RU2254465C1 - Method for estimation of relative reaction of backfill massif after its long interaction with rocks enveloping a mine - Google Patents

Method for estimation of relative reaction of backfill massif after its long interaction with rocks enveloping a mine Download PDF

Info

Publication number
RU2254465C1
RU2254465C1 RU2004103768/03A RU2004103768A RU2254465C1 RU 2254465 C1 RU2254465 C1 RU 2254465C1 RU 2004103768/03 A RU2004103768/03 A RU 2004103768/03A RU 2004103768 A RU2004103768 A RU 2004103768A RU 2254465 C1 RU2254465 C1 RU 2254465C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
rock
sample
height
filling
relative reaction
Prior art date
Application number
RU2004103768/03A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
С.А. Константинова (RU)
С.А. Константинова
Н.П. Крамсков (RU)
Н.П. Крамсков
А.П. Филатов (RU)
А.П. Филатов
Original Assignee
Акционерная компания "АЛРОСА" (ЗАО)
ОАО "Уральский научно-исследовательский и проектный институт галургии" (ОАО "Галургия")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерная компания "АЛРОСА" (ЗАО), ОАО "Уральский научно-исследовательский и проектный институт галургии" (ОАО "Галургия") filed Critical Акционерная компания "АЛРОСА" (ЗАО)
Priority to RU2004103768/03A priority Critical patent/RU2254465C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2254465C1 publication Critical patent/RU2254465C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Abstract

FIELD: mining industry.
SUBSTANCE: method includes performing compression tests according to system "cylindrical hollow sample - backfill material" in rigid matrices with different values of relation of height of backfill material, filling space between walls of rigid cylindrical matrix and sample, to sample height, which has relation of height to diameter no less than 2. sample is set in matrices in such a way, that its axis passes through matrix axis. Unified hardness passport is built in coordinates "horizontal stress - vertical stress" of rock sample. Tests of rock samples for sliding are additionally performed during compression with loads above limit of lengthy hardness of rock with construction of sliding curves in coordinates "load level - vertical deformations speed logarithm", after that rock samples in matrix are enveloped in backfill material and same tests are performed again. Relative reaction of backfill massif is determined from mathematical expression. Alignment chart is built for dependence of relative reaction of backfill material from relation of its height to height of rock sample for various levels of system load. Alignment chart is used to determine relative reaction of backfill massif during its long interaction with rocks, enveloping a mine.
EFFECT: higher reliability, higher trustworthiness, higher quality of control over processes of deformation and destruction of massifs.
5 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для количественной оценки геомеханической роли закладочного массива при его взаимодействии с боковыми породами.The invention relates to the mining industry and can be used to quantify the geomechanical role of the backfill array in its interaction with the side rocks.

При взаимодействии закладочного массива и целиков, когда породы, деформируясь, давят на уплотняющую закладку, со стороны закладочного массива на боковые породы действует реактивное горизонтальное давление (реакция закладочного массива), в результате чего породы оказываются в объемном напряженном состоянии и обладают значительно большей несущей способностью по сравнению со случаем плоского или одноосного напряженного состояния.In the interaction of the backfill massif and pillars, when the rocks, deforming, press on the sealing tab, from the side of the backfill massif, side reactive horizontal pressure (reaction of the backfill massif) acts on the lateral rocks, as a result of which the rocks are in a volumetric stress state and have a significantly higher load bearing capacity compared with the case of a plane or uniaxial stress state.

Известны способы определения реакции закладочного массива по данным измерений в натурных условиях шахт и рудников, заключающиеся в установке большого количества датчиков давления и реперных станций для измерения конвергенции породного контура в выработанном пространстве, заполненном закладочным материалом, проведении мониторинговых измерений, обработке и интерпретации их результатов (Якоби О. Практика управления горным давлением. - М.: Недра, 1986.; Хомяков В.И. Зарубежный опыт закладки на рудниках. - М.: Недра, 1984).Known methods for determining the reaction of the filling array according to measurements in the natural conditions of mines and mines, which include installing a large number of pressure sensors and reference stations for measuring convergence of the rock contour in a mined space filled with filling material, conducting monitoring measurements, processing and interpreting their results (Jacobi O. Practice of managing mountain pressure. - M .: Nedra, 1986 .; Khomyakov VI, Foreign experience of laying in mines. - M .: Nedra, 1984).

Однако указанные способы обладает значительной трудоемкостью и являются поэтому дорогостоящими. Кроме того, получающиеся результаты имеют большой разброс и недостаточно достоверны, т.к. позволяют оценить реакцию закладочного массива только в той конкретной горно-геологической и горно-технической ситуации, где проводятся натурные наблюдения.However, these methods have considerable complexity and are therefore expensive. In addition, the obtained results have a large scatter and are not reliable enough, because they allow evaluating the reaction of the stowing massif only in that specific mining-geological and mining-technical situation where field observations are carried out.

