книги из ГПНТБ / Технология добычи руды на жильных месторождениях Казахстана

тод расчета давления пород на щит, а также найдены экс­ периментальные коэффициенты К\ и К2, характеризую­ щие свойства и состояние обрушенных пород при движе­ нии щита или его остановке.

Определение минимального и максимального давлений на крепь производится по следующим формулам;

ке второго и последующих слоев системой слоевого обруше­ ния с межслоевым перекрытием под прогонами нагрузка распределяется относительно равномерно по пролету и оп­ ределяется по формуле

ffl,2 = % 4tg<p1,2 а '< т/м.

Введем следующее обозначение элементов перекрытия и очистной выемки (рис. 42):

I— расстояние между прогонами в заходке, м\

1Х— расстояние между ближними прогонами сосед­ них заходек, л*;

с — расстояние между стойками в рядах, м; 1п— длина прогонов, м ;

d — диаметр прогонов, см;

тп— смещение торцов прогонов в рядах, м; п — число несущих сечений на элементарной площад­

ке перекрытия;

И— допускаемое напряжение материала прогона на изгиб, кг/см2;

Ь— шаг посадки очистного пролета, м.

Для расчета несущей способности перекрытия выделим площадки вертикальной нагрузки ОГДА и 0\Г\Д\А\ (рис. 43), которые приходятся на соответствующие загрузоч­ ные линии прогонов, имеющие смещение торцов на вели­ чину тп.

На консоль ОА действует изгибающий момент М\ в точ­ ке О от нагрузки, ограниченной площадью ОГДА. На вто­ рую линию прогонов (II—II) действуют моменты М2 и Мз в точках 0\ и А и Эти загрузочные линии чередуются между собой, образуя однотипные элементарные площадки искус­ ственной кровли. Тогда очевидно, что в пределах каждой

140

элементарной площадки 21-2с будет действовать суммар­ ный изгибающий момент

= м г+ м 2 + м 3+ . . . + м п

Рис. 42. Расчетная схема к определению нагрузки на пе­ рекрытие на прогонах.

На величину ЕМ„ оказывает влияние величина смеще­ ния торцов прогонов т, от которой зависит число, несущих сечений п: при т = 0 и т= 21 п = 2 , а при т >0, но т<21 п=

— 3. Это влияние может быть учтено коэффициентом К т, определенным из соотношения.

141

m п-Мт

где Mmax— максимальный изгибающий момент на один несущий элемент перекрытия, тм;

Кт — коэффициент, учитывающий изменение макси­ мального момента в зависимости от величины сме­ щения концов прогонов т.

Рис. 43. Схема к расчетам несущей способности перекрытия.

Среднее значение изгибающего момента на один элемент будет

ш п

М = - т м

или

М = М тй х - К т т м .

При движении забоя максимальный изгибающий момент Mm&JMx, I—I) на один несущий элемент перекрытия (кон­ соль прогона) равен сумме моментов относительно точки О:

142

Mmax == 2ffjT, C l2 T M ,

подставляя в формулу (42) дк,= ■ f ^ , будем иметь

По условиям прочности перекрытия

M = 0 ,ld 3Ja].10- 5 Т М ;

подставляя в уравнение (43), получим

откуда

d = ~ \ f м ™ * ' К т ' ш . СЛ.

^И

if m для раздельно-консольного перекрытия находится в пределах от 1,0 до 0,52 при [31].

Имея заданные конструктивные элементы перекрытия, можно определить величину пролета а, приравняв равен» ства (43) и (44):

2 i3[ajtg <р

10sK 1K mcli М.

При остановке работ в призабойном пространстве должен быть возведен дополнительный ряд стоек (или рам) на рас­ стоянии не более 1 ж от груди забоя. В этом случае

Кйа1

Мта х = - ^ ,

тогда величина пролета

8d3(o]tgtp м.

Необходимо учитывать, что в принятом режиме приза­ бойная крепь работает только в том случае, когда достига­ ется предельное значение очистного пролета, после чего про­ изводится погашение очистной выемки на величину шага посадки. При отработке слоя на величину шага посадки крепь работает при меньшем значении очистного пролета.

