Потенциальная энергия в призабойной части пласта, эффективность защитной выемки

Министерство общего и профессиональногообразования РФ

Санкт-Петербургский Государственный

Горный институт им. Г.В.Плеханова

(технический университет)

Кафедра РМПС

Дисциплина: Геомеханика

Расчетно-графическая работа N1

Оценить и проанализировать количества потенциальной энергии, высвобождаемой в призабойной части пласта при подвигании выработки на расстояние l (м) для различных прочностных характеристик угольных пластов

Выполнил:               студент гр. ТПП-96-2 Вашкевич О.Г.

Проверил:                        доцент      Васильев С.В.

Санкт-Петербург

2001

ЗАДАНИЕ 1. Оценить и проанализировать количества потенциальной энергии, высвобождаемой в призабойной части пласта при подвигании выработки на расстояние l (м) для различных прочностных характеристик угольных пластов.

Указанная энергия (W_S(l))- есть следствие изменения напряжённо-деформированного состояния пласта за счёт, в частности, подвигании забоя выработки на расстояние l (м), (см. рисунок 1.1).

Рис. 1.1.

    - эпюра s₁ “упругого” пласта;

                  - эпюры s₁ при наличии в пласте зон предельного состояния, соответственно, до ... и после подвигания забоя на величину “l”;

- зона предельно-напряжённого состояния (ПНС) пласта до подвигания забоя;

            - зоны упругого состояния пласта;

~g×H - геостатическое давление на глубине Н (м);

`m - мощность пласта;

c - коэффициент концентрации напряжений (допустимо принять: - для забоев подготовительных выработок c » 1,85¸2,0); - для очистных - c ³ 2);

K -коэффициент сцепления угля;

n - параметр, зависящий от угля внутреннего трения r:

;

l’ - протяжённость зоны ПНС: ;

f - коэффициент трения (уголь-порода, изменяющийся в пределах 0,2¸0,4);

;

Х₂ - часть зоны I после подвигания забоя на “l”:

;

Х₃ - протяжённость зоны ПНС после подвигания забоя на “l”:

j - параметр: j = D×l; D = 2f/m - для очистных забоев; D = (f×П)/S - для подготовительных забоев (П - периметр сечения пласта в плоскости сечения выработки, либо периметр всего сечения; S - площадь поперечного сечения обнажения пласта в забое, либо площадь всего забоя - для мощных пластов);

В₁ - параметр: В₁ = к×n/l.

Суммируя количества энергии, выделяемой в массиве при переходе от одного предельного состояния к другому (в зоне I), с количествами энергии, выделяемой при переходе от упругого состояния пласта к предельному (в зоне II), рассматривая некоторый блок угля сечением “S”, оценивается потенциальная энергия, а именно: