Способ управления геомеханическим состоянием массива горных пород
METHOD OF MANAGING GEOMECHANICAL CONDITION OF ROCK MASSIF

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при разработке месторождений полезных ископаемых при камерной и камерно-столбовой системах разработки с закладкой выработанного пространства.
Известен способ повышения устойчивости целиков, заключающейся в креплении горных выработок. Несущую способность целиков повышают путем бурения в них скважин, перпендикулярных вертикальной плоскости, установки в них анкеров и их натяжения. При этом длину анкеров с обеих сторон целика принимают равной не менее 2/3 его ширины. При установке анкеров по высоте целика их смещают относительно анкеров, установленных с противоположной стороны целика, на половину шага размещения анкеров по вертикали. Натяжение анкеров корректируют по результатам оценки напряженного состояния целиков во время эксплуатации горных выработок. [Авторское свидетельство СССР №1536009. М.Кл. E21D 20/00, 1990 г.]. Недостатком данного способа является трудоемкость установки анкеров и недостаточно прочное закрепление анкеров к контуру горной выработки.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату являете способ управления геомеханическим состоянием массива горных пород при камерной и камерно-столбовой системах разработки, который осуществляется полной закладкой выработанного пространства [Казикаев Д.М., Козырев А.А., Каспарьян Э.В., Иофис М.А. «Управление геомеханическими процессами при разработке месторождений полезных ископаемых.»; М.: Издательство «Горная книга», 2016 г. с. 490]
Недостатком данного способа является высокая трудоемкость и затратность работ по закладке выработанного пространства, пропорциональная объему закладки, и большие безвозвратные потери полезного ископаемого в междукакмерных целиках. Так, согласно толщина потолочины между этажами на участках, где выполняется закладка в камерах, в 2 раза превышает толщину потолочины без применения закладки выработанного пространства. При частичной закладке потери полезного ископаемого в потолочине и расходы на производство закладки можно существенно уменьшить.
Технической задачей изобретения является повышение эффективности ведения закладочных работ путем частичной закладки выработанного пространства до уровня допустимого давления на почву целика.
1
1
2
доп.
Техническая задача и цель изобретения достигается посредством определения и укрепления только той части междукамерного целика, в которой его деформации превышают допустимые пределы, т.е. путем частичной закладки выработанного пространства при камерных системах разработки, а именно в соответствии с исходными данными и геометрическими параметрами участка закладочных работ строят эпюру распределения нагрузки на кровлю (γН) и почву целика (γН+γh) и эпюру допустимых давлений на его почву целика Р, ПРИ этом точка пересчения этих двух эпюр задает минимально необходимый уровень закладки, а саму закладку выработанного пространства производят ниже точки пересечения данных эпюр, то есть ниже точки F, где расчетное давление на целик больше допустимого с учетом погрешности равно 20-30%, а участок камеры, расположенный выше точки F, закладывают после полного завершения добычных работ в зависимости от состояния несущих конструкций системы.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображена расчетная схема с эпюрами.
1
1
2
доп.
Линия ABC соответствует эпюре давления на целик (распределение нагрузки на кровлю целика γН; распределение нагрузки на почву целика γН+γh), а линия DE есть эпюра допустимого давления на целик (Р). Точка пересечения этих эпюр F является границей между устойчивым и неустойчивым состоянием целика.
1
1
2
Для решения этой задачи в соответствии с исходными данными и геометрическими параметрами участка закладочных работ строят линию AВС, которая является эпюрой распределения нагрузки γН - на кровлю и γН+γh - распределения нагрузки на почву целика, где
1
2
3
γ, и γ - объемные веса толщи горных пород над целиком и самого целика, соответственно, т/м;
Н - глубина ведения горных работ, м;
h - высота целика, м.
доп.
Строят линию DE являющуюся эпюрой допустимых давлений на почву целика Р, определяемое по формуле:
доп
2
где σ - предел прочности пород целика, т/м;
2
S - площадь, на которую действует нагрузка, м.
доп
доп
Линии ABC и DE, проходящие через точку пересчения этих двух эпюр, указывают минимально необходимый уровень закладки. Допустимое давление на почву целика Р определяется пределом прочности пород целика σ, под которым понимается максимальное значение нагрузки на целик, которое он выдерживает до разрушения, и площадью сечения целика S, к которому приложена нагрузка.
Закладку выработанного пространства производят ниже точки пересечения этих эпюр (ниже точки F), то есть там, где расчетное давление на целик больше допустимого, с учетом погрешности инженерных расчетов, равной 20-30%. Участок камеры, расположенный выше точки F, закладывают после полного завершения добычных работ, в зависимости от состояния несущих конструкций системы.
1
1
2
доп.
Таким образом, в соответствии с исходными данными и геометрическими параметрами участка закладочных работ по построенным линиям ABC - эпюры распределения нагрузки (γН) на кровлю целика и (γН+γh) почву целика, и линии DE - эпюры допустимого давление на почву целика Р, устанавливается точка пересчения этих двух эпюр, которая задает минимально необходимый уровень закладки.