7.2. Особенности развития геомеханических процессов при системах с магазинированием.

Временно оставляемое в выработанном пространстве полезное ископаемое оказывает вертикальное давление на выработки днища блоков и боковое давление на стенки очистных выработок, блоковых восстающих и межблоковых целиков (если они оставляются).

Мелкокусковой материал магазина можно рассматривать как сыпучую среду, не имеющую сцепления, но обладающую трением. В крупнокусковом и уплотнившемся материале, кроме трения, наблюдается зацепление между отдельными глыбами.

Для определения давления замагазинированного полезного ископаемого на стенки выработанного пространства и крепь откаточных штреков и восстающих можно воспользоваться расчётными методами статики сыпучих сред.

Поскольку высота столба замагазинированной руды, как правило, небольшая, не превышает несколько десятков метров, напряжения в элементарном объеме сыпучего материала (руды) на глубине Z от поверхности можно определять без учёта трения магазина о стенки выработанного пространства, т. е. из формул:

σ_z = γ z;

σ_y = ξ σ_z; (7.1)

где γ - удельный вес руды; ξ - коэффициент бокового распора.

Значение ξ находится из следующих выражений:

ξ = (1 – sinφ)/(1 + sinφ)

или ξ = tg²(π/4 – φ/2) (7.2)

где φ – угол внутреннего трения в магазине руды;

Величина φ изменяется в зависимости от гранулометрического состава, увлажнения и уплотнения сыпучего материала. Значения углов внутреннего трения для некоторых сыпучих материалов составляют:

известняк - 30- 45⁰;

дробленый камень, влажный, под давлением — 35-40⁰;

сланец крупнокусковатый и уплотненный - 38-40⁰;

песок малослежавшийся, влажный и сухой - соответственно 27 и 32⁰;

жирная глина, сухая, под давлением — 40—60⁰.

Из формул (7.1 и 7.2) очевидно, что величина вертикального давления на днище блока и коэффициента бокового распора, а, следовательно, и бокового давления на стенки выработанного пространства зависит от плотности магазинированной руды.

При неподвижной уплотненной руде рекомендуется принимать коэффициент бокового распора ξ =0.3. В этом случае давление на крепь откаточного штрека и блоковых восстающих, если они пройдены без оставления междублоковых целиков, будет максимальным.

Необходимо отметить, что уплотнение магазинированной руды может возрастать за счет смещения боковых пород. Величина таких деформаций пропорциональна увеличению пролетов обнажения и времени отработки блоков. Наибольшие величины смещений висячего бока наблюдаются в средней части магазина, а также в местах нарушений и расслоений. В результате конвергенции (сближения) стенок выработанного пространства происходит зажатие отбитой руды в магазине, - выпуск становится затруднительным, опасным, а иногда и невозможным. В таких случаях отказываются от применения систем с магазинированием и переходят на системы разработки с креплением выработанного пространства.

В заключение, характеризуя роль магазинированной руды, как средства поддержания выработанного пространства, необходимо отметить временный характер этой меры. После окончательного выпуска отбитой руды камеры остаются пустыми или частично заполненными обрушающимися породами. Для предотвращения внезапной посадки налегающей толщи в остающиеся пустоты необходимо перепускать породы сверху или заполнять их закладочным материалом.