Совершенствование разработки калийных месторождений
..pdfные |
сжимающие напряжения в этих точках уменьшаются, а вертикаль |
|
ные |
напряжения <оу |
изменяются незначительно (рис. 3 ). При |
возрастании коэффициента бокового распора (рис. 4) горизонталь ные напряжения сжатия под глинистым прослоем в точке А также увеличиваются и при h3n = 0,5 м они больше, чем цри h 3n = 1,5 м.
Рис. 3. Изменение кон |
Рис. 4. Изменение го |
|||
центраций компонент |
ризонтальных напряжений |
|||
тензора |
напряжений в |
под глинистым црослоем |
||
кровле с |
глинистым про |
от |
коэффициента |
боково- |
слоем в |
зависимости от |
го |
распора: 1 - |
h 3„ = |
мощности |
защитной пач- |
= 0,5 М} 2 — |
— |
ки: / - ef/fH 1 2 - |
= 1,5 |
м |
|
6?/1Н ; 3 - |
e f / f H |
|
|
Таким образом, |
породы глиносоляной |
кровли |
одиночной выра |
ботки в рассматриваемых условиях находятся в предельном состоя нии. Преобладающими являются горизонтальные напряжения сжатия в области под глинистым прослоем, которые в 5-6 раз больше ана логичных напряжений над ним. Наблюдается большой градиент сжи мающих напряжений в районе глинистых црослоев, что создает ус ловия для внезапного разрушения кровли выработки.
Для предотвращения динамического явления необходимо увели чить мощность защитной пачки, но в этом случае уменьшается ко эффициент извлечения полезного ископаемого.
Более эффективным способом уцравления НДС кровли с защит ной пачкой является црименение разгрузочных щелей. Прорезка вер тикальной щели должна осуществляться до глинистого прослоя или
выше, что |
позволит исключить сжимающие горизонтальные напряжения |
в породах |
кровли. Опытно-промышленными испытаниями доказана эф- |
|
131 |
фективность технологии проведения выработок с одновременным про резанием вертикальных разгрузочных щелей в их кровле С4 3 .
|
|
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ |
|
|
|
1. |
Полянина Г .Д ., Жихарев С.Я. / / Влияние |
глинистых |
црослоев |
||
на устойчивость выработок в калийных рудниках. |
Разработка соля |
||||
ных месторождений / |
Перм. политехи.ин-т. - Пермь, 1983. - |
с . 58-64. |
|||
2. Определение |
напряженно-деформированного’ состояния |
горного |
|||
массива воедуг выработки с разгрузочной щелью / |
Ю.В. Столбов, |
||||
С.Я. Жихарев, В.А. Коротких, Ю.Н. Падерин / / |
Разработка соляных |
||||
месторождений / Перм. политехи, ин -т. - Пермь, |
1976. - С. 129-132. |
||||
3. Новикова Л.В., Пономаренко П.И. Исследование напряженно- |
|||||
деформированного состояния массива горных пород в зоне влияния |
|||||
очистной выработки |
/ / Аналитические и численные |
исследования в |
|||
механике |
горных пород. - Новосибирск, 1981. - С. II0 -II3 . |
|
|||
4. |
Разработка методов цредотвращения динамических явлений и |
улучшения устойчивости выработок на рудниках Верхнекамского мес торождения. - Отчет по НИР (цромежуточн.) / Перм.политехн.ин-т; Руководитель Полянина Г.Д. - ГР №018600621859. - Пермь, 1986. - 83 с .
УДК 622.831.2.016.3
С.А. Константинова, М.В. Кириченко, В.В.Якубович
ВЛИЯНИЕ РАЗГРУЗОЧНОЙ ЩЕЛИ НА НАПРЯЖЕННОЕ СОСТОЯНИЕ СОЛЯНЫХ ПОРОД ВОКРУГ КАПИТАЛЬНОЙ ВЫРАБОТКИ
И ЕГО ИЗМЕНЕНИЕ ВО ПРИМЕНИ
(Пермский политехнический институт)
Разгрузочные щели как один из способов охраны горных выра боток получили широкое расцространение на Солигорских и Верхне камских калийных рудниках. Однако для соляных пород метод щеле вой разгрузки требует теоретического обоснования, так как пара метры его определены только для прочных упругих пород [ I ] .
