Определение утойчивости массива при проведении горных выработок на Шерегешском руднике ОАО «Евразруда» Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

УДК 622.831.3 (571.17)

А. И. Копытов, М. Д. Войтов, Т. Е. Трипус

ОПРЕДЕЛЕНИЕ УТОЙЧИВОСТИ МАССИВА ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК НА ШЕРЕГЕШСКОМ РУДНИКЕ ОАО «ЕВРАЗРУДА»

Устойчивость приконтурного массива горных выработок зависит от размера зоны разрушенных пород, образовавшихся вокруг выработок. Размер зоны разрушения определяется наличием естественной трещиноватости пород и напряженным состоянием горного массива [1].

За критерий устойчивости выработок принимаем размер зоны неупругих деформаций законтурного массива 5. Установлено, что величина ё является функцией действующих в массиве вокруг выработки сдвиговых напряжений и других технологических факторов:

8 = Ро

№

-Ґ

ж

кн о/о

л

Ку Кв Ксо Кт

-1

. м (1)

У

где р0 - приведенный радиус выработки (табл. 1); Таблица 1. Определение приведенного

Пара- метр Профили

1 2 3 4 5 6

Ро 0,66 1 1,04 1,08 1,28 1,14

* Описание профилей: 1 - элипсовидный с отношением ширины В к высоте Н, равному отношению напряжений а1 или а2 к а3; 2 - круглый; 3 - арочный с одноциркульным сводом (В: Н = 1:1); 4 - арочный с трехцентровым сводом (В: Н = 1:1); 5 - арочный с трехцентровым сводом (В: Н = 1:1,5); 6 - трапециевидный (В: Н = 1:1).

£ - проектное сечение выработки вчерне, м2;

Кп - коэффициент переборов сечения (табл. 2); К - концентрация сдвиговых напряжений в верхней точке контура круглой выработки (в долях уН);

Н0 - глубина ведения горных работ, км;

Уо - плотность горных пород, т/м3;

/ - коэффициент крепости пород по шкале М.

М. Протодъяконова;

Кву - коэффициент временной устойчивости выработки (табл. 3);

Кв - коэффициент вязкости пород (табл. 4);

Ксо - коэффициент структурного ослабления приконтурного слоя трещинами естественного происхождения (табл.5);

Ктех - коэффициент структурного ослабления приконтурного слоя технологическими трещинами (табл. 6).

Таблица 2. Зависимость коэффициента перебора сечения Кп от коэффициента крепости пород /

Сечение, 8, м2 Крепость пород

до 7 более 7

до 8 1,1 1,12

от 8 до 15 1,08 1,1

более 15 1,05 1,07

Таблица 3. Коэффициент временной устойчивости выработки Кву

Параметр Назначение выработки

нарезная откаточная капитальная

КВу 1 0,9 0,8

Таблица 4 . Коэффициент вязкости пород Кв

Параметр Коэффициент использования шпуров (КИШ)

0,7 0,8 0,9 1

Кв 0,5 0,4 0,3 0,2

По определенным размерам зоны неупругих деформаций 5 устанавливается вид крепи необходимый для поддержания выработки в процессе ее эксплуатации (табл. 7).

При проходке выработок встречаются разные

Таблица 5. Коэффициент структурного ослабления массива трещинами естественного происхождения Кс

Обозначение параметра Степень трещиноватости

Практически монолитные Слаботрещи- новатые Трещинова- тые Сльнотрещи- новатые Дизъюнктив- ные зоны

Удельная трещиноватость более 1,5 от 1,5 до 1 от 1 до 0,5 от 0,5 до 0,1 -

Ксо 1-0,9 0,9-0,7 0,7-0,5 0,5-0,4 0,4-0,2

* В обводненных породах при наличии глинистых прослойков и при пересечении тектонических нарушений и разломов значений коэффициента структурного ослабления принимать равным 0,1.

