» » Функциональная оценка свойств горных пород в инженерных расчетах

Функциональная оценка свойств горных пород в инженерных расчетах

07.08.2016

В инженерных расчетах используются прочностные и деформационные характеристики горных пород, такие как: прочность в образце и коэффициент структурных ослаблений, модуль деформации, скорость распространения звуковых и ударных волн в массиве пород и т. п.
Вместе с тем в расчетах не всегда удается учесть физикомеханические свойства пород в прямой форме, тогда их оценивают функционально.
Принцип функциональной оценки нагляднее всего пояснить на бытовом примере. Так на вопрос, далеко ли до такого-то объекта, часто отвечают: «15 минут ходьбы», «5 минут езды на автобусе» и т. п. Эти величины не являются непосредственными критериями расстояния, но зато они нам лучше знакомы из опыта и обычно более существенны для спрашивающего.
Физико-механические свойства пород функционально оцениваются через какой-либо существенный в рассматриваемом случае технологический параметр, величина которого (рациональная, или предельная, или необходимая для получения определенного результата) зависит от этих свойств и может быть установлена экспериментально. Назовем его функциональным технологическим параметром. Им может быть, например, в расчете взрывных работ удельный расход BB, необходимый для определенной крупности дробления руды при данном диаметре заряда, данных размерах забоя и т. п. (и, очевидно, при данных горных породах), или, скажем, в расчете размеров очистных камер максимально допустимая по условию устойчивости ширина обнажения породного массива при данной глубине разработки, данном угле наклона обнажения и т. п.