Естественное поддержание очистного пространства

Для поддержания кровли или боков открытого очистного пространства в виде камер (или так называемых заходок) между ними оставляют естественные (рудные) целики (рис. 22).

По форме целики бывают ленточные и изолированные. Изолированные целики в поперечном сечении бывают: круглыми, прямоугольными (в т.ч. - квадратными) и неправильной формы.

По назначению целики бывают междупанельные и междукамерные при отработке горизонтальных и наклонных месторождений, междуэтажные (МЭЦ) и междукамерные (МКЦ) — при отработке крутопадающих месторождений.

Панельные целики, МЭЦ и МКЦ должны (с определенным запасом прочности) выдерживать с учетом угла падения залежи вес всей вышележащей толщи пород, а опорные — вес той части налегающих пород, которая приходится на них в пределах свода естественного равновесия, формируемого между смежными панельными целиками.

Расчетная площадь целика

S n γ H Кα

s = ---------------------------- ,

σсж Кф

где s – площадь целика, м²;

s = a b ,

где аи b — поперечные размеры прямоугольного целика в плане, м;

S — площадь поддерживаемых налегающих пород, м²;

n — коэффициент запаса прочности (для опорных 2-3, для остальных 3-5);

γ— объемный вес налегающей толщи, т/м³;

H — глубина от уровня дневной поверхности, м;

Кα — коэффициент, учитывающий угол падения залежи (при α =0 Кα =1,

при α =90 Кα =0,35-0,5)

σсж — кубиковая прочность материала целика на сжатие, т/м² (или МПа х 100)

Кф — коэффициент формы целика, учитывающий соотношение ширины целика bк его высоте h и определяемый по формулам:

Кф = b / h при b >= h

и Кф = √ (b/h) при b <=h.

Суть этого коэффициента заключается в следующем (рис.23):

а) с превышением высоты целика над его шириной и дальнейшим увеличением этой разницы материал целика в возрастающей степени начинает испытывать напряжения от сдвигающих сил. Предельная прочность натурных материалов на сдвиг значительно меньше предельной прочности на сжатие, в связи с чем прочность целика падает при прочих равных условиях;

б) с превышением ширины целика над его высотой и дальнейшим увеличением этой разницы во внутренней части целика создается область всестороннего сжатия материала целика. Предельная прочность материалов в условиях всестороннего сжатия резко увеличивается (в десятки-сотни раз), благодаря чему несущая способность целика увеличивается при прочих равных условиях.

При расчетах прочных размеров целиков обязательно учитываются все выработки, пройденные внутри целика и существенно снижающие его прочностные свойства.

Площадь поддерживаемых целиком налегающих пород (S) складывается как из поперечных размеров целика (a и b), так и из пролетов обнажений между смежными целиками (Lпр).

S = (a + Lпр) х (b + Lпр)

Пролеты обнажений принимаются в зависимости от устойчивости естественной потолочины (т.е. верхней части обнажения очистного пространства — кровли).

Принимаются пролеты обнажений:

- до 3 м — для малоустойчивых пород;

- от 3 до 8м — для пород средней устойчивости;

- более 8 м — для устойчивых пород.

При недостаточной устойчивости пород кровли возможно искусственное их упрочнение специальными методами (см. Искусственное поддержание очистного пространства) или оставление рудной корки, если руды более устойчивы, чем располагаемые над ними породы.