 |
|
АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология |
Порядок выполнения работы. «Выбор формы поперечного сечения (ПС) горизонтальнойЛабораторная работа № 1 «Выбор формы поперечного сечения (ПС) горизонтальной и наклонной горно-разведочной выработки (ГРВ) и материала крепи по показателям устойчивости пород кровли и боков выработки»
Краткая характеристика работы В общем комплексе по проведению горных выработок выбор формы, материала и конструкции крепи занимает особое место, т.к. от правильности этого выбора зависят: устойчивость выработки, как в период её проведения, так и во время её дальнейшей эксплуатации, а также объёмы горных работ и сроки сооружения выработок, что напрямую связано с капитальными и эксплуатационными затратами.
Цель работы Целью работы является приобретение практических навыков в выборе формы горной выработки по результатам расчётов по показателям устойчивости пород кровли и боков выработки.
Порядок выполнения работы 3.1. Исходные данные (вариант 21): Таблица 1 Исходные данные для варианта № 21
3.2. В соответствии с физико-механическими свойствами горных пород и условиями проведения выработки производим расчёт безразмерного параметра устойчивости Пу
Физико-механические свойства породы: · категория пород по трещиноватости –III; · степень трещиноватости горной породы – Среднетрещиноватые (крупноблочные) · среднее расстояние между трещинами – 0,5–1,0 м; · коэффициент структурного ослабления – 0,6; · Тонкие прослойки; кливажные отдельности; мелкие закрытые трещины; трещины залеченные; локальные значительные скопления углистых, глинистых и других материалов · предел прочности на сжатие – 12 Разведочная рассечка – подземная горизонтальная горно-разведочная выработка, проводимая из других выработок (шурфов, штолен, штреков и восстающих) вкрест простирания горных пород для установления сплошности и границ оруденения, поисков и разведки апофиз или слепых тел полезного ископаемого. Рассечки от орта отличаются тем, что они могут проводиться за пределы контакта «полезное ископаемое - пустая порода», и назначением. Орт проводится для определения мощности рудного тела от почвы до кровли пласта. От квершлага рассечка отличается размерами и назначением. Длина рассечек 3-5 м, иногда 20-40 м, реже – более 50 м. При разведке глубокозалегающих россыпей рассечки проходятся из наклонного ствола длиной 75-120 м. Предварительно выбор крепи и, соответственно, формы ПС можно произвести на основе расчёта безразмерного параметра устойчивости Пу, который используется при проектировании выработок (в типовых паспортах крепления) для рудников цветной металлургии и для угольных шахт: Пу = γН/σсж, (1) Где γ - объёмный вес горных пород, Н/м³; Н - глубина заложения горной выработки, м; σсж - предел прочности на одноосное сжатие образца горных пород, Па; σсж = 107 · ƒ (Па) = 10 · ƒ (МПа), где ƒ - коэффициент крепости горных пород и грунтов по шкале профессора М.М. Протодьяконова (ƒ= 1…20). Для районов, подверженных движениям земной коры, и для зон тектонических нарушений вместо Н принимается расчётная глубина: Нр = Кн Н, (2) Где Нр - расчётная глубина заложения выработки; Кн – коэффициент перегрузки по глубине заложения выработки: - 1,0 - в массиве, не имеющем пустот, тектонических трещин и ранее пройденных выработок; - 1,5 для районов, подверженных движениям земной коры, и для зон тектонических нарушений при отсутствии соответствующих экспериментальных данных; Нр = 1·200 = 200 м σсж = 1,2·107 Па Для дальнейших расчётов принимаем 1,2·107 Па Пу = 22500·200/1,2·107 = 0,375 3.3. По результатам расчёта производим предварительный выбор материала крепи и, соответственно, формы поперечного сечения выработки. Для этого воспользуемся рекомендациями по выбору крепи, приведенными в табл. 3.
Таблица 3 Рекомендации по выбору крепи на основании параметра устойчивости Пу.
