Нормативная прочность закладочного материала

Под нормативной прочностью закладочного материала понимается его прочность, при которой обеспечивается безопасное проведение работ в принятые проектом сроки. Величина нормативной прочности обычно определяется временным сопротивлением на одноосное сжатие и выбирается в зависимости от горно-геологических условий, принимаемого варианта системы разработки и порядка выемки.

Искусственный закладочный массив должен выполнять задачи поддержания выработанного пространства и предотвращения опасных деформаций земной поверхности. Исходя из этого, величина нормативной прочности определяется на основании заданных нагрузок или допустимых деформаций.

При отработке камерами прочность твердеющей закладки выбирается по условию нагружения искусственных опор весом налегающих пород и собственным весом при наиболее неблагоприятных условиях работы (смежные камеры возле опоры не заложены). Тогда необходимую прочность материала искусственной опоры, если L ≥ Hрекомендуется определять по формуле:

γ_пН_п В_п К_α К_з

σ’_сж = (--------------- + γ_и h_и ) ------------,(6.4)

b_иК_ф К_t

где γ_п и γ_и - удельный вес соответственно пород и закладочного

материала; Н_п - мощность пригружающих целик налегающих пород;

В_п -ширина столба пород, приходящихся на искусственный целик;

h_и, b_и - соответственно высота и ширина искусственного целика; К_α —

коэффициент, зависящий от угла падения залежи; К_з - коэффициент

запаса прочности; К_ф - коэффициент формы; К_t — коэффициент длительной прочности.

В том случае, когда над подработанным пространством образуется свод давления, вес пригружающих пород на опору принимается в пределах свода давлении, предел прочности на сжатие закладочного материала можно определить по формуле:

γ_пh_св В_п К_α К_з

σ’_сж = (--------------- + γ_и h_и ) ------------,(6.5)

b_иК_ф К_t

где Н _св - высота свода давления.

По рекомендациям ВНИМИ принимают

К_з=1.5; К_t=0.4÷0.7;

К_ф=0,6 + 0,4 b_и/h_и,если 0,25 ≤ b_и/h_и ≤1

или К_ф=√ b_и/h_и,если 1 ≤ b_и/h_и ≤4

К_α=cos²α+λ sin²α (здесь λ – коэффициент бокового распора).

Если после полной выемки рудных целиков на пролете Lи окончательной закладки всех вторичных камер отрабатываются панельные целики, то необходимая прочность искусственного массива находится по формуле:

γ_пН_п (В+ L)К_α К_з

σ’’_сж = [------------------ + γ_и h_и ] -----------,(6.6)

В_иК_ф К_t

где В – ширина панельного целика; В_и - ширина рассчитываемого искусственного массива.

Величина В_ипринимается из условия надежного подпора подработанных пород и предотвращения опасных деформации земной поверхности, исходя из компрессионных свойств закладочного материала.

На основании сравнения полученных величин σ’_сж и σ’’_сждля применения выбирается закладочный материал, прочность которого больше.

При выемке с закладкой стенки и кровля искусственного массива могут обнажаться и дляобеспечения их устойчивости и предотвращения попадания бетона в отбиваемую руду прочность закладочного материала должна определяться по условию безопасных деформации. Для этих случаев необходимую прочность закладочного материала можно определять по формуле:

E_и Δh

σ’’’_сж = (γ_и h_и + ------------) K_з,(6.7)

h_и

где h_и - высота искусственной опоры; Е_и - модуль деформации закладочного материала; Δh - уменьшение высоты очистного пространства.

В прочных неслоистых породах деформации кровли в пределах очистного пространства шириной 6-10 м обычно не превышают 20 мм.

При устойчивых рудах и породах возможно применение восходящей слоевой выемки. При этом очистные работы производятся под защитой устойчивых руд и пород и возникают обнажения вертикальных стенок искусственного массива. Прочность закладочного материала определяется при этом по формуле (6.7). Для улучшения работы самоходного оборудования и снижения потерь отбиваемой руды почва очистного забоя (поверхность закладочного материала) специально упрочняется. В зависимости от грузоподъемности оборудования поверхностный слой толщиной не менее 0,5 м должен иметь прочность от 1.0 до 2.0 МПа.

При неустойчивых рудах и породах непосредственной кровли для обеспечения безопасности работ и полноты извлечения полезною ископаемого применяется нисходящая выемка под защитой искусственной кровли и обнаженных вертикальных стенок. Отработка начинается с выемки подкровельного слоя и создания монолитного слоя повышенной прочности. Прочность монолитного слоя и закладочного материала в каждом конкретном случае определяется горно-геологическими условиями и параметрами выемки. Обычно они устанавливаются на основании производственного эксперимента, так как трудно поддаются расчету. В особо тяжелых случаях сооружаются железо бетонные перекрытия.

Например, нарудниках Норильского ГМК толщина монолитного слоя принимается 1,0-1,5 м, а его прочность при ширине обнажаемых пролетов 6-8 м составляет 4.0-6.0 МПа. Прочность закладочного материала, размещаемого над монолитным перекрытием должна быть не менее 1,0 МПа. В результате проводимых таким образом работ формируется разнопрочный закладочный массив.