Достаточно адекватно процессы деформирования и разрушения соляных пород могут быть описаны в рамках феноменологической
модели, предложенной в работе [ 2 ] . Она отражает как основные свойства соляных пород (ярковыраженную ползучесть, нелинейный ха рактер и разрушение в процессе ползучести при больших нагрузках, снижение прочностных и деформационных характеристик в "запредель ной" стадии деформирования и т . д . ), так и основные формы проявле ния горного давления в калийных и соляных рудниках (чрезмерно большие деформации ползучести, вывалообразование из-за растягива ющих напряжений, расслоение и отслоение по поверхностям ослабле ния).
Рассматривается напряженное состояние однородного изотропно го массива соляных пород в окрестности протяженной одиночной вы работки, пройденной комбайном "Ур8Л-20КС". Одновременно с цроведением выработки при помощи специально разработанного устройства С 33 , устанавливаемого на комбайне, в ее кровле прорезается щель шириной Qщ и высотой Нщ . Начальное напряженное состояние со ляного массива гидростатическое, так как коэффициент бокового распора равен I . Исследуется влияние щели на напряженное состоя ние цриконтурных пород и его изменение во времени.
Задача решается методом конечных элементов с использованием метода начальных деформаций С4 3 и ЭВМ БЭСМ-6. Прочностные, дефор мационные и реологические показатели каменной соли цриняты в со ответствии с работой Г53 . Алгоритм расчета достаточно подробно описан в работе Г63 .
Приведем некоторые качественные результаты исследований на пряженного состояния приконтурных пород. Если глубина выработки
Н |
|
такова, что |
интенсивность |
действующих напряжений <dL на кон |
||
туре |
выработки |
сразу после ее |
проведения (цри |
t = 0) |
превосходит |
|
предел длительной прочности <B-LOQ, то в окрестности выработки об |
||||||
разуется условная зона неудругих деформаций, |
граница |
которой при |
||||
t |
> |
0 движется в глубь массива. Породы в этой зоне |
нелинейно |
|||
деформируются, |
разрыхляются, |
накапливают повреждения, |
напряжения |
|||
в |
породах релаксируют, причем релаксация проявляется в основном |
в местах их наибольшей первоначальной концентрации в первые часы существования выработки и носит количественный характер.
Б некоторый момент времени t = t^ для одного или нескольких элементов вблизи контура выработки выполняется условие предельной повреждаемости в форме интеграла Бейли Г23 • Появляется зона пре
дельных |
деформаций |
(зона «фытого разрушения), фронт которой цри |
|
t > t ^ |
движется в |
глубь массива. В области |
скрытого разрушения |
прочностные ( 6 сж |
) и деформационные ( £ ) |
свойства породы явля |
ются непрерывными функциями расстояния от центра выработки до точ ки цриконтурного массива и времени t . Они цринимают свое наимень шее значение на контуре выработки, а с удалением от него монотон но возрастают до границы, разделяющей области цредельных и допре дельных деформаций. На предельной стадии деформировании релаксация напряжений носит не только количественный, но и качественный ха рактер: максимум напряжений со временем перемещается в глубь мас сива, уменьшаясь по величине.
