1. РЕСПУБЛИКА КАЗАХСТАН
(19) KZ (13) A4 (11) 28590
(51) E21C 39/00 (2006.01)
КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ
МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ
(21) 2013/0534.1
(22) 19.04.2013
(45) 16.06.2014, бюл. №6
(72) Помашев Айжан Оналовна; Смаилова
Гульбагдам Жусуповна; Аширбекова Роза
Оразалиевна; Нурлыбаев Рымбек Орынбасарович
(73) Республиканское государственное предприятие
на праве хозяйственного ведения "Казахский
национальный технический университет им.
К.И. Сатпаева" Министерства образования и науки
Республики Казахстан
(56) Методические указания по определению
прочности горных пород на сжатие. Изд. ВНИМИ,
Л., 1973г
(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НЕСУЩЕЙ
СПОСОБНОСТИ ЦЕЛИКА
(57) Применяется в горнорудной промышленности
при разработке мощных рудных залежей с
формированием из рудного же материала
столбчатых поддерживающих целиков с диаметром
от 7 до 10 м.
Предложен способ определения несущей
способности целика при одноосном сжатии. Для
осуществления способа испытываются 5-10
подобных целику образцов из материала этого же
целика. Определяются значения разрушающей
нагрузки Р1, Р2, Р3,---, Р10 в зависимости от высоты
h1, h2, …, h10 или от объема V1, V2, Vl0 образцов.
Такие результаты позволяют построить графики
зависимости P(h) или P(V) (см. фиг.1), которые до
точки А на графике дают часть линейной
зависимости разрушающей силы Р от размеров h и
V образцов, геометрически подобных натуральному
целику, т.е. получают часть линейной области
закона Гука.
После такой правильной ориентации прямых P(h)
и P(V), их продлевают до точки В, соответствующей
высоте hц или объему Vц реального целика, а затем,
проведя от точки В горизонталь до точки
пересечения с вертикальной осью, находят
приблизительную предельную несущую
способность Рпр.ц. целика.
(19)KZ(13)A4(11)28590

2. 28590
2
Способ определения несущей способности
целика относится к горному производству, а именно
к расчетам целика тесно связанных с
физико-механическими характеристиками
разрабатываемого полезного ископаемого и
параметрами обнажений в подземных выработках.
Устойчивость, несущая способность целика зависит
от формы и временного сопротивления материала
его раздавливанию. Применительно к этим
вопросам и необходимо изучать сопротивляемость
горных пород разрушению при испытании их
образцов на сжатие.
Известно, что исследования [Влияние
соотношения размеров образцов горных пород на
временное сопротивление раздавливанию. «Горный
журнал», 1958, №2.] проводились по программе: что
предел прочности на сжатие σсж- это физическая
постоянная для испытываемой горной породы
существует; на численные значения σсж по-разному
влияет каждый параметр испытываемого образца;
что существуют некоторые оптимальные размеры
образцов, превышение которых при сохранении
геометрического подобия их, не влияет на величину
σсж, т.е. будет получаться из экспериментов
физическая постоянная для каждой конкретной
породы... Утверждалось «следует выяснить то
значение диаметра образцов различных пород, по
достижении которого временное сопротивление
данной породы раздавливанию перестает возрастать
и остается постоянным для образцов любых
больших размеров, если высота равна диаметру».
Рассмотренный способ исследования горных
пород сжатием их образцов приводит в конечном
счете к некоторым величинам параметра σсж,
характеризующие параметры испытанных образцов
и лишь условия при которых они испытаны. Такой
способ испытания образцов пород и исследования
прочностных свойств пород по их образцам ни к
чему положительному не приводит по определению
несущей способности целиков. Однако, дают лишь
качественно: прочная или слабая порода целика.
Известен способ испытания [Методические
указания по определению прочности горных пород
на сжатие. Изд. ВНИМИ, Л., 1973.]. кубических
образцов (42×42×42) мм3
и цилиндрических
образцов - с диаметром и высотой близкой 42 мм на
сжатие, рекомендованное «Международным бюро
по механике горных пород», а ВНИМИ предлагает
испытывать образцы с высотой h вдвое большей
поперечного размера.