Известен способ оценки давления в закладочной смеси, которое равно реакции закладки, заключающийся в лабораторных испытаниях в условиях компрессии системы "образец-закладка" в жестких цилиндрических матрицах, на стенках которых по периметру под углом 120° установлены электрические тензодатчики, и построении графиков зависимости "напряжение - деформация сжатия" для керна и "деформация сжатия -боковое напряжение" для закладочной смеси (Блайт ДЖ.Е., Кларк И.Е. Приготовление и исследование свойств жесткой закладочной смеси для поддержания целиков // Разработка месторождений с закладкой - М.: Мир, 1987).There is a method of estimating the pressure in the filling mixture, which is equal to the reaction of the filling, consisting of laboratory tests under compression of the sample-laying system in rigid cylindrical matrices, electric strain gauges installed along the perimeter at an angle of 120 ° on the walls, and plotting the voltage dependencies - compression deformation "for core and" compression deformation - lateral stress "for the filling mixture (Blythe J.E., Clark IE. Preparation and study of the properties of the rigid filling mixture to maintain intact Ikov // Development of deposits with a bookmark - M .: Mir, 1987).

Однако этот способ также является достаточно трудоемким и дорогостоящим, не позволяет учесть прочностные свойства породного образца. Полученные результаты оценки являются недостоверными.However, this method is also quite time-consuming and expensive, does not allow to take into account the strength properties of the rock sample. The obtained evaluation results are unreliable.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому техническому решению является способ оценки относительной реакции закладочного массива при его взаимодействии с породами, вмещающими горную выработку (П. №2204716, МКИ Е 21 С 39/00, БИ №14, опубл. 20.05.2003). Способ включает проведение компрессионных испытаний системы "цилиндрический породный образец - закладочный материал" в жестких матрицах при различных значениях отношения высоты закладочного материала, заполняющего зазор между стенками жесткой цилиндрической матрицы и образцом, к высоте образца, породные образцы, у которых отношение высоты образца к его диаметру составляет не менее 2, устанавливают в матрицах таким образом, чтобы ось образца проходила через ось матрицы, после чего производят их компрессионные испытания с построением компрессионных кривых "вертикальная деформация - вертикальное напряжение" породного образца и осуществляют вычисление относительной реакции закладочного массива по формулеThe closest in technical essence and the achieved result to the proposed technical solution is a method for assessing the relative reaction of the backfill array when it interacts with the rocks containing the mine (P. No. 2204716, MKI E 21 C 39/00, BI No. 14, publ. 20.05. 2003). The method includes conducting compression tests of the system "cylindrical rock sample - filling material" in hard matrices for various values of the ratio of the height of the filling material filling the gap between the walls of the rigid cylindrical matrix and the sample to the height of the sample, breed samples in which the ratio of the height of the sample to its diameter is at least 2, set in the matrices so that the axis of the sample passes through the axis of the matrix, after which they are subjected to compression tests with construction to mpressionnyh curves "vertical strain - the vertical stress" rock sample, and calculating the relative reaction is carried filling mass according to the formula

Figure 00000002
Figure 00000002

где q - реактивное давление закладочного материала на породный образец;where q is the reactive pressure of the filling material on the rock sample;

Figure 00000003
- предел прочности породных образцов на одноосное сжатие;
Figure 00000003
- tensile strength of rock samples for uniaxial compression;

Ку - отношение вертикального напряжения, действующего на породный образец, окруженный закладочным материалом, к вертикальному напряжению, действующему на породный образец без закладки, при одном и том же значении вертикальной деформации, которое определяют по компрессионным кривым;To y is the ratio of the vertical stress acting on the rock sample surrounded by the filling material to the vertical stress acting on the rock sample without the bookmark, at the same value of vertical deformation, which is determined by the compression curves;

α - константа породы, соответствующая коэффициенту увеличения прочности породного образца при действии на него осевого давления и бокового давления σ2, определяемая из испытаний породных образцов на сжатие с построением паспорта прочности в координатах "горизонтальное напряжение - вертикальное напряжение" как тангенс угла его наклона к горизонтальной оси.α is the rock constant corresponding to the coefficient of increase in the strength of the rock sample under axial pressure and lateral pressure σ 2 , determined from compression tests of the rock samples with the construction of a strength certificate in the coordinates “horizontal stress - vertical stress” as the tangent of the angle of inclination to horizontal axis.

Указанный способ не позволяет оценить реакцию закладочного массива при его длительном взаимодействии с боковыми породами, когда последние развивают деформации и собственно давление на закладку во времени, что через определенный период делает результаты недостоверными.This method does not allow to evaluate the reaction of the backfill array during its long-term interaction with the lateral rocks, when the latter develop deformations and the actual pressure on the backfill in time, which after a certain period makes the results unreliable.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в расширении области применения и повышении достоверности получаемых результатов за счет учета длительности взаимодействия закладочного и породного массивов, вследствие чего создается возможность более корректно решать задачи управления процессами их деформирования и разрушения.The technical result of the invention consists in expanding the scope and increasing the reliability of the results by taking into account the duration of the interaction between the filling and rock masses, which creates the possibility of more correctly solving the problems of controlling the processes of their deformation and fracture.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе оценки относительной реакции закладочного массива при его длительном взаимодействии с породами, вмещающими горную выработку, включающем проведение компрессионных испытаний системы «цилиндрический породный образец - закладочный материал» в жестких матрицах при различных значениях отношения высоты закладочного материала, заполняющего зазор между стенками жесткой цилиндрической матрицы и образцом, к высоте образца, у которого отношение высоты к диаметру составляет не менее 2, его устанавливают в матрицах таким образом, чтобы ось образца проходила через ось матрицы, с построением обобщенного паспорта прочности в координатах "горизонтальное напряжение - вертикальное напряжение" породного образца, определение относительной реакции закладочного массива, дополнительно проводят испытания породных образцов на ползучесть при сжатии при нагрузках выше предела длительной прочности породы с построением кривых ползучести в координатах «уровень нагружения - логарифм скорости вертикальных деформаций», после чего породные образцы в матрице окружают закладочным материалом и проводят те же испытания, а относительную реакцию закладочного массива определяют по формулеThe specified technical result is achieved by the fact that in the method for evaluating the relative reaction of the filling massif during its long-term interaction with the rocks containing the mine, including the compression tests of the system “cylindrical rock sample - filling material” in rigid matrices at various values of the ratio of the height of the filling material filling the gap between the walls of the rigid cylindrical matrix and the sample, to the height of the sample, in which the ratio of height to diameter is not less than its 2, it is installed in the matrices so that the axis of the sample passes through the axis of the matrix, with the construction of a generalized strength certificate in the coordinates "horizontal stress - vertical stress" of the rock sample, determination of the relative reaction of the filling mass, additionally test the rock samples for creep under compression at loads above the limit of long-term strength of the rock with the construction of creep curves in the coordinates "loading level is the logarithm of the rate of vertical deformation", after breed samples in a matrix surround stowing pictures and the same tests were performed, and the relative response of filling mass is determined by the formula

