Податливый поддерживающий целик

 

ПОДАТЛИВЫЙ ПОДЦЕРЖИВАЮЩИЙ ЦЕЛИК, включающий рудное тело между висячим и лежачим боками рудной залежи , ограниченное со стороны верхней и нижней выработанных камер вертикальными стенками, .сопряженными с кровлей указанных камер, зону ослабления, выполненную в виде пересекающей плоской наклонной трещины с верхней кромкой, расположенной по стенке нижней камеры, и нижней кромкой , расположенной по стенке верхней камеры, имеющей падение, противоположное падению рудного тела, о тличающийся тем, что, с целью сокращения потерь руды в .целике при сохранении его несущей способности и податл.ивости, верхняя кромка трещины выполнена месте сопряжения вертикальной стенки целика и кровли нижней камеры, при этом стенка целика со стороны верхней камеры ниже зоны ослабления расположена под углом. 130-138 к плоскости трещины, а плоскость трещины выполнена под углом к горизонг тальной плоскости, определяемым из соотношения (Л Q-

СОЮЗ СОВЕТСНИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11у

4g11 Е 21 С 41/06 г

1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3679797/22-03 (22) 26.12.83 (46) 30.04.85. Бюл. Ф 16 (72) А.В. Зубков, А.Е. Балек и И.П. Лубенец (71) Институт горного дела (53) 622.271 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 924379, кл. Е 21 С 41/06, 1981.

2. Романов Н.И., Ахмеджанов P.Х.

Исследования напряженно-деформированного состояния целиков при создании искусственной податливости. — В сб., Научные основы создания высокопроизводительных комплексно-механизированных рудников. M... .ИГИ, 1971, с ° 72-79 (прототип). (54) (57) ПОДАТЛИВЫЙ ПОДДЕРЖИВАЮЩИЙ

ЦЕЛИК, включающий рудное тело между висячим и лежачим боками рудной залежи, ограниченное со стороны верхней и нижней выработанных камер вертикальными стенками, .сопряженными с кровлей указанных камер, зону ослабления, выполненную в виде пересекающей плоской наклонной трещины с верхней кромкой, расположенной по стенке нижней камеры, и нижней кромкой, расположенной по стенке верхней камеры, имеющей падение, противоположное падению рудного тела, о тличающийсятем, что, с целью сокращения потерь руды в .целике при сохранении его несущей способности и податливости, верхняя кромка трещины выполнена в месте сопряжения вертикальной стенки целика и кровли нижней камеры, при этом стенка целика со стороны верхней камеры ниже зоны ослабления расположена под углом 130-138 к плоскости трещины,а плоскость трещины выполнена под углом к горизон-. тальной плоскости, определяемым из соотношения

Ч вЂ” (90 — Ъ1 . е < су при с Ъ (L — (90 — а 1 a < а при q э З где oC — угол наклона плоскости трещины к горизонтальной плоскости, град; — угол трения целика по трещине, град; — угол между направлением результирующей деформации висячего - лежачего боков рудного тела и горизонтом, град.

Изобретение относится к горной промышленности, к технологии подземной разработки полого- и наклоннопадающих рудных залежей, преимущественно средней мощности. 5

Известна конструкция податливого потолочинного целика в камерах с траншеями-.в днище, расположенного по простиранию залежи, включающего нижнее наклонное к вмещающим породам плоское основание и верхнее основание с углублениями от траншей, где нижнее основание целика сопряжено с поверхностью висячего бока по линии сопряжения плоскости, каса-. тельной к нижней части траншеи, ближайшей к висячему боку, и перпендикулярной поверхности висячего бока (lj .

Наиболее близким по технической 20 сущности и достигаемому результату к изобретению является податливый поддерживающий целик, включающий рудное тело между висячим и лежачим боками рудной залежи, ограниченное со стороны верхней и нижней выработанных камер вертикальными стенками, сопряженными с кровлей указанных камер, зону ослабления, выполненную в виде пересекающей плоской наклон- 30 ной трещины с верхней кромкой, расположенной по с тенк е нижней камеры, и нижней кромкой, расположенной по стенке верхней камеры, имеющеи паде" ние, противоположное падению рудно З го тела j2) .