Приведенный здесь способ не позволяет
определить несущую способность целика и
прогнозировать его работу в естественных условиях.
И параметры образца в указанных источниках
позволяют, как и в первом аналоге получить лишь
качественные характеристики материалов целика
при испытании образцов целика.
Техническая задача, решаемая в предложенном
способе - это определение несущей способности
целика.
Техническая задача решается при наличии
сжимающих прессов с пределами развивающих
сжимающих сил от 40 до 100 тс на предмет
испытания, а также наличие образцов горных пород
непосредственно из целиков. Оборудование для
подготовки образцов горных пород целика, а также
при их испытании должно обеспечить надежность
измерения разрушающих образцы нагрузок и
безопасность проведения испытаний на сжатие.
Сущность предлагаемого способа определения
несущей способности целика, заключающаяся в
испытании образцов горных пород на одноосное
сжатие сжимающими силами через плиты пресса,
действующими на полное поперечное сечение
образца, отличающаяся тем, что испытывают на
одноосное сжатие от 5 до 10 из пород целика и
подобных целику образцов, получают ряд значений
зависимости разрушающей нагрузки Р от высоты h
или от объема V образца, т.е. P1(h1); P2(h2); ..., Pn(hn)
или P1(V1); P2(V2); Pn(Vn), строят график
зависимости Р от h или Р от V и получают
линейную часть закона Гука изменения Р от h или Р
от V, график продлевают до пересечения с
вертикалью, восстающей из точки оси абсцисс, на
которой отмечена высота целика hц( или его объем
Vц, от точки пересечения проводят горизонталь до
пересечения с осью ординат, на которой отложены
значения разрушающей образец нагрузки Р1, Р2, …,
Рn, и по точке пересечения определяют прогнозную
несущую способность Рц целика.
На фиг.1, а) и б) показаны построения графиков
P(h) и P(V). Точки испытаний образцов целика
отложены вдоль графиков до точки А. Фиг.1 а)
отражает зависимость P(h), а на фиг.1, б) отражена
зависимость P(V).
Способ определения несущей способности
целика осуществляется следующим образом.
Строятся графики зависимости Р от h и Р от V, как
отражено на фиг.1, а) и фиг.1, б).
Экспериментальные точки располагаются вдоль
графиков до точки А. Далее графики продлевают до
точки В, которая по фиг.1, а) дает точку пересечения
вертикали hцВ и горизонтали Pпр.ц. B. Такой подход
продления графиков (после получения области
закона Гука) до пересечения с прямой восстающей
из точки hц на фиг.1, а) и точки Vц на фиг.1, б) в
точке В, через которую проведя горизонталь до
пересечения с вертикальной осью ординат Р и
определяют предельную несущую способность
целика, имеющего высоту hц или объем Vц.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Способ определения несущей способности
целика, заключающийся в испытании образцов
горных пород на одноосное сжатие сжимающими
силами через плиты пресса, действующими на
полное поперечное сечение образца,
отличающийся тем, что испытывают на одноосное
сжатие от 5 до 10 из пород целика и подобных
целику образцов, получают ряд значений
зависимости разрушающей нагрузки Р от высоты h
или от объема V образца, т .e. P1 (h1); Р2 (h2); ...Рn (hn)
или P1 (V1); P2 (V2); ...Pn (Vn), строят график Р от h
или Р от V, график продлевают до пересечения с
вертикалью, восстановленной из точки оси абсцисс,

3. 28590
3
на которой отложена высота целика h ц или его
объем Vц, от точки пересечения проводят
горизонталь до пересечения с осью ординат, на
которой отложены значения разрушающей образец
нагрузки Р1, Р2, ..., Рn, и по точке пересечения
определяют прогнозную несущую способность Рц
целика.
Верстка Ж. Жомартбек
Корректор Е. Барч