом случае разрушающая нагрузка за­ пишется так:

С другой стороны, по формуле (34)

Тогда из (34) и (35) получим

Т Д Ь А А ° c * h F | ^ , pj,

откуда

По формуле (36), пользуясь графиком функции F — , р,

6), нетрудно найти ширину барьерного целика. Для этого надо полученную из выражения (36) величину отложить на вертикальной оси диаграммы. Затем из этой точки провести горизонтальную прямую до пересечения с графиком, соот­ ветствующим данным р и 6, и из точки пересечения опу­ стить перпендикуляр на горизонтальную ось. Точка пересе­ чения этого перпендикуляра с горизонтальной осью даст определенную величину, умножая которую на высоту це­ лика Л, получим искомое значение ширины барьерного це­

лика.

М е т о д р а с ч е т а п р о л е т а к а м е р ы . Для опреде­ ления устойчивого пролета камеры при отсутствии надеж-

95

ных данных о прочности висячего бока на растяжение вос­ пользуемся данными практики о величине устойчивых про­ летов при горизонтальном залегании месторождения [58].

При наклонном залегании рудного тела устойчивый про­ лет камеры может быть определен по эмпирической фор­ муле

где h — устойчивый пролет камеры при горизонтальном залегании месторождения.

Примеры расчета параметров целиков и пролета камер по предлагаемым методам

О п р е д е л е н и е р а з м е р о в м е ж д у к а м е р н ы х

определения сечения целиков необходимо наметить центры целиков по принятой сетке их расположения и по координа­ там центров целиков найти высоту налегающих пород от кровли камеры до дневной поверхности. Из рисунка 25 вид­ но, что резервы I и II сделаны под небольшим углом к осям расположения междукамерных целиков по линии восста­ ния. Если определить глубину залегания рудного тела по этим разрезам, то она почти не будет отличаться от глуби­ ны залегания рудного тела, взятой строго по расположению оси междукамерных целиков, которую пересекает этот раз­ рез. Поэтому примем глубину залегания рудного тела в точ­ ках расположения целиков по разрезам I и II.

Проведенные лабораторией горного давления ИГД АН КазССР исследования показывают, что междукамерные це­ лики при камерно-столбовой системе разработки на 60— 70% разгружаются барьерными целиками при изолирован­ ной панели. Однако при дальнейшем развитии фронта очи­ стных работ и расширении площади отработки следует ожи­ дать увеличения нагрузок на целики. Если учесть это, то при полной отработке панели междукамерные целики, оче­ видно, будут недогружены примерно на 20— 30% при ва­ рианте системы с обрушением кровли, при котором оставля­ ются барьерные целики, расположенные только по линии простирания.

При расстоянии между осями столбчатых целиков 10 м по разрезу I площадь сечения будет определяться для че­ тырех (так как в этом месте ширина блока немного мень­ ше), а по разрезу II — для пяти целиков по формуле (32),

96

*s Iff

Рис. 25. План горных выработок по жиле Сподуменовая.

при этом нагрузка уменьшается на 2 0 % за счет разгрузки

этих величин по формуле (33) определяем допустимое сече­ ние целиков. Результаты расчетов сведены в таблицу 21.

Таблица 21

Результаты расчетов параметров целиков вышеописанным

Из расчетов видно, что наибольшее сечение целика рав­ но 22,6 м?, наименьшее — 20,3 м2, что соответствует сторо­ нам целиков 4,76 и 4,5 м. С учетом ведения буровзрывных работ ширину целика принимаем равной 5,0 м по прости­ ранию и 5,5 м по восстанию.

О п р е д е л е н и е ш и р и н ы б а р ь е р н ы х ц е л и ­

способность барьерного целика равна 700 кг}см2 при фак­ тическом запасе прочности k3= 7 . При уменьшении запаса прочности до 3 несущая способность целика, очевидно, уве­ личится до 1000 кг/см2. Ширину барьерного целика рассчи­ таем по [а]доп = 1000 кг/см2 при п = 3. Для этого сначала

необходимо определить величину F (формула (36)):

98

Пользуясь графиком 24, откладываем на вертикальной оси значение F = 4,7. Далее, проводим горизонтальную пря­ мую до пересечения с кривой, соответствующей р=30°, и из точки пересечения опускаем перпендикуляр на горизон­ тальную ось. Таким образом, определяем величину о : Л = = 1,4. Следовательно, ширина барьерного целика по восста­ нию равна: о = й - 1 ,4 = 5 -1 ,4 = 7 ,0 м.

О п р е д е л е н и е ш и р и н ы б а р ь е р н ы х ц е л и к о в по п р о с т и р а н и ю . Как и в предыдущем случае, опреде­ лим величину F :

„3-0,97-2,6-125-120_1 п

Затем находим по графику отношение а : Л, равное еди­ нице, и вычисляем ширину барьерного целика по простира­ нию:

о = й -1 ,0 = 5 -1 ,0 = 5 м.

Таким образом, ширину барьерного целика примем 5 м. О п р е д е л е н и е в е л и ч и н ы п р о л е т а к а м е р ы .

Расчет проводим по формуле (37):

Принимаем пролет между целиками равным 11 л*. Полученные расчетным путем размеры междукамерных

и барьерных целиков для двух предлагаемых вариантов бу­ дут одинаковыми.

Анализ результатов отработки опытного блока

Проектируемый к отработке блок охватывает жилу Сподуменовая III, заключенную между гор. 610 и 580 основно­ го участка Бакенного месторождения. Жила на опытном участке имеет неправильную форму. Угол падения жилы 10— 15°, мощность рудного тела на указанном участке 3— 6,5 м. Крепость руды 12— 14.

Для восприятия давления пород со стороны вышележа­ щего отработанного гор. 630 м в момент отработки опытно­ го участка на всем протяжении штрека гор. 610 м остав­ ляется временный барьерный целик шириной 5 м.

На Огневском руднике для отработки вышележащих го­ ризонтов расстояние между осями целиков А берется рав­ ным 15 м. В проекте также принято А, равное 15 м.

Исходя из этого для нанесения на план центров цели­

99