Figure 00000004
Figure 00000004

где q - реактивное давление закладочного массива на породный образец;where q is the reactive pressure of the filling mass on the rock sample;

Figure 00000003
- предел прочности породных образцов на одноосное сжатие;
Figure 00000003
- tensile strength of rock samples for uniaxial compression;

σ1 - осевое сжимающее напряжение, действующее на образец, равное отношению вертикальной нагрузки на образец к площади его поперечного сечения;σ 1 - axial compressive stress acting on the sample equal to the ratio of the vertical load on the sample to its cross-sectional area;

ε - скорость вертикальных деформаций;ε is the rate of vertical deformations;

Kε - отношение скорости вертикальных деформаций (на стадии установившейся ползучести породного образца, окруженного закладочным материалом, к скорости вертикальных деформаций на стадии установившейся ползучести породного образца без закладки при одном и том же сжимающем осевом напряжении σ1;K ε is the ratio of the rate of vertical deformations (at the stage of steady creep of the rock sample surrounded by the filling material to the speed of vertical deformations at the stage of steady creep of the rock sample without the bookmark with the same compressive axial stress σ 1 ;

α - константа породы, соответствующая коэффициенту увеличения прочности породного образца при действии на него осевого давления σ1 и бокового давления σ2, определяемый из испытаний породных образцов на сжатие с построением паспорта прочности в координатах «боковое напряжение - осевое напряжение» как тангенс угла его наклона к горизонтальной оси;α is the rock constant corresponding to the coefficient of increase in the strength of the rock sample under the action of axial pressure σ 1 and lateral pressure σ 2 , determined from compression tests of the rock samples with the construction of a strength certificate in the coordinates “lateral stress - axial stress” as the tangent of the angle of inclination to the horizontal axis;

β - константа породы, соответствующая коэффициенту увеличения скорости ползучести образца при увеличении уровня нагружения

Figure 00000005
, определяемая из испытаний породных образцов без закладки на ползучесть при сжатии с построением графика «уровень нагружения
Figure 00000005
-натуральный логарифм скорости деформаций 1nε» как тангенс его наклона к горизонтальной оси;β is the rock constant corresponding to the coefficient of increase in the creep rate of the sample with increasing loading level
Figure 00000005
, determined from testing rock samples without laying creep under compression with the construction of the graph "level of loading
Figure 00000005
-natural logarithm of the strain rate 1n ε ”as the tangent of its inclination to the horizontal axis;

после чего строят номограмму зависимости относительной реакции закладочного материала от отношения его высоты к высоте породного образца при различных уровнях нагружения

Figure 00000005
системы, по которой определяют относительную реакцию закладочного массива при его длительном взаимодействии с породами, вмещающими горную выработку.then they build a nomogram of the dependence of the relative reaction of the filling material on the ratio of its height to the height of the rock sample at various loading levels
Figure 00000005
a system by which the relative reaction of the stowing massif is determined during its long-term interaction with the rocks containing the mine.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 - обобщенный паспорт прочности породы в координатах «горизонтальное напряжение - вертикальное напряжение»;The invention is illustrated by drawings, where in Fig.1 is a generalized passport of rock strength in the coordinates "horizontal stress - vertical stress";

на фиг.2 - графики зависимости натурального логарифма скорости ε продольных деформаций породных образцов на стадии установившейся ползучести от уровня нагружения системы

Figure 00000005
(а) и отношения высоты закладки к высоте образца - полноте заполнения жестких матриц закладкой А(б);figure 2 - graphs of the natural logarithm of the rate ε of longitudinal deformations of rock samples at the stage of steady creep on the level of loading of the system
Figure 00000005
(a) and the ratio of the height of the bookmark to the height of the sample - the completeness of filling the hard matrices with bookmark A (b);

на фиг.3 - графики зависимости коэффициента снижения скорости установившейся ползучести образца Kε от полноты заложения матриц закладкой А и уровня нагружения системы: где кривые 9 при

Figure 00000006
10 при
Figure 00000007
figure 3 - graphs of the dependence of the coefficient of reduction in the rate of steady creep of the sample K ε from the completeness of the matrix by bookmark A and the level of loading of the system: where are the curves 9 for
Figure 00000006
10 at
Figure 00000007

на фиг.4 - номограмма зависимости реакции

Figure 00000008
закладочного материала от уровня нагружения системы
Figure 00000009
и полноты заполнения матриц закладкой А по результатам длительных испытаний системы «образец-закладка».figure 4 - nomogram of the dependence of the reaction
Figure 00000008
filling material from the system loading level
Figure 00000009
and completeness of filling the matrices with bookmark A according to the results of lengthy tests of the system "sample-bookmark".

