pdf.php@id=6170
.pdfРис. 5. План участка ДГМК. Панель 14 шахты *57 |
(горизонт 320 м). Цифрами обоз |
начены порядковые номера целиков,* |
- тектонические трещины |
Т а б л и ц а 11. Результаты моделирования нагруж енности целиков панели 14 шахты 57 Джезказганского место!юждения
цели |
К |
|
|
6i |
а, |
|
а: |
|
К-И, |
N? |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ка |
м |
м2 |
|
|
% |
|
% |
|
% |
1 |
2 |
3 |
|
4 |
^ 5 |
6 |
7 |
|
8 |
2 |
8,5 |
39 |
5,20 |
5 0 ,7 |
5,24 |
51,1 |
0 ,4 |
||
3 |
7,5 |
60 |
5 ,5 4 |
6 8 ,1 |
4 ,5 6 |
6 8 |
,4 |
0 ,3 |
|
5 |
8,1 |
3 9 |
5,20 |
5 0 ,7 |
5,22 |
5 0 |
,9 |
0,2 |
|
6 |
6,7 |
54 |
5 ,6 9 |
7 6 ,8 |
5 ,7 9 |
7 8 |
,2 |
1,4 |
|
7 |
6,0 |
50 |
5 ,7 8 |
72,3 |
5 ,7 8 |
72,3 |
0 |
||
8 |
6 ,0 |
51 |
4 ,9 8 |
6 3 ,5 |
4 ,9 8 |
6 3 ,5 |
0 |
||
11 |
7,0 |
34 |
6,19 |
52,6 |
6 ,3 0 |
5 3 |
,6 |
1,0 |
|
32 |
6,9 |
36 |
6 |
,9 2 |
62,3 |
6 ,9 5 |
62,6 |
0 ,3 |
|
13 |
7,3 |
36 |
6 |
,8 4 |
61,6 |
6 ,8 4 |
61,6 |
0 |
|
14 |
7,3 |
45 |
6 |
,4 8 |
72,9 |
6 ,5 0 |
7 3 |
,1 |
0,2 |
17 |
7,2 |
31 |
7,71 |
5 9 ,8 |
7 ,7 6 |
6 0 ,1 |
0 ,3 |
||
18 |
6 ,4 |
35 |
6 |
,8 7 |
6 0 ,1 |
6 ,9 5 |
6 0 |
,8 |
0 ,7 |
19 |
6 Д |
34 |
7 ,3 4 |
62,4 |
7,45 |
6 3 |
,3 |
0 ,9 |
|
20 |
8,2. |
39 |
5 ,7 9 |
5 6 ,5 |
6,12 |
5 9 |
,7 |
3,2 |
|
23 |
6,6 |
31 |
6 ,5 8 |
51,0 |
6 ,6 3 |
51,4, |
0 ,4 |
||
24 |
7,9. |
36 |
7 ,0 4 |
6 3 ,4 |
7,26 |
6 5 |
,3 |
4 ,9 |
|
25 |
6 ,8 |
36 |
7,35 |
6 6,2 |
7 ,4 8 |
6 7 |
,3 |
1Д |
|
26 |
8,6 |
53 |
5 ,0 0 |
6 6 ,3 |
5,10 |
6 7 |
,6 |
1,3 |
|
29 |
8,2 |
32 |
6 ,5 2 |
52,2 |
6 ,6 7 |
5 3 |
,4 |
1,2 |
|
30 |
8 ,0 |
29 |
7 ,85 |
5 6 ,9 |
8 ,0 8 |
5 8 |
,6 |
1,7 |
|
31 |
•7,9 |
36 |
6 ,6 3 |
5 9 ,7 |
6 ,8 5 |
61,7 |
2,0 |
||
32 |
8,3 |
33 |
7,06 |
5 8,2 |
7,23 |
5 9 |
,6 |
1,4 |
|
35 |
6 ,6 |
39 |
6 ,6 6 |
6 4 ,9 |
6 ,9 8 |
6 8 |
,1 |
3,2 |
|
36 |
7,7 |
33 |
7 ,4 8 |
61,7 |
8,02 |
6 6 ,2 |
4 ,5 |
||
37 |
7,8 |
32 |
6 ,5 6 |
52,5 |
7 ,0 4 |
5 6 |
,3 |
3 ,8 |
|
38 |
8,3 |
29 |
7 ,5 3 |
5 4 ,6 |
7 ,8 6 |
5 7 |
,0 |
2,4 |
|
41 |
7,9 |
3 9 |
6,17 |
6 0,2 |
6 ,8 0 |
6 6 |
,3 |
6 ,1 |
|
42 |
7,5 |
39 |
6,22 |
6 0 ,6 |
- |
|
|
-6 0 ,6 |
|
4 3 |
7 ,8 |
41 |
6 ,6 4 |
6 8 ,1 |
- |
— -6 8 ,1 |
|||
4 4 |
8,3 |
38 |
6 ,02 |
5 7 ,2 |
6 ,4 4 |
6 i,2 |
4 ,0 |
||
47 |
7,5 |
46 |
5 ,3 2 |
61,2 |
5 ,8 0 |
6 6 |
,7 |
5 ,5 |
|
|
|
|
|
|
Окончание табл. 11 |
|
1 |
1 2 |
| 3 |
4 |
5 |
Г 6 |
7 |
8 |
48 |
7,3 |
43 |
|
|
|||
7,18. |
77,2 |
7,72 |
83,0 |
5,8 |
|||
49 |
7,7 |
44 |
5 ,8 5 |
6 4 ,4 |
6,31 |
69,4 |
5,0 |
50 |
7 ,0 |
48 |
5 ,0 4 |
60,5 |
г—' |
— |
-6 0 ,5 |
53 |
7,0 |
41 |
6,17 |
63,2 |
6,27 |
64,3 |
1Д |
54 |
7,5 |
46 |
6 ,0 6 |
6 9 ,7 |
6,20 |
71,3 |
1,6 |
55 |
7,3 |
47 |
5 ,5 4 |
65,1 |
5,71 |
67,1 |
2,0 |
56 |
6,3 |
54 |
5,25 |
70,9 |
5,47 |
73,9 |
3,0 |
59 |
7,0 |
53 |
4 ,8 3 |
6 3,7 |
4 ,8 8 |
64,7 |
1.0 |
60 |
7,4 |
4 4 |
5,61 |
61,7 |
5 ,70 |
62,7 |
1,0 |
61 |
6,2 |
51 |
5,22 |
66,6 |
5,33 |
6 8,0 |
1.4 |
65 |
7,0 |
50 |
5,19 |
6 4 ,0 |
5,25 |
65,7 |
0,8 |
66 |
7,5 |
44 |
6,02 |
66,2 |
6,18 |
68,0 |
1.8 |
67 |
7,3 |
46 |
5,26 |
6 0,5 |
5,33 |
61,3 |
0,8 |
68 |
7 ,0 |
481 |
4,42 |
5 3,0 |
4,49 |
53,9 |
0,9 |
71 |
6,5 |
52 |
4 ,4 4 |
5 7,7 |
4,47 |
58,1 |
0,4 |
72 |
7,7 |
54 |
5 ,04 |
6 8 ,0 |
5 ,0 9 |
68,7 |
0,7 |
73 |
7,0 |
4 9 |
5 ,07 |
62,1 |
5,13 |
62,8 |
0,7 |
78 |
6,3 |
51 |
5,18 |
6 6 ,0 |
5,26 |
67,1 |
1Д |
79 |
6 ,4 |
4 9 |
5,35 |
65,5 |
5,38 |
6 5,9 |
0,4 |
части панели., Механические параметры приняты согласно /7 /: соотношение модулей упругости Материалов вмещающих
пород и целиков |
|
Во/Ви, =0,881 |
коэффициент Пуассона со |
ответственно' - |
Уп =6,25 и ... V** |
-0^20. Коэффициент боко |
|
вого давления |
К |
“0,3 3 . |
|
Электрическая |
модель контактной поверхности целиков |
с кровлей выполнена в масштабе 1:1000. В процессе моде лирования получены величины давлений на целики, равные
средним напряжениям <5. |
в долях от «Н |
(высоты давящего |
столба толщи) и степень |
нагруженности целиков Р ( ,%1, |
представляющая отношение воспринимаемой массы налегающих пород к полной ирс массе в процентах^ Результаты моделиро вания с указанием параметров целиков сведены, в табл. 11.
Анализ перераспределения нагрузок на целики в панели при разрушении целиков 4 2 ,4 3 ,5 0 свидетельствует о
71
локальном характере последствий их разрушения. Так, пригруз целиков первого ряда (от разрушенных) составил 3-6% от полной массы столба налегающих пород, а давление на них возросло на 4-10% соответствующей величины до раз рушения. Суммарная величина пригруза на первый ряд це ликов составила 22% от массы, воспринимавшейся разрушен ными целиками. На второй ряд соответствующая величина составила 7%, на оставшиеся 5 рядов целиков (суммарно) — 15%. Величина пригруза .на отдельные целики второго ряда в пределах 1-2% при изменении давления на них от 2 до 3%. Таким образом, после выемки трех целиков 44% от массы, ранее поддерживаемой разрушенными,распределились на оставшиеся целики панели. Причем половина этой величины воспринята целиками первого ряда, а оставшаяся часть (56%) - боковым массивом. Учитывая результаты предыду щего эксперимента, можно сделать вывод о значительном разгружающем действии бокового массива и локальном ха рактере перераспределения давлений на междукамерные ц е лики при их частичной выемке.
3 .3 . Исследование нагруженности целиков экспериментального участка
Третий объект моделирования — экспериментальный участок Джезказганского месторождения, представляющий изолированную панель 5 7 шахты 65 ДГМК (рис. 6 ) . На этом участке ИГД АН КазССР методом ультразвукового прозвучивания проведено измерение нагруженности семи ц е ликов (1-981 г., /3 0 /) .
Панель имеет 29 столбчатых целиков, расположенных по сетке 20 х20 м. Глубина залегания Н =280 м, ширина панели достигает 130 м, длина - 180 м. Породный массив трещиноват с присутствием пересекающих участок тектони
ческих трещин. Механические параметры |
Еп |
=51 ГПа |
||
(гигапаскаль), |
=0,25 и |
Ец,' =58 |
ГПа, |
Уц=0,20. |
Коэффициент бокового давления |
принят 0 ,3 3 . |
|
||
Геометрический масштаб электрической |
модели 1 :5 0 0 . |
Параметры целиков и результаты моделирования приведены
в табл. 12. |
Через |
6 обозначено безразмерное |
давление |
на целик с |
учетом |
коэффициента формы d / k , |
равное |
7 2
Рис. fc>. план экспериментального участка ДГМК |
(панель 5 7 |
„„ |
горизонт 140 м) |
анеяь 5 7 |
шахты 6 5 , |
Рис. 7. |
Нагруженность. целиков по ширине панели |
57 |
шах |
||
ты 65 |
ДГМК. По оси абсцисс - |
нумерация целиков (а, |
б, |
||
в, |
г, д, |
е — соответственно с третьего по восьмой |
ряд. це |
||
|
|
ликов от западного края панели) |
|
|
|
|
|
$ |
|
(3 .4 ) |
|
|
|
Wcp |
’ |
||
а |
через |
|
|
||
, % - отклонение от оптимального. |
|
|
|||
|
За оптимальное значение принято приведенное среднее |
||||
по панели давление |
|
|
|
74
Рис. 8. Нагружеяность целиков по длине панели 57 шахты 65 ДГМК (а, б, в ,-, второй, третий, четвертый ряд целиков от южного края
панели}
ОПТ |
Ж ~ |
(3.5) |
£ $ - з , г . |
По данным табл. 32 построены графики распределения
давления и степени нагружеяности целиков по ширине (рис. 7) и длине (рис. 8) панели. Неравномерность давле
ния и нагруженности целиков по ширине увеличивается от ее краев к центру. Во всех сечениях увеличение давления ;на целик сопровождается уменьшением воспринимаемой им нагрузки. Заметную роль в неравномерной .нагруженности целиков играют относительно широкий (Ns 540) и сдвоенный (N? 5 4 9 -5 5 0 ) целики. Величина нагрузки превышает 100% от полной массы налегающих пород. Эти целики существенно разгружают соседние N«N? 3 0 8 ,5 3 5 ,5 3 6 и, особенно, на ходящийся между первыми, целик N? 541, нагрузка на кото
рый достигает минимального значения для центральной части панели. Характер изменения величины давления на целики относительно нагруженности выражен более слабо. Наиболь-
75 .
Т а б л и ц а 12. Исследование нагруженности целиков панели 57 шахты 6 5 Джезказганского месторождения
•N? |
|
|
|
|
*1 |
|
|
г* |
Л&11 |
цели |
ч |
|
|
• |
1 |
d; |
б 1 |
||
ка |
м |
м2 |
|
|
% |
|
% |
||
236 |
10,1 |
71,5 |
3 ,55 |
64 |
1,3 |
3,6 |
- 3 |
||
284 |
6 ,9 |
51,2 |
3,76 |
48 |
1,1 |
4,2 |
-32 |
||
285 |
9,3 |
62,5 |
3 ,3 9 |
53 |
1,3 |
3 ,4 |
- 9 , 0 |
||
295 |
9,3 |
6 3 ,0 |
3 |
,8 9 |
61 |
1,3 |
3 ,0 |
5 |
|
296 |
8,3 |
6 8,3 |
3 ,88 |
66 |
1,1 |
3,3 |
-32 |
||
306 |
*7,8 |
78,0 |
3,33 |
65 |
1,0 |
2,6 |
- 3 0 |
||
307 |
8,6 |
5 6 |
,5 |
3 |
,7 4 |
53 |
1.3 |
3 ,7 |
• 0 |
1 |
10,5 |
57,0 . |
4 |
,33 |
62 |
5 ,3 |
- 3 0 |
||
308 |
1,6 |
||||||||
310 |
8,6 |
.4 5 |
,8 |
3 ,9 9 |
46 |
1,4 |
4 ,3 |
- 1 4 |
|
531 |
8,5 |
6 5 |
,0 |
• 3 ,95 |
6 4 |
1,2 |
3,6 |
- 3 |
|
532 |
8 ,8 |
4 8,3 |
4 ,0 4 |
49 |
1,4 |
4 ,4 |
-36 |
||
5 3 3 |
9,4 |
5 7 ,8 |
3 ,5 5 |
51 |
1,4 |
3 ,8 |
- 3 |
||
5 3 5 |
9,2 |
6 6 ,0 |
3 ,9 0 |
6 4 |
1,3 |
3 ,9 |
- 5 |
||
536 |
9,0 |
47,5 |
4 ,36 |
52 |
1,5 |
5 ,0 |
-26 |
||
537 |
9,1 |
54^8 |
4,12 |
56 |
1,4 |
4*3 |
-16 |
||
5 3 8 |
8,9 |
71,5 |
3 ,7 4 |
67. |
1 ,2 |
3 ,5 |
- 6 |
||
5 3 9 |
8,5 |
64,5 |
4Д 9 |
6 8 |
1,2 |
3 ,9 |
- 5 |
||
540 |
9,7 |
119,0 |
3 ,6 3 |
108 |
1,0 |
2,8 |
- 3 2 |
||
541 |
9,3 |
4 5 |
,0 |
4 ,1 5 |
47 |
1,6 |
5 ,1 |
- 7 |
|
542 |
9,1 |
7 7 ,0 |
4,Q1 |
77 |
1,2 |
3 ,7 |
0 |
||
543 |
8 ,4 |
6 0 |
,0 . |
4 ,5 4 |
6 8 |
1,2 |
4 ,2 |
-32 |
|
5 4 4 “ |
8 ,1 |
5 6 ,0' |
4 ,5 8 |
6 4 |
1 ,2 |
4,2 |
-32 |
||
549-5509^3 |
197,3 |
3,28 |
81* |
0 ,6 |
1,5 |
-•147 |
|||
551 |
8 ,2 - |
6 4 |
,0 |
4 ,8 0 |
77 |
1,2 |
4 ,4 |
-1 6 |
|
552 |
8 ,0 |
4 8,5 |
5 ,4 6 |
66 |
1*3 |
5 ,5 |
- 3 3 |
||
5 5 3 |
8,5 |
51,0 |
4 ,6 7 |
60 |
1,3 |
4 ,7 |
- 2 1 |
||
556 |
7,8 |
6 5 |
,0 |
4 ,0 3 |
6 6 |
1,1 |
3*4 |
- 9 |
|
5 5 7 |
7,7 |
52,0 |
4,12 |
5 4 |
1,2 |
3 ,8 |
- 3 |
||
ё з а , , |
7,7 |
6 9 |
,5 |
3 ,9 7 |
69 |
1,0 |
3 ,1 |
-1 9 |
При расчете нагруженности сдвоенного целика 5 4 9 -5 5 0
принималась, удвоенная масса полного столба вышележащих пород.
Т а б л и ц а |
13. Сравнение |
степени иагружеиности целиков» |
||
полученными методами электроаналогии и ультразвука |
||||
N? |
Метод |
Ультразвуков'бй |
| Отклонение |
|
целика |
электроаналогни |
метод |
1 |
|
|
D о/ |
|
1 |
р» |
5 3 6 |
ГМ, ^ |
|
||
52 |
54 |
|
3,7 |
|
5 3 7 |
56 |
57 |
|
1,8 |
542 |
77 |
78 |
|
1,3 |
5 4 3 |
6 8 |
74 |
|
8 ,1 |
5 4 4 |
6 4 |
74 |
|
13,5 |
5 5 1 |
77 |
79 |
|
2,5 |
5 5 7 |
5 4 |
59 |
|
8,5 |
шего значения достигает величина давления |
на целик N«552, |
|||
в 1,5 раза |
превышающая среднее значение давления в па |
нели. Минимальное значение давления приходится на сдвоен
ный целик |
N« 5 4 9 -5 5 0 . Наиболее равномерное распределение |
|||
давления |
в |
сечении см.:на рис, 7 ,г. Здесь давление на четыре |
||
из |
пяти |
целиков составило « 4 Н » на оставшийся — |
||
4,4 |
уН . Аналогичная картина |
распределения давлений и |
||
нагрузок |
:на целики наблюдается |
и по длине панели. Для се |
чений (см. рис. 8 , а, б) колебания нагрузки сравнимы'с ве личиной изменения давления, характерно уменьшение давле ния на целики от восточного края панели к ее центру и за падному краю меньшей ширины из-за соответствующего расположения целиков N? 540 и 549 —550 .
Согласно результатам |
табл. 12, изменение величины при |
веденного давления <5 . |
следует характеру изменений |
давлений на целики, превосходящих по размеру отклонений
от среднего значения |
£>ср =3,7. В оптимальном режиме |
нагружения находятся |
целики N?N« 2 3 6 ,2 9 5 ,3 0 7 ,5 3 1 ,5 3 3 , |
5 3 5 ,5 3 8 ,5 3 9 ,5 4 2 ,5 5 7 . Следует считать перегруженными (на 21-33%) целики N?№ 3 0 8 ,5 3 6 ,5 4 1 ,5 5 2 ,5 5 3 . В то же время давление на целики N?N« 3 0 6 ,5 4 0 ,5 5 8 меньше опти мального ;на 19-30%. Особо отметим сдвоенный целик № 5 4 9 -5 5 0 с недогрузом, составляющим 147% от дейст вующего на него давления. Таким образом, только треть
целиков панели пребывает в оптимальном режиме нагружения.
7 7
Сравнение результатов моделирования и ультразвукового проэвучиваяия семи целиков (табл. 13) обнаруживает пре вышение величины их нагруженности, полученных в натурных условиях, от соответствующих измеренных значений на электрической модели. Наибольшее отклонение этих величин составило 13,5% от натурных результатов. Учитывая отно сительно высокую погрешность, результат можно признать удовлетворительным.
3 .4 . Моделирование лавинного разрушения целиков
Покажем возможность применения метода для исследо вания лавинного разрушения целиков. Исследование проведем на целиках панели 14 шахты 57 Джезказганского месторож дения (см., рцс. 5 ). Разрушение целика происходит в случае превышения действующего .на него давления над некоторой
критической величиной - Gyip. . Из" табл. 11 следует, |
что |
максимальная величина относительного давления |
7,85 |
приходится на целик № 30 . Для рассматриваемого участка ^ Н = 7 , 8 5 МПа последовательно, величина давления на целик М? 30 составляет 6 0 МПа. При моделировании лавин ного процесса разрушения целиков примем за величину кри
тического давления 6ГНР =7,80 ( бкр ~ 6 0 МПа), т.е. условие Si < 6 кр1яри невыполнении которого целик раз рушаем. Результаты моделирования нагруженности целиков при выполнении этого условия приведены в табл. 14. В .ней
через |
обозначено |
давление на |
I |
целик панели на пер |
||
вом этапе разрушения |
(разрушен целик N9 3 |
0 ) , через |
&F _ |
|||
то же на 'втором этапе |
разрушения |
и |
т.д. В |
табл. 35 |
пред |
ставлена величина увеличения давления на целик от этапа
к этапу, например: л sF-?'- ~Р—*1 0 0 % есть относительное
'<3гг
увеличение давления после разрушения целика N? 17. Анализ результатов табл. 14, 15 показывае|Т локальный
характер перераспределения давлений .на целики панели на каждом этапе разрушения. Также, как при разрушении цели ков в панели 14 шахты 5 7 существенно увеличивается дав ление у целиков первого ряда от разрушенных и составляет В §АвИгИмести от числа последних 2-7% величины давления
7 8