Курсовая работа по «Управлению состоянием массива горных пород»

Содержание

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………..........4

1. ОЦЕНКА НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО  СОСТОЯНИЯ (НДС) НА КОНТУРЕ  ВЫРАБОТОК....................................................................5

2. РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТОВ  ОЦЕНКИ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО  СОСТОЯНИЯ (НДС) НА КОНТУРЕ  ВЫРАБОТОК В ЗОНЕ ВЛИЯНИЯ ГОРНЫХ  РАБОТ..........................12

3. МЕРОПРИЯТИЯ ПО ПРИВЕДЕНИЮ  ГОРНЫХ ВЫРБОТОК В БЕЗОПАСНОЕ  СОСТОЯНИЕ…………………………………………..14

ЗАКЛЮЧЕНИЕ..........................................................................................18

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ..........................................................................19

 ПРИЛОЖЕНИЯ 

ВВЕДЕНИЕ

Курсовая работа выполняется  по курсу «Управление состоянием массива горных пород». Работа посвящена  расчету устойчивости подземной горной выработки на больших глубинах для Кочкарского месторождения.  Работа содержит  введение, три раздела, заключение,  список литературы из двух  источников и приложения. Приведены расчеты устойчивости квершлагов и штреков на глубинах 600м, 800м, 1000м в зоне влияния горных работ и вне зоны влияния горных работ. Определялись напряжения в наиболее опасных участках горных выработок, т.е. кровле, углах кровли и стенках. Напряжения сравнивались с допустимыми по проявлениям горного давления. Предложены мероприятия по снижению удароопасности на контурах квершлагов и штреков.

В качестве исходных данных принимались следующие:

Березовское месторождение,                                                      Н=225 м

Наименование  горных пород        Плагиограниты

Первоначальные напряжения горного массива, МПа:

Вертикальные, σ_в -9,5

Продольные, σ_пр -25,2

Поперечные, σ_п -31,3

Прочностные свойства пород, МПа:

Предел прочности  на сжатие, 360,0

Предел прочности  на растяжение, σ_р 15,0

Коэффициент крепости пород, f 12-20

Коэффициент структурного ослабления пород К_о 0,7

Объемный вес, МН/м³ 0,0255

1. ОЦЕНКА НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ (НДС) НА КОНТУРЕ ВЫРАБОТОК.

За основу вычислений принята  выявленная зависимость напряжений вокруг выработки, установленная Трумбачевым  В.Ф., Катковым Г.А., Беккером Д.И., Влохом Н.П.{1}

=

где - напряжение в i-той точке контура выработки, МПа; - вертикальное и горизонтальное первоначальные напряжения горного массива, МПа; – коэффициенты концентрации, соответственно, вертикального и горизонтального напряжений от единичных нагрузок в i-той точке контура выработки.

Величины  определяются по значению расчетного угла θ по данным исследований ИГД УрО РАН. Знак (-) в таблицах соответствует растяжению (действующие нагрузки применяются сжимающими). В случае действия растягивающих напряжений знаки коэффициентов концентрации меняются на противоположные.

Определим значения коэффициентов К₁ и К₂ по формулам

= = = 2,6 (квершлаг)

= = = 3,3 (штрек)

Вычислим значения первоначальных (природных) напряжений массива горных пород: вертикальных, продольных, поперечных на различных глубинах горных работ 600м, 800м, 1000м. Результаты в таблице 1.

• Для глубины 600 м.

= -γН = -0,0255600 = -15,3МПа

= = 2,6(-15,3) = -39,78 МПа

= = 3,3(-15,3) = -50,49 МПа

• Для глубины 800 м. 

= -γН = -0,0255800 = -20,4 МПа

= = 2,6(-20,4) = -53,04 МПа

= = 3,3(-20,4) = -67,32 МПа

• Для глубины 1000 м. 

= -γН = -0,02551000 = -25,5 МПа

= = 2,6(-25,5) = -66,3 МПа

= = 3,3(-25,5) = -84,15 МПа

Таблица 1

Результаты определения  первоначальных напряжений горного  массива.

Вычислим значения напряжений на контурах выработок: квершлагов и  штреков на исследуемых глубинах. Результаты в таблице 2-7.

Таблица 2

Таблица 3

Таблица 4

Таблица 5

Таблица 6

Таблица 7

По результатам расчетов построены эпюры напряжений на контуре выработок (приложения 1-6): под соответствующими углами от контура выработки в масштабе откладываются значения полных напряжения .(рис.1).

