Расчет пролета очистных выработок при слоистом строении пород кровли

Определение допустимых размеров обнажений. Поддержание выработанного пространства магазинированной рудой

На устойчивость обнажений горных пород влияют следующие факторы:

— свойства массива горных пород;

— угол наклона обнажения;

— время стояния обнажения;

— условия, от которых зависит, какая часть толщи пород оказывает давления на обнаженный массив (в долях единиц).

Оценка размеров обнажения:

Доказано, что устойчивость обнажения при малой его длине (l >двойной ширины) зависит от его S (площади).

При большой длине (l >двойной ширины) зависит только от его ширины, а сама длина и S уже не играют роли.

Если l, b и S соответственно длина, ширина (пролет) и площадь кровли, то условия устойчивости обнажения будет:

Величину обнажения с точки зрения устойчивости принято характеризовать эквивалентным проектом обнажения (b_э), который определяется так:

При l 2в

Предельный эквивалентный пролет обнажения (выше которого наступают разрушения) обозначим b_пред. Тогда условия устойчивости обнажения выразится так: b_э≤b_пред.

Для расчетов предельных пролетов камер применяются методы строительной механики, рассматривающие кровлю как упруго-пластическую среду.

Расчеты слоистой кровли камер по теории В.Д. Слесарева выполняются при следующих допущениях:

· обнаженная кровля выработки подобна свободно опертой или защемленной плите;

· расчет плиты можно заменить расчетом эквивалентной балки;

· плиты и балка будут испытывать приблизительно одинаковое напряженно-деформированное состояние в наиболее опасных сечениях, если их гидравлические радиусы равны;

· всякую выработку, ограниченную по контуру, можно заменить эквивалентной выработкой бесконечно большой длины, кровля которой будет испытывать такие же напряжения и деформации, как и кровля камеры;

· для расчета однопролетной балки, эквивалентной кровле горной выработки, можно использовать графический способ построения кривой давления, который применяется в статике сооружения для расчета сводов;

· кровля горных выработок работает за пределами упругих и упруго-пластических деформаций (до момента потери его устойчивости).

Под гидравлическим радиусом понимается отношение площади обнажения камеры S к ее периметру Р, т. е.

где a и b – соответственно ширина и длина камеры.

Заменяя для расчета плиту эквивалентной балкой, можно определить гидравлический радиус выработки бесконечной длины

Отсюда следует, что эквивалентный пролет камерной выработки . Поэтому при расчетах кровли камеры необходимо принимать балку с эквивалентным пролетом.

Работу кровли В.Д. Слесарев предлагает рассматривать в трех состояниях, которые он назвал предельными (см. табл.)

Предельные состояния слоистой кровли

Предельное состояние кровли	Характеристика состояния кровли	Предельные пролеты балки
Свободно опертой	С защемленными концами
I	В кровле отсутствуют растягивающие напряжения
II	Породы кровли испытывают максимальные деформации (прогиб) без нарушения сплошности
Появляются трещины и возможно частичное обрушение
III	Трещины распространяются на всю мощность кровли, и она обрушается

На практике наибольшее распространение получил метод расчета по теории тонких плит при соотношении от h/l≥1/5 до h/l≥1/3, где h – толщина плиты, l – ширина плиты (камеры).

Для кровли, сложенной однородными трещиноватыми породами, величина устойчивого пролета для одного слоя определяется из зависимости

где ξ – коэффициент ползучести породы при сжатии, ξ=0,5-0,7; a_i — расстояние между трещинами в направлении, нормальном к поверхностям системы трещин наибольшего ослабления (толщина слоя, пролет которого определяется); K_з – запас несущей способности породного слоя (рекомендуется К_з =4)

С учетом угла наклона трещин наибольшего ослабления или падения слоев а предельный пролет определим из выражения

Эти формулы справедливы при условии, когда a_i/L_i≤1/5 и a_i>0,25, а слой породы, устойчивый пролет которого определяется, не нагружен весом вышележащей толщи пород.

Исследованиями отечественных ученых теория В.Д. Слесарева была развита в дальнейшем (С.Г. Авершин, Г.Н. Кузнецов, А.А. Борисов, С.В. Ветров и др.). Разработан ряд методик расчета устойчивых пролетов для различных условий. Рассмотрим некоторые из них.

