Податливый поддерживающий целик

(19) (11) 4(51) Е 21 С 41/06 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Институт горного дела (53) 622.271 (088.8)(56) 1. Авторское свидетельство СССР У 924379, кл. Е 21 С 41/06, 1981.2. Романов Н.И., Ахмеджанов Р.Х. Исследования напряженно-деформированного состояния целиков при создании искусственной податливости. - В сб., Научные основы создания высокопроизводительных комплексно-механизированных рудников. М., МГИ, 1971, с.72-79 (прототип).(54) (57) ПОДАТЛИВЫЙ ПОДДЕРЖИВАЮЩИЙЦЕЛИК, включающий рудное тело междувисячим и лежачим боками рудной залежи, ограниченное со стороны верхней и нижней выработанных камер вертикальными стенками, .сопряженнымис кровлей указанных камер, зонуослабления, выполненную в виде пересекающей плоской наклонной трещиныс верхней кромкой, расположенной постенке нижней камеры, и нижней кромкой, расположенной по стенке верхней камеры, имеющей падение, противоположное падению рудного тела, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью сокращения потерь руды в.целике при сохранении его несущейспособности и податливости, верхняя кромка трещины выполнена в месте сопряжения вертикальной стенкицелика и кровли нижней камеры, приэтом стенка целика со стороны верхней камеры ниже зоны ослаблениярасположена под углом 130-138 кплоскости трещины,а плоскость трещины выполнена под углом к горизон-.тальной плоскости, определяемымиз соотношенияЧ - (90 - Ъ 1 к (щ при сЪ(90 -аЬ(Ъ при Ч эЗгде 0 - угол наклона плоскости тре"шины к горизонтальной плоскости, град,- угол трения целика по трещине, град;9 - угол между направлением результирующей деформации висячего - лежачего боков рудного тела и горизонтом,град.1153065Изобретение относится к горной промышленности, к технологии подземной разработки полого- и наклонно- падающих рудных залежей, преимущественно средней мощности. 5Известна конструкция податливого потолочинного целика в камерах с траншеями-в днище, расположенного по простиранию залежи, включающего нижнее наклонное к вмещающим породам плоское основание и верхнее основание с углублениями от траншей, где нижнее основание целика сопряжено с поверхностью висячего бока по линии сопряжения плоскости, каса-. тельной к нижней части траншеи, ближайшей к висячему боку, и перпендикулярной поверхности висячего бока 1 .Наиболее близким по технической с 0 сущности и достигаемому результату к изобретению является податливый поддерживающий целик, включающий рудное тело между висячим и лежачим боками рудной залежи, ограниченное 5 со стороны верхней и нижней выработанных камер вертикальными стенками, сопряженными с кровлей указанных камер, зону ослабления, выполненную в виде пересекающей плоской наклон ной трещины с верхней кромкой, расположенной по стенке нижней камеры, и нижней кромкой, расположенной по стенке верхней камеры, имеющеи паде" ние, противоположное падению Рудно- З 5 го тела 12.Цель изобретения - сокращение потерь руды в целике при сохранении его несущей способности и податливости. 40Поставленная цель достигаетсятем, что в податливом поддержива-, ющем целике, включающем рудное тело между висячим и лежачим боками рудной залежи, ограниченное со сторо ны верхней и нижней выработанныхкамер вертикальными стенками, со" пряженными с кровлей указанных камер, зону ослабления, выполненную в виде пересекающей плоской 50 наклонной трещины с верхней кромкой, расположенной по стенке нижней камеры, и нижней кромкой, расположенной по стенке верхней камеры, имеющей падение противоположное падению 55 рудного тела, верхняя кромка трещины выполнена в месте сопряжения вертикальной стенки целика и кровли нижней камеры, при этом стенка целика со стороны верхней камеры ниже зоны ослабления расположена под углом 130-138 к плоскости трещины,оа плоскость трещины выполнена под углом к горизонтальной плоскости, определяемым иэ соотношенияЩ - (90 -Э с ос с с, при ц с Э( - (90- %1 с ьЪ, при (.3 где фс - угол наклона плоскоститрещины к горизонтальнойплоскости, град;Ч - угол трения целика потрещине, град;Я - угол между направлениемрезультирующей деформации висячего-лежачего боков рудного тела и горизонтом, град.На чертеже изображен вертикальный разрез податливого междукамерного целика по направлению результирующей деформации схождения .лежачего и висячего боков рудного тела соответственно до его разгрузки и после.Податливый целик представляет собой рудный массив 1 с пересекающей его трещиной 2, имеющей падение в сторону, противоположную падению рудного тела. Целик расположен между висячим боком 3 и лежачим боком 4, По бокам целика находятся. камеры 5 и 6.