Комбинированная разработка месторождений: Методические указания по выполнению лабораторных работ, страница 15

Цель работы – изучение методики расчета барьерного целика, находящегося между карьером и подземными выработками.

Задачи:

1.  Законспектировать лабораторную работу в тетрадь.

2.  Ознакомиться с методикой расчета целиков.

3.  Выполнить анализ расчетных методов.

Аудиторное время выполнения работы – 4 часа.

Основные положения

Одновременное ведение открытых и подземных работ в одной вертикальной плоскости при совместной разработке требует надежного обеспечения их взаимной безопасности. Для этого служит барьерный рудный целик (потолочина), оставляемый между карьером и подземными выработками и отрабатываемый открытым способом после создания ниже его искусственного целика.

Создать точный аналитический метод определения безопасной толщины потолочины в сложных горно-геологических условиям весьма трудно. Так, в теории сопротивления материалов нет обще признанной методики расчета толстых плит, защемленных по контуру и находящихся под действием собственного веса и дополнительной нагрузки (под дополнительной нагрузкой подразумевается вес карьерного оборудования).

Плита-потолочина горных пород должна рассчитываться с учетом их физико-механических свойств, которые не всегда постоянны. При расчете необходимо учитывать возможность образована сводов разгрузки. Толщина целика должна определяться с учетом разрушения верхнего слоя от прямого воздействия взрывов при перебурах скважин на карьере и от общего сейсмического воздействия взрывов. Влияние на физико-механические свойства пород оказывает и время года, особенно в зонах вечной мерзлоты.

На основании разработок К. В. Руппенейта и Ю. М. Либермана, Б. П. Юматов предлагает следующую формулу для расчета безопасной толщины барьерного целика

                                                      (4.1)

где - удельный вес пород, Н/м³; b - пролет обнажения кровли, м;  - предел прочности потолочины при изгибе с учетом запаса прочности R₃ и структурного ослабления R₀, МПа; R₃ = 23, R₀ = 710 -  соответственно коэффициенты запаса прочности и структурного ослабления; - предел прочности пород при изгибе, МПа;- давление экскаватора на потолочину, МПа; L_r - длина гусеницы, м; b_r – ширина одной гусеницы экскаватора, м; G – вес экскаватора с нагруженным ковшом, Н.

В. П. Боголюбов для расчета толщины барьерного целика предлагает пользоваться формулой

                                                     (4.2)

где b_п - ширина обнажения, м; - динамическая нагрузка от взрываемого массива; Н_у - высота уступа, м; - соответственно коэффициенты снижения высоты уступа при взрываний (0,8), перебура (0,25), динамической нагрузки (2), разрыхления горной массы (1,2-1,5).

При расчете по формулам (4.1) и (4.2) за ширину обнажения обычно принимают ширину единичной камеры, предполагая, что на границах камеры потолочина опирается на целик. Как отмечалось ранее, из-за неполной закладки и отсутствия сцепления с горными породами нагрузка на искусственные целики переходит лишь после выемки естественных целиков, поэтому при пользовании указанными формулами в значение ширины обнажения вводят величину, равную не менее двойной ширины камеры.

Исследованиями ВНИИцветмета установлено, что сейсмическое воздействие на целики постоянно проводимых массовых взрывов определяется скоростью прохождения в них упругих волн. Так, для Тишинского рудника такой критической скоростью будет 7 см/с. Радиус сейсмически опасной зоны равен.

                                                                                  (4.3)

где - максимальная масса заряда одной очереди при замедлении в 20 - 50 мс.

Так как барьерный целик должен гасить сейсмические волны до их распространения в обнаженной кровле, принимаем .

Расчет по формуле (4.3) является одновременно и проверкой правильности расчета мощности барьерного целика.

Д. М. Казикаев рекомендует определять толщину барьерного целика по формуле /7/.