По методике ВНИМИ для пологих залежей, допустимый пролет для камер с прямоугольным контуром обнажения для слоистых кровель определяется из выражения:

, м

где: s_изг — предел прочности нижнего несущего слоя кровли при изгибе, МПа, s_изг=(2. 5)s_раст; h_о — мощность нижнего несущего слоя, м; n — коэффициент запаса прочности, n=2. 4; g — средний объемный вес пород кровли, кН/м 3 ; k_п — коэффициент пригрузки нижнего несущего слоя весом налегающих пород, зависит от соотношения мощности нижнего несущего слоя h₀ и глубины разработки Н, при h_о/H 3 ; H — глубина заложения камер от поверхности, м; n — коэффициент запаса прочности.

Для вертикальных обнажений:

, м,

где: f — коэффициент крепости.

Для перехода от величин эквивалентных пролетов к реальным размерам камер можно воспользоваться формулой В.Д.Слесарева для выработок с прямоугольным опорным контуром:

где: S — площадь обнажения, м 2 ; P — периметр обнажения, м.

Источник

Расчет допустимых пролетов обнажения при камерных

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение
Расчет параметров очистного блока
1.1.	Пологие залежи
1.1.1.	Расчет допустимых пролетов обнажения при камерных системах разработки
1.1.2.	Расчет опорных целиков при сплошной и камерно-столбовой системах разработки
1.2.	Крутопадающие рудные тела
1.2.1.	Расчет допустимых пролетов обнажения
1.2.2.	Расчет междукамерных целиков
1.2.3.	Расчет потолочин камер
2.	Отбойка руды
2.1.	Выбор способа взрывной отбойки
2.2.	Расчет параметров взрывной отбойки
2.2.1.	Шпуровая отбойка
2.2.2.	Скважинная отбойка
2.3.	Определение производительности бурового оборудования
2.3.1.	Бурение шпуров
2.3.2.	Бурение скважин
2.4.	Заряжание шпуров и скважин
2.4.1.	Ручное заряжание
2.4.2.	Механизированное заряжание
2.5.	Расчет трудовых затрат на отбойку
3.	Выпуск, погрузка и доставка руды
3.1.	Люковая погрузка
3.2.	Выпуск и погрузка руды питателями
3.3.	Доставка руды конвейерами
3.4.	Доставка руды самоходным оборудованием
3.4.1.	Производительность погрузки и доставки руды ковшовыми и ковшово-бункерными погрузочно-доставочными машинами
3.4.2.	Производительность погрузки руды погрузочными машинами
3.4.3.	Производительность доставки руды автосамосвалами и самоходными вагонами
3.5.	Скреперная доставка
4.	Расчет конструктивных элементов систем разработки связанных с выпуском руды
4.1.	Параметры выработок для самоходных машин
4.2.	Схема горизонта доставки при донном выпуске руды
4.3.	Параметры подэтажного обрушения с торцовым выпуском
5.	Определение запасов блока и показателей извлечения
5.1.	Распределение запасов блока или панели по стадиям разработки
5.2.	Расчет показателей извлечения по системе
6.	Организация работ
Литература
Приложения

ВВЕДЕНИЕ

Качество проектов разработки месторождений зависит от использования проектировщиками эффективных методик решения проектных задач. Поэтому при подготовке горных инженеров должно уделяться серьезное внимание методам проектирования основных производственных процессов.

В настоящих методических указаниях поставлена задача освоить методы и приемы применяемые проектными и научными организациями, при решении таких вопросов, как установление размеров очистных камер и целиков, определение рациональных параметров отбойки, выпуска и доставки руды, организации основных технологических процессов и др.

Цель курсового проекта — развитие у студентов счетно-графических навыков и самостоятельности при решении вопросов, связанных с проектированием технологических процессов и освоение методик принятия проектных решений при подземной разработке рудных месторождений в конкретных условиях.