Способ оценки относительной реакции закладочного массива иллюстрируется на примере испытаний образцов соляных пород Верхнекамского месторождения калийных и калийно-магниевых солей. Для испытаний применяли максимально схожие между собой образцы - «близнецы» с отношением высоты (h) к диаметру (d) составляет не менее 2.The method for assessing the relative reaction of the filling mass is illustrated by the example of testing samples of salt rocks of the Verkhnekamsk deposit of potassium and potassium-magnesium salts. For testing, the most similar samples were used - “twins” with a ratio of height (h) to diameter (d) of at least 2.

Проводили испытания породных образцов на сжатие в стабилометре с построением обобщенного паспорта прочности в координатах «горизонтальное напряжение σ2 - вертикальное напряжение σ1» и получили данные на фиг.1, где 1 - криволинейная огибающая кругов Мора, 2 - ее линейная аппроксимация. По линейной аппроксимации паспорта прочности как тангенс угла наклона прямой к горизонтальной оси координат определяли константу породы α, соответствующую коэффициенту увеличения прочности породного образца при действии на него не только вертикального (осевого) давления σ1, но и горизонтального (бокового) давления σ2.We tested the rock samples for compression in a stabilometer with the construction of a generalized strength certificate in the coordinates "horizontal stress σ 2 - vertical stress σ 1 " and obtained the data in figure 1, where 1 is the curvilinear envelope of Mora circles, 2 is its linear approximation. Using the linear approximation of the strength certificate as the tangent of the angle of inclination of the line to the horizontal coordinate axis, we determined the rock constant α, corresponding to the coefficient of increase in the strength of the rock sample when not only vertical (axial) pressure σ 1 , but also horizontal (lateral) pressure σ 2 is applied to it.

Затем проводили испытания породных образцов на ползучесть при сжатии осевым давлением σ1, превышающим предел длительной прочности породы σ∞, меняя значение σ1 от σ∞ до

Figure 00000010
строили график зависимости натурального логарифма скорости ползучести на установившейся стадии Inε от нагружения образца
Figure 00000005
(фиг.2а), по которому как тангенс угла наклона прямой 3 к горизонтальной оси определяли константу породы β, характеризующую степень увеличения скорости установившейся ползучести s при увеличении уровня нагружения образца
Figure 00000005
.Then, rock samples were tested for creep under compression by axial pressure σ 1 exceeding the long-term strength of the rock σ ∞ , changing the value of σ 1 from σ ∞ to
Figure 00000010
plotted the natural logarithm of the creep rate at the steady-state stage In ε on the loading of the sample
Figure 00000005
(figa), according to which the rock constant β, which characterizes the degree of increase in the rate of steady creep s with an increase in the level of loading of the sample, was determined as the tangent of the angle of inclination of line 3 to the horizontal axis
Figure 00000005
.

Затем проводили лабораторные испытания системы «образец-закладка» на простую ползучесть в условиях двуосного сжатия при постоянной вертикальной нагрузке σ1 и зависящим от времени τ боковым подпором σ2(τ), создаваемым реакцией закладки. Испытывали породные образцы цилиндрической формы (высота h=84 мм, d=43 мм), выбуренные из одного сезонного слоя сильвинитового пласта и ориентированные перпендикулярно напластованию, в жестких матрицах с внутренним диаметром D=106 мм. Закладочный материал (гидрозакладку) отбирали в натурных условиях, он имел «возраст» 12 лет. Строили кривые ползучести в координатах «вертикальная деформация - время».Then, laboratory tests of the “sample-bookmark” system were conducted for simple creep under biaxial compression with constant vertical load σ 1 and time-dependent lateral support σ 2 (τ) created by the bookmark reaction. Rock cylindrical specimens (height h = 84 mm, d = 43 mm) were tested, drilled from one seasonal layer of a sylvinite layer and oriented perpendicular to the bedding, in rigid matrices with an inner diameter of D = 106 mm. The filling material (water filling) was taken under natural conditions; it had an “age” of 12 years. Creep curves were constructed in the coordinates “vertical deformation - time”.

После чего породные образцы в матрице окружают закладочным материалом и проводят те же испытания. Перед испытанием образцы породы и закладочного материала покрывали гидроизоляционным покрытием, зазор между ними составлял 0,2-0,3 мм. Зазор между закладочным материалом и металлической обоймой заполняли специальным цементом, приготовленным на карналлитовом растворе. Нагружение образцов осуществляли гидравлическим способом через специальные опорные шайбы, изготовленные из сильвинита. В процессе опыта измеряли вертикальные деформации ε. В экспериментах изменяли степень нагружения образцов

Figure 00000005
и полноту заполнения матриц закладочным материалом А=h3/h, где h3 - высота закладочного образца, h - высота породного образца. Продолжительность испытаний составляла 12 месяцев.After that, the rock samples in the matrix are surrounded by filling material and the same tests are carried out. Before the test, samples of the rock and the filling material were coated with a waterproofing coating, the gap between them was 0.2-0.3 mm. The gap between the filling material and the metal cage was filled with special cement prepared on a carnallite solution. The loading of the samples was carried out hydraulically through special support washers made of sylvinite. During the experiment, vertical strains ε were measured. In the experiments, the degree of loading of the samples was changed.
Figure 00000005
and the completeness of filling the matrices with the filling material A = h 3 / h, where h 3 is the height of the filling sample, h is the height of the rock sample. The test duration was 12 months.