143

Устойчивость призабойной крепи рассматривается для условий как параболического (при высоте свода Ъкх= Qk,т)> так и равномерного распределения нагрузок [31].

В результате ведения очистных работ наступают момен­ ты, когда отдельные прогоны в кровле забоя будут полно­ стью обнажены, возникает обратная консоль прогона длиной 21, зажатая между обрушенными породами и опорами

(рис. 44).

г„,= 4е

Рис. 44. Схема к определению устойчивости приза­ бойной крепи.

Рассматривая состояние устойчивости призабойной кре­ пи при различных длинах элементов перекрытия, выделим участок свода параболической нагрузки, приходящийся на один прогон ООВ'.

В приведенной схеме на прогон действует система верти­ кальных сил:

144

Qn— параболическая нагрузка, т; Р а и Р в — реакция опор, т.

Очевидно, что для условий предельного равновесия рас­ сматриваемой системы сумма моментов относительно точ­ ки В должна быть равна нулю:

У , М в = - Р а 1 + QuUn - Х с) = О,

где 1П— длина прогона, м;

2ДF . X .

Х с= — р — — координата центра тяжести площади нагруз­

ки, м.

Момент Мои = QMi — Х с) относительно опоры В яв­ ляется опрокидывающим, а момент силы Р а М р а — Р а 1—

восстанавливающим.

Коэффициент устойчивости призабойной крепи:

практике.

Задаваясь различными значениями Zn, можно влиять на соотношение опрокидывающего и восстанавливающего мо­ ментов и получить необходимую устойчивость крепи.

Для определения прочных размеров крепления стоек и верхняков в случае, когда одна часть заходки находится под консольной плитой ненарушенного массива (при прове­ дении слоевого штрека у висячего бока), а другая под обру­ шенными породами, мощность которых над призабойным пространством не превышает 3—5 м, теория свода вряд ли применима, особенно для расчета стоек, так как она даст заниженную величину давления на крепь [69]. Цоэтому рас­ четы целесообразно базировать на результатах инструмен­ тальных замеров величины давления на крепь в конкретных условиях на различных участках месторождения.

Институтом «Унипромедь» в 1958—1966 гг. выполнен ряд исследований в нескольких блокад ца Золотурпиирком руднике, отрабатьщаемьрх ец,стемой сдорвого обрушения.

Установлено, что величина давления на крепь заходки из­ меняется от 5— 6 до 10— 12 t Jm 2. Эти результаты примени­ мы лишь для расчета стоек.

При расчете верхняков, жесткость которых значительно меньше, чем стоек, величину давления на верхняя нужно определять исходя из образования индивидуального разгру­ жающего свода над каждой заходкой по эмпирической фор­ муле

Давление обрушенных пород на один верхняя составит

Ръ==чЫс, т,

где с — расстояние между крепежными рамами, м. Диаметр верхняка определим из условия прочности:

где о— напряжение в верхняке от давления пород, кг!см2; W — предел прочности древесины на изгиб;

М — изгибающий момент, кг/см; W — момент сопротивления, см3;

учитывает динамических нагрузок на крепь в период по­ садки пород кровли. Для выявления указанного фактора требуется проведение специальных исследований.

Определение потерь и разубоживания при разработке пологих жил системой слоевого обрушения

И с т о ч н и к и п о т е р ь и р а з у б о ж и в а н и я . На передовых отечественных рудниках, применяющих системы слоевого обрушения, достигнуты значительные успехи в снижении потерь и разубоживания руды. На отдельных рудниках потери составляют 2— 5%, разубоживание —

2 - 3 % .

На Огневском руднике потери и разубоживание остают­ ся значительными. Так, при плановых потерях 5% фактиче­

14В

ские составляют около 8 ,0 %, фактическое разубоживание при плане 5% составило более 6 ,0 %.

Источниками потерь руды при слоевом обрушении яв­ ляются :

—потери от неполноты отбойки рудного тела у висяче­ го и лежачего боков жилы при выемке слоя;

—потери от неполноты зачистки руды по почве лежа­

чего бока.

