Совершенствование разработки соляных месторождений

Совершенствование разработки соляных месторождений. Пермь, 1990

УДК 622.831.246.001

В.Н.КЕТИКОВ, О.Н.ЛИТЕИНОВСКИЙ (Пермский политехнический институт)

УСТОЙЧИВОСТЬ НЕЗАКРЕПЛЕННОЙ ГОРНОЙ ВЫРАБОТКИ В СЛОИСТОМ МАССИВЕ СОЛЯНЫХ ПОРОД

Приведены результаты исследований влияния глубины разработки, параметров слоистости и коэффициента бокового распора массива на устойчивость горной выработки. Расчеты выполнены для условий Верхнекамского мес­ торождения. Приведена корреляционная за­ висимость времени устойчивого состояния выработки от параметров слоистости. Про­ иллюстрировано практическое применение полученных результатов.

Массив соляных пород Верхнекамского промышленного месторож­ дения представлен отдельными слоями сильвинита и каменной соли, причем продуктивные сильвинитовые пласты имеют значительную мощ­ ность.

В толще соляных пород часто встречаются глинистые прослойки мощностью от нескольких миллиметров до десятков сантиметров, ко­ торые являются плоскостями ослабления и, следовательно, оказыва­ ют отрицательное влияние на устойчивость горных выработок. Выби­ рая рациональный способ расположения выработки относительно сильвинитового пласта и примыкающих слабых глинистых проелойков, мож­ но значительно повысить её устойчивость.

Проведен численный эксперимент по исследованию влияния гли­ нистого прослойка мощностью /77 , находящегося на расстоянии п от контура выработки в её кровле, на устойчивость приконтурных соляных пород.

Рассмотрены варианты проведения выработок комбайновым спо­ собом на полную мощность вынимаемого пласта.

Расчеты выполнены методом конечных элементов (МКЭ) на ЭВМ "БЭСМ-6" с использованием феноменологической модели деформирова­ ния и разрушения соляных пород при длительном действии нагрузок /2/. При решении задач учтены основные формы проявления горного

Совершенствование разработки соляных месторождений. Пермь, 1990

УДК 622.831:539.319

Т.Ф.ПЕПЕЛЯЕВА (Пермский политехнический институт)

НАПРЯЖЕННОЕ СОСТОЯНИЕ СОЛЯНОГО МАССИВА ВОКРУГ СОПРЯЖЕНИЯ СТВОЛА С КАМЕРАМИ СПЕЦИАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ

Приведены результаты решения в простран­ ственной постановке методом ГИУ задачи о напряженном состоянии приконтурных по­ род в окрестности сопряжения вертикаль­ ного шахтного ствола с камерами загру­ зочных устройств при двухскиповом подъе­ ме. Показаны условные зоны неупругих де­ формаций, определенные по теории прочно­ сти Мора с использованием паспорта дли­ тельной прочности каменной соли.

Решена задача определения напряженного состояния соляного массива в окрестности сопряжения вертикального шахтного ствола с камерами загрузочных устройств при двухскиповом подъеме.

Диаметр ствола равен 6 м. Цункер и комплекс выработок над ним (камера опрокидывателя и камера дробления) отнесены от ство­ ла на 10 м. Раскрытие ствола в месте сопряжения ствола с камера­ ми загрузочных устройств составляет 14 м. Все остальные геомет­ рические размеры рассмотренной пространственной конструкции ука­ заны на рис.1. Форма и размеры камер выбраны в соответствии с чертежами ствола № I СКРУ-I для реконструкции действупцего гор­ ного комплекса с небольшими изменениями (бункер отнесен от ство­ ла на 10 м, а не на 5 м; ось бункера расположена вертикально; сводчатая форма кровли камеры опрокидывателя заменена на плос­ кую).

Задача определения напряженного состояния массива в окрест­ ности двустороннего сопряжения ствола с камерами загрузочных уст­ ройств решена в трехмерной упругой постановке. При решении ис­ пользован пакет программ, разработанный в Пермском политехничес­ ком институте /2/ и реализующий метод граничных интегральных уравнений (ГИУ). Коэффициент бокового распора принят равным еди­ нице. Для расчета по методу ГИУ произведена дискретизация 1/4 поверхности на 200 прямоугольных элементов. Таким образом, общее

число граничных элементов составило 800, Время счета по программе ГНУ упругих смещений составило 2 часа 20 мин процессорного време­ ни ЭВМ БЭСМ-6.

На рис.1 - 2 приведены результаты расчета в виде изолиний комбинации первого и второго инвариантов тензора напряжений

/

( 7 - е sin у ) ,

О - sin

где & - среднее напряжение; Т - максимальное касательное напряжение;

(-Р - угол внутреннего трения, ^ = 30°.

Известно, что все процессы нелинейного деформирования при-' контурных соляных пород, релаксации напряжений, разрыхления, разрушения и т.д. происходят в пределах зоны неупругих деформа­ ций /I/, которая развивается во времени, но имеет предельные раз­ меры.

Для прогноза проявлений горного давления в окрестности про­ странственных сооружений в соляных породах местоположение, конфи­ гурацию и размеры зоны неупругих деформаций можно оценить по уп­ ругому решению соответствующей трехмерной задачи о напряжениях

в приконтурных породах /I/. Определенная по упругощ решению зо­ на неупругих деформаций носит название условной зоны неупругих деформаций (УЗНД).

В основу определения УЗНД положен паспорт длительной прочно­ сти соляных пород. Она находится как геометрическое место точек приконтурного массива, в которых

где Гос - предел длительной прочности породы на сдвиг, равный 1/4 предела прочности породы на одноосное сжатие при кратковре­ менном нагружении (& сж >•

На рис.1-2 заштрихована УЗНД для глубины /У = 550 м. При ^ = 0,022 МПа/м граница её совпадает с изолинией

- 0.9