Податливый поддерживающий целик

 

Изобретение относится к горной промышленности и м.б. использовано при подземной разработке полезных ископаемых . Цель - увеличение размеров камер в результате управления напряженным состоянием их кровли при отработке крутопадающих рудных тей (FT). Между висячим 2 и лежачим 3 боками рудной залежи РТ целика (Ц) 1 ограничено выработанным пространством верхней 4 и нижней 5 камер. В Ц 1 выполнена пересекающая его плоская наклонная трещина (НТ) 6,. имеющая падение, противоположное падению РТ. При отработке РТ под действием вертикальных б и горизонтальных®., напряжений массива на Ц 1 будет передаваться под углом А к горизонту нагрузка Р°, определяемая величиной и направлением деформации висячего 2 и лежачего 3 боков в месте расположения Ц 1. Составляющая реакции Р , нагрузка направлена в сторону падения рудной залежи и вызывает сжатие контура кровли нижележащей камеры 5. Величина пригрузки кровли камеры 5 будет ограничена пределом прочности пород нижнего угла камеры 5 на ежаi (Л Кд

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (504 Е 21 С 41 06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ к двтоесксьюсвидятельств

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3965031/22-03 (22) 14. 10.85 (46) 28.02.87. Бюл. У 8 (71) Институт горного дела (72) А.В.Зубков и А.Е.Балек (53) 622.271(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР Ф 924379, кл. Е 21 С 41/06, 1980.

Авторское свидетельство СССР

В 1153065, кл. Е 21 С 41/06, 1983. (54) ПОДАТЛИВЫЙ ПОДДЕРЖИВАЮЩИЙ ЦЕЛИК (57) Изобретение относится к горной промышленности и м.б. использовано при подземной разработке полезных ископаемых. Цель — увеличение размеров камер в результате управления напряженным состоянием их кровли при от1 работке крутопадающих рудных тел (РТ). Между висячим 2 и лежачим 3

„„SU„„1293340 А 1 боками рудной залежи PT целика (Ц) 1 ограничено выработанным пространством верхней 4 и нижней 5 камер. В

Ц 1 выполнена пересекающая его плоская наклонная трещина (НТ) 6, имеющая падение, противоположное падению

PT. При отработке PT под действием вертикальных б и горизонтальных В напряжений массива на Ц 1 будет передаваться под углом h к горизонту нагрузка P, определяемая величиной и направлением деформации висячего 2 и лежачего 3 боков в месте расположения Ц 1. Составляющая реакции Р нагрузка P направлена в сторону пас дения рудной залежи и вызывает сжатие с контура кровли нижележащей камеры 5.

Величина пригрузки кровли камеры 5 будет ограничена пределом прочности пород нижнего угла камеры 5 на сжатие, и оптимальный угол d наклона

НТ б,будет находиться в пределах:

Л (,г с 90 + g - Р, где р — угол трения Ц t по НТ 6, град. Верхняя кромка НТ 6 выполнена в месте сопряжения контура Ц 1 и бока 2. Для предотвращения среза Ц 1 после его подвижки контур Ц 1 между верхней кромкой НТ 6 и боком 3 и между нижней кромкой НТ 6 и боком 2 выполнен под острым углом к плоскости НТ 6, равным ф i a r c t g О, 5 . 6 j s in 9 .+ P): О, 50 х х cos(d.+P) + f<„l. Для обеспечения в Ц 1 необходимой величины напряже1293340 ний б НТ б располагают под большим ч углом ы и нижняя кромка НТ 6 не попадает в сопряжение. Контур Ц 1 между нижней кромкой НТ 6 и боком 3 выполнен под тупым углом к плоскости

НТ 6, равным: ф ) 180 — arctg.0,58„x х s3.п(д.-Л ) 20,5б cos(+ Л) Евср1 у где gq — напряжения, действующие в

Ц 1 в направлении падения PT после подвижки Ц 1 по НТ 6, МПа: р — угол падения РТ, град,(G 1 — предел прочности Ц 1 на срез, МПа, G — главные напряжения, действующие в Ц 1 до его подвижки по НТ 6, МПа. 2 ил.

Изобретение относится к горной промышленности и мож т быть использовано при подземной разработке полезных ископаемых.

Цель изобретения — увеличение размеров камер в результате управления 5 напряженным состоянием их кровли при отработке крутопадающих рудных тел.

На фиг. 1 и " показан податливый целик соответственно до и после его разгрузки, вертикальный разрез.

Податливый поддерживающий целик 1. представляет собой рудное тело между висячим 2 и лежачим 3 боками рудной залежи, ограниченное верхней 4 и нижней 5 камерами. В целике 1 выполнена пересекающая его плоская наклонная трещина 6, имеющая падение, противоположное падению рудного тела.

Верхняя кромка трещины выполнена в

20 месте сопряжения контура целика со стороны верхней камеры 4 и висячего бока ? рудного тела, а нижняя кромка трещины — по контуру целика со стороны нижней камеры 5. Верхняя камера 4 заполнена обрушенной породой.

Податливый целик работает следующим образом.

При отработке рудного тела под действием вертикальных 0 и горизонтальных 0" напряжений массива на це2 лик 1 передается под углом Л к горизонту нагрузка P, определяемая

0 величиной и направлением деформаций висячего 2 и лежачего 3 боков в месте расположения целика. Соответственно в противоположную сторону направлена реакция целика Р, Р

2 вызванная главными напряжениями целика б . Составляющая реакции Р нагрузка Р направлены в сторону падения рудной залежи и вызывают сжатие контура кровли нижележащей камеры 5. Однако в жестком целике (в податливом целике до его подвижки по трещине) эта составляющая мала для нейтрализации растяжения кровли, вызванного давлением массива.

