Влияние закладки выработанного пространства на напряженно-деформированное состояние карналлитовых междукамерных целиков

O. V. Konovalov, I.M. Kaverin, A.E. Harlamov

TYPICAL DESCRIBING OBJECTS OF ANALYSIS AND FORECASTING MINING SITUATIONS

General structure, content and succession of situation analysis basic phases for mineral resources and geotechnology were brought.

Key words: mining situations, situational analysis, mineral resources, geotechnolo-gy, forecasting.

Получено 10.05.12

УДК 622.838.5

С.А. Константинова, д-р техн. наук, зав. лаб.,

ВЛИЯНИЕ ЗАКЛАДКИ ВЫРАБОТАННОГО ПРОСТРАНСТВА НА НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ КАРНАЛЛИТОВЫХ МЕЖДУКАМЕРНЫХ ЦЕЛИКОВ

Рассматривается напряженно-деформированное состояние междукамерных целиков при влиянии на них закладки камер первичной и вторичной отработки.

Ключевые слова: напряженно-деформированное состояние, междукамерные целики, закладка выработанного пространства.

Повторная отработка карналлитового пласта ВК на опытном участке шахтного поля Первого Соликамского рудника (СКРУ-1) заключается в отработке оставленных ранее между камерами целиков. Опытный участок занимает южную часть 2-й восточной панели (2ВП) и северную часть 201 блока.

Первичную отработку карналлита на южной части 2ВП проводили в 90-х годах, а на северной части 201 блока - в конце 70-х - начале 80-х годов с последующей закладкой камер. Очистные камеры были пройдены буровзрывным способом. Использовали сухую закладку. Время отставания закладочных работ от очистных составило в среднем 1,5 года.

По данным работы [1] предел прочности на сжатие закладки возраста 1 год осж = 0,903 МПа, а модуль деформации ЕД = 0,028 ГПа.

По результатам исследований [2, 3], проведенных при вскрытии выработанного пространства, ранее образованного на карналлитовом пласте ВК, установлено, что по своим механическим свойствам карналлит и закладка после 18-летнего взаимодействия практически не отличаются друг от друга, поэтому при проведении расчетов, связанных с прогнозиро-

ванием проявлений горного давления и сроков службы целиков, карналлит и закладка могут рассматриваться как один соленосный массив.

В работах [2, 3] установлено, что предел прочности на сжатие карналлита равен пределу прочности закладки 18-летнего возраста (8,5...9,0 МПа). Модуль деформации карналлита ЕД = 1,0 ГПа, модуль

деформации закладки 18- летнего возраста ЕД =0,6 ГПа.

С применением программы, разработанной в ОАО «Галургия» и прошедшей государственную регистрацию [4], на основе математического моделирования с применением метода конечных элементов (МКЭ) были выполнены расчеты напряженно-деформированного состояния междукамерных карналлитовых целиков.

Используемая в расчетах наследственная модель деформирования и разрушения соляных пород описана в [5, 6].

Расчетную схему задачи строили на основании геологических данных по скважинам № 128 и 1969 шахтного поля рудника СКРУ-1. Расчетная схема приведена на рис. 1.

Рис. 1. Расчетная схема задачи

Пласт ВК предполагается проходить комбайном Урал-10А в 6 ходов во всю мощность пласта. Ширина очистной камеры а = 7,0 м. Ширина междукамерного целика Ь = 20,0 м.

Граничные условия приняты следующими: на боковых границах расчетной области их = 0; на нижней границе Ыу = 0; на верхней - распределенная нагрузка уИ (у - удельный вес вышележащих пород; И -расстояние от дневной поверхности до кровли верхнего отрабатываемого пласта). В расчетах принято у = 0,021 МН/м ; И = 314,5 м.

Коэффициент заполнения камер вторичной отработки закладочным материалом принимали А = кз /к = 0,75.

На рис. 2 представлена динамика развития зон запредельного деформирования пород во вторичных междукамерных целиках. Линейный размер зоны запредельного деформирования пород обозначен 1з .

ТТЛ

I

г

X = 1 год

X = 1 год

Е 1

1~Ъ года

X - 5 лет

Г = 5 лет

Е

X = 3 года

Г

Рис. 2. Динамика развития зон запредельного деформирования

пород в междукамерных целиках во времени: а - без учета закладки очистныгх камер вторичной отработки; б - с учетом закладки очистных камер вторичной отработки

На рис. 3 приведены графики линейного размера зон запредельного деформирования пород 1з в междукамерных целиках в зависимости от времени.