Принимаемые в курсовом проекте технологические схемы и показатели должны основываться на методах расчета организационно-технических параметров очистной выемки с применением как серийного, так и перспективного оборудования в соответствии с требованиями действующих «Правил технической эксплуатации рудников, приисков и шахт, разрабатывающих месторождения цветных, редких и драгоценных металлов», «Единых правил безопасности при разработке рудных и россыпных месторождений подземным способом», «Единых правил безопасности при ведении взрывных работ» и других нормативных документов.

Оформление курсового проекта: . Курсовой проект оформляется в виде пояснительной записки и графической части.

В пояснительной записке студент производит предусмотренные данными указаниями расчеты, излагает обоснования принятых решений и определяет основные показатели. На титульном листе пояснительной записки указываются: название вуза, кафедры, предмета, курса, группы, ф.и.о. студента. После титульного листа на первой странице описывается задание для составления проекта. На следующей странице дается подробное оглавление.

Текст пояснительной записки пишется от руки разборчивым почерком. На каждой странице с правой стороны оставляются поля шириной 25-30 мм. Страницы нумеруются арабскими цифрами. Титульный лист включают в общую нумерацию работы. На титульном листе номер не ставят, на последующих страницах номер проставляют в правом верхнем углу. В конце пояснительной записки приводится список использованной литературы. В тексте обязательно должны быть ссылки на соответствующий литературный источник. Объем пояснительной записки — 25-30 страниц.

Графическая часть проекта выполняется на листе ватмана формата А1 и включает общий вид очистного блока (камеры) в трех проекциях с выделением разрезов по буровому горизонту (паспорт БВР) и горизонту выпуска (конструкция днища), а также таблицу основных ТЭП добычи и график организации работ.

Порядок выполнения курсового проекта следующий:

· Для заданной системы разработки выбирается комплекс очистного оборудования, определяется конструкция и принимаются размеры очистного блока или панели, тип длина и сечение подготовительно нарезных выработок.

· Для камерных систем разработки рассчитываются предельно допустимые размеры обнажений, междукамерных целиков и потолочин.

· Для систем этажного обрушения и этажно-камерных выбираются конструкции буровых горизонтов.

· Для систем с подэтажной выемкой определяются параметры подэтажей.

· Для систем с донным выпуском руды выбираются конструкции днищ и рассчитываются их прочные размеры.

· На основании проведенных расчетов и обоснований окончательно уточняются размеры очистных блоков или панелей и в табличной форме рассчитываются запасы руды в блоке по стадиям работ.

· Выбираются и обосновываются: способ отбойки руды, диаметр шпуров или скважин, тип ВВ и СВ, способ взрывания, схемы расположения шпуров или скважин.

· Рассчитываются параметры БВР: удельный расход ВВ и СВ, л.н.с., расстояние между скважинами или шпурами, расход ВВ и СВ на цикл, производительность бурового оборудования и время обуривания забоя, секции или блока.

· Рассчитываются трудозатраты на бурение и заряжание, производительность труда бурильщиков и взрывников.

· Выбирается и обосновывается способ выпуска, погрузки и доставки отбитой рудной массы. Рассчитывается производительность и продолжительность выпуска и доставки. Обосновывается схема и рассчитывается производительность вторичного дробления, расход ВВ и СВ на вторичное дробление. Рассчитываются производительность труда и трудоемкость работ на выпуске, доставке и вторичном дроблении. В системах с креплением обосновывается технология крепления, рассчитываются параметры крепи очистного пространства, производительность, трудоемкость и время крепления.

· В системах с закладкой выбирается способ и обосновывается технология закладки, рассчитываются состав закладки, производительность, трудоемкость и время закладочных работ.

· Рассчитываются или принимаются по аналогам показатели потерь и разубоживания по стадиям отработки. В табличной форме рассчитываются показатели извлечения по блоку или панели.

· Определяется состав бригады на очистной выемке. Составляется график организации работ по блоку. Приводятся сводные ТЭП по отработке блока.

Ниже приводятся методики обоснования и расчета параметров основных процессов очистной выемки.

1. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ОЧИСТНОГО БЛОКА

Пологие залежи

Расчет допустимых пролетов обнажения при камерных

Системах разработки

По методике ВНИМИ допустимый пролет для камер с прямоугольным контуром обнажения для слоистых кровель определяется из выражения:

, м (1.1)

Источник