Податливый поддерживающий целик Советский патент 1987 года по МПК E21C41/06 

тие, и оптимальный угол о(. наклона НТ 6 .будет находиться в пределах: А : oL 90 + И - P , где ч - угол трения Ц 1 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 / arctg О, 5 .+ p) :0, X cosfe + /3) + Для обеспечения в Ц 1 необходимой величины напряже1

Изобретение относится к горной промьпиленности и может быть использовано при подземной разработке полезных ископаемых.

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

На фиг. 1 и 2 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 месте сопряжения контура целика со стороны верхней камеры 4 и висячего бока 2 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 & и горизонтальных & напряжений массива на целик 1 передается под углом f( к горизонту нагрузка Р , определяемая величиной и направлением деформаций висячего 2 и лежачего 3 боков в месте расположения целика. Соответственно в противопвложную сторону направлена.реакция целика-Р, Р° ,

ний НТ 6 располагают под большим углом oL 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: у 180° - arctg-0,. X sin(d- :0,5(2г°соз( -te-cpl,, где G g - напряжения, действующие в Ц 1 в направлении падения РТ после подвижки Ц 1 по НТ 6, МПа: р- угол падения РТ, град, - предел прочности Ц 1 на срез, МПа, о- - главные напряжения, действующие в Ц 1 до его подвижки по НТ 6, МПа, 2 ил.

о

5

0

5

0

5

вызванная главными напряжениями целика 6° . 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 величина, составляющая Р° ,направлена по нормали к плоскости рудного тела и вызывает растяжения в кровле. Под- виижа по трещгдне происходит под действием нагрузки Р°5 Р при условии, что угол между направлением вектора Рц, Р° и норм;1лью к плоскости трещины больше, чем угол трения целикН по трещине f , т.е. трещина должна . быть наклонена к горизонту под углом: ff- 90° Л f , Подвижка происходит до тех пор, пока вектор Р° не займет положения Рд (когда угол между,ним и нормалью к плоскости трещины не станет равным углу трения. После подвижки нагрузка на целик уменьшится до величины Р и напряже ,0 sinfctMJ

ния в целике составят: G 0

cos4

о

Но составляющая Р возрастет до величины Р и соответственно напряжения целика в этом направлении составят: (о GL, sin(ot + р + ч ) .

Составляющая Р° уменьшится, а нагфяженияб следующие: .r

®ti -6 -cos ( oL + Р + tf ) .

12933ЛО

В результате осуществится пригрузка контура кровли нижележащей камеры, нейтрализация растягивающих напряжений и обеспечение устойчивости висячего бока. Таким образом, при последовательном уменьшении углаос составляющая Б (6;) возрастает и достигает максимума при с 90

/3-/1 Ф п - . При дальнейшем снижении

угла наклона трещины oL составляющая

Р (С г) уменьшается до нуля прис - Д

В этом случае целик полностью разгружаетс я и перестает выполнять фун

ции поддерживающего целика.

При угле . 90 +A- подвижка по треш;ине не происходит и целик остается жестким. При уменьшении угла ы. от величины ci 90°

до оС происходит подвижка целика,увеличивается сжатие кровли камеры и,следовательно,уменьшаются растягивающие и возрастают сжимающие напряжения. При дальнейшем уменьшеНИИ угла d отЫ 90 р -/(-Ф

цоа

сжатие кровли камеры.опять начнет снижаться, однако сжимающие напряжения в нижнем углу камеры по прежнему растут, что объясняется уменьшением составляющей Р . При угле сжимающие напряжения в нижнем углу камеры и растягивающие напряжения в кровле достигнут максимума. Таким образом, величина пригрузки кровли камеры ограничена пределом прочности пород нижнего угла камеры 5 на сжатие, и оптимальный угол ot наклона трещины, находящийся в пределах i с. 90° +/I - f , должен быть таким, чтобы при нейтрализации растяжений кровли сжимающие напряжения в ее нижнем углу не превысили предег 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 0 трещину располагают под большим угломо/ 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:

2A a EiBiEjJ L

,град

, x18Q.7 arctg

15

О.З- cos(ot-A ,

0

5

Срез целика может произойти после его подвижки от расклинивающего усилия Е . Для предотвращения этого

L

контур целика со стороны верхней камеры А 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 V к плоскости трещины. Величина угла f определяется из условия прочности целика на срез:

Ол5 sinC - /a)

0,5 . cosTcA p ) +CetpV

,град

35

Формула изобретения

Податливьм 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 ко-

торой 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 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 ю- щ и и с я тем, что, с целью увеличения размеров камер в результате управления напряженным состоянием их кровли при отработке крутопадаю- ;

щих рудных тел, трещина выполнена под углом к горизонту, определяемым из выражения / с(. : 90° + -ч, причем острьй и тупой углы между трещиной и контурами целика соответственно определены из выражений

ff sin(+ Э)

Т, xarctg о,Г()К1

V-.80- - .,..,i,J

где - угол между направлением нагрузки на целик и горизонтом, град;

о1 - угол наклона плоскости

трещины к горизонтальной плоскости, град; Ч угол трения целика по трещине, град;

6 - нап эяжения, действующие в целике в направлении падения рудного тела после подвижки целика по трещине, МПа; р - угол падения рудного тела,

град, предел прочности целика на

срез, МПа ,

(9° - главные напряжения, действующие в целике до его подвижки по трещине, МПа.

з%Л- ;

fPue. 2

Редактор М.Недолуженко Заказ 359/34

Составитель В.Черкашеников

Техред Л.Олейник Корректор М.Демчик

Тираж 455Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

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