При отработке полого - и наклоннопадающих рудных тел под действием горизонтальных бг и вертикальных б напряжений высячий и лежачий бока рудного тела деформируются на величину Бр и, следовательно, на целиках действует нагрузка РРРезультаты измерения напряжений свидетельствуют, что горизонтальные напряжения массива в абсолютном большинстве случаев выше, чем вертикальные, поэтому вектор результирующей деформации неизбежно будет направлен в сторону, противоположную падению залежи под углом Я - 15 - 60 кО о горизонту. Значение угла % тем меньше, чем больше угол падения рудного тела /3 и больше неравенство б с ь Под действием результирующей нагрузки Р , совпадающей по направлению с вектором деформации Ц , гро Э изойдет подвижка верхней части целика по трещине, В этом случае горизонтальная составляющая деформации Ц. реализуется полностью, а вертикальное3 1153 перемещение висячего бока к лежачему ЬБ составитЬПу = Пг а оВ результате этого вместо результирующей дефо 1 мации висячего и лежачего боков:гЦр = П + 11.на целик передается лишь часть верг тикальной составляющей деформации:3Б Б ЬБза счет которой осуществляется под 1 пор висячего бока с усилием РДпя того, чтобы во время подвиж ки по трещине в целике не возникали растягивающие напряжения, способные 1 привести к сколу его краевых частей, плоскость трещины 2 выполняют так, что со стороны нижней камеры 5 она выходит в верхний угол этой камеры, а стенку целика 7, расположенную 2 ниже трещины со стороны верхней камеры 6, выполняют с падением в сторону, противоположную падению рудного тела под углом к плоскости трещины= 130 - 138 25В этом случае возникновению растягивающих напряжений препятствуют превышающие нх.по абсолютной величине и совпадающие по направлению сжи-, мающие напряжения. В верхней части ЗО целика участок возникновения растягивающих напряжений оказывается в зоне концентрации сжимающих напряжений массива, а в нижней части сжи-. мающие напряжения создаются наклоном стенки целика.Угол наклона стенки находится в прямой зависимости от угла наклона трещины, который в свою очередь зависит от направления результи Рующей деформации и угла трения целика по трещине. Чем круче наклон трещины, тем мейьше отклонение стенки целика от вертикали, но угол между трещиной и стенкой остается постоянным, а именно.=- 130 - 138 При этом угол наклона плоскости трещины к горизонту должен удовлетворять следующим условиям. /Трещина должна составлять с ли нией, перпендикулярной направлению результирующей деформации Бр угол больший, чем угол трения ( лжн ормаЯр Йм с-0) ) 9 55 илиЭЧ-(90 -ЪВ противном с раняется тей и учи" ртикаль- целика п вижкарещине верх е сти целнка п 065 4произойдет, так как угол трения -это наименьший угол наклона плоскости к линии, перпендикулярной направлению действия силы, при котором находящееся на плоскости тело(верхняя часть целика) начинаетперемещаться под действием даннойсилы. На практике угол тренияобыч"но находится в пределах 25 - 35оО Лля предотвращения полной деформации висячего и лежачего боков Ч,необходимо выполнение условияМсфВ противном случае окажется реализована не только горизонтальнаядеформация П 1., но и вся вертикальная составляющая П, т.е. висячий.бок обрушится.После того, как произойдет подОвижка по трещине, Бг полностьюреализуется и останется нереализованной часть вертикальной деформа 1ции Б благодаря чему создается необходимый подпор висячего бока уси-лием Р подвижка целика должна,прекратиться (фиг.3), Поэтому трещина должна составлять с линией,перпендикулярной направлению Р9угол меньший, чем угол трения сос С.Следовательно, в целом до овыполняться условие(р - 90 -с 0 с ср придсЪ90 - 3) с о сприсП р и м е р. Шахтой отрабатывается рудное тело мощностью 15 м суглом падения 30 . Крепость рудыов куске: на сжатие 50 МПа, на растяжение 4 МПа. Блок, имеющий размеры 60 м по протиранию и 90 м попадению, разделан на две камеры ленточным целиком, располагаемым попротиранию. Результирующая дефция в центре блока составляет= 6,3 см .и направлена под углоо= 30 к горизонту, т. е. 03,0 ми 11 = 5,7 см,При таких деформациях и прочностируды ширина известного податливогоцелика должна быть не менее 18 м,так как сжатие зоны ослабления ианесколько миллиметров не обеспечитсущественной разгрузки.При применении предлагаемого податливого целика, когда устопасность скола краевых частывается только действие веной составляющей 0 ширину