Рис.1 Построение эпюры полных напряжений на контуре горной выработки.

Как показывают результаты расчетов, самыми напряженными участками  выработок являются стенки, кровля, углы кровли. При этом наиболее удароопасны  углы выработок. В кровле напряжения меньше, еще меньше они в стенках выработок. Вследствие различной прочности пород критическая глубина по проявлениям горного давления изменяется в широких пределах. На первом этапе для оценки критической глубины можно принять их средние значения для различных видов пород в наиболее опасных участках (углы выработок).

Для определения критических  глубин по проявлениям горного давления строятся зависимости полных напряжений в наиболее опасных точках выработки  от глубины горных работ. Для этого  по оси Х откладываются значения глубины горных работ, а по оси  Y значения полных напряжений в наиболее опасных участках контура выработки. Отдельно показываются значения допустимых напряжений. Точки пересечения установленных зависимостей с линией допустимых напряжений определяют расчетные глубины безопасного ведения горных работ Нкр.(табл.8,9; приложения 7,8).

Таблица 8.

Результаты расчетов НДС  на контуре выработок.

Таблица 9.

= (0,70,8) = 0,7360) = -252 МПа

На глубинах, превышающие  расчетные, возможны проявления горного  давления в динамических формах. В  целях обеспечения безопасности ведения горных работ необходимо разрабатывать соответствующие  мероприятия по привидению выработок  в неудароопасное состояние.

Примечание: В случае, если на исследуемых глубинах по графику не предоставляется возможным определить критическую глубину по проявлениям горного давления (она находится вне зоны графика), ее можно определить из выражения (для случаев одиночных горных выработок вне зоны влияния очистных камер):

Нкр =

где - предел прочности на сжатие в образце, МПа; γ – плотность пород, МН/м³; , - коэффициенты концентрации напряжений в опасных участках горной выработки (стенки, кровля, углы кровли), принимаются из табл. 2-7; Кгор – соотношение горизонтальных и вертикальных природных напряжений в массиве горных пород (К₁ для квершлага и К₂ для штрека).

Критическая глубина  по проявлениям горного давления в квершлагах

• В стенке

Нкр =   =   = 2368,73 м.

• В углах кровли

Нкр =   =   = 1669,3 м.

• В кровле

Нкр =   =   = 1860,38 м.

Критическая глубина  по проявлениям горного давления в штреках

• В стенке

Нкр =   =   = 2067 м.

• В углах кровли

Нкр =   =   = 1376,37 м.

• В кровле

Нкр =   =   = 1417,63м.

2. РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТОВ ОЦЕНКИ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ (НДС) НА КОНТУРЕ ВЫРАБОТОК В ЗОНЕ ВЛИЯНИЯ ГОРНЫХ РАБОТ.

Критическую глубину при  проведении горных выработок на больших  глубинах в зоне влияния очистных камер можно определять из выражения:

Нкр =

где - предел прочности на сжатие в образце, МПа; γ – плотность пород, МН/м³; , - коэффициенты концентрации напряжений в опасных участках горной выработки (стенки, кровля, углы кровли), принимаются из табл. 2; Кгор – соотношение горизонтальных и вертикальных природных напряжений в массиве горных пород (К₁ для квершлага и К₂ для штрека); , - коэффициенты концентрации напряжений подземных камер в зоне выработок.

Значения коэффициентов  и для условий крутопадающих участков рудных тел можно определить по графикам, разработанным ИГД МЧМ ССР с помощью ЭВМ для различных соотношений высоты камеры h к ее ширине m.(рис.2).

Рис.2. Коэффициенты концентрации напряжений по подземной кафедре.

Для Кочкарского месторождения высота камеры (h) составляет 50 м, мощность рудного тела (m) 10 м, высота потолочины ( r ) 5 м, и соотношение m/h равно 0,2. В данном варианте работы коэффициенты и будут равны, соответственно, 1,2 и 0.

Критическая глубина при проведении штреков на больших глубинах в зоне влияния очистных камер:

• В стенке

Нкр = = = 3570,21 м.

• В углах кровли

Нкр = = = 1093 м.

• В кровле

Нкр = = = 1172 м.

Критическая глубина при проведении квершлагов на больших глубинах в зоне влияния очистных камер:

• В стенке

Нкр = = = 3295,21 м.

• В углах кровли

Нкр = = = 1260,5 м.

• В кровле

Нкр = = = 904 м.

Результаты вычислений заносятся в таблицу 10.