Податливый поддерживающий целик

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИН 504 Е 21 С 41 АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ДАТЛИВЫЙ ПОДД обретение отн енности и м.б(57) ЕРЖИВАЮЩИЙ ЦЕЛИ осится к горно мыш использовано отке полезных ис при покопаемкамерженнымработкеличение размправления нах кровли при х рудных тел состоянием1крут опад ающижду висячим лежачи ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЪТИЙ ДТОСКОУ СИДЕТП:ТМ(71) Институт горного дела(56) Авторское свидетельство СССРУ 924379, кл, Е 21 С 41/06, 1980.Авторское свидетельство СССРВ 1153065, кл. Е 21 С 41/06, 1983,ЯО 12933 боками руднои залежи РТ целика (Ц) ограничено выработанным пространст вом верхней 4 и нижней 5 камер. В Ц 1 выполнена пересекающая его пло кая наклонная трещина (НТ) 6, имею щая падение, противоположное паден РТ. При отработке РТ под действием вертикальных б и горизонтальных 6 напряжений массива на Ц 1 будет пе редаваться под углом 1 к горизон нагрузка Р , определяемая величино и направлением деформации висячего и лежачего 3 боков в месте располож ния Ц 1. Составляющая реакции Р нагрузка Р направлена в сторону п дения рудной залежи и вызывает сжа контура кровли нижележащей камеры 5 Величина пригрузки кровли камеры 5 будет ограничена пределом прочности пород нижнего угла камеры 5 на сжатие, и оптимальный уголнаклонаНТ б,будет находиться в пределах:Л (,к. с 90 + Л . р , где р - уголтрения Ц 1 по НТ б, град. Верхняякромка НТ 6 выполнена в месте сопряжения контура Ц 1 и бока 2. Для пред.отвращения среза Ц 1 после его подвижки контур Ц 1 между верхней кромкой НТ 6 и боком 3 и между нижнейкромкой НТ 6 и боком 2 выполнен подострым углом к плоскости НТ 6, равным уагсср 0,5 6 япЫ,+);0,5(У,хх соя Ы+1 з) + б;рЪ Для обеспеченияв Ц 1 необходимой величины напряже 1293340ний б НТ б располагают под большимчуглом ы 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 плоскостиНТ 6, равным:180 - агсс 0,58 хх яэ.п(О-/);05(3 соя(ф Л) 6 ср 1 угде О - напряжения, действующие вЦ 1 в направлении падения РТ послеподвижки Ц 1 по НТ 6, МПа: р - уголпадения РТ, град,6 1 - предел прочности Ц 1 на срез, МПа, о- главныенапряжения, действующие в Ц 1 до егоподвижки по НТ 6, МПа, 2 ил.1Изобретение относится к горной промышленности и можт быть использовано при подземной разработке полезных ископаемых.Цель изобретения - увеличение размеров камер в результате управления 5 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.10Податливый 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 б, имеющая падение, противоположное падению рудного тела. Верхняя кромка трещины выполнена в20 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 О и горизонтальных О напряжений массива на це 2лик 1 передается под углом Л к горизонту нагрузка Р , определяемаяовеличиной и направлением деформаций висячего 2 и лежачего 3 боков в месте расположения целика. Соответственно в противоположную сторону направлена реакция целика Р, Р" 2вызванная главными напряжениями целика б" . Составляющая реакции Р нагрузка Рт 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 поинормали к плоскости рудного тела и вызывает растяжения в кровле. Подвижка по трещине происходит под действием нагрузки Р, Р при условии, что угол между направлением вектора Р, Р и нормалью к плоскости трещины больше, чем угол трения целика " по трещине у , т.е. трещина должна быть наклонена к горизонту под углом:с 90 Л. Подвижка происходит до тех пор, пока вектор Р не займет положения Р (когда угол между ним и нормалью к плоскости трещины не станет равным углу трения, После подвижки нагрузка на целик уменьшится до величины Рц и напряжеяхп Ы-Л) ния в целике составят: б = бсоя чоНо составляющая Р возрастет до веТличины Р и соответственно напряжения целика в этом направлении составят: 6 = 6, яхп(с ++ У ) .Составляющая Р уменьшится, а напряжениями следующие:6= -6 соя (о. ++ )В результате осуществится пригруэка контура кровли нижележащей камеры, нейтрализация растягивающих напряжений и обеспечение устойчивости висячего бока, Таким образом, при последовательном уменьшении угласто1составляющая Р ( 6 ) возрастает и достигает максимума при ы = 90Р-Л+уПри дальнейшем сниженииРугла наклона трещины сС составляющая Р (6 ) уменьшается до нуля при Ы =Л.7В этом случае целик полностью раэгружается и перестает выполнять функции поддерживающего целика.При угле .с = 90 +Л -У подвижка по трещине не происходит и целик остается жестким. При уменьшении угла ы. от величины с = 90 +Л-РР-Л + Р 20 до о = 90 --- ,: происходит подвижка целика,увеличивается сжатие кров- ли камеры и, следовательно, уменьшаются растягивающие и возрастают сжимающие напряжения. При дальнейшем уменьше 25Р Л+чнии угла д ото =90 - до с=Л2сжатие кровли камеры. опять начнет снижаться, однако сжимающие напряжения в нижнем углу камеры по прежнему растут, что объясняется уменьшением составляющей Р, . При углесжимающие напряжения в нижнем углу камеры и растягивающие напряжения в кровле достигнут максимума. Таким 35 образом, величина пригруэки кровли камеры ограничена пределом прочности пород нижнего угла камеры 5 на сжатие, и оптимальный угол сс наклона трещины, находящийся в пределах Л с,с с 90 +Л- у , должен быть таким, чтобы при нейтрализации растяжений кровли сжимающие напряжения в ее нижнем углу не превысили преде-. 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 необходимой величины напряжений Я трещину располагают под большим угломер 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 угломк плоскости трещины 6, величину которого определяют из условия прочности целика на срез:а Р 180. - аг 5 2 зп( Л ) вгРад/ 0,5 с соэ(ос-Л )-16; Срез целика может произойти после его подвижки от расклинивающего усилия Р . Для предотвращения этого контур целика со стороны верхней камеры 4 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 угломк плоскости трещины. Величина углаопределяется из условия прочности целика на срез:0 5 6-, зъ(+р 1у ,агсаэ д , -(,град 0,5 6" соэ(с + р ) +6; 1-Формула изобретенияПодатливый 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 которой 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 ющ и й с я тем, что, с целью увеличения размеров камер в результатеуправления напряженным состояниемих кровли при отработке крутопадаю-,1293340 6 3 Яо где Составитель В.ЧеркашеникоТехред Л. Олейник Кор тор М.Демчи Редактор М.Недолуженко Заказ 359/34 Подписное Тираж 455.сударственного комитета СССРам изобретений и открытийосква, Ж, Раушская наб НИИПИ по д 13035, дПроизводственно-полиграфическое предприятие, г,ужгоро Проектная, 4 щих рудных тел, трещина выполненапод углом к горизонту, определяемымиз выражения ЛЫ90 + Лпричем острый и тупой углы междутрещиной и контурами целика соответственно определены из выражений. 0 5 б-, з 3.п(с + Р ) 0,5 у соа(д, + р) +(6;10 0 55 здп(сф.-Л )- угол между направлениемнагрузки на целик и горизонтом, град; угол наклона плоскоститрещины к горизонтальнойплоскости, град;угол трения целика по трещине, град;напряжения, действующие вцелике в направлении падения рудного тела послеподвижки целика по трещине,МПафугол падения рудного тела,град,предел прочности целика насрез, МПа,главные напряжения, действующие в целике до его подвижки по трещине, МПа.