I*. м 10

Е 6

4 2

0 1 2 3 4 5 6 Г°Д

Рис. 3. Графики величины зон запредельного деформирования пород в междукамерных целиках в зависимости от времени:

1 - без закладки очистных камер вторичной отработки

2 - с закладкой очистных камер вторичной отработки

Из рис. 2 видно, что междукамерные целики без закладки очистных камер будут устойчивы в течение 4 лет.

Без закладки очистных камер зоны запредельного деформирования пород в междукамерных целиках неограниченно возрастают с течением времени. При закладке камер вторичной отработки с момента времени ? = 5 лет рост зон запредельного деформирования в междукамерном целике прекращается (рис. 3).

На рис. 4 представлены графики вертикальных перемещений в средней части кровли камеры и междукамерного целика в зависимости от времени.

Из рис. 4 видно, что при использовании закладки камер вторичной отработки вертикальные перемещения кровли камер и междукамерных целиков существенно ниже, чем без использования закладки.

1 1  ^

1  >____ 2 »--- »

/ ^ / / / X /у г* / Л' ^ /

/ У ^ / / JS^ // ^^ / / /у - -Г / -----' " 4

О 2 4 trofl

- - 6es закладки очистных камер вторичной отработки

----- с закладкой очистным камер вторичной отработки

Рис. 4. Графики вертикальных перемещений кровли очистных камер (1, 2) и междукамерных целиков (3, 4) в зависимости от времени

По результатам проведенных исследований можно сделать вывод, что своевременная закладка очистных камер стабилизирует процессы разрушения в междукамерных целиках, способствует уменьшению роста скорости вертикальных перемещений в них и тем самым уменьшению скорости оседаний земной поверхности.

Список литературы

1. Константинова С.А., Асанов В.А. Физико-механические свойства закладочного материала различного «возраста» // Маркшейдерия и недропользование. 2010. № 5.

2. Выполнить анализ результатов исследований, проведенных при вскрытии выработанного пространства, ранее образованного на карналли-товом пласте В: отчет о НИР / АО «Галургия»; рук. Н.Ф. Аникин. Березники, 1995.

3. Разработать рекомендации на опытную повторную отработку пласта ВК (в условиях рудника СКРУ-1): отчет о НИР /АО «Галургия»; рук. Н.Ф. Аникин. Березники, 1996.

4. Программа для решения плоских задач упруговязкопластичности методом конечных элементов (Earth - 2D.1)/ Свидетельство № 2011610648 о государственной регистрации программы для ЭВМ. Правообладатель: ОАО «Галургия». Заявка № 2010616586 27.10.2010; зарегистрировано в

Реестре программ для ЭВМ 11.01.11. Разработчики: М.В. Гилев, С.А. Константинова, С.А. Чернопазов, ДС. Чернопазов.

5. Константинова С. А. Об одной феноменологической модели деформирования и разрушения соляных пород при длительном действии сжимающих нагрузок // ФТПРПИ. 1983. № 3.

6. Константинова С.А, Чернопазов С.А. Развитие наследственной модели деформирования и разрушения соляных пород // ФТПРПИ. 2004. № 1.

S.A. Konstantinova, I.B. Vaulina

INFLUENCE OF WORKED OUT SPACE BACKFILLING ON STRESS STRAIN STATE OF CARNALLITE RIB PILLAR

Stress strain state of rib pillars under the influence of chambers backfilling ofprima-ry and secondary excavations is considered.

Key words: stress strain state, rib pillars, backfilling of worked out space.

Получено 10.05.12

УДК 622.28.04

П.Б. Киреев, асп., (4872) 35-20-41 (Россия, Тула, ТулГУ), И.В. Сапронов, асп., (4872) 35-20-41 (Россия, Тула, ТулГУ), М.В. Гарипов, асп., (4872) 35-20-41, garipov@list.ru (Россия, Тула, ТулГУ),

К. А. Головин, д-р техн. наук,

ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ МЕТОДА НАБРЫЗГ-БЕТОНА ДЛЯ ВОЗВЕДЕНИЯ КРЕПЕЙ И ТОННЕЛЕЙ

Освещается область применения набрызг-бетона, рассматриваются перспектива и области использования данного метода наряду с другими, применяемыми в данной области, а также пути модернизации и автоматизации применительно к подземному строительству.

Ключевые слова: набрызг-бетон, крепь, тоннель, выработка, опалубочный способ, тюбинги, гидроструйная цементация.

Набрызг-бетон, или торкретирование, все чаще применяют при возведении тонкостенных железобетонных конструкций (резервуаров, сводов-оболочек) и для безопалубочного закрепления туннельных выработок, образования плотного поверхностного слоя в сооружениях с повышенными требованиями к водонепроницаемости, замоноличивания швов, устранения дефектов в бетоне при ремонтно-восстановительных работах.