Цель изобретения — сокращение потерь руды в целике при сохранении его несущей способности и податливости. 40

Поставленная цель достигается тем, что в податливом поддержива-, ющем целике, включающем рудное тело между висячим и лежачим боками рудной залежи, ограниченное со сторо- 45 ны верхней и нижней выработанных камер вертикальными стенками, со" пряженными с кровлей указанных камер, зону ослабления, выполнен ную в виде пересекающей плоской наклонной трещины с верхней кромкой, расположенной по стенке нижней камеры, и нижней кромкой, расположенной по стенке верхней камеры, имеющей падение противоположное падению Я рудного тела, верхняя кромка трещины выполнена в месте сопряжения вертикальной стенки целика и кровли нижней камеры, при этом стенка целика со стороны верхней камеры ниже зоны ослабления расположена под углом 130-138 к плоскости трещины, о а плоскость трещины выполнена под углом к горизонтальной плоскости, определяемым иэ соотношения

٠— (90 - 1 а еСс ч, при ц с Э (90 - A ) c g (Q, при ( где K — угол наклона плоскости трещины к горизонтальной плоскости, град;

Ч вЂ” угол трения целика по трещине, град; h — угол между направлением результирующей деформации висячего-лежачего боков рудного тела и горизонтом, град.

На чертеже изображен вертикальный разрез податливого междукамерного целика по направлению результирующей деформации схождения лежачего и висячего боков рудного тела соответственно до его разгрузки и после.

Податливый целик представляет собой рудный массив 1 с пересекающей

его трещиной 2, имеющей падение в сторону, противоположную падению рудного тела. Целик расположен между висячим боком 3 и лежачим боком 4, По бокам целика находятся. камеры 5 и 6.

При отработке полого — и наклоннопадающих рудных тел под действием горизонтальных G и вертикальных 6< напряжений высячий и лежачий бока рудного тела деформируются на величину Up и, следовательно, на целиках действует нагрузка Рр..Результаты измерения напряжений свидетельствуют, что горизонтальные напряжения массива в абсолютном большинстве случаев выше, чем вертикальные, поэтому вектор результирующей деформации неизбежно будет направлен в сторону, противоположную падению залежи под углом Я вЂ” 15 — 60 к о горизонту. Значение угла A тем меньше, чем больше угол падения рудного тела /3 и больше неравенство б а ь,, Под действием результирующей нагрузки Р, совпадающей по направлению с вектором деформации U, гро1 изойдет подвижка верхней части целика по трещине. В этом случае горизонтальная составляющая деформации U„ реализуется полностью, а вертикальное

55

3 11530 перемещение висячего бока к лежачему

hU составит Пе г "я +.

В результате этого вместо результирующей деформации висячего и лежачего боков: г

Up = - П + U на целик передается лишь часть вертикальной составляющей деформации:

I и -ьи 10 за счет которой осуществляется под1 пор висячего бока с усилием Р>

Для того, чтобы во время подвиж» ки по трещине в целике не возникали растягивающие напряжения, способные 15 привести к сколу его краевых частей, плоскость трещины 2 выполняют так, что со стороны нижней камеры 5 она выходит в верхний угол этой камеры, а стенку целика 7, расположенную

1 ниже трещины со стороны верхней камеры 6, выполняют с падением в сторону, противоположную падению рудного тела под углом к плоскости трещины = 130 — 138 25

В этом случае возникновению растягивающих напряжений препятствуют превышающие нх.по абсолютной величине и совпадающие по направлению сжи-, мающие напряжения. В верхней части целика участок возникновения растягивающих напряжений оказывается в зоне концентрации сжимающих напряжений массива, а в нижней части сжи-. мающие напряжения создаются наклоном стенки целика.

