Розрахунок допустимої ширини міжкамерних ціликів

Задача визначення достатньої для заданих гірничотехнічних і гірничо-геологічних умов ширини міжкамерних ціликів складається з трьох частин. Визначення навантаження на цілик починається з формулювання деякої гіпотези, яка дозволяє висловити припущення про те, що регулярно розміщені цілики при достатній їх кількості приймають вагу всієї маси налягаючих порід у границях площі виробленого простору:

(1)

де S – площа виробленого простору, Н – глибина розміщення ціли-ків, γ – середньозважена об’ємна вага шарів порід над ціликами.

Це припущення покладено в основу методу розрахунку ціликів, запропонованого академіком Л.Д. Шевяковим. За цим методом розміри ціликів визначаються, виходячи з уявлення, що вони пра-цюють в умовах одновісного стиснення, а вертикальні напруження в любому горизонтальному перерізі розміщенні рівномірно. При цьому фактичну нерівномірність розподілення вертикальних напру-жень у ціликах враховують введенням коефіцієнта запасу міцності.

Для стовбчастих ціликів, обме-жених камерами з розмірами (рис. 4), ширину при його довжині d_ц визначають за формулою:

(2)

де Z – коефіцієнт запасу міцності, Н – глибина розміщення ціликів, γ – середньозважена об’ємна вага шарів порід над ціликами, d_ц – дов-жина цілика, h_ц – висота цілика.

В основі методу лежить уявлен-ня про рівномірний розподіл верти-кальних напружень по довільному горизонтальному перерізу ціли-ка, яке справедливе лише для високих ціликів, які знахо-дяться на ділянці видобутку.

Метод розрахунку ціликів В.В. Соколовського заснований на застосуванні теорії граничної рівноваги. Ідея методу полягає в тому, що спочатку визначають таке навантаження РАD на середній переріз цілика АD, при якому він переходить у стан граничної рівноваги, а потім порівнюють отримане значення з вагою стовпа порід над ціликом, тобто з максимально можливим навантаженням, і одержують коефіцієнт запасу міцності (рис. 5).

Рис. 5. Схема визначення напруження в цілику за В.В. Соколовським

За значенням останнього судять про відповідність обраних розмірів цілика умовам його роботи.

У випадку високих ціликів рішення задачі про визна-чення навантаження на середній переріз цілика отримується у виді:

(3)

де , r₀ – зчеплення порід у цілику, ρ – кут внутрішнього тертя.

Розрахунковий параметр μ₀ визначається з рівняння:

(4)

При ширина цілика може бути отримана тільки шляхом чисельного інтегрування на ділянці перерізу АD.

Задача визначення міцних розмірів ціликів в іншій постановці була вирішена К.В. Руппенейтом. Руйнуюче (граничне) наванта-ження на цілик визначається з рішення відповідних задач теорії пружності з урахуванням паспортів міцності порід, що складають цілик. Діюче навантаження визначається за методом Л.Д. Шев’я-кова. Далі діюче навантаження порівнюється з граничним і встановлюється, як у методі В.В. Соколовського, коефіцієнт запасу міцності.

Слід зазначити, що навантаження на цілик, що визначається за методом Л.Д. Шев’якова, завжди є максимальним і тому йде в запас міцності.

При розрахунках ціликів велике значення приділяється обґрун-туванню коефіцієнта запасу міцності. У розрахунках його величина залежно від розв'язуваних задач приймається рівною 1,8…3,0.

Аналізуючи відомі методи розрахунку міцних розмірів ціликів, слід зазначити, що всі вони в підсумку пропонують залежності, в яких обумовлена ширина ціликів залежить від ширини прими-каючих камер. Природно припустити, що проліт камери повинен мати обмеження, які в свою чергу, позначаться і на розмірах цілика. У зв'язку з цим проблема оцінки міцності незакріпленої крівлі камер (потолочини) має не менш важливе значення, чим визначення ширини цілика.