к какому классу по устойчивости относится кровля средней устойчивости
Классификация пород кровли по устойчивости.
От устойчивости кровли в значительной степени зависят успешность отработки пласта, выбор типа и конструкция крепи и способа управления кровли.
Газообильность– количество газа, выделяющегося в подземные выработки шахт.
Газообильность абсолютная – количество газа, выделяющегося в единицу времени (м3/сут).
Газообильность относительная – количество газа, выделившегося за определенное время и отнесенное к количеству добытого угля. По относительной газообильности по газу метану шахты подразделяются на пять категорий.
Большое воздействие на горные работы оказывают такие факторы, как водообильность, опасность по внезапным выбросам и горным ударам, склонность угля к самовозгоранию и др.
Горное давление – силы (напряжения), возникающие в массиве горных пород, окружающих горную выработку. В подготовительных выработках проявляется в виде прогиба, сдвижения и расслоения кровли, вывалов породы, пучение почвы, выдавливания и разрушения краевой части пласта, обрушения кровли в призабойном пространстве, увеличении нагрузки на крепь.
Горное давление зависит от глубины расположения горной выработки, физико – механических свойств горных пород, мощности и угла залегания пластов, размера поперечного сечения выработки, способа разрушения горных пород, механических характеристик крепи и других факторов.
Неустановившееся (первичное) давление – в этом случае процесс деформирования, т.е. смещения пород, окружающих горную выработку, затухает медленно и продолжается еще некоторое время, например, недели, месяцы и т.п. При наличии неустановившегося горного давления дополнительное смещение контура выработки в зависимости от величины горного давления и свойств пород может достигать значений от нескольких до десятков сантиметров; т.е. давление возрастает или уменьшается с течением времени, в результате ведения горных работ, ползучести пород и пр.
Установившееся (вторичное) давление – горное давление считают установившимся, когда дальнейшего изменения напряжений в массиве пород и деформаций, т.е. смещений горных пород в кровле и стенках выработок, не происходит; т.е. давление не изменяется с течением времени.
В тех случаях, когда выработка долгое время остается незакрепленной, в окружающем массиве происходит отслоение горных пород. Этот процесс протекает до тех пор, пока кровля выработки не примет форму свода. В зависимости от физико – механических свойств пород форма и размеры свода могут быть различными.
Свод воспринимает на себя давление вышележащих пород и передает его на боковые стенки выработки, т.е. уравновешивает горное давление. Такой свод называется сводом естественного равновесия. Свод естественного равновесия образуется в течение некоторого промежутка времени. Образование свода сопровождается постоянным возрастанием горного давления, которое, достигнув максимального значения, устанавливается постоянным.
Возрастающее давление горных пород до момента образования свода естественного равновесия называется, как указывалось выше, первичным горным давлением (неустановившимся).
Постоянное давление, создаваемое весом породы внутри свода естественного равновесия в течение всего периода устойчивости свода, называетсяустановившимся (вторичным) горным давлением.
 |
| Горное давление в горизонтальных выработках по гипотезе проф. М.М.Протодьконова |
Породы обрушаются до образования поверхности неправильного очертания – наз. сводом обрушения, за пределами которого образуется свод естественного равновесия в виде параболы, который воспринимает давление вышележащих пород. На крепь оказывает давление лишь порода, заключенная внутри свода обрушения.
Высота этого свода в:
в=а/f, где
а- половина ширины выработки;
f- коэф. крепости по Протодьконову;
для выработки со сроком службы более 1 года:
в=2а/f;
к какому классу относится неустойчивая кровля
Какому классу по устойчивости относится неустойчивая кровля
Классификация пород кровли
Рассмотрим некоторые характеристики пород кровли, оказывающие влияние на эффективность работ выемочных машин.
Породы кровли могут быть классифицированы по различным признакам: об- рушаемости, устойчивости и т. д.
Кровля пласта состоит из отдельных слоев пород и пачек, разделенных плоскостями напластования. В зависимости от склонности слоев пород к обрушению различают ложную, непосредственную и основную кровли.
Под ложной кровлей понимают легкообрушающиеся слои небольшой мощности (до 0,3 — 0,5 м), залегающие непосредственно над пластом угля. Эти слои обру- шаются или одновременно с выемкой угля, или через небольшой промежуток времени после обнажения кровли.
Наличие ложной кровли осложняет технологиче-ский процесс выемки угля.
Иногда с целью предотвращения обрушения ложной кровли в верхней части пласта оставляют пачку угля.
Непосредственная кровля — толща пород, залегающая непосредственно над пластом угля, давление которой в пределах призабойного пространства в основном воспринимается крепью и целиком угля. Она не может держаться в пределах призабойного пространства в течение более или менее продолжительного времени без крепи. После удаления последней она обрушается.
Основная кровля — залегающие над непосредственной кровлей слои пород достаточной мощности, не обрушающиеся одновременно с обрушением непосредственной кровли, давление которой воспринимается целиком угля и обрушенной породой или закладкой. Основная кровля может быть обнажена на большой площади. Она приходит в движение спустя некоторое время после обрушения или оседания непосредственной кровли.
В связи с давлением кровли на непосредственную и основную различают первичное и вторичное горное давление. Первичное давление связано с оседанием непосредственной кровли, вторичное — с обрушением основной.
Различают также непосредственную и основную почву пласта. Породы, залегающие непосредственно под угольным пластом, называют непосредственной почвой. От ее свойств зависят явление пучения, вдавливание в нее крепи, а на крутом падении — сползание и обрушение. Породы, залегающие ниже непосредственной почвы, называют основной почвой.
Существует классификация пород кровли по устойчивости, под которой понимают свойство горных пород образовывать устойчивые обнажения без крепи при ведении горных работ. По устойчивости породы кровли делят на пять классов:
весьма неустойчивая — без крепи не дает устойчивых обнажений, обрушается вслед за подвиганием забоя;
неустойчивая — устойчивость сохраняется в течение 2 — 3 часов в призабой- ной полосе шириной 1м;
средней устойчивости — в призабойной полосе шириной до 2 м устойчивость сохраняется до 1 суток;
устойчивая — устойчивость в призабойной полосе шириной до 2,9 м сохраняется до 2 суток;
весьма устойчивая — обладает длительной устойчивостью в призабойной полосе шириной 5 — 6 м.
Классификация пород кровли по устойчивости.
От устойчивости кровли в значительной степени зависят успешность отработки пласта, выбор типа и конструкция крепи и способа управления кровли.
Газообильность– количество газа, выделяющегося в подземные выработки шахт.
Газообильность абсолютная – количество газа, выделяющегося в единицу времени (м3/сут).
Газообильность относительная – количество газа, выделившегося за определенное время и отнесенное к количеству добытого угля. По относительной газообильности по газу метану шахты подразделяются на пять категорий.
Большое воздействие на горные работы оказывают такие факторы, как водообильность, опасность по внезапным выбросам и горным ударам, склонность угля к самовозгоранию и др.
Горное давление – силы (напряжения), возникающие в массиве горных пород, окружающих горную выработку. В подготовительных выработках проявляется в виде прогиба, сдвижения и расслоения кровли, вывалов породы, пучение почвы, выдавливания и разрушения краевой части пласта, обрушения кровли в призабойном пространстве, увеличении нагрузки на крепь.
Горное давление зависит от глубины расположения горной выработки, физико – механических свойств горных пород, мощности и угла залегания пластов, размера поперечного сечения выработки, способа разрушения горных пород, механических характеристик крепи и других факторов.
Неустановившееся (первичное) давление – в этом случае процесс деформирования, т.е. смещения пород, окружающих горную выработку, затухает медленно и продолжается еще некоторое время, например, недели, месяцы и т.п. При наличии неустановившегося горного давления дополнительное смещение контура выработки в зависимости от величины горного давления и свойств пород может достигать значений от нескольких до десятков сантиметров; т.е. давление возрастает или уменьшается с течением времени, в результате ведения горных работ, ползучести пород и пр.
Установившееся (вторичное) давление – горное давление считают установившимся, когда дальнейшего изменения напряжений в массиве пород и деформаций, т.е. смещений горных пород в кровле и стенках выработок, не происходит; т.е. давление не изменяется с течением времени.
В тех случаях, когда выработка долгое время остается незакрепленной, в окружающем массиве происходит отслоение горных пород. Этот процесс протекает до тех пор, пока кровля выработки не примет форму свода. В зависимости от физико – механических свойств пород форма и размеры свода могут быть различными.
Свод воспринимает на себя давление вышележащих пород и передает его на боковые стенки выработки, т.е. уравновешивает горное давление. Такой свод называется сводом естественного равновесия. Свод естественного равновесия образуется в течение некоторого промежутка времени. Образование свода сопровождается постоянным возрастанием горного давления, которое, достигнув максимального значения, устанавливается постоянным.
Возрастающее давление горных пород до момента образования свода естественного равновесия называется, как указывалось выше, первичным горным давлением (неустановившимся).
Постоянное давление, создаваемое весом породы внутри свода естественного равновесия в течение всего периода устойчивости свода, называетсяустановившимся (вторичным) горным давлением.
|
| Горное давление в горизонтальных выработках по гипотезе проф. М.М.Протодьконова |
Породы обрушаются до образования поверхности неправильного очертания – наз. сводом обрушения, за пределами которого образуется свод естественного равновесия в виде параболы, который воспринимает давление вышележащих пород. На крепь оказывает давление лишь порода, заключенная внутри свода обрушения.
Высота этого свода в:
в=а/f, где
а- половина ширины выработки;
f- коэф. крепости по Протодьконову;
для выработки со сроком службы более 1 года:
в=2а/f;
Классификация пород кровли
Рассмотрим некоторые характеристики пород кровли, оказывающие влияние на эффективность работ выемочных машин.
Породы кровли могут быть классифицированы по различным признакам: обрушаемости, устойчивости и т.д.
Кровля пласта состоит из отдельных слоев пород и пачек, разделенных плоскостями напластования. В зависимости от склонности слоев пород к обрушению различают ложную, непосредственную и основную кровли.
Под ложной кровлей понимают легкообрушающиеся слои небольшой мощности (до 0,3–0,5 м), залегающие непосредственно над пластом угля. Эти слои обрушаются или одновременно с выемкой угля, или через небольшой промежуток времени после обнажения кровли.
Наличие ложной кровли осложняет технологический процесс выемки угля. Иногда с целью предотвращения обрушения ложной кровли в верхней части пласта оставляют пачку угля.
Непосредственная кровля — толща пород, залегающая непосредственно над пластом угля, давление которой в пределах призабойного пространства в основном воспринимается крепью и целиком угля. Она не может держаться в пределах призабойного пространства в течение более или менее продолжительного времени без крепи. После удаления последней она обрушается.
Основная кровля — залегающие над непосредственной кровлей слои пород достаточной мощности, не обрушающиеся одновременно с обрушением непосредственной кровли, давление которых воспринимается целиком угля и обрушенной породой или закладкой. Основная кровля может быть обнажена на большой площади. Она приходит в движение спустя некоторое время после обрушения или оседания непосредственной кровли.
В связи с делением кровли на непосредственную и основную различают первичное и вторичное горное давление. Первичное давление связано с оседанием непосредственной кровли, вторичное — с обрушением основной.
Склонность пород кровли к обрушению зависит от их непосредственного состава и строения. Песчаники и известняки менее склонны к обрушению, они относятся к труднообрушающимся породам, различные сланцы — к легкообрушающимся. При этом слоистость и трещиноватость пород кровли способствуют усилению ее обрушаемости.
Различают также непосредственную и основную почву пласта. Породы, залегающие непосредственно под угольным пластом, называют непосредственной почвой. От ее свойств зависят явление пучения, вдавливание в нее крепи, а на крутом падении — сползание и обрушение. Породы, залегающие ниже непосредственной почвы, называют основной почвой.
Породы кровли по обрушаемости, по классификации б. ВУГИ, делятся на четыре класса:
1. В непосредственной кровле залегают легкообрушающиеся породы мощностью не менее 6–8-кратной мощности разрабатываемого пласта.
2. В непосредственной кровле залегают легкообрушающиеся породы мощностью менее 6–8-кратной мощности разрабатываемого пласта, в основной же кровле залегают труднообрушающиеся породы, которые обрушаются после обнажения на значительной площади.
3. В непосредственной кровле залегают относительно мощные слои труднообрушающихся пород, не обрушающиеся вслед за выемкой угля и перемещением крепи. Кровля способна сохранять свою устойчивость после обнажения.
4. В непосредственной кровле залегают породы, склонные к плавному прогибу без значительных трещин и разрывов (на пластах мощностью до 1,0 м).
Эта классификация широко применялась для выбора соответствующего способа управления кровлей при применении индивидуальной деревянной крепи.
Из приведенной классификации следует, что наличие того или иного класса пород в непосредственной кровле предопределяет характер проявлений горного давления. При наличии в непосредственной кровле пород первого класса, когда при ее обрушении происходит самоподбучивание основной кровли, нагрузки на крепь формируются только под действием веса пачки пород непосредственной кровли. Когда же основная кровля не подбучивается, что имеет место при породах второго класса, нагрузка на крепь формируется весом слоев пород непосредственной и основной кровли. В этом случае крепь не всегда может противостоять возникающим нагрузкам.
На крутых пластах кроме обрушения кровли происходит сползание пород почвы. Для таких условий была разработана классификация ДонУГИ, в которой породы кровли разделены на шесть классов.
Существует также классификация пород кровли по устойчивости, под которой понимают свойство горных пород образовывать устойчивые обнажения без крепи при ведении горных работ. По устойчивости породы кровли делят на пять классов:
весьма неустойчивая — без крепи не дает устойчивых обнажений, обрушается вслед за подвиганием забоя;
неустойчивая — устойчивость сохраняется в течение 2–3 ч. в призабойной полосе шириной 1 м;
средней устойчивости — в призабойной полосе шириной до 2 м устойчивость сохраняется до 1 сут;
устойчивая — устойчивость в призабойной полосе до 2,9 м сохраняется до 2 сут;
весьма устойчивая — обладает длительной устойчивостью в призабойной полосе шириной 5—6 м.
Классификация горных пород по устойчивости и крепости. Классификация горных пород по происхождению и механическому строению
Страницы работы
Содержание работы
Основы горного дела
Классификация горных пород по устойчивости и крепости
Физико-механические свойства горных пород являются главными факторами, определяющими выбор системы и технологию добычи. К наиболее существенным из них относятся устойчивость и крепость.
Устойчивость характеризует способность горных пород при той или иной площади поверхности обнажения не обрушаться. Она является одним из основных признаков для выбора систем подземной разработки, определения её параметров и способов крепления горных выработок.
Крепость это комплексная характеристика горных пород, характеризующая их сопротивляемость разрушению, зависит от таких свойств как твёрдость, вязкость, трещиноватость, наличие прослоек и включений.
По устойчивости горные породы делят на пять групп:
1.Очень неустойчивые – (плывуны, сыпучие и рыхлые породы), которые не допускают обнажения кровли и боков выработки.
2.Неустойчивые – допускают некоторое обнажение кровли, но требуют прочного её крепления вслед за выемкой.
3.Средней устойчивости – допускают обнажения кровли на большой площади, требуют поддержания при длительном обнажении кровли.
4.Устойчивые – допускают обнажения на большой площади, поддержание требуется в отдельных местах.
5.Очень устойчивые – допускают без поддержания обнажения на большой площади.
По сопротивляемости разрушению от воздействия внешних сил, горные породы классифицируются:
1.По относительной крепости.
2.По удельной работе разрушения.
К первой группе принадлежит классификация пород проф. Протодьяконова, согласно которой все горные породы разделены на 10 категорий. Каждой категории соответствует относительный показатель – коэффициент крепости горной породы «f», представляющий собой сотую часть предела прочности на одноосное сжатие «Сигма»: f = 0,01 «Сигма сж.». Величина коэффициента крепости колеблется от 0,3 – 10-я категория, до 20 – 1я категория.
Другие классификации разработаны для расчёта норм и различных исходных показателей применительно к отдельным производственным процессам. Например «Единая классификация горных пород по буримости и взрываемости», в основу которой положены скорость бурения и удельный расход ВМ.
Классификация горных пород по происхождению и механическому строению
По происхождению горные породы делят на три класса:
1.Осадочные породы, которые образовались при осаждении веществ на дне водоёмов, водных бассейнов, на поверхности материков и особенностью которых является слоистость, т. е. Чередование слоёв различного состава, что было вызвано периодическим изменением условий осадконакопления.
2.Магматические породы, которые образовались в результате застывания магмы на поверхности Земли или в недрах земной коры.
3.Метаморфические горные породы, которые образовались из изверженных и осадочных пород в процессе изменения (метаморфизма) под влиянием высокой температуры и давления. Это происходило при погружении горных пород в более глубокие горизонты земной коры или при температурном воздействии на них магмы, поднимающейся наверх.
По механическому строению горные породы подразделяются на три группы:
1.Твёрдые,- если связь между слагающими частицами (зёрнами) – жёсткая (граниты, гнейсы, песчанники и др.).
2.Связные, — если частицы связаны глинистыми минералами, обладающими пластичными свойствами (глины, суглинки, бокситы).
3.Рыхлые,- если частицы не связаны между собой (песок, гравий).
Как физические тела, горные породы характеризуются плотностными, упругими, прочностными, тепловыми, электрическими, магнитными, радиационными и другими свойствами, такими как пористость, хрупкость, пластичность, абразивность.
Основная терминология подземной разработки
При разработке угольных месторождений подземным способом, горное предприятие называется шахтой, открытым способом – карьер или разрез. При разработке рудных месторождений подземным способом – рудником.
Горные выработки это полости в толще полезного ископаемого или пустых пород, образуемые в результате горных работ.
Поиски и разведка М.П.И. связана с проведением разведочных работ, а разработка месторождений – эксплуатационных горных выработок. При этом доступ с земной поверхности к месторождению обеспечивается капитальными вскрывающими выработками, подготовка участков продуктивной толщи к отработке – подготовительными выработками, непосредственно извлечение полезного ископаемого – очистными выработками.
Горные выработки могут начинаться с поверхности Земли или не иметь выхода на земную поверхность. Начало подземной горной выработки, которым она примыкает к поверхности или к другой выработке называется устьем. Поверхность ограничивающая горную выработку и перемещающаяся в результате горных работ носит название забоя. Само рабочее место у этой поверхности, где сосредотачиваются горные работы по разрушению и погрузке породы, называется призабойным пространством.