Т.к., Пу≥0,2 то крепление рассечки будет производиться при помощи комбинированной крепи. Предварительный выбор крепи необходимо подтвердить проверочным расчётом запаса прочности пород и действующих напряжений с пределом прочности массива для боков nб и кровли nк. 3.4. Произведём проверочный расчёт запаса прочности пород и действующих напряжений с пределом прочности массива для боков nб и кровли nк. Проверочный расчёт запаса прочности пород производят, сравнивая максимальные из действующих напряжений, с пределом прочности массива. Для боков горизонтальной выработки запас прочности nб можно рассчитать по формуле nб = σсж Кс.о.Кд.п./(ρgНКσ.б.), (3) σсж - предел прочности на одноосное сжатие образца горных пород, Па; Кс.о. -коэффициент структурного ослабления пород, зависящий от системы трещиноватости обнажённого массива горных пород; Кд.п.- коэффициент длительной прочности, учитывающий уменьшение прочности породы в массиве во времени при сроке службы выработки от 3-ч и более лет; Н - глубина заложения горной выработки, м; Кσ.б. - коэффициент концентрации смещающих напряжений в боках выработки. Таблица 4 Значения коэффициента концентрации напряжений в боках выработки
nб = 1,2·107·0,6·0,6/ (22500·200·3,2) = 0,3 Аналогично оценим запас прочности пород в кровле выработки nк, причём на этом этапе кровля выработки принимается плоской. Расчёт ведём по формуле: nk = σсж Кр Кс.о.Кд.п./(ρgНКσ.к.λ), (4) где Кр – коэффициент, учитывающий соотношение между пределами прочности породы на растяжение и сжатие (для различных пород лежит в широком диапазоне, но для многих равен приблизительно 0,1); Кσ.к. - коэффициент концентрации растягивающих напряжений в кровле. Так как на первоначальном этапе расчёта кровля принимается плоской, то принимается Кσ.к. = 1,0; λ - коэффициент бокового давления (горизонтального распора), рассчитывается по коэффициенту Пуассона μ: λ = μ/(1 – μ), (5) где μ для многих пород лежит в диапазоне 0,2÷0,3(0,24). λ = 0,24/(1 – 0,24) = 0,31. nк = 1,2·107·0,1·0,6·0,6/(22500·200·1,0·0,31) =0,309.
Т.о. на основании приведённой выше методики расчётов можно принять решение о форме поперечного сечения выработки. Для этого введём градацию устойчивости пород кровли и боков выработки по коэффициенту запаса прочности на контуре выработки, который для массива горных пород можно принять nзп = 4 (для сравнения, если считать массив горных пород, окружающих выработку, строительной конструкцией из бетона, то коэффициент запаса прочности у него должен быть nзп ≥ 2). В связи с наличием в породном (не бетонном) массиве трещиноватости принимаем nзп = 4:
nзп = Кп Кб.м. Кн ∕ Ку,р., (6)
где Кп - коэффициент перегрузки для бетонной крепи Кп = 1,2; Кб.м. - коэффициент безопасности по материалу: для горных пород Кб.м. = 2,0 (для бетона Кб.м. = 1,5); Кн - коэффициент надёжности для бетонной крепи Кн = 1,15; Ку,р - коэффициент условий работы для бетонной крепи Ку,р = 0,7, тогда по формуле 6: nзп = 1,2х 2,0х1,15 ∕0,7=3,94, то в этом случае коэффициент запаса прочности для массива горных пород можно принять nзп = 4,0. В соответствии с запасом прочности пород в кровле выработки nк и запасом прочности пород для боков горизонтальной выработки nб, возможны следующие случаи: · кровля и бока устойчивы при nк ≥ 4 и nб ≥ 4; · кровля и бока относительно устойчивы при 1 < nк < 4 и 1 ≤ nб < 4; · кровля и бока неустойчивы при nк ≤ 1 и nб ≤ 1.
