Из других примеров надработки при системе этажного принудительного обрушения следует привести применение опережающего взрывания блоков руды на всю высоту до проведения основной части нарезных выработок в днище блока (скреперных штреков, воронок, траншей и др.).
В практике встречается предварительная отсечка от вмещающих пород верхней части перенапряженных блоков руды или оставленных ранее целиков для их разгрузки и последующей выемки.
Применение одностадийной выемки. Как известно, при системах с обрушением блоки руды отрабатываются в одну или две стадии. При двухстадийной выемке сначала в блоках вынимаются компенсационные камеры, на которые затем взрываются целики, при одностадийной — руда отбивается на "зажатую среду" (т. е. на ранее отбитую руду или обрушенные породы) без предварительного образования компенсационных камер.
Максимум опорного давления при одностадийной выемке приходится на призабойный рудный массив (рис. 8.14, положение 1) при двухстадийной — на оставляемые временные целики (положения 2, 3). На целики его величина бывает в 1,5—2,0 раза выше, чем на массив. Отмечается, что при сохранении целиками жесткости напряжения выше в целике, прилегающем к выработанному пространству (положение 3).
|
Рис. 8.14. Распределение опорного давления:
1 - при одностадийной выемке; 2 и 3 - при двухстадийной выемке соответственно с одной и двумя компенсационными камерами; σ - действующие на целик и массив напряжения.
Величина коэффициента опорного давления зависит от соотношения пролета выработанного пространства L к глубине разработки H. Исследования на моделях из эквивалентных материалов показали, что при одинаковой величине L/Н коэффициент опорного давления Ко ниже при одностадийной выемке (рис. 4.15). Поэтому одностадийную выемку целесообразнее применять при более слабых породах. При прочных нетрещиноватых породах, когда целики сохраняют свою устойчивость, более предпочтительна бывает двухстадийная выемка.
Рис. 8.15. Зависимость коэффициента опорного давления Ко от соотношения L/Н:
1,2— соответственно первый и второй целики при двухстадийной выемке; 3 — рудный массив при одностадийной выемке
Коэффициент опорного давления можно определить из выражения
Ко = λ (L/Н)2 +1, (8.10)
где λ — коэффициент, зависящий от условий разработки (находится экспериментально).
Принимая во внимание, что Ко = σZ/(γН), можно определить максимальное значение действующего напряжения σZ в зоне опорного давления при разработке до выхода обрушения на поверхность из формулы (8.10), подставив в нее значение Ко.
После обрушения поверхности при установившемся движении пород с шагом l0 значение максимальных σZ определяется:
на массив руды при одностадийной выемке
σZ’ = γН [λ (l0/Н)2 +1]; (8.11)
на целики при двухстадийной выемке
σZ” = Kст γН [λ (l0/Н)2 +1]; (8.12)
где Kст - коэффициент, зависящий от числа временно оставляемых в блоке целиков, при одном целике Kст =1,15÷1,20, при двух Kст = 1,3÷1.4.
Если [σсжм] > σZ’ и [σсжц] > σZ” (здесь [σсжм], [σсжц] пределы прочности пород на сжатие соответственно в массиве и целике), то успешно могут применяться как одностадийная, так и двухстадийная выемка. При
[σсжм] > σZ’ и [σсжц] < σZ” необходимо применять только одностадийную выемку.
Предельная глубина применения двухстадийной выемки может быть найдена после преобразований выражения (8.12) по формуле
ξ σZ”
Нп = -------------------, (8.13)
Kст γ (ξ β2 +1)
где ξ - коэффициент ползучести пород ξ = 0,5 ÷0,7; β = l0/Н, изменяется от 0,1 до 0,3 (большие значения характерны для меньших глубин).
На больших глубинах, как правило, применяется одностадийная выемка, так как перенапряжение целиков при двухстадийной выемке может быть причиной горных ударов. При отработке блоков необходимо соблюдать сплошной фронт работ с минимальными размерами уступов по линии фронта.
Создание искусственной податливости пород. Данный способ имеет целью придавать упруго деформируемым породам пластические свойства. Если оставляемым при разработке месторождений целикам придавать искусственную податливость, то система «целик—вмещающие породы» будет работать совместно, и при увеличении горного давления, когда происходит сближение кровли и почвы очистного пространства, можно предотвратить разрушение целиков и обрушение кровли. Для этого необходимо, чтобы совместная работа вышеуказанной системы происходила в области допустимых деформаций.
Для создания искусственной податливости целиков пробуривают скважины в породах почвы под целиками или разбуривают (без взрывания) массив целика под кровлей залежи параллельными скважинами, оставляя между ними промежутки пород (шириной 5—7 см); пропиливают в целиках горизонтальные щели; вынимают верхнюю часть целика (толщиной 0,7-1,0 м) и закладывают ее низкомодульным материалом.
При отработке пологих калийных пластов Старобинского месторождения системой длинными столбами с обрушением для предотвращения опасного трещинообразования водоупорной глинистой толщи применяется плавная посадка вышележащих пород (рис. 8.16).
Рис. 8.16. Управление обрушением пород при податливых целиках
Оставляются податливые целики шириной 3 м; шаг обрушения непосредственной кровли составляет 9 м. Образующиеся трещины в основной кровле затухают ниже границы водоупорной толщи и поступление воды с верхних горизонтов в подземные выработки предотвращается.
Для сохранности выработок (конвейерных, транспортных, вентиляционных), расположенных в панельных целиках и подверженных воздействию значительного опорного давления, параллельно проводят специальные разгружающие штреки, вокруг которых образуют зону податливости. С этой целью из разгружающих выработок буровзрывным способом или врубовой машиной проходят щели податливости на глубину 0.8—1.8 м в кровли, почве и боках в зависимости от предполагаемой зоны формирования пластических деформаций (рис. 8.17).
Рис. 8.17. Поперечное сечение разгружающего штрека, пройденного в слабых породах:
1 — щели податливости; 2 - деревянный вкладыш; 3 - контур зоны податливости пород.
Разгружающие штреки проводят раньше охраняемых выработок на расстоянии 2,5—3,0 м от них и располагают несколько выше (на 0.8 м) уровня почвы этих выработок.
При увеличении опорного давления разгрузочные щели начинают смыкаться. Для более плавного смыкания в них рекомендуется вкладывать отрезки дерева или полиуретана. Практика показала, что приконтурный массив горных пород в результате пластического деформирования не разрушается. Если необходимо продлить срок службы выработки, то возможно дополнительное образование щелей с учетом последующего уменьшения площади сечения выработки.
Практически разгружающие щели можно делать в любых выработках, пройденных в слабых породах и подлежащих охране при воздействии на них опорного давления.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 |
Основные порталы (построено редакторами)