Решение задачи: Мощность предохранительного слоя для ВКМКС

Для условий Верхнекамского месторождения калийных солей (ВКМКС) расчет мощности предохранительного целика (слоя) является критически важным для обеспечения безопасности горных работ и предотвращения прорыва надсолевых вод в рудник. Ниже представлено решение, оформленное для записи в тетрадь. Определение мощности предохранительного слоя Hпр 1. Понятие и назначение Предохранительный слой (целик) — это пачка соляных пород, оставляемая между кровлей очистной выработки и нижней границей водоносного горизонта (или зоны водопроводящих трещин), чтобы исключить фильтрацию рассолов в выработанное пространство. 2. Основная расчетная формула Для условий ВКМКС минимальная нормативная мощность предохранительного слоя \( H_{пр} \) (в метрах) определяется исходя из высоты зоны водопроводящих трещин и запаса прочности: \[ H_{пр} = H_{звт} + \Delta h \] где: \( H_{звт} \) — расчетная высота зоны водопроводящих трещин, возникающих над выработкой; \( \Delta h \) — нормативный запас мощности (коэффициент безопасности), который обычно принимается в пределах от 5 до 20 метров в зависимости от геологических условий и класса ответственности участка. 3. Расчет высоты зоны водопроводящих трещин (ЗВТ) Высота ЗВТ зависит от вынимаемой мощности пласта и способа управления кровлей. Для камерной системы разработки на ВКМКС часто используется эмпирическая зависимость: \[ H_{звт} = \frac{100 \cdot m}{n \cdot \eta + k} \] где: \( m \) — вынимаемая мощность калийного пласта, м; \( n, \eta, k \) — коэффициенты, учитывающие физико-механические свойства пород и параметры системы разработки. Для практических расчетов в условиях Верхнекамского месторождения также применяется упрощенная кратность к вынимаемой мощности: \[ H_{звт} = K \cdot m \] где \( K \) — коэффициент кратности, который для жестких целиков и камерной системы может составлять от 10 до 25. 4. Учет геологического строения При определении \( H_{пр} \) на ВКМКС обязательно учитывается наличие защитной толщи, состоящей из пачек каменной соли (ПКС). Суммарная мощность ПКС должна быть достаточной, чтобы выдержать гидростатическое давление надсолевых вод. Минимально допустимая мощность ПКС (\( h_{пкс} \)) рассчитывается по условию: \[ h_{пкс} \ge \frac{P \cdot L^2}{8 \cdot \sigma_{изг}} \] где: \( P \) — давление со стороны водоносного горизонта; \( L \) — пролет выработки; \( \sigma_{изг} \) — допустимое напряжение соли на изгиб. 5. Заключение Для большинства участков ВКМКС безопасная мощность предохранительного целика составляет не менее 40–60 метров. Точное значение устанавливается маркшейдерской и геологической службами на основе ежегодных планов развития горных работ и данных разведочного бурения, строго соблюдая государственные нормы промышленной безопасности Российской Федерации. Это гарантирует сохранение уникального природного ресурса и безопасность труда шахтеров.