Напряженное состояние и несущая способность целиков

 

Под несущей способностью целика понимается величина действующей на него нагрузки, под влиянием которой в нем возникает состояние предельного равновесия.

Несущая способность целика зависит не только от действующих на него усилий, характера распределения напряжений, прочностных свойств материала, но также от формы и размеров целика. В расчетах необходимо учитывать, что периферийные (краевые) части целика могут быть нарушены трещинами в результате буровзрывных работ, а также из-за выветривания. Значительно снижается несущая способность целиков, если в них проводятся выработки.

Напряженное состояние целика в зависимости от соотношения его ширины b к высоте h в расчетах учитывается коэффициентом формы .

 

Распределение напряжений в широких b/h > 1 (в) и высоких b/h < 1 (б) целиках

 

 

Целик считается высоким, если b/h<1, и низким (или широким), когда b/h>1. Если в широком целике максимальное напряжение приходится на периферийную часть, то в высоком - на центральную. В средней части широкого целика давление может быть равным . Опыты на моделях из оптически активных материалов показали, что при b/h>4÷5 срединная часть целика работает в условиях всестороннего сжатия и имеет более высокую прочность. Такие целики обладают большей несущей способностью. Высокие целики, работая в условиях одно- или двухосного сжатия, переходят в предельное состояние и разрушаются при меньших нагрузках. Поэтому в расчетах при выборе целиков необходимо учитывать влияние коэффициента формы .

По строению целики бывают однородные, слоистые, составные (состоящие из отдельных частей, ориентированных в направлениях, близких к нормальной оси целика), сложные, поэтому при неоднородном строении в расчетах рекомендуется принимать среднемаксимальную прочность.

 

Зависимость коэффициента от b/h

b/h Условия применения Автор, коллектив авторов
- 0,50 0,33 0,25 - - 0,33÷1,0     1,0÷4,0 0,25÷4,0   √ b/h 0,7-0,8 0,5-0,6 0,4-0,5 0,775+0,22 b/h 0,7+0,3 b/h 0,6+0,4 b/h     b/h 0,05+0,05b/h Для слаботрещиноватых пород     - - При сухом трении или полном сцеплении на контактах целика с породами - При наличии на контактах пластичных прослойков Е. Церн Л.Д. Шевяков То же То же То же Н. Баушингер Бантинг ВНИМИ     ВНИМИ ВНИМИ    

 

Свойства пород, слагающих целик, учитываются коэффициентом структурного ослабления Кс, под которым понимается отношение прочности пород в массиве σсжм к прочности пород в образце σ°сж при одинаковом характере напряженного состояния. Значение Кс изменяется в широких пределах. Например, для Хибиногорского апатитового месторождения Кс = 0,37-0,50, пород Джезказганского меднорудного месторождения: слаботрещиноватых Кс=0,72, среднетрещиноватых Кс=0,63, сильнотрещиноватых Кс = 0,50, в зонах флексур Кс=0,40.

Коэффициент ослабления пород различной трещиноватости (по И. С. Попову)

  Характеристика трещиноватости Коэффициент ослабления
Предел изменения Среднее значение
Густая сеть по всем направлениям, несцементированные куски Густая сеть зияющих трещин по всем направлениям Густая трещиноватость Трещиноватость выше средней Средняя трещиноватость через 20- 30 см Ниже средней трещиноватость Сеть глубоких трещин через 30-50 см Малотрещиноватые породы, закрытые трещины Микротрещины почти отсутствуют Монолитные породы без признаков трещиноватости   0,0-0,001 0,001-0.020 0,01-0,04 0,04-0,09 0.09-0,12 0,12-0,30 0,30-0,40 0,40-0,60 0,60-0,80 0,8-1,0   0,0005 0,005 0,02 0,06 0,10 0,20 0,35 0,40 0,70 0.90

 

Зная величины коэффициентов ослабления Кс, формы и запаса прочности Кз, можно определить несущую способность целика из выражения

 

 

где σсж - предел прочности породы на сжатие, полученный при испытании образцов кубической формы; sц - площадь сечения целика.

При условии сохранения жесткости целиков наибольшие напряжения от воздействия вышележащих пород, заключенных в своде давления, приходятся на целики, расположенные в центральной части выработанного пространства, наименьшие — на целики у краевых зон рудного массива. При этом давление на средние целики равно (или приближается) полному весу столба пород в своде.

Если целики имеют разную жесткость, то степень нагружения каждого целика различна и зависит от их податливости (деформируемости). Картина распределения напряжений на целики в этом случае может быть самой разной.

 


 

Распределение давления на жесткие (а) и податливые (б) целики в шахт­ном поле: 1 и 2 - эпюры соответственно до и после разрушения междукамерных целиков; 3 - свод давления

 

Вследствие релаксации напряжений в отдельных податливых целиках, давление перераспределяется на более жесткие, которые из-за перенапряжения могут разрушаться (черными кружками на рис. б обозначена величина напряжений на целики после их раздавливания). Разрушение целиков в пределах шахтного поля является причиной значительного увеличения опорного давления на краевые части рудного массива и обрушения вышележащих пород. Поэтому для предотвращения подобных опасных проявлений горного давления и сохранения равновесного состояния пород размеры целиков необходимо принимать с надежным запасом прочности.

 

 








Дата добавления: 2015-10-29; просмотров: 2069;


Поиск по сайту:

При помощи поиска вы сможете найти нужную вам информацию.

Поделитесь с друзьями:

Если вам перенёс пользу информационный материал, или помог в учебе – поделитесь этим сайтом с друзьями и знакомыми.
helpiks.org - Хелпикс.Орг - 2014-2024 год. Материал сайта представляется для ознакомительного и учебного использования. | Поддержка
Генерация страницы за: 0.006 сек.