При этом возможны следующие случаи:
1. Если кровля неустойчива ( nк ≤ 1; nк = Rр ∕ σmin ≤ 1, т.е. Rр ≤ σmin), а бока устойчивы nб ≥ 4 или относительно устойчивы 1 ≤ nб < 4, (nб = Rсж ∕ σmax ≥ 4 Rсж > σmax), то в кровле образуется свод обрушения (равновесия). Породы, оказывают давление на крепь. Крепь будет нести полную нагрузку со стороны свода. Со стороны боков нагрузка отсутствует (горные породы в боках выработки устойчивы или относительно устойчивы). Для определения нагрузки со стороны свода пользуются расчётным методом М.М. Протодьяконова. Высота свода обрушения
b=а / tg φ, (7) где φ - угол внутреннего трения пород.
2. Когда кровля и бока неустойчивы, т.е. соблюдаются условия nк ≤ 1 и nб 1 ≤; Rр ≤ σmin; Rсж ≤ σmax, в кровле образуется свод обрушения, а в боках выработки – призмы сползания и отделившаяся порода начинает оказывать давление на крепь. 3. И кровля и бока выработки устойчивы nк ≥ 4; nб ≥ 4 или относительно устойчивы 1 < nк < 4; 1 < nб < 4 (т.е. nк ≥ 4 и 1 < nб < 4 или nб ≥ 4 и 1 < nк < 4). (Случай nк ≥ 4 или 1 < nк < 4 (схема 2) и nб ≤ 1 не рассматриваем). Прочная кровля опирается на непрочные боковые породы. Боковые породы под весом пород кровли разрушаются. При этом предельные состояния для кровли и боков выработки будут различны: выпадение отдельных кусков породы из кровли должно быть исключено, но можно допускать некоторое осыпание боков. Это говорит о том, что при nк ≥ 4 и nб ≥ 4 выработка может проектироваться без крепи, но при наличии в кровле сильной трещиноватости (категория пород по трещиноватости I...II) потребуются меры по предотвращению выпадения кусков породы из кровли - возведение облегчённой крепи (торкрет- или набрызг-бетон). По полученным в результате поверочного расчёта nк = 0,309 и nб = 0,3 делаем вывод, что кровля и бока неустойчивы (случай 2 стр. 7). Для принятия окончательного решения по выбору крепи, воспользуемся рекомендациями, приведёнными в табл. 1.28[1, стр. 71], отклоняем предварительный выбор крепи и как итог, принимаем: · тип крепи – деревянная крепь; · форма сечения выработки (рассечки) - трапециевидная.
При проектировании горно-разведочных выработок в качестве проектных сечений принимают сечения выработок в проходке. Размеры выработок в проходке определяются в каждом конкретном случае в соответствии с «Нормативами превышения сечений горно-разведочных выработок в проходке по сравнению с сечением вчерне при производстве геологоразведочных работ». Увеличение проектных (в проходке) размеров выработки в результате излишнего разрушения породы должно приниматься не более указанного ниже приведённой таблице 4. Таблица 4
Вывод: 1. На основании расчёта безразмерного параметра устойчивости (Пу = 0,375), поверочного расчёта запаса прочности пород в кровле выработки(nк = 0,309) и запаса прочности пород для боков горизонтальной выработки (nб = 0,3), а также рекомендаций, произвёл выбор материала крепи и, соответственно, формы поперечного сечения выработки (рассечка): · тип крепи - деревянная крепь; · форма сечения выработки (рассечка) - трапециевидная. 2. В соответствии с запасом прочности пород в кровле выработки (nк = 0,309) и запасом прочности пород для боков горизонтальной выработки (nб = 0,3), сделал вывод, что кровля и бока неустойчивы, т.к.nк ≤ 1 иnб ≤ 1.
Дата добавления: 2016-03-26 | Просмотры: 420 | Нарушение авторских прав |