Комбинированная разработка месторождений: Методические указания по выполнению лабораторных работ, страница 8

                                                                                            (2.1)

Равнопрочные закладки, приготовляемые на основе цемента, практически подвергаются только усадке. Гидравлические, песчаные, глинистые и породные закладки характеризуются усадкой и сжимаемостью. Усадка происходит под действием собственного веса, а сжимаемость -под давлением налегающих пород.

Установить момент окончания действия одного фактора и начала другого практически невозможно, поэтому в дальнейшем следует понимать усадку бесцементной закладки как проявление обоих факторов. В этом случае коэффициент усадки  при условии полной закладки приближенно определяют по формуле

                                                                                             (2.2)

где р₁ и р₂—соответственно плотности закладочного материала до и после усадки и сжатия, кг/м³.

Как показывают исследования, чем выше крупность частиц бесцементной закладки, тем меньше первичная плотность  и ее относительная сжимаемость.

На практике невозможно достигнуть абсолютной полноты закладки. Качество закладочных работ характеризуется коэффициентом заполнения выработанного пространства.

,                                                                                          (2.3)

где  — объем закладки в камере, м³.

По данным многочисленных исследований, коэффициент заполнения выработанного пространства закладкой колеблется в пределах 0,77-0,95.

Таким образом, с учетом коэффициентов заполнении усадки закладочный материал заполнит камеру на высоту

,                                                                              (2.4)

где h_{з -} высота закладки в камере, м; h_к - высота камеры, м.

Разница между фактической высотой выработанного пространства и высотой закладки составит подкровельную пустоту

,                                                                                    (2.5)

где =1,051,2—поправочный коэффициент, учитывающий неточность замеров, возможные тектонические нарушения.       

Схема разработки месторождения системами с закладкой выработанного пространства и порядок отработки камер показана рис. 2.1. Прочность искусственных целиков,  должна быть равна прочности естественных целиков:

,                                                                                            (2.6)

где , - соответственно произведение площади на допустимые напряжения естественного и искусственного целика.

Рисунок 2.1 - Схема разработки месторождений с закладкой выработанного пространства: 1 -  бетонная закладка; 2 – руда в массиве; 3 – отбитая руда.

При отработке камер первой очереди кровля поддерживается естественными целиками. Предполагается, что после закладки камер в них образуются равнопрочные естественным искусственные целики, которые и примут нагрузку, дав возможность отработать камеры последующих очередей. Однако из-за неполной закладки искусственные целики не воспринимают нагрузку и над ними за счет подкровельной пустоты происходит обрушение кровли и образование параболического свода естественного равновесия

,                                                                                              (2.7)

где- высота свода; - полупролет камеры; r_к- радиус кривизны свода, являющийся постоянной величиной для пород с определенными физико-механическими свойствами.

Величина полупролета обнажения увеличивается в 3 раза при отработке камер между искусственными целиками (рисунок 2.2). Наибольшее напряжение будет в центре обнажения - будущем замке свода естественного равновесия, что может привести к обрушению налегающих пород во время выпуска камер второй и третьей очередей. Образовавшийся свод равновесия не является окончательным, так как любые физические или сейсмические воздействия ведут к новому обрушению и образованию нового свода равновесия.