Файл: Технология добычи руды на жильных месторождениях Казахстана..pdf

кающие к целику, что подтверждает наличие параболиче­ ского свода естественного равновесия над выработанным пространством. При ведении очистных работ под обрушенны­ ми породами крепь воспринимает давление сразу после ус­ тановки. Это давление остается постоянным независимо от количества отработанных по простиранию заходок, состав­ ляя в среднем 10 тна крепежную раму (9 т/м2).

Приведенные значения нагрузок являются сравнительно малыми. Это позволяет утверждать, что крепь воспринима­ ет давление не всей толщи пород, а лишь ее части, т. е. не­ посредственной кровли, а основная кровля зависает.

Зная величину нагрузки Р, испытываемую крепежной рамой, плотность установки крепи s, ширину заходки I и коэффициент разрыхления к, можно определить мощность обрушенных пород по формуле

Оперируя при расчете исходными данными СУБРа, вы­ числим

Н = 3,5-10-1,5 =5,7 м. 3,4-2,7

Полученный результат совпадает с рассчитанными по методу М. М. Протодьяконова.

Приведенный метод решения задачи удобен лишь при расчете отдельных узлов крепи, так как здесь не увязывают­ ся основные размеры очистной выемки.

При изучении характера сдвижения пород установлено, что отношение высоты свода обрушения к ширине состав­ ляет 0,65. Эти данные почти совпадают с расчетами по ги­ потезе свода. Натурные замеры давления на секционную крепь на Золотушинском руднике [23] показали, что дав­ ление на крайние секции было в 1,5—2 раза меньше, чем на средние. Это также свидетельствует о параболическом характере распределения нагрузки.

В общем случае определение давления со стороны обру­ шенных пород на очистную выработку сводится к нахож­ дению некомпенсированного веса пород, т. е. той ее части, которая не может быть удержана силами трения. Наряду с этим нельзя не учитывать состояние сыпучих пород в кров­ ле очистной выемки, изменяющееся в процессе добычи и общего опускания очистных работ. Известно, что ускоренное лодвигание очистного забоя и лучшая податливость крепи соответствуют меньшим значениям величины нагрузки на­ легающих пород на крепь, и наоборот.

Е. Я. Махно исследована подобная зависимость при от­ работке под опускающим щитом, дан соответствующий ме­

139

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