Разгрузочная щель изменяет напряженное состояние приконтурных пород. На конце щели возникает повышенная концентрация напряжений, появляется зона неупругих деформаций, а затем и сбы того разруше ния. Цриконтурные породы вблизи контура выработки разгружены от
напряжений. У устья |
щели уже |
в |
начальный момент времени |
( t |
= 0 ) |
||
мо1ут возникнуть области растягивающих напряжений. В некоторый |
|||||||
момент времени |
t = t 3 "берега" |
щели смыкаются и щель закрывается. |
|||||
Этот момент времени |
зависит |
от |
параметров щели |
QU4 и |
А щ |
» глу |
|
бины выработки |
Н , |
а также |
деформационных и реологических |
харак |
|||
теристик породы. |
|
|
|
|
|
|
|
Устойчивость выработки |
нарушается в момент времени Т=Тр из-за |
||||||
чрезмерно больших деформаций ползучести, если |
смещения породного |
контура цревзойдут допустимые по СНиП-94-80, или из-за вывала поро
ды, |
если растягивающие |
напряжения окажутся больше предельных. В |
||||||
одних |
случаях |
Тр |
> Т3 |
, в других |
Тр < Т3 |
• |
|
|
|
На рис. |
I показаны изолинии |
интенсивности |
напряжений (oL/fH |
||||
при |
t |
= 0 (рис. |
1,а) |
и в момент |
времени |
t~Tp |
(рис. 1 ,6 ), когда |
выработка теряет устойчивость из-за недопустимо больших смещений породного контура. Щель шириной 14 см и высотой 1,5 м на глубине
Н = 400 м не закрылась, т .е . в данном случае |
t5 > Тр • Из р и с .1,6 |
видно, что релаксация напряжений имела место, |
в основном, у кон |
ца щели. Напряжения заметно снизились. На рис. |
1,6 пунктирной ли |
нией показаны контуры выработки и щели в начальный момент време
ни ( t |
= 0 ). |
|
|
|
|
|
|
На рис. 2 показаны изолинии |
ф |
/ jfH |
для случая, когда щель |
||
имеет незначительную ширину ( Ощ = |
4 см) и закрывается до потери |
|||||
выработкой устойчивости, т .е . |
в |
данном случае |
t3 *Tp* Очевидно, |
|||
что картины напряжений цри t |
= 0 |
(рис. 2 ,а) |
и |
t = t 3 (рис. 2,6) |
||
значительно отличаются (заштрихованы области, в которых |
||||||
|
^ 0,7). Очевиден факт |
отрицательного влияния узкой и вы |
||||
сокой |
щели (мало отношение С)щ /А^ |
) на устойчивость выработки |
||||
в соляных породах. |
|
|
|
|
|
Рис. |
I . Изолинии |
интенсивности |
напряжений |
<S-J $ Н при |
|||
t = О |
( CL) и при Г_= ТР = 30 |
лет_( s ) |
для случая |
Kis > tB |
|||
|
(0 .Щ |
14 см, А |
= |
150 см, |
Н = |
400 |
м) |
|
|
а |
|
|
|
|
|
S |
|
Рис |
2 |
. Изолинии |
интенсивности |
напряжений |
<oL/ $ Н |
при |
|||
t |
< О |
( а ) и при |
t |
= 0 , |
7 года \ 5 ) |
для |
случая |
tx<T |
|
|
|
( $щ = 4 |
см, |
Нщ = |
150 см, |
/т |
= 400 |
мГ ^ |
Таким образом, разгрузочная щель оказывает существенное и не всегда положительное влияние на нацряженное состояние цриконтурных пород в окрестности выработки и его изменение во времени.
