Введение к работе
Актуальность темы. Одним из путей рационального использования сырьевых ресурсоз и интенсификации способов безопасной отработки месторовдений является приоритетнее применение систем разработки с закладкой выработанного пространства, превде всего при выемке ценных и весьма пенных руд и при опускании очистных работ на большие глубины. Управление горным давлением при очистной выемке приводит к необходимости активного использования закладки для погашения образованных пустот и предотвращения смещений пород .» рабочее пространство. Недостаточная изученность механизма Формирования нагрузок на потолочину, характера деформирования искусственной кровли и закономерности взаимодействия горного и закладочного массивов затрудняют изыскание эффективных мероприятий по поддержанию очистного пространства. Неравнопрочность участков горного массива зачастую, приводит к необходимости использовать различные системы разработки и изменять параметры очистной выемки руды r пределах горного отвода рудника и вместе с тем требует разработки мероприятий по предварительному укреплению слабоустойчивых пород. Работа выполнена в рамках комплексной программы исследований 0.29.01 научно-технических направлений и проблем (АНТ-15-03), проводимой институтом ВНИПИ промтехнологии.
Цель работы. Научное обоснование устойчивых пролетов выработок и параметров опорных пространственно-ориентированных конструкций в горном массиве с использованием твердеющей закладки.
eя работы заключается в выборе устойчивых параметров очистной выемки на основе использования предельной несущей способности закладочных массивов, комбинации объемов погашения и изоляции пустот, профилактического приведения неоднородного горного массива в равноустойчивое состояние путем предварительного сооружения в нем опорных пространственно-ориентированных конструкций.
Научные полшссгдя, чгіп -.бстаиные лмчно соискателем н их новизна;
получены зависимости несущее способности закладки от факторов формирования и твердения искусственного массива, отличавдиеся от известных аналитический учетом влияния слоистости и угла падения бортов на устойчивость сооружения;
установлены зависимое те минимально-необходимой прочности и предельно-допустимого прогиба искусственной кровли от параметров обнажения, направления очистной выемки и ста-і дин деформирования (упруго!: и пластической) для несущей потолочины камер, двух-, трехслойного ра.знопрочного массива, армированной закладки и частичного погашения одиночных выработок; обоснована зависимость минимально-необходимой толщины несущего слоя при комбинированной закладке камер от нагрузок и геометрических размеров камеры;
определена зависимость распределения давления верхней малопрочной пачки на нижнюю несущую разнопрочного искусственного массива от соотношения их модулей деформации, зависимость модуля деформации твердеющей закладки от ее прочности я стадии деформирования;
обоснован выбор комбинации объемов погашения, изоляции и вида закладочных материалов, основанный на зависимости объемов пустот-от параметров разрыхления, компрессионной усадки пород, закладки и от расстояния по восстанию от полости до объекта охраны;
охарактеризована зависимость устойчивости горной выработки от всех ее геометрических параметров (длина, ширина и высота), поля напряжений и физико-механических свойств горного и закладочного массивов; предложен общий коэффициент статической устойчивости обнажений подземной выработки;
разработан способ профилактического приведения неоднородного горного массива в равноустойчизое состояние за счет использования опорных пространственно-ориентированных сооружений, предложены конструкции опорных пространственно-
ориентированных сооружений "шатра" и "этажерки" с расчетом типовых элементов: плита, колонна, подпорная стенка, ростверк.
Обоснованность и достоверность научных положений подтверждена показателями корреляции результатов теоретических и экспериментальных исследований, сходимостью результатов моделирования и аналитических расчетов с результатами промышленных испытаний и статистическими данными по фактическому состоянию выработок, практическим внедрением технических предложений по укреплению ослабленных участков горного массива, возведению искусственных сооружений.
Блок-схема проведения исследований по диссертационной работе приведена на рис.1. Основным стержнем, пронизыващим всю работу, является мысль о том, что применение твердещей закладки с регулируемыми прочностными и геометрическими параметрами позволяет управлять устойчивостью горного массива и решать геомеханические задачи на различных иерархических уровнях, от простого к сложному, от управления устойчивостью непосредственной кровли и бортов рабочего пространства до управления напряженно-деформированным состоянием блока, рудного тела, месторождения в целом.
Практическое значение работы заключается в методах инженерных расчетов, номограммах, графиках и программах расчетов на ЭВМ предельно-допустимых параметров обнажений горного и закладочного массивов, элементов опорных пространственно-ориентированных конструкций, а также выбора вариантов погашения пустот изоляцией и закладкой различного вида,способов заблаговременного приведения неоднородного массива в равноусгойчпвое состояние.
Апробация работы. Основное содержание работы и ее отдельные положения докладывались и обсуждались на научно-технических семинарах и конференциях во БНШШІТ, научно-технических советах предприятий ЦГХК и ПГХК (1984-1990г.г.)
Реализация результатов. Разработанные варианты приме-
Блок - схема проведения исследований
Обоснование устойчивых пролетов выработок и параметров опорных пространственно-ориентированных конструкций
в горном массиве с использованием твевдечшей аакладки ,
Научная задача - выбор устойчивых параметров очистной выемки на основе использования предельной нес\цсЯ способности зы.и^кл,
комбинации объемов погашения к изоляции пустот, профилактического приведения неоднородного массива в равноуетоімивое состояние
путем сооружения в" нем опорных пространственно-ориентированных конструкций
зависимость несущей способности закладки от факторов ее формирования и твердения
зависимость минимальной прочности и максимального прогиОа искусственной кровли
зависимость распределения давления верхней лачки на нижнюю, зависимое!-! модуля деформации закладки
обоснование выбора комбинации объемов погашения, изоляции и вида закладочных материалов
определение общей зависимости устой' чивости горной выработки, коэффициент ее устойчивости
разработка способа заблєговременного приведення неоднородного массива в равкоустойчивое состояние с расчетом элементов опорных конструкций
