книги / Совершенствование разработки калийных месторождений
..pdfКонвергенцию 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 (Л = 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 /г * 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; |
|
|||||||||
|
/с |
- |
|
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