|
|
|
|
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ |
|
|
||
1. |
Кошелев К .В ., |
Трумбачев В.Ф. Повышение устойчивости капи |
||||||
тальных |
горных выработок на больших глубинах. - |
М.: Недра, 1972. - |
||||||
С. 98-113. |
|
|
|
|
|
|
|
|
2. Константинова |
С.А. Об одной феноменологической модели |
|||||||
деформирования и разрушения соляных пород при длительном дейст |
||||||||
вии сжимающих нагрузок / / ФТПРПИ. - |
1983. - J* 3. |
- С. 8-14. |
||||||
3. |
Алыменко Н.И., |
Трифанов Г.Д. Устройство |
для |
нарезки раз |
||||
грузочной щели / / |
Разработка |
соляных месторождений / |
Перм.поли |
|||||
техи, ин-т. - Пермь, 1986. - |
С. I2I-I25 . |
|
|
|||||
4. Основы расчета |
напряженного состояния полостей-газохра |
|||||||
нилищ в |
соляных отложениях / |
Ержанов I . C ., Мендель В ., Бергаан Э.И. |
||||||
и др. - |
Алма-Ата: Наука, 1978. |
- С. 69-77. |
|
|
||||
5. Константинова С.А. Ползучесть каменной соли в условиях |
||||||||
сложного напряженного |
состояния |
/ / |
Изв.вузов. Горный журнал. - |
|||||
1986. - |
J& 8. - С. |
1-5. |
|
|
|
|
|
|
6. |
Константинова |
С .А ., |
Саврасов И.Ф. Напряженно-деформирован |
ное состояние и устойчивость соляных пород вокруг выработки с уче том нелинейности их деформирования, разрыхления и возможности пе
рехода |
деформаций в предельную стадию / / ФГПРПИ. - 1983. - Л2. - |
С. 29- |
35. |
|
К о в т у н |
В .Я ., И з о с и м о в |
|
С.Н ., А н и |
|
|
|||||||||||||
к и н |
В .В ., |
С о л о в ь е в |
С.И. Исследование |
технологи |
|
||||||||||||||
ческой'схемы выемки с податливыми целиками ................................... |
|
|
|
|
|
3 |
|||||||||||||
|
П е т р о в с к и й |
Б .И ., |
Б у |
б |
л и |
с |
А.Ф. . |
С о р о |
|
||||||||||
к и |
н |
В .А ., |
К а л у г и н |
|
П .А., К а л и н и ч е н к о |
П.И. |
|
||||||||||||
Совершенствование подготовки длинных столбов для слоевой |
|
|
|||||||||||||||||
выемки |
Третьего пласта .............................................................................. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|||||
|
Е г о р е н к о в Н.И. Выбор оптимальных |
технологичес |
|
||||||||||||||||
ких схем отработки 4-го сильвинитового слоя Третьего пласта |
|
||||||||||||||||||
Старобинского |
месторождения |
................................................ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
12 |
||||||
|
С о л о в ь е в |
В .А ., |
В и л е с |
о |
в |
В.В. # Б |
е |
р е |
|
|
|||||||||
з и н |
Е.П. Статистические |
исследования |
технологии |
буровзрыв |
|
||||||||||||||
ной выемки сильвинитовых пластов Верхнекамского месторождения |
17 |
||||||||||||||||||
|
Д о л г о в |
П .В ., Р а з у м о в |
|
В .А ., К а н т а р - |
|
||||||||||||||
б а |
е в |
|
Н.Н., Т р и п о л и |
о |
А.С. Теоретическое |
обоснова |
|
||||||||||||
ние способа бурения длинных скважин по выбросоопасным |
пластам |
23 |
|||||||||||||||||
|
Г е р ц е н |
Н.И. Расчет содержания |
основных компонен |
|
|||||||||||||||
тов в добываемой руде на основе аналитического определения |
|
||||||||||||||||||
геологических |
характеристик |
пласта |
.................................................... |
|
|
|
|
|
|
|
|
28 |
|||||||
|
К о в т у н |
В .Я ., А р т е м о в В .Г ., Б р е х а л о - |
|
||||||||||||||||
