Способ определения внутренних напряжений материала сплошной выемки и закладки - RU2020116896A
Код документа: RU2020116896A
Формула
1. Способ определения внутренних напряжений материала сплошной закладки, включающий следующие этапы:
этап 1) получения данных по напряжениям материала сплошной закладки и установления соотношения напряжение-деформация в материале сплошной закладки;
этап 2) вычисления оседания поверхности в области сплошной закладки на основе теории эквивалентной высоты очистного пространства при выемке пласта с использованием метода интегрирования вероятностей;
этап 3) вычисления высоты расширения зоны трещинообразования в указанной области в условиях добычи угля со сплошной обратной закладкой;
этап 4) вычисления деформации в материале сплошной закладки на расстоянии L от задней части очистного забоя с использованием значений, полученных на этапах 2) и 3);
этап 5) вычисления внутренних напряжений в материале сплошной закладки на расстоянии L от задней части рабочего забоя.
2. Способ определения внутренних напряжений материала сплошной закладки по п. 1, в котором этап 1) включает:
получение данных параметров систем сдвига, силы и уплотнения в процессе уплотнения с помощью испытаний на уплотнение материала сплошной закладки и установление соотношения напряжение-деформация в материале сплошной закладки.
3. Способ определения внутренних напряжений материала сплошной закладки по п. 2, в котором соотношение напряжение-деформация выражается в виде:
, где σv - внутренние вертикальные напряжения материала сплошной закладки; εv - деформация материала сплошной закладки в вертикальном направлении; а и b являются постоянными коэффициентами.
4. Способ определения внутренних напряжений материала сплошной закладки по п. 1, в котором конкретным процессом вычисления оседания поверхности в области сплошной закладки на этапе 2) является расчет эквивалентной высоты очистного пространства при выемке пласта:
эквивалентная высота добычи составляет Ме=Mt+Мс, где Mt - опережающее оседание кровли; Мс - величина сжатия закладочной массы;
оседание поверхности в области сплошной закладки составляет
, где Wm - максимум оседания поверхности; r - объем влияния оседания поверхности;
максимум оседания поверхности составляет Wm=qMecosα, где q - коэффициент оседания, и α - угол наклона угольного пласта; формула для объема влияния оседания поверхности имеет вид r=H/tanβ, где H - глубина залегания, а β - основной угол влияния.
5. Способ определения внутренних напряжений материала сплошной закладки по п. 1, в котором высота расширения на этапе 3) вычисляется в соответствии с принципом эквивалентной высоты очистного пространства при выемке пласта при добыче с обратной закладкой в сочетании с высотой развития зоны трещинообразования при добыче с использованием системы разработки с обрушением или определяется путем испытаний с моделированием физического подобия.
6. Способ определения внутренних напряжений материала сплошной закладки по п. 4, в котором при вычислении высоты расширения в соответствии с принципом эквивалентной высоты очистного пространства при выемке пласта при добыче с обратной закладкой в сочетании с высотой развития зоны трещинообразования при добыче с использованием системы разработки с обрушением:
высоту развития зоны трещинообразования при добыче с использованием системы разработки с обрушением вычисляют по следующей эмпирической формуле:
формула высоты развития зоны трещинообразования при добыче угля со сплошной обратной закладкой получена в соответствии с принципом эквивалентной высоты очистного пространства при выемке пласта при добыче с обратной закладкой в сочетании с высотой развития;
зона трещинообразования претерпевает объемное расширение в процессе формирования; предполагая, что коэффициент расширения зоны трещинообразования равен k, то высота расширения в вертикальном направлении составляет
.
7. Способ определения внутренних напряжений материала сплошной закладки по п. 6, в котором, когда высоту расширения вычисляют в соответствии с принципом эквивалентной высоты очистного пространства при выемке пласта при добыче с обратной закладкой в сочетании с высотой развития зон трещинообразования при добыче с использованием системы разработки с обрушением, коэффициенты c, d, определенные в соответствии с литологией кровли, выбирают из следующей таблицы:
8. Способ определения внутренних напряжений материала сплошной закладки по п. 6, в котором конкретным содержанием этапа 4) является:
вычисление деформации сжатия SL материала сплошной закладки на расстоянии L от задней части рабочего забоя, составляющей SL=WL+Sf, где WL - оседание поверхности на расстоянии L от задней части рабочего забоя; Sf - высота расширения зоны трещинообразования в вертикальном направлении на расстоянии L от задней части рабочего забоя;
деформация материала сплошной закладки на расстоянии L от задней части рабочего забоя вычисляется как
, при этом деформация материала сплошной закладки на расстоянии L от задней части очистного забоя составляет
9. Способ определения внутренних напряжений материала сплошной закладки по п. 8, в котором конкретным содержанием этапа 5) является:
вычисление вертикального напряжения закладочной массы путем подстановки формулы деформации материала сплошной закладки на расстоянии L от задней части очистного забоя в формулу, устанавливающую соотношение напряжение-деформация в материале сплошной закладки при испытании степени уплотнения:
внутренние напряжения материала сплошной закладки на расстоянии L от задней части рабочего забоя вычисляют, как указано ниже на основе формулы расчета эквивалентной высоты очистного пространства при выемке пласта:
