Мои Конспекты
Главная | Обратная связь

...

Автомобили
Астрономия
Биология
География
Дом и сад
Другие языки
Другое
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Металлургия
Механика
Образование
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Туризм
Физика
Философия
Финансы
Химия
Черчение
Экология
Экономика
Электроника

Механизм горного удара





Помощь в ✍️ написании работы
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Крепкие горные породы, склонные к горным ударам, обладая вы­соким пределом упругости, способны аккумулировать значительные за­пасы потенциальной энергии в единице объема, которая при определен­ной степени перенапряжения способна мгновенно переходить в кине­тическую. Этим можно объяснить потерю устойчивости пород при превы­шении действующих напряжений над величиной предела прочности на сжатие. Имеющиеся запасы потенциальной энергии в этом случае реали­зуются на разрушение пород не только на контуре выработки, но и в глубине массива.

Р. Квапил считает, что горный удар возникает только в том случае, когда действующее напряжение превышает предел упругости породы, причем увеличение действующего напряжения опережает возрастание деформации породы. По Э. Айзексону сила горного удара определяет­ся энергией упругой деформации горной породы. С.Г. Авершин и В.Д. Слесарев, объясняя причину возникновения горных ударов, пред­ложили следующую гипотезу: хрупкое разрушение краевой части уголь­ного пласта в виде горного удара происходит под действием высокого опорного давления, возникающего в процессе горных работ.

И.М. Петухов, развивая эти положения, объясняет механизм горного удара скоростью нагружения краевой части массива и взаимодействием боковых пород с пластом. Хрупкое разрушение возникает тогда, когда скорость изменения напряженного состояния массива в краевой зоне превышает предельную скорость релаксации напряжений в ней вследствие пластических деформаций, т.е. когда скорость деформации пород, находящихся в предельно нагруженном состоянии, превышает макси­мально возможную скорость их пластического деформирования.

Из теории упругости известно, что элементарный объем, находящий­ся в объемном напряженном состоянии под воздействием сил σх, σу и σz, испытывает деформации в направлениях х, у, z:

 

єх= 1/E[σх - µ(σу + σz)];

 

єу =1/E[σу - µ(σх - σz);

єzz -µ(σх + σy)],

 

Зная, что накапливаемая потенциальная энергия в единице объема плоскодеформируемого упругого тела будет

U = σє/2,

можно определить потенциальную энергию в единице объема напряжен­ной горной породы

 

U=1/2(σxєу +σуєу + σzz)],

 

где σ - действующее напряжение упругого сжатия или растяжения; є — соответствующая этому напряжению деформация.

Подставляя значения єх, єу, єz полную энергию деформаций в единице объема (после преоб­разований) определим из выражения

U= 1/2E[σx2 + σу2 + σz2 - 2µ(σxσу xσzуσz)]

 

где Е, µ — соответственно модуль упругости и коэффициент Пуассона разрушаемой горной породы.

Если горный удар происходит в результате изгиба прочных горных пород кровли выработки, то накапливаемая потенциальная энергия при деформировании пачки пород по всему пролету определяется как для однопролетной балки:

1

U = ∫ (M2/2EJ)dx

0

где М - изгибающий момент; J — момент инерции сечения балки; l -пролет балки (выработки).

Величина накопленной потен­циальной энергии в деформируемой породе определяется не только действующими напряжениями, но зависит и от значения модуля упруго­сти породы Е. Следовательно породы с малым модулем упругости ин­тенсивно разрушаются даже при сравнительно небольших напряжениях (например уголь).

Баланс энергии горного удара складывается из потенциальной энергии упругого сжатия пласта (залежи) полезного ископаемого в оча­ге удара и энергии упругих деформаций боковых пород. Доля энергии пород в общем балансе энергии горного удара может изменяться от нескольких процентов (при микроударах) до 90% (при крупных гор­ных ударах в целиках). Накопленная потенциальная энергия в процессе горного удара мгновенно переходит в кинетическую, совершая разру­шение, дробление и смещение части массива.

Общий запас потенциальной энергии горного удара (по И.М. Петухову) определяется из выражения

U= Up + Uп,

 

где Up и Uп - соответственно потенциальная энергия упругих деформа­ций, накопленная в объеме полезного ископаемого (руды) и аккумули­рованная в боковых породах очага горного удара.

Up = σср2Vp/(2Ep),

Uпср0a /5

где σср — среднее значение наибольшего нормального напряжения в ме­сте удара; Ер — модуль упругости полезного ископаемого; S, Vp — соответственно площадь и объем разрушенного полезного ископаемого при ударе; а — ширина зоны разгрузки; є0 - максимальное расширение породы при разгрузке во время удара.

Вследствие того, что є0 замерить трудно, его рекомендуется опре­делять по формуле

є0 = σср/Eп,

 

где Eп - модуль упругости боковых пород. После подстановки и преобразований можно запи­сать:

U = σсрs/2(Mр.т/Ep+2a/5Eп),

 

Где Мр.т — мощность рудного тела (пласта) или зоны разрушений при горном ударе.

Накопленная в горной породе потенциальная энергия U при горном ударе реализуется на разрушение породы Uраз, кинетическую энергию разлета кусков UK, образование ударной волны UB. Часть энергии поглощается прилегающими к месту удара боковыми породами Uб и расходу­ется в виде энергии сейсмических колебаний Uc. Отсюда баланс энергии горного удара можно представить в виде

U= Uраз+UK + UB + U6 + Uc.

 

Доверь свою работу ✍️ кандидату наук!
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой



Поиск по сайту:







©2015-2020 mykonspekts.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.