Таблица 6. Коэффициент ослабления приконтурного слоя технологическими трещинами Ктех

Обозначение па- Технология выемки породы

раметра Обычное взрывание Щадящее взрывание Гладкое взрывание Выбуривание

Ктех 0,7 0,8 0,9 1

Рис. 1 .Графики определения зон неупругих деформаций для сечения выработки 5,7 м2 для пород Шерегешевского месторождения

виды горных пород (известняки, порфириты, сие- можно свести в графики зависимостей зон неуп-

ниты и др.). Поэтому расчет деформаций нужно ругих деформаций от глубины ведения горных

производить для каждого вида встречающихся работ и пород, по которым проходится выработка.

пород на данном месторождении. Все расчеты

Рис. 2 . Графики определения зон неупругих деформаций для сечения выработки 11,4 м2 для пород Ше-

регешевского месторождения

В результате расчета согласно (1) получаем

Сечение выработки: £ = 5,7 м , порода: известняк (у0 = 2,56 г/см3,. [ = 8;10).

гор. +325 /= 8, 5=0.35 м; /= 10, 5=0.13 м;

гор. +255 / = 8, 5=0.55 м; /= 10, 5=0.32 м;

гор. +185 / = 8, 5=0.76 м; /= 10, 5=0.49 м;

гор. +115 / = 8, 5=0.99 м; / = 10, 5=0.65 м;

гор. +10 /= 8, 5=1.18 м; /= 10, 5=0.89 м;

гор. - 85 /= 8, 5=1.34 м; /= 10, 5=1.03 м

Таблица 7. Выбор способа крепления горизонтальных выработок

Категория устойчивости приконтурного массива Размер зоны неупругих деформаций, м Характер разрушения приконтурного массива, возможные динамические проявления Способы крепления горизонтальных выработок

I менее 0,1-0,3 Разрушений и вывалов нет. Возможно шелушение. Без крепления, возможна временная предохранительная крепь

II 0,3-0,6 Шелушение. Вывалы отдельных заколов. Набрызгбетон, фибро-набрызгбетон или сетчатое ограждение с набрызгбетоном толщиной не менее 3 см

III 0,6-1,0 Образование локальных зон разрушения с отдельными обрушениями. Заколообразование, стреляние. Анкерная (штанговая) с сетчатым ограждением и набрызгбетоном или фибро-набрызгбетоном

IV 1,0-2,5 Зона разрушения охватывает большую часть контура выработки. Систематические обрушения. Микроудар, горный удар. Металлическая арочная крепь (СВП 17 - 27) или анкерная (в т. ч. тросовая) с сетчатым ограждением и многослойным набрызгбетоном или фибро-набрызгбетоном

V более 2,5 Интенсивное разрушение по всему контуру. Массовые обрушения. Горный и горнотектонический удар Монолитный железобетон (в т. ч. возведенный по безопалубочной технологии) или анкерная (в т. ч. тросовая) с сетчатым ограждением и многослойным набрызгбетоном или фибронабрызгбетоном

По полученным данным строим график

хь м (/ = 8) 0,35 0,55 0,76 0,99 1,18 1,34

Х2, м (/=10) 0,13 0,49 0,49 0,65 0,89 1,03

У, гор. + 325 + 255 + 185 + 115 + 10 - 85

Аналогично производим расчеты для других видов пород (рис. 1).

Для сечения выработок 82=11,4 м2 графики определения зон неупругих деформаций представлены на рис. 2.

С увеличением крепости пород размер зоны неупругих деформаций уменьшается. При этом с увеличением глубины ведения работ размер зоны неупругих деформаций увеличивается в 2-3 раза.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1 Методические указания по определению устойчивости горного массива при проходке горных выработок, выбору вида крепи на месторождениях склонных к горным ударам и удароопасным в условиях шахт ОАО «Евразруда» - Новокузнецк, 2008 - 36 с.

□Авторы статьи:

Копытов Александр Иванович, докт. техн. наук, проф. каф. строительства подземных сооружений и шахт КузГТУ, Тел. 8-903-907-70-75

Войтов Михаил Данилович , канд. техн. наук, проф. каф. строительства подземных сооружений и шахт КузГТУ Тел. 8-951-618-09-25

Трипус Татьяна Евгеньевна, студ. гр. СГ-071 КузГТУ Тел. 8-960-930-06-60