Первый вид потерь наиболее характерен для варианта с расположением выемочных заходок вкрест простирания руд­ ного тела, для него свойственно оставление руды в трудно­ доступных местах у контакта горизонтального слоя с вися­ чим и лежачим боками вмещающих пород. Эти потери на­ ходятся в функциональной зависимости от угла падения и мощности рудного тела.

На величину второго вида потерь влияет количество от­ рабатываемых слоев, т. е. эти потери зависят непосредствен­ но от мощности рудного тела.

Разубоживание руды на руднике при системе слоевого обрушения происходит за счет валовой выемки руды и пус­ той породы, заключенной в контуре рудного тела; прихва­ та боковых пород при отбойке руды в зонах контакта с вмещающими породами; прорывов пустых пород из зоны обрушения в призабойное пространство.

При системе разработки слоевым обрушением не всегда возможна селективная выемка, особенно когда в жилах встречаются породные включения небольших объемов. При ведении очистных работ при значительных объемах пород­ ных включений их удается обойти, что позволяет снизить ра­

зубоживание.

Разубоживание руды за счет прихвата боковых пород наиболее характерно для отработки пологих рудных тел системой слоевого обрушения с горизонтальным расположе­ нием заходок. В этом случае жильная масса смешивается с пустой породой, отрабатываемой попутно.

Разубоживание руды на счет прорывов пустых пород из зоны обрушения в околозабойное пространство происходит из-за несоответствия конструкции межслоевого перекрытия горно-геологическим и горнотехническим условиям, а так­ же несоблюдения паспортов крепления очистных вырабо­

ток.

Анализ источников потерь и разубоживания показыва­ ет, что основная доля потерь и разубоживания руды прихо­ дится на оставляемый «клин» руды после отработки слоя в местах контакта его с породами висячего и лежачего бо­ ков, что значительно увеличивает показатель потерь руды по системе.

147

Доработка рудных «клиньев» с прихватом пустых пород снижает потери, но значительно увеличивает разубоживание руды на слое.

На СУБРе высота таких «клиньев» доводится до мини­ мальной (0,5 м), а оставшуюся часть «клина» дорабатыва­ ют с нижележащего слоя при нарезке заходки или другим способом доводят потери по руднику в целом до 1,5—3 Не­ положительный опыт по доработке «клиньев» в условиях СУБРа может быть использован и на других рудниках.

Оп р е д е л е н и е п о т е р ь и р а з у б о ж и в а н и я р у - д ы. Для нахождения оптимальной глубины заходки в сто­ рону дорабатываемого «клина» необходимо знать зависи­ мость между величинами потерь и разубоживания руды из слоя. Расчет этих величин и определение зависимости меж­ ду потерями и разубоживанием на слое по методу непосред­ ственного определения объемов руды и объемов присажен­ ных вмещающих пород проводится для каждого конкретно­ го случая (рис. 45).

Для вывода формул принимаем следующие обозначе­ ния:

а— угол падения рудного тела, град; Лсл — высота отрабатываемого слоя, м ;

тн— нормальная мощность рудного тела, м ; тГ— горизонтальная мощность рудного тела, м;

h — глубина заходки при отработке «клина» с прихватом пустых пород, изменяется от 0 до I, м;

а — минимально допустимая высота заходки, м ;

at — высота клина руды, соответствующая каждому конкретному значению lt, м.

Единичный объем жильной массы, заключенный в «кли­ не» висячего блока, в зависимости от lt выражается <

h\ 0 < h < l

но

ai :a = (l — li):l,

тогда

а+ al—al.

2

Если г== t f r * конечная формула будет

(45)

14?

Как видно из рисунка 45, уменьшаемое в данной форму­ ле соответствует единичному объему всей горной массы, вы­ нимаемой при доработке «клина» для каждого конкретно­ го значения Iг. Вычитаемое же определяет объем прихвата в руду пустых пород:

Тогда из равенств (45)— (48) после соответствующих пре­ образований получим

149