Угол наклона стенки находится в прямой зависимости от yrs:à наклона трещины, который в свою очередь .зависит от направления результи- 40

Рующей деформации и угла трения целика по трещине. Чем круче наклон трещины, тем мейьше отклонение стенки целика от вертикали, но угол между трещиной и стенкой остается постоянным, а именно =- 130 — 138

При этом угол наклона плоскости трещины к горизонту должен удовлетворять следующим условиям.

Трещина должна составлять с ли- 50 нией, перпендикулярной направлению результирующей деформации U угол больший, чем угол трения ср

90 -(Ф-о ))Ч или h > Я-(90 - Aj

В противном случае подвижка верхней части целнка по трещине не

65 4 произойдет, так как угол трения— это наименьший угол наклона плоскости к линии, перпендикулярной направлению действия силы, при котором находящееся на плоскости тело (верхняя часть целика) начинает перемещаться под действием данной силы. На практике угол трения (f обыч но находится в пределах 25 — 35 о

Для предотвращения полной деформации висячего и лежачего боков Ч. необходимо выполнение условия ф(с 11

В противном случае окажется реализована не только горизонтальная деформация U< но и вся вертикальная составляющая U>, т.е. висячий. бок обрушится.

После того, как произойдет подвижка по трещине, U< полностью реализуется и останется нереализованной часть вертикальной деформаI ции U< благодаря чему создается необходимый подпор висячего бока уси-

1 лием Р подвижка целика должна .прекратиться (фиг.3). Поэтому трещина должна составлять с линией, перпендикулярной направлению P

У угол меньший, чем угол трения с с С

Следовательно, в целом должно выполняться условие (— (90 — h) c,g с cg приусЪ (90 — Я ) с g, с ф при с

Пример. Шахтой отрабатывается рудное тело мощностью 15 м с углом падения 30 . Крепость руды о в куске: на сжатие 50 МПа, на растяжение 4 МПа. Блок, имеющий размеры 60 м по протиранию и 90 м по падению, разделан на две камеры ленточным целиком, располагаемым по протиранию. Результирующая деформация в центре блока составляет Uð

= 6,3 см .и направлена под углом о

= 30 к горизонту, т. е. U 3,0 см и U1- = 5,7 см.

При таких деформациях и прочности руды ширина известного податливого целика должна быть не менее 18 м, так как сжатие зоны ослабления иа несколько миллиметров не обеспечит существенной разгрузки.

При применении предлагаемого податливого целика, когда устраняется опасность скола краевых частей и учи- тывается только действие вертикальной составляющей U ширину целика

1153065

Составитель В. Фриауф

Редактор M. Дылын ТехредС.Легеза Корректор С. Черни

Заказ 2467/27 Тираж 482 Подписное

ВННН11Н Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 3-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент" r.. Ужгород, ул. Проектная, 4 можно уменьшить до 10 м, не повышая величину напряжения в нем более

20 МПа. Тогда деформация целика составит 2,7 см. Кроме того, при такой нагрузке целик вдавится н висячий 5 и лежачий бока на величину 1,1 см.

Следовательно, для обеспечения устойчивости целика деформация висячего бока навстречу лежачему в вертикапьном направлении не должна превышать

2,8 см, а с запасом прочности 1,4 эта деформация не должна превышать 2 см, t т.е. Uq = 2 см. Дпя того, чтобы целик воспринял упругую деформацию

U = 2 см, а на Б = 3 см, необходимо

Э . плоскость трещины в целике расположить под углом к горизонту. !

4т,-Ц

К-archy =atc4g =!О .

U 5«

Всем указанным выше условиям такой угол удовлетворяет. Ширина целика принимается равной 10 M,Трещину располагают таким образом, что со стороны нижней камеры она выходит в верхний угол этой камеры, а стенку целика, расположенную ниже трещины со стороны верхней камеры, выполняют с падением в сторону противоположную падению рудного тела под углом 564 к горизонту, т. е. с плоскостью трещины стенка составляет угол

134

Применение предлагаемого целика позволяет уменьшить ширину междукамерного целика на 8 м и в итоге уменьшить потери руды.