(по рекомендациям «Методических указаний по определению размеров

камер и целиков при подземной разработке руд цветных металлов»).

Расчетные методы определения устойчивых обнажений пород кровли камер для рудных месторождений при сильной нарушенности пород не дают надежных результатов.

В данных условиях наиболее надежным способом определения устойчивых обнажений пород считается производственный эксперимент, на основании которого оцениваются критические деформации прогиба кровли камер в натурных условиях или устанавливается предельный пролет камеры по первому обрушению пород при постепенном увеличении ширины камеры.

На стадии проектирования допускается использования метода аналогии. При этом допустимые размеры обнажений пород висячего бока и руды принимаются по данным практики разработки месторождений со сходственными горно-геологическими условиями.

Аналитический метод определения допустимых пролетов обнажений применим для месторождений с выдержанными элементами залегания со слаботрещиноватыми, слоистыми породами кровли. Однако и в этих условиях, полученные результаты требуют экспериментальной проверки.

Предварительно при проектировании отработки месторождения камерно-столбовой системой разработки (при мелкошпуровой отбойке руды, глубине разработки 200 – 350 м и длине камеры, превышающей ширину более чем в три раза) допустимый пролет обнажения пород можно определить по данным таблицы 3.1. Для тех же условий, но при длине камеры сопоставимой с ее шириной, допустимые горизонтальные обнажения кровли камер можно определить по графику (рис 3.1)

Рис. 3.1. Определение предельно допустимых пролетов устойчивых

горизонтальных обнажений пород

.

Таблица 3.1

Классификация пород кровли по устойчивости (для глубины 200-350 м.)

При проектировании работ для глубоких горизонтов (Н до 700 м) расчеты могут быть выполнены на основе зависимости, установленной НИГРИ:

Пример: при переходе с горизонта -420 м; на горизонт -500 м l = ?

 где Н = 420 или 500 м.

При наклонных камерах предельно допустимый пролет обнажения в плоскости пласта (l_α) при известной величине устойчивого пролета горизонтального обнажения (l):

при α ≤ 55° 

при α > 55° 

Для камерных выработок в слоистых слаботрещиноватых породах при горизонтальном их залегании расчеты могут быть произведены с использованием идеи В.Д. Слесарева об эквивалентных пролетах. В данном случае для выработок неограниченной длины  где l_п - предельный пролет устойчивой кровли.

,

где  - прочность пород нижнего несущего слоя пород в кровле камеры на изгиб, МПа; h_н - мощность нижнего несущего слоя пород в кровле камеры, м; γ_н - объемный вес пород нижнего несущего слоя кровли камеры, МН/м³; k_зап – коэффициент запаса прочности; q₃ – величина закрепляющей нагрузки на опорах (целиках), МПа

:

 ,

Здесь γ – средний объемный вес пород налегающей толщи, МН/м³: Н – глубина разработки,м; S_гр – грузовая площадь пород, приходящаяся на целик, м²; S_ц – площадь поперечного сечения целика, м²; k_α – коэффициент, учитывающий влияние угла падения рудного тела на величину нагрузки, приходящейся на целик: для ленточных или столбчатых с прямоугольным сечением целиков, расположенных длиной осью по падению – восстанию

k_α = cos²α + η·sin²α;

для ленточных или столбчатых целиков с прямоугольным сечением, ориентированным длиной осью по простиранию, а так же для целиков квадратного и круглого сечения, которые оформляются с наклонам к нормали под углом β

где β = α – arctg (η·tgα).

Для тектонически спокойного района коэффициент бокового распора

.

 - прочность пород нижнего несущего слоя пород в кровле камеры на сжатие, МПа; k_стр – коэффициент структурного ослабления пород, численные значения которого могут быть ориентировочно определены по таблице 3.2.

Таблица 3.2

Ориентировочные значения k_стр для пород различной степени нарушенности,

работающие на сжатие

Более точное определение значений k_стр производится на основе крупномасштабных натурных исследований или расчетным способом на основе статистических показателей трещиноватости.

Влияние закрепляющей нагрузки на устойчивость кровли при определении l_экв, которая определяется из выражения: , целесообразно учитывать при ;

Коэффициент пригрузки k_п принимается в зависимости от соотношения :

при  > 0,8 k_п = 0,5;

при  = 0,5 ÷ 0,8 k_п = 0,75;

при  < 0,5 k_п = 1.

Для камер, ширина которых (l) соизмерима с длиной (l_кам), т.е.

 расчет производят по формулам

 или

Контрольные вопросы

1. Какие методы и при каких условиях применяются при обосновании допустимых пролетов камер?

2. Как изменяются устойчивые пролеты камер с изменением глубины и как их рассчитать при переходе к отработке нижерасположенного горизонта?

3. Объясните понятия «выработки неограниченной длины» и «выработки длиной соизмеримой с шириной».

4. Когда и как применяется величина «эквивалентный пролет камеры»?

4. Как, зная допустимые пролеты камер для горизонтальных рудных тел, определить их значения для любых углов падения?

5. Как определить длину и ширину камеры соизмеримых размеров при известном значении эквивалентного пролета?

ЛЕКЦИЯ №4

План лекции

1. Расчет целиков по методу Турнера – Шевякова.

2. Расчет целиков на основании гипотезы свода давления.

3. Методика расчета целиков при камерно-столбовой системе разработки

3.1. Взаимодействие целиков с подработанным массивом. Опреде­ление нагрузки на целики при пологом и наклонном падении рудных тел.

3.2. Несущая способность целиков.

3.3. Расчет столбчатых опорных целиков.

3.4. Расчет панельных целиков.