в и ч |
С.Ф. О возможности |
повышения качества |
руды на рудни |
|
|||||||||||||||
ке СПКРУ-3............................................................................................... |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
32 |
|||
|
С о к о л о в |
В.Ю., |
П е п е л я е в а |
Т.Ф ., |
0 |
л ь - |
|
||||||||||||
х о в и к о в |
Ю.П. Напряженно-деформированное |
состояние |
со |
|
|||||||||||||||
ляного массива вогфуг сопряжения ствола со штреком.................. |
|
|
36 |
||||||||||||||||
|
О г о р о д н и к о в |
|
Ю.Н. Проектирование |
крепи |
выра |
|
|||||||||||||
боток в пластичных породах по аналогам |
|
....................................... |
|
|
|
|
|
|
40 |
||||||||||
|
М и с н и к о в |
В.А. О формах |
и |
особенностях |
проявле |
|
|||||||||||||
ния горного давления в окрестности |
неза1фепленных одиночных |
|
|||||||||||||||||
выработок Солигорских |
калийных рудников |
|
.......................... |
|
|
|
|
|
48 |
||||||||||
|
К а р а н д а ш о в |
В .П ., |
К е |
т |
и |
к |
о в |
|
В.Н. |
. В о |
|
||||||||
р о н о в |
В.Н. Пути |
снижения расхода |
анкерной 1фепи |
на руд |
|
||||||||||||||
никах Верхнекамского месторождения калийных солей . . . . . |
54 |
||||||||||||||||||
|
С т а р ц е в |
Ю.Г. Оценка |
геометрических |
параметров |
|
|
|||||||||||||
контура |
очистной выработки, |
пройденной буровзрывным |
способом |
57 |
|||||||||||||||
|
Ч е л ы ш е в |
И .В., |
П о л я н и н а |
Г.Д. К вопросу |
о |
|
|||||||||||||
механизме |
внезапного |
выброса |
соляной породы и |
газа |
. |
|
|
62 |
Н а л и м о в а |
Е .Г ., |
П о л я н а |
н а |
Г.Д. |
Влияние |
|
||||||||
влажности на |
сорбционную |
емкость калийных солей . |
• • • |
|
||||||||||
К и р и ч е н к о |
А.С. Влияние строения породы |
на |
|
|||||||||||
плотность соляного |
компонента |
и усадку |
при растворении . . |
72 |
||||||||||
З и л ь б е р ш м и д т |
|
В .Г ., Х а р л а м о в а |
Н.А. |
|
||||||||||
Оценка |
вязкости разрушения каменной соли |
путем нндентирова- |
7Q |
|||||||||||
ния « . . . |
. |
|
« . . . |
|
• |
• |
|
• • • • |
• • • |
|||||
|
|
|
~ |
|||||||||||
З а р е ц к и й - Ф е о к т и с т о в |
Г .Г ., Л о п у ш - |
|
||||||||||||
н я к |
А .Г ., |
Т е р е щ е н к о |
В.П. Окспериментальное опре |
|
||||||||||
деление |
коэффициента |
динамической вязкости |
калийной соли . |
04 |
||||||||||
З а х а р о в а |
Л.А., |
З а х а р о в |
|
Н.П. О возможнос |
|
|||||||||
ти прогноза суфлярных газовыделений ............................................... |
|
|
|
|
|
89 |
||||||||
З е м с к о в |
|
|
А .Н ., П о л я н и н а |
|
Г.Д. О цикличном |
|
||||||||
распределении органического вещества и газов в сильвинптовых |
|
|||||||||||||
пластах Верхнекамского калийного месторождения . ................ |
94 |
|||||||||||||
Т р и п о л к о |
А .С ., |
Ф о м и н ы х |
В.И. Содержание |
|
||||||||||
метана и водорода в пробах горючих газов на калийных рудни |
|
|||||||||||||
ках Верхнекамского |
месторождения ................................................... |
|
|
|
|
|
99 |
|||||||
К о р о т а е в |
В.Ф., Ф а й н б у р г |
Г .З ., Ф о м и |
|
|||||||||||
н ы х |
В.И ., |
З а х а р о в |
Н.И. Прогнозирование |
уровня зага |
|
|||||||||
зованности тупиковых выработок...................................................... |
|
|
|
|
|
105 |
||||||||
С т а р ц е в |
|
В .А ., К р а с н о ш т е й н |
А .Е ., |
|
||||||||||
Б а р а н н и |
к о в |
В.Г. Моделирование атмосферных факторов |
|
|||||||||||
калийных рудников для лечебно-профилактических целей |
. . |
108 |
||||||||||||
Г р и г о р ь е в |
В.Ю. |
. |
Б о б р о в н и к о в |
В.Н. |
|
|||||||||
Учет теплообмена с окружающим воздухом при моделировании |
|
|||||||||||||
цроБетривания горных выработок ........................................................ |
|
|
|
|
|
112 |
||||||||
Т о л м а ч е в |
Б.И. Опыт проведения гидроизоляцион |
|
||||||||||||
ных работ в стволе \Ь2 рудника им. С.Ы. Кирова Первого Со |
|
|||||||||||||
ликамского калийного рудоуправления.......................... |
|
|
|
|
|
115 |
||||||||
М и л л е р |
|
В.Ф., |
Т р и ф о н о в |
Г.Д. Механизация |
|
|||||||||
очистки шахтных стволов от соляных отложений .............................. |
|
|
120 |
|||||||||||
Е и г и л е й |
В.В. ]Регулирование |
напряжения и |
реактив |
|
||||||||||
ной мощности в кабельной сети |
рудника |
с |
помощью микро^ВМ . • |
124 |
||||||||||
К о р о т к и х |
В.А. . |
П а д е р и н |
Ю.Н., |
Ж и х а |
|
|||||||||
р е в |
С.Я. Определение |
напряженно-деф^шцюваиного |
состоя |
|
||||||||||
ния глиносоляной кровли одиночной выработки |
.............................. |
|
|
I2C |
||||||||||
К о н с т а н т и н о в а |
С .А ., К и р и ч е н к о 1/1. В.» |
|
||||||||||||
Я к у б о в и ч |
В.В. Влияние |
разгрузочной |
щели на напряжен |
|
||||||||||
ное состояние coflHiuix пород вокруг капитальной выработки и |
|
|||||||||||||
его изменение |
во |
времени |
|
|
|
|
|
|
|
132 |
УДК 622.23 Ковтун В .Я ., Изосимов С .Н ., Аникин В .В ., Соловьев С.И.
ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ВЫЕМКИ С ПОДАТЛИВЫМИ ЦЕЛИКАМИ. - Разработка соляных месторождений. Пермь, ШИ, 1987, с. 3 -6 .
Приведены результаты исследований технологических схем вы емки сильвинитовых пластов с податливыми целиками поляризационнооптическим методом. Показано, что при периодическом оставлении податливых целиков с усиленной несущей способностью между ними и краевой частью массива формируются разгружающие "мосты", которые способствуют снижению напряжений в группе целиков, расположенных в пределах сформировавшегося "моста".
Ил. 2, библиогр. - 5 назв.
УДК 622.363.2:622.272 Петровский Б .И ., Бублис А.Ф ., Сорокин В .А ., Калугин П.А.,
Калиниченко П.И. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПОДГОТОВКИ ДЛИННЫХ СТОЛБОВ ДЛЯ СЛОЕВОЙ ВЫШКИ ТРЕТЬЕГО ПЛАСТА. - Разработка соляных место рождений. Пермь, ППИ, 1987, с. 6 -II .
Описаны схемы подготовки панелей, применяемые на Старобинском калийном месторождении для слоевой выемки Третьего пласта. Приведен усовершенствованный вариант подготовки длинных столбов, который в настоящее время апробируется на руднике 2 -го Рудоуправ ления. Выполнена оценка качества, потерь и разубоживания руды в применяемом и предлагаемом вариантах подготовки двухслоевых лав во всем диапазоне изменения мощности Третьего пласта при различ ных схемах расположения выемочных штреков в вертикальной плоскос ти. Сделан вывод о целесообразности проведения конвейерного и транспортного штреков верхней лавы под сильвинитовым слоем У.
7л. 3.