www.geomehanika.org



Угол падения рудного тела
и устойчивость опорных целиков

Главная О сайте В гости к Инсену Турмалин Обратная связь Карта сайта


О. Т. ТОКМУРЗИН, М. С. КУЛЕНОВ, М. Б. НУРПЕИСОВА

УГОЛ ПАДЕНИЯ РУДНОГО ТЕЛА
И УСТОЙЧИВОСТЬ ОПОРНЫХ ЦЕЛИКОВ

Вопрос о влиянии угла падения рудной залежи на устойчивость эпорных целиков рассмотрен в работах [1,2]. Для выявления зависимости между углом наклона залежи и устойчивостью опорных целиков авторами работ проведены лабораторные испытания и на основании результатов исследования получены некоторые расчетные формулы.

Относительное уменьшение несущей способности образцов «кубиковой» формы при разрушении под действием угловой нагрузки (К) определяется из выражения [2]:

Кα=1/(1+tgαtgρ),     (1)

где α — угол наклона испытываемого образца;

ρ — угол внутреннего трения пород.

Для получения формулы (1), Н. А. Ерофеевым, на рис.1 проведена касательная линия к кругам Мора, где угол между линией среза и направлением вертикальной нагрузки принят равным α/2 на основании данных опытов. При наклонном образце искусственно увеличивается угол между площадками скольжения () на величину угла α, что увеличивает нормальное и касательное напряжение на этих площадках и разрушение образцов наступает при весьма незначительных нагрузках. Автор, при дальнейших рассуждениях рассматривает не действительные векторы равнодействующих на площадках сдвига, а приведенные, с компанентами напряжения: нормальное —σn+σр и касательное —τ. Приведенный вектор равнодействующей нормальных и касательных напряжений возникающих при нагрузке, перпендикулярной к грани образца, по величине равен вектору АВ, а вектор, соответствующий этим напряжениям, возникающим при α>0 — вектору АС. Отношение векторов АВ и АС представлено формулой (1). Для получения аналогичного коэффициента (К″α), на рис.2, нами в плоскости координат (τ и σ) радиусами σ/2 и (σсжσр) строятся два круга напряжения.

Опуская перпендикуляр на ординату σ из точки пересечения кругов определяют компоненты нормальных (σn) и касательных (τn ) напряжений. Затем, через точку А и точку пересечения кругов напряжений В прооводится касательная линия под углом α.

Угол между поверхностями скольжения ВС и 1, на рис.2, принят равным (α - ρ)/2

Тогда, нормальное напряжение σ, равно:

σc1n[1 + tgαtg((α-ρ)/2)],

а отношение σn к σc, представленное коэффициентом К′α, равным

К′α =1/[1 + tgαtg((α-ρ)/2)]     (3)
Схемы к определению Ka и К*a

Как правило, угол внутреннего тоения большинства разновидностей пород колеблется в пределах от 10 до 50°. Поэтому сравнение изменения коэффициентов, определяемых из формул (1) и (3) произведено в пределах указанных значений ρ через 10°. Числовые данные, полученные из выражения (1) и (3), приведены в табл. 1. Данные таблицы, на рис. За, б, в, воспроизведены в виде кривых. Кривые на этих рисунках, обозначены номерами соответствующих формул.

Как видно из табл. 1 и рис. За, б, в, значения коэффициента К'а, вычисленные при a<Q, всегда больше, чем Ка, и наоборот, при a>Q, величина первого коэффициента меньше второго. Коэффициенты Ка и К'а имеют одинаковые значения при а=р и максимальную разность Д при



            Q


α            
10 20 30 40 50
Кα К′α В
(Кα-К′α)
Кα К′α В Кα К′α В Кα К′α В Кα К′α В
10   0,97     0,97       0,00       0,94     0,95     0,00     0,91     0,94     -0,03     0,87     0,92     -0,05     0,83     0,90     -0,07  
20 0,94 0,91 +0,03 0,88 0,88 0,01 0,83 0,86 -0,03 0,77 0,83 -0,06 0,70 0,80 -0,10
30 0,90 0,83 +0,07 0,83 0,79 +0,04 0,75 0,75 0,00 0,68 0,71 -0,03 0,59 0,67 -0,08
40 0,87 0,72 +0,15 0,77 0,67 +0,10 0,67 0,63 +0,04 0,59 0,59 0,00 0,50 0,54 -0,04
50 0,83 0,59 +0,24 0,70 0,54 +0,16 0,59 0,50 +0,09 0,50 0,46 +0,04 0,41 0,41 0,00
60 0,77 0,45 +0,32 0,61 0,41 +0,20 0,50 0,37 +0,13 0,41 0,33 +0,08 0,33 0,29 +0,04
70 0,67 0,30 +0,37 0,50 0,27 +0,23 0,39 0,23 +0,16 0,30 0,20 +0,10 0,23 0,17 +0,06
80 0,50 0,15 +0,3 0,33 0,13 +0,20 0,23 0,11 +0,12 0,17 0,09 +0,08 0,13 0,08 +0,05

углах наклона образца, равных 20 и 70°. Величина Д растет с уменьшением угла внутреннего трения образца (рис. За), а с увеличением р. например при р>40° и пологих углах наклона образца, эта разность достигает минимума. Для условий, когда q>40° и 0°<а<30°, коэффициент, характеризующий относительное уменьшение несущей способности образца. может быть определен из формул (1) и (3), для случая q<30° и

Изменение величины коэффициентов

а>40—60°, целесообразно пользоваться выражением (3). На рис.4 изображена топографическая поверхность, представляющая поверхность контакта рудоносного серого песчаника с покрывающими их красными алевралитами на одном из участков флексурной зоны исследуемого месторождения.

Уклоны поверхности на этом участке, размерами 60×150 м, колеблются в больших пределах от 2 до 32°. Максимальная разница коэффициента, вычисленного из формулы (3), показанная на рис.5 изолиниями (линия 1—1) имеет величину равную 0,26, т.е. несущая способность целиков на указанном участке снижена почти до 30%. Построенные поверхноости (рис. 4) дают возможность выделить устойчивые и слабоустойчивые участки целиков и кровли камеры, что под- Изолинии относительного уменьшения несущей способности цнликов на исследуемом участке. тверждается фактическими обрушениями целиков и кровли камер, происшедшими на экспериментальном участке.

Таким образом, из анализа построенных графиков и фактического состояния целиков и кровли исследуемого участка наиболее неустойчивым оказалась западная его часть. Для количественной оценки устойчивости целиков и кровли камер и прогнозирования устойчивых и слабоустойчивых участков горных пород, как по площади, так и в глубину, целесообразно построить карту трещинной тектоники, изогипсы поверхности контактов покрывающих литологических разностей пород и различные карты, отражающие изменения механических свойств массива т.д. Совместный учет перечисленных факторов в увязке с существующими аналитическими расчетами дает возможность разработатаь более правильные критерии для оценки устойчивости горных пород и выбора основных параметров очистных камер в условиях исследуемого месторождения.

ЛИТЕРАТУРА

1. Бакаев М. Г.—К методике определения некоторых параметров системы раз-работки в условиях Джеказганского рудника. Труды института горного дела АН КазССР, том И, 1963.

2. Ерофеев Н. П.—Влияние угла падения рудной залежи на устойчивость опор-ных целиков. Труды института горного дела АН КазССР, том II, 1963.



HTML C уважением, для читателей сайта   WWW.GEOMEHANIKA.ORG

подняться на верх