Кроме того, в жестком целике величи— на, составляющая Р,направлена по

П нормали к плоскости рудного тела и вызывает растяжения в кровле. Подвижка по трещине происходит под действием нагрузки Р, P при условии, что угол между направлением вектора

Р,, P и нормалью к плоскости трещины больше, чем угол трения целика " по трещине p, т.е. трещина должна быть наклонена к горизонту. под уг| лом: 4 (90 Л . Подвижка происходит до тех пор, пока вектор Р„ не займет положения Р (когда угол между ним и нормалью к плоскости трещины не станет равным углу трения.

После подвижки нагрузка на целик уменьшится до величины Рц и напряже

sin(d-Л) ния в целике составят: G = 0 созе о

Но составляющая P возрастет до веТ личины Р„ и соответственно напряжения целика в этом направлении составят: S = 6 sin(d- + P + V) .

Составляющая P уменьшится, а и напряжения(У „ следующие:

6,= -6 соя (+ я + y).

1293340

В результате осуществится пригруэка контура кровли нижележащей камеры, нейтрализация растягивающих напряжений и обеспечение устойчивости висячего бока. Таким образом, при последовательном уменьшении углами

1 составляющая P (6 ) возрастает и достигает максимума при ы = 90

/3-Л б(Г

Г!ри дальнейшем снижении

Р угла наклона трещины d. составляющая

Р (G ) уменьшается до нуля при Ы =Л.

В этом случае целик полностью разгружается и перестает выполнять функции поддерживающего целика.

При угле с = 90 +Л- подвижка по трещине не происходит и целик остается жестким. При уменьшении угла,с от величины с = 90 +Л- Р

Р-Л + Р 20 до oL = 90 — -- — -- —,: происходит под9 вижка целика,увеличивается сжатие кров- ли камеры и, следовательно,уменьшаются растягивающие и возрастают сжимающие напряжения. При дальнейшем уменьше25 р -Л+М нии угла д ото =90 — до <=rl

2 сжатие кровли камеры. опять начнет снижаться, однако сжимающие напряжения в нижнем углу камеры по прежнему растут, что объясняется уменьшением

I составляющей P, . При угле сжимающие напряжения в нижнем углу камеры и растягивающие напряжения в кровле достигнут максимума. Таким 35 образом, величина пригруэки кровли камеры ограничена пределом прочности пород нижнего угла камеры 5 на сжатие, и оптимальный угол сс наклона трещины, находящийся в пределах

Л с < с 90 +Л- у должен быть таким, чтобы при нейтрализации растяжений кровли сжимающие напряжения в ее нижнем углу не превысили преде-. ла прочности на сжатие.

Чтобы во время подвижки целика 1 по трещине 6 не произошел срез его верхней части, плоскость трещины выполнена таким образом,что ее верхняя кромка оказывается в месте сопряжения контура целика со стороны верхней камеры 4 и висячего бока 2 рудной залежи. Аналогично предохраняется от среза и нижний край целика в случае, если нижняя кромка трещины располагается в месте сопряжения контура целика со стороны нижней камеры

5 и лежачего бока 3 залежи.

Для обеспечения в целике необходи мой величины напряжений & трещину располагают под большим угломер и нижняя кромка трещины не попадает в сопряжение. В этом случае контур целика со стороны нижней камеры 5 между нижней кромкой трещины и лежачим боком 3 выполняют под тупым углом к плоскости трещины 6, величину которого определяют из условия прочности целика на срез: а

У >180.— аг 0 5 sin(a -g ) гРад

0,5 о, cos(d-Ë )-IG ) Срез целика может произойти после его подвижки от расклинивающего уси-! лия P . Для предотвращения этого контур целика со стороны верхней камеры 4 между верхней кромкой трещины и лежачим боком 3 и контур целика со стороны нижней камеры 5 между нижней кромкой трещины и висячим боком 2 выполняют под острым углом к плоскости трещины. Величина угла „ определяется из условия прочности целика на срез:

0 5 6 -, s in (+ P ) у -,агсаэ,град

0,5 G соэ(сс + р ) +Р 1-

Формула изобретения

Податливый поддерживающий целик, включающий рудное тело между висячим и лежачим боками рудной залежи, ограниченное выработанным пространством верхней и нижней камер, зону ослабления, имеющую падение, противоположное падению рудного тела и образованную пересекающей целик плоской наклонной трещиной, верхняя кромка которой выполнена в месте сопряжения контура целика и высячего блока рудной залежи, а контур целика между верхней кромкой трещины и лежачим боком и между нижней кромкой трещины и .висячим боком, выполненный под

4 острым углом к плоскости трещины, а между нижней кромкой трещины и лежачим боком — под тупым углом к плоскости трещины, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью увеличения размеров камер в результате управления напряженным состоянием их кровли при отработке крутопадаю-, 1293340

0 5 6 - ззл (с + p )

0 5 Q cos(d + ф +(6;, ) ,180о 0 5 san(® — Л ) — угол между направлением нагрузки на целик и горизонтом, град; где

Составитель В.Черкашеников

Техред Л.Олейник Корректор М.Демчик

Редактор М.Недолуженко

Заказ 359/34 Тираж 455.

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4 щих рудных тел, трещина выполнена под углом к горизонту, определяемым из выражения Л < d < 90 + Л причем острый и тупой углы между трещиной и контурами целика соответ- 5 ственно определены из выражений угол наклона плоскости трещины к горизонтальной плоскости, град; угол трения целика по трещине, град; напряжения, действующие в целике в направлении падения рудного тела после подвижки целика по трещине, МПа", угол падения рудного тела, град, предел прочности целика на срез, МПа, главные напряжения, действующие в целике до его подвижки по трещине, МПа.