По результатам испытаний были определены и построены графики зависимости натурального логарифма скорости установившейся ползучести породного образца от влияющих факторов (фиг.3), на которых: 3-А=0; 4-А=0,45; 5-А=0,69; 6-А=0,89; 7-

Figure 00000011
Figure 00000012
According to the test results, the dependences of the natural logarithm of the steady-state creep rate of the rock sample on influencing factors were determined and plotted (Fig. 3), on which: 3-A = 0; 4-A = 0.45; 5-A = 0.69; 6-A = 0.89; 7-
Figure 00000011
Figure 00000012

По результатам испытаний системы «образец-закладка» в жестких матрицах на ползучесть с использованием построенных графиков зависимости натурального логарифма скорости установившейся ползучести породных образцов от влияющих факторов (фиг.3) определяли коэффициент снижения скорости вертикальных деформаций на стадии установившейся ползучести породного образца в условиях взаимодействия с закладкой по формуле:According to the test results of the system "sample-bookmark" in rigid creep matrices using the constructed graphs of the dependence of the natural logarithm of the rate of steady creep of the rock samples from influencing factors (figure 3), we determined the rate of decrease in the rate of vertical deformations at the stage of steady creep of the rock sample under conditions of interaction with bookmark by the formula:

Figure 00000013
Figure 00000013

где ε3 и ε - соответственно скорости продольных деформаций породного образца без закладки и с закладкой при одном и том же значении σ1/σсжо.where ε 3 and ε are, respectively, the longitudinal strain rate of the rock sample without a bookmark and with a bookmark at the same value of σ 1 / σ squee .

На фиг.4 приведены графики зависимости коэффициента К^ от полноты заполнения матриц закладкой А:

Figure 00000014
Figure 00000015
Очевидно, что значения Kε существенно меньше 1,0.Figure 4 shows graphs of the dependence of the coefficient K ^ on the completeness of filling the matrices with bookmark A:
Figure 00000014
Figure 00000015
Obviously, the values of K ε are significantly less than 1.0.

Полагая, чтоAssuming that

Figure 00000016
Figure 00000016

Figure 00000017
получим формулу для Kε в виде
Figure 00000017
we obtain the formula for K ε in the form

Figure 00000018
Figure 00000018

где

Figure 00000019
- предел прочности породных образцов на одноосное сжатие;Where
Figure 00000019
- tensile strength of rock samples for uniaxial compression;

σ1 - осевое сжимающее активное давление на породный образец;σ 1 - axial compressive active pressure on the rock sample;

σ2=q - реактивное боковое давление закладки (реакция закладки) на образец;σ 2 = q - reactive lateral pressure of the bookmark (reaction bookmark) on the sample;

α - константа породы, соответствующая коэффициенту увеличения прочности породного образца при действии на него не только осевого давления σ1, но и бокового давления σ2, определяемая из испытаний породных образцов на сжатие с построением паспорта прочности в координатах «горизонтальное напряжение - вертикальное напряжение» как тангенс угла его наклона к горизонтальной оси;α is the rock constant corresponding to the coefficient of increase in the strength of the rock sample under the influence of not only axial pressure σ 1 but also lateral pressure σ 2 , determined from compression tests of the rock samples with the construction of a strength certificate in the coordinates “horizontal stress - vertical stress” as tangent of the angle of its inclination to the horizontal axis;

β - константа породы, соответствующая коэффициенту увеличения скорости ползучести при увеличении уровня нагружения

Figure 00000005
, определяемая из испытаний породных образцов без закладки на ползучесть при сжатии с построением графика «уровень нагружения
Figure 00000005
-логарифм скорости деформаций In ε» как тангенс его наклона к горизонтальной оси. В результате математических преобразований получим формулу для оценки относительной реакции закладки в видеβ is the rock constant corresponding to the coefficient of increase in creep rate with increasing level of loading
Figure 00000005
, determined from testing rock samples without laying creep under compression with the construction of the graph "level of loading
Figure 00000005
is the logarithm of the strain rate In ε ”as the tangent of its inclination to the horizontal axis. As a result of mathematical transformations, we obtain a formula for evaluating the relative reaction of the bookmark in the form

Figure 00000020
Figure 00000020

При этом

Figure 00000021
оценивают как среднее в интегральном смысле на интервале времени от t=0 до времени t=tcm стабилизации процесса деформирования системы «образец-закладка»;Wherein
Figure 00000021
estimated as the average in the integral sense over a time interval from t = 0 to a time t = t cm of stabilization of the deformation of the system "sample-bookmark";

На фиг.4 приведена номограмма зависимости относительной реакции закладочного материала

Figure 00000022
от отношения А (высоты h3 к высоте породного образца h) при различных степенях нагружения
Figure 00000023
системы, где
Figure 00000024
Figure 00000025
13-А=0,45; 14-А=0,69; 15-А=0,89, построенная при α=5,73 и β=16,10.Figure 4 shows the nomogram of the dependence of the relative reaction of the filling material
Figure 00000022
from the ratio A (height h 3 to the height of the rock sample h) at various degrees of loading
Figure 00000023
systems where
Figure 00000024
Figure 00000025
13-A = 0.45; 14-A = 0.69; 15-A = 0.89, constructed at α = 5.73 and β = 16.10.

