авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 ||

Геомеханическое обоснование устойчивости параллельных взаимовлияющих горизонтальных выработок в рудном массиве

-- [ Страница 2 ] --

При недозакладе в 0,1 м и более зона неупругих деформаций наблюдается не только в боку, но и в кровле смежных выработок (рис. 3, б – г). Размер зоны отжима в кровле зависит от величины пустот в кровле и увеличивается пропорционально пролету подработанного пространства. Зона предельного состояния растет равномерно по мере увеличения подработанного пространства и стабилизируется на уровне, зависящем от величины недозаклада (рис. 3). Очевиден эффект зависания рудной потолочины над подработанной площадью. Стабилизация размеров зоны предельного состояния наблюдается с момента посадки потолочины на бетонное перекрытие.

Дальнейшее проведение выработок вприсечку к бетонной закладке в направлении развития проходческих работ по нарушенному целику будет осложнено возможными отслоениями и вывалами с боков и кровли.

 Динамика формирования зон предельного состояния вокруг-4

Рис. 3. Динамика формирования зон предельного состояния вокруг выработок в кровле и боках

при последовательном проведении и закладке ортов:1, 2, … 13 – порядок проведения выработок.

3. В рыхлых рудах нагрузка на крепь выработок первой очереди создается отслоившейся от массива рудой, объем которой зависит от способа проходки и пустот, оставленных без забутовки при креплении; в выработках второй очереди мощность зон возможного обрушения и нагрузки на крепь в 1,5 2,0 раза больше, за счет пустот и обрушений в кровле смежных выработок.

Схема формирования вертикальной нагрузки на арочную крепь выработки первой очереди, не испытывающей влияния параллельных выработок, представлена на рис. 4. Рассматривается неблагоприятный случай. В кровле оставлены незабученные пустоты толщиной . Руда в кровле обрушается в объеме, достаточном для подбучивания контура свода разуплотненной рудой. Мощность слоя обрушенной руды определяется в зависимости от ее плотности в своде обрушения по равенству массы до и после обрушения:

где , - плотность руды в целике и в своде обрушения. Тогда вертикальная нагрузка на крепь определяется из выражения решенного относительно “”:

или

где - коэффициент разрыхления руды в своде обрушения.

По данным натурных наблюдений мощность зоны разуплотнения в среднем составляет при буровзрывном способе 0,7 – 0,9 м, при комбайновом 0,3 – 0,5 м. При переборах в кровле до 0,3 м вертикальная нагрузка на арочную крепь возрастает на 20%, при переборах 0,5 м – на 40%, по сравнению с нагрузкой при полной закладке закрепного пространства выработки.

Расчетные нагрузки на крепь КМП-А3 при переборах 0,2; 0,3; 0,5 м представлены в таблице 3.

Рис. 4. Схема формирования нагрузки на крепи выработок первой очереди: В1 и hc –параметры крепи; к - линейные переборы руды в кровле; m – мощность слоя обрушенной руды в кровле; В - ширина основания свода естественного равновесия.

Таблица 3

Вертикальная нагрузка на крепь КМП-А3

Величина переборов , м Плотность руды, = 23 кН/м3 Плотность руды, = 25 кН/м3
m, м , кН/м2 m, м , кН/м2
0,2 0,46 15,2 0,63 20,6
0,3 0,69 22,8 0,94 30,9
0,5 1,15 37,9 1,56 51,5

По данным зондирования закрепного пространства, среднее значение переборов в выработках, пройденных комбайном, составляет 0,26 м. Таким образом, при качественной забутовке расчетная вертикальная нагрузка не превышает 23 – 30 кН/м2. При буровзрывном способе проходки нагрузка возрастает в 1,5 раза. Таким образом, переход от буровзрывного на комбайновый способ проходки позволяет снизить объемы переборов на 30 – 50 % и нагрузку на крепь параллельных взаимовлияющих выработок.

Максимальная нагрузка на крепь имеет место в случае оставления пустот за крепью без забутовки или отслоения руды крупными глыбами. В этом случае нагрузка создается весом руды в своде обрушения. По данным натурных наблюдений, высота свода обрушения не превышает 0,46 его пролета.

Схема формирования нагрузки на крепь выработок второй очереди при проходке выработок по целику между заложенными бетоном выработками первой очереди представлена на рис.5.

Согласно результатам моделирования максимальная мощность разуплотненной зоны в кровле равна 2,1 – 2,7 м. Зона разуплотнения увеличивается за счет разуплотненного слоя в боках и кровле ранее пройденных смежных выработок и под влиянием проходки выработки второй очереди.

Рис. 5. Схема формирования нагрузки на крепь выработок второй очереди, пройденных по разделительному целику

Мощность разуплотненной зоны (h1) в кровле выработок второй очереди складывается из слоя руды, отслоившийся при строительстве выработок первой очереди (h) и высоты зоны разуплотнения при проходке выработок второй очереди :

По данным моделирования, в кровле выработок второй очереди, пройденных по целику шириной в один пролет выработки, мощность слоя разуплотненной руды при буровзрывном способе равна 2,1 – 2,6 м, комбайновом – 1,4 – 1,8 м.

Нагрузка на крепь выработок второй очереди определяется весом руды в разуплотненном своде:

На основе полученных экспериментально-аналитических зависимостей определена вертикальная нагрузка на арочную крепь выработок первой и второй очереди (рис. 6).

 Вертикальная нагрузка на крепь КМП-А3 при проведении выработок через целики в-26

Рис. 6. Вертикальная нагрузка на крепь КМП-А3 при проведении выработок через целики в один пролет: 1, … 13 – порядок проведения выработок.

Проходка выработок второй очереди потребует особого внимания к безопасности работ. Из-за предельной напряженности целика деформации вышележащей рудной толщи могут реализоваться в виде отколов и вывалов с груди забоя и кровли выработок.

Вертикальная нагрузка при последовательном проведении выработок при различной величине пустот в кровле выработок представлена на рис.7.

Рис. 7. Вертикальная нагрузка на крепь КМП-А3:

переборы в кровле выработки 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6 м.

По результатам расчетов даны рекомендации по выбору типоразмер спецпрофиля и плотности расстановки арок КМП-А3 в зависимости от величины переборов, порядка и способа проведения выработок сечением в свету 17,9 м2, пройденных с оставлением целика шириной в один пролет выработки и по целику (табл. 4).

Таблица 4

Расчетные нагрузки и параметры крепи КМП-А3 при проведении выработок через целики шириной в один пролет выработки.

Переборы, м Нагрузка q, кН/м2 Количество рам на метр Типоразмер спецпрофиля
Комбайновый способ проходки
Выработки первой очереди
0,5 32,5 1,5 СВП-27
0,4 28,9 1,0 СВП-27
0,3 25,7 1,0 СВП-27
Выработки второй очереди
0,5 45,6 2,0 СВП-27
0,4 41,6 1,5 СВП-27
0,3 37,6 1,5 СВП-27
Продолжение табл. 4
Буровзрывной способ проходки
Выработки первой очереди
0,7 41,0 1,5 СВП-27
0,6 37,7 1,5 СВП-27
0.
5
34,3 1,5 СВП-27
Выработки второй очереди
0,7 66,1 2,0 СВП-33
0,6 61,4 2,0 СВП-33
0,5 56,8 2,0 СВП-27

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертация представляет собой законченную научно-квалификационную работу, в которой содержится решение актуальной задачи геомеханического обоснования устойчивости параллельных взаимовлияющих выработок в массиве слабых и средней крепости руд и несущей способности разделительных целиков различной ширины.

Основные результаты выполненных исследований:

  1. Взаимное влияние выработок сказывается на интенсивности и величине вывалов и отслоений при ширине целика, ширина которого равна 2 пролетам выработки и меньше. При большей ширине целика взаимного влияния практически не прослеживается. Напряжения в центре целиков шириной в один, два и три пролета выработки превышают фоновые в 1,54; 1,25 и 1,1 раза, с концентрацией в краевых зонах до 2; 1,3 и 1,15 раз. В боках целиков образуются три зоны: разрушенной руды глубиной до 0,7 – 0,8 м, пластических деформаций мощностью 0,3 – 0,4 м и упругих деформаций. За счет отжима руды с боков эффективная ширина и несущая способность целиков уменьшается на 35, 18 и 12%.
  2. Результаты зондирования закрепного пространства подтверждают явно неудовлетворительное положение с качеством оконтуривания выработок и забутовки закрепного пространства, сложившееся на руднике. Средняя величина переборов при буровзрывном способе проведения 0,18 – 0,68 м, максимальные значения в кровле до 1,0 м, в боках 1,0 – 1,35 м, при комбайновом среднее значение переборов 0,15 – 0,49 м, максимальное 0,6 – 0,8 м. Пустоты в кровле, оставленные при проходке, и неполная закладка выработок создают условия для зависания покровной толщи на целиках, разгружают бетонные полосы и являются причиной повышенных напряжений в краевых зонах рудного массива. С увеличением площади подработки и с выемкой целиков пустоты смежных заходок объединяются, провоцируя просадку рудной потолочины и пород карбона.
  3. Порядок проведения и закладки выработок, величина недозаклада влияют на распределение напряжений, вертикальные смещения и размеры зоны неупругих деформаций в рудном массиве, вмещающем параллельные выработки. Максимальные размеры ЗНД достигаются при последовательном (вприсечку к закладочному массиву) порядке проведения и пустотах над бетонными заходками 0,3 м и более. Глубина зоны отжима в рудном боку достигает 2,3 м, в кровле до 2,8 м.
  4. Нагрузки на крепь параллельных взаимовлияющих выработок необходимо определять по разработанной методике, основанной на полученной экспериментально – аналитической зависимости нагрузки от линейных переборов руды за крепью и коэффициента разрыхления руды. Максимальная вертикальная нагрузка прогнозируется на крепь выработок второй очереди, пройденных по целику между бетонными заходками (до 62 кН/м2) и выработок, пройденных вприсечку к закладочному бетону, под кровлей которого оставлены пустоты 0,3 – 0,6 м (до 62 кН/м2).
  5. Комбайновый способ проходки, по сравнению с буровзрывным, за счет исключения влияния взрывных волн на рудный массив позволяет снизить объем переборов за крепью на 30 – 50% и нагрузки на крепь в 1,5 – 2 раза.
  6. Обоснована следующая плотность расстановки крепи КМП-А3 из СВП-27 в выработках, пройденных комбайном с переборами в кровле до 0,3 м: в выработках первой очереди 1 арка /м; в выработках второй очереди 1,5 арки/м; в выработках, пройденных вписечку к бетону при последовательном порядке проходки и закладки выработок – крепь КМП-А3 из СВП 27 с плотностью расстановки 2 арки/м.

ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ

СЛЕДУЮЩИЕ РАБОТЫ:

  1. Огородников Ю.Н. Антонов Ю.Н. Рациональная схема строительства защитного перекрытия при отработке мощных залежей слабых руд// Освоение минеральных ресурсов севера: проблемы и решения/ Труды 4-ой Межрегиональной научно-практической конференции 12-14 апреля 2006 г./ Филиал СПГГИ (ТУ) <<Воркутинский горный институт>>. – Воркута, - Т.1 11-15 с.
  2. Антонов Ю.Н. Параметры полей напряжений в рудном массиве, вмещающем параллельные взаимовлияющие выработки// Записки Горного института СПГГИ (ТУ), СПб, - 2007г. - Т 172, 29- 32 с.
  3. Антонов Ю.Н. Геомеханическое обоснование порядка проведения и закладки выработок при строительстве искусственного защитного перекрытия// Освоение минеральных ресурсов севера: проблемы и решения/ Труды 6-ой Межрегиональной научно-практической конференции 9-11 апреля 2008 г./ Филиал СПГГИ (ТУ) <<Воркутинский горный институт>>. – Воркута Т.1 71-74 с.
  4. Антонов Ю.Н. Зависимость вертикальных смещений рудной потолочины от качества закладки выработок защитного перекрытия на Яковлевском руднике// Освоение минеральных ресурсов севера: проблемы и решения/ Труды 6-ой Межрегиональной научно-практической конференции 9-11 апреля 2008 г./ Филиал СПГГИ (ТУ) <<Воркутинский горный институт>>. – Воркута Т.1 75-77 с.

5. Антонов Ю.Н. Оценка напряженного состояния целика между параллельными выработками при воздействии взрывных волн.// Известия Тульского государственного университета./ Естественные науки, серия: «Науки о земле». Тула, 2008 г., выпуск 3, 13-17 с.



Pages:     | 1 ||
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.