Оценим количественно реакцию закладки

Figure 00000021
на конкретном примере. Пусть разрабатывается сильвинитовый пласт с применением камерной системы разработки на глубине Н=200 м при среднем объемном весе вышележащих пород γ=0,021 МН/м3, при отношении высоты целиков h к их ширине b, равном 2, и коэффициенте извлечения полезного ископаемого из недр ω=0,6. Тогда осевое сжимающее давление на целики σ1=γН/(l-ω)=10,5 МПа. Если прочность пород, слагающих целики, на одноосное сжатие σсжо равна 19 МПа, то, умножая ее на коэффициент 7,25, из-за того, что целики ленточные, получим несущую способность целиков, равной 23,75 МПа, а степень их нагружения С=0,44.Quantify bookmark reaction
Figure 00000021
on a concrete example. Let a sylvinite layer be developed using a development chamber system at a depth of H = 200 m with an average bulk density of overlying rocks γ = 0.021 MN / m 3 , with the ratio of the pillar height h to their width b equal to 2, and the mineral extraction coefficient ω = 0.6. Then the axial compressive pressure on the pillars σ 1 = γH / (l-ω) = 10.5 MPa. If the strength of the rocks composing the pillars by uniaxial compression σ squee is 19 MPa, then multiplying it by a factor of 7.25, due to the fact that the pillars are tape, we obtain the bearing capacity of pillars equal to 23.75 MPa, and the degree of their loading C = 0.44.

Если время отставания закладочных работ от очистных принять равным нулю, свойства закладочного массива такими, как у испытанного закладочного материала, полноту заполнения очистных камер А=0,7, то согласно номограмме на фиг.5 при С=0,44: А=0,7,

Figure 00000026
; при
Figure 00000027
Figure 00000028
=2,55 МПа.If the time lag of the laying work from the sewage treatment is assumed to be zero, the properties of the filling array such as that of the tested filling material, the completeness of filling of the cleaning chambers A = 0.7, then according to the nomogram in figure 5 with C = 0.44: A = 0, 7,
Figure 00000026
; at
Figure 00000027
Figure 00000028
= 2.55 MPa.

Определим степень нагружения целиков при их взаимодействии с закладочным массивом С3 при α=5,73. Получаем С3=0,25, т.е. степень нагружения целиков в окружении закладки уменьшается в 1,76 и, что наиболее существенно, изменяется режим деформирования целиков: они будут работать как жесткие, а не как податливые.Let us determine the degree of loading of the pillars during their interaction with the C 3 backfill array at α = 5.73. We get C 3 = 0.25, i.e. the degree of loading of pillars in the surroundings of the bookmark decreases by 1.76 and, most significantly, the mode of deformation of pillars changes: they will work as rigid, and not as pliable.

Использование предлагаемого способа оценки относительной реакции закладочного массива при его длительном взаимодействии с породами, вмещающими горную выработку, позволяет оперативно оценить несущую способность целиков различного назначения при разработке месторождений с закладкой, чтобы изменить параметры очистных и закладочных работ в соответствии с конкретной горно-геологической и горно-технической ситуацией для обеспечения геодинамической безопасности недр и земной поверхности.Using the proposed method for assessing the relative reaction of the stowing massif during its long-term interaction with the rocks containing the mine, it is possible to quickly evaluate the bearing capacity of pillars for various purposes in the development of deposits with a bookmark in order to change the parameters of treatment and stowing operations in accordance with a specific geological and mining technical situation to ensure the geodynamic safety of the subsoil and the earth's surface.

Claims (1)

Способ оценки относительной реакции закладочного массива при его длительном взаимодействии с породами, вмещающими горную выработку, включающий проведение компрессионных испытаний системы «цилиндрический породный образец - закладочный материал» в жестких матрицах при различных значениях отношения высоты закладочного материала, заполняющего зазор между стенками жесткой цилиндрической матрицы и образцом, к высоте образца, у которого отношение высоты к диаметру составляет не менее 2, его устанавливают в матрицах таким образом, чтобы ось образца проходила через ось матрицы, с построением обобщенного паспорта прочности в координатах "горизонтальное напряжение - вертикальное напряжение" породного образца, определение относительной реакции закладочного массива, отличающийся тем, что дополнительно проводят испытания породных образцов на ползучесть при сжатии при нагрузках выше предела длительной прочности породы с построением кривых ползучести в координатах «уровень нагружения - логарифм скорости вертикальных деформаций», после чего породные образцы в матрице окружают закладочным материалом и проводят те же испытания, а относительную реакцию закладочного массива определяют по формулеA method for evaluating the relative reaction of a filling massif during its long-term interaction with the rocks containing the mine working, including carrying out compression tests of the system “cylindrical rock sample - filling material” in rigid matrices for various values of the height ratio of the filling material filling the gap between the walls of the rigid cylindrical matrix and the sample , to the height of the sample, in which the ratio of height to diameter is at least 2, it is set in the matrices in such a way that l the sample passed through the axis of the matrix, with the construction of a generalized strength certificate in the coordinates "horizontal stress - vertical stress" of the rock sample, the determination of the relative reaction of the filling mass, characterized in that it further tests the rock samples for creep under compression at loads above the limit of long-term rock strength with the construction of creep curves in the coordinates "loading level is the logarithm of the rate of vertical deformation", after which the rock samples in the matrix of the environment They use the filling material and carry out the same tests, and the relative reaction of the filling array is determined by the formula
Figure 00000029
Figure 00000029
 где
Figure 00000030
- реактивное давление закладочного массива на породный образец;Where
Figure 00000030
- reactive pressure of the filling mass on the rock sample;
Figure 00000031
- предел прочности породных образцов на одноосное сжатие;
Figure 00000031
- tensile strength of rock samples for uniaxial compression; σ1 - осевое сжимающее напряжение, действующее на образец, равное отношению вертикальной нагрузки на образец к площади его поперечного сечения;σ 1 - axial compressive stress acting on the sample equal to the ratio of the vertical load on the sample to its cross-sectional area; ε - скорость вертикальных деформаций;ε is the rate of vertical deformations; Kε - отношение скорости вертикальных деформаций ε на стадии установившейся ползучести породного образца, окруженного закладочным материалом, к скорости вертикальных деформаций на стадии установившейся ползучести породного образца без закладки при одном и том же сжимающем осевом напряжении σ1;K ε is the ratio of the rate of vertical strains ε at the stage of steady creep of the rock sample surrounded by the filling material to the speed of vertical strains at the stage of steady creep of the rock sample without the bookmark with the same compressive axial stress σ 1 ; α - константа породы, соответствующая коэффициенту увеличения прочности породного образца при действии на него осевого давления σ1 и бокового давления σ2, определяемая из испытаний породных образцов на сжатие с построением паспорта прочности в координатах «боковое напряжение - осевое напряжение» как тангенс угла его наклона к горизонтальной оси;α is the rock constant corresponding to the coefficient of increase in the strength of the rock sample under the action of axial pressure σ 1 and lateral pressure σ 2 , determined from compression tests of the rock samples with the construction of a strength certificate in the coordinates “lateral stress - axial stress” as the tangent of the angle of inclination to the horizontal axis; β - константа породы, соответствующая коэффициенту увеличения скорости ползучести образца при увеличении уровня нагружения σ1/σсжо, определяемая из испытаний породных образцов без закладки на ползучесть при сжатии с построением графика «уровень нагружения σ1/σсжо - натуральный логарифм скорости деформаций lnε» как тангенс его наклона к горизонтальной оси,β is the rock constant corresponding to the coefficient of increase in the creep rate of the specimen with an increase in the loading level σ 1 / σ squee , determined from tests of rock samples without creep in compression with the construction of the graph “loading level σ 1 / σ squee - natural logarithm of the strain rate lnε as the tangent of its inclination to the horizontal axis, после чего строят номограмму зависимости относительной реакции закладочного материала от отношения его высоты к высоте породного образца при различных уровнях нагружения σ1/σсжо системы, по которой определяют относительную реакцию закладочного массива при его длительном взаимодействии с породами, вмещающими горную выработку.After that, a nomogram is built of the dependence of the relative reaction of the filling material on the ratio of its height to the height of the rock sample at various loading levels σ 1 / σ of the compression system, which determines the relative reaction of the filling mass during its long-term interaction with the rocks containing the mine.
RU2004103768/03A 2004-02-09 2004-02-09 Method for estimation of relative reaction of backfill massif after its long interaction with rocks enveloping a mine RU2254465C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004103768/03A RU2254465C1 (en) 2004-02-09 2004-02-09 Method for estimation of relative reaction of backfill massif after its long interaction with rocks enveloping a mine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004103768/03A RU2254465C1 (en) 2004-02-09 2004-02-09 Method for estimation of relative reaction of backfill massif after its long interaction with rocks enveloping a mine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2254465C1 true RU2254465C1 (en) 2005-06-20

Family

ID=35835851

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004103768/03A RU2254465C1 (en) 2004-02-09 2004-02-09 Method for estimation of relative reaction of backfill massif after its long interaction with rocks enveloping a mine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2254465C1 (en)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104729924A (en) * 2015-03-10 2015-06-24 中石化石油工程技术服务有限公司 Rock core strength testing instrument and method
CN104897425A (en) * 2015-06-01 2015-09-09 辽宁工程技术大学 Plane strain tunnel surrounding rock model loading observation system and measurement method thereof
CN105738208A (en) * 2016-04-25 2016-07-06 东北大学 Device and method for testing mechanical property of rock test sample under passive restraint of gravel
RU2595879C1 (en) * 2015-09-29 2016-08-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный индустриальный университет" Method for determining optimal parameters of pressing pressure and moulding powder moisture for producing ceramic wall materials
CN107038529A (en) * 2017-04-07 2017-08-11 天地科技股份有限公司 The evaluation method of strip filling body stability
CN109709278A (en) * 2019-01-11 2019-05-03 东北大学 A kind of experimental rig and method for simulating in situ environment strength of filling mass forming process
RU2790335C1 (en) * 2021-07-29 2023-02-16 Геннадий Петрович Стариков Method for determination of strength of carbon substance
CN115754235A (en) * 2022-11-17 2023-03-07 西安科技大学 Monitoring device and analysis method for interaction between ageing deformation of surrounding rock body and hardening process of filling body
CN116429593A (en) * 2023-06-13 2023-07-14 山东黄金矿业科技有限公司充填工程实验室分公司 Angle-variable bulk filling material testing device

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ЛИБЕРМАН Ю.М., ХАИМОВА-МАЛЬКОВА Р.И., Давление горных пород на закладочный массив с нелинейной характеристикой усадки // «Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых», №2, 1973, с.3-7. БЛАЙТ ДЖ Е., КЛАРК И.Е., Приготовление и исследование свойств жесткой закладочной смеси для поддержания целиков // «Разработка месторождений с закладкой», под ред. С.Гранхольма, Москва, Мир, 1987, с.241-249. *

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104729924B (en) * 2015-03-10 2018-04-24 中石化石油工程技术服务有限公司 A kind of core strength test instrument and test method
CN104729924A (en) * 2015-03-10 2015-06-24 中石化石油工程技术服务有限公司 Rock core strength testing instrument and method
CN104897425A (en) * 2015-06-01 2015-09-09 辽宁工程技术大学 Plane strain tunnel surrounding rock model loading observation system and measurement method thereof
RU2595879C1 (en) * 2015-09-29 2016-08-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный индустриальный университет" Method for determining optimal parameters of pressing pressure and moulding powder moisture for producing ceramic wall materials
CN105738208A (en) * 2016-04-25 2016-07-06 东北大学 Device and method for testing mechanical property of rock test sample under passive restraint of gravel
CN107038529B (en) * 2017-04-07 2023-09-12 天地科技股份有限公司 Evaluation method for stability of strip filling body
CN107038529A (en) * 2017-04-07 2017-08-11 天地科技股份有限公司 The evaluation method of strip filling body stability
CN109709278A (en) * 2019-01-11 2019-05-03 东北大学 A kind of experimental rig and method for simulating in situ environment strength of filling mass forming process
CN109709278B (en) * 2019-01-11 2022-03-01 东北大学 Testing device and method for simulating strength forming process of filling body in-situ environment
RU2790335C1 (en) * 2021-07-29 2023-02-16 Геннадий Петрович Стариков Method for determination of strength of carbon substance
CN115754235A (en) * 2022-11-17 2023-03-07 西安科技大学 Monitoring device and analysis method for interaction between ageing deformation of surrounding rock body and hardening process of filling body
CN115754235B (en) * 2022-11-17 2024-03-22 西安科技大学 Interaction device and monitoring method for surrounding rock time-varying and filling body hardening process
CN116429593A (en) * 2023-06-13 2023-07-14 山东黄金矿业科技有限公司充填工程实验室分公司 Angle-variable bulk filling material testing device
CN116429593B (en) * 2023-06-13 2023-08-22 山东黄金矿业科技有限公司充填工程实验室分公司 Angle-variable bulk filling material testing device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Li et al. Shear strength of rock fractures under dry, surface wet and saturated conditions
Ožbolt et al. Modeling pull-out resistance of corroded reinforcement in concrete: Coupled three-dimensional finite element model
Bonini et al. The mechanical behaviour of clay shales and implications on the design of tunnels
Palchik et al. Crack damage stress as a composite function of porosity and elastic matrix stiffness in dolomites and limestones
Xu et al. An experimental study on porosity and permeability stress-sensitive behavior of sandstone under hydrostatic compression: characteristics, mechanisms and controlling factors
Stavropoulou et al. A combined three-dimensional geological-geostatistical-numerical model of underground excavations in rock
CN115618526B (en) Rock burst energy in-situ test and evaluation method
Bian et al. Evaluating the effect of soil structure on the ground response during shield tunnelling in Shanghai soft clay
Jeong et al. Influence on lateral rigidity of offshore piles using proposed p–y curves
EA027440B1 (en) Method of predicting the pressure sensitivity of seismic velocity within reservoir rocks
RU2254465C1 (en) Method for estimation of relative reaction of backfill massif after its long interaction with rocks enveloping a mine
Vinck et al. Advanced in situ and laboratory characterisation of the ALPACA chalk research site
Rao et al. Closed-form heave solutions for expansive soils
Meier et al. Inverse Parameter identification technique using PSO algorithm applied to geotechnical Modelling
Yong et al. Modified limiting equilibrium method for stability analysis of stratified rock slopes
Wu et al. Analysis of damage evolution of sandstone under uniaxial loading and unloading conditions based on resistivity characteristics
Li et al. Effect of water on the rock strength and creep behavior of green mudstone
Casey et al. One-dimensional normal compression laws for resedimented mudrocks
Schnaid The ninth James K. Mitchell lecture: On the geomechanics and geocharacterization of tailings
Tu Prediction of the variation of swelling pressure and 1-D heave of expansive soils with respect to suction
Papamichos Analytical models for onset of sand production under isotropic and anisotropic stresses in laboratory tests
RU2408785C1 (en) Evaluation method of reaction of filling mass as per results of field studies of subsidences of earth surface
CN112946739B (en) Deep carbonate reservoir seismic rock physical template construction method and reservoir parameter prediction method in fracture-erosion hole double-hole system
Orsanic Chemo-hygro-thermo-mechanical model for simulation of corrosion induced damage in reinforced concrete
Asem Load-displacement response of drilled shaft tip in soft rocks of sedimentary origin

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner
PD4A Correction of name of patent owner
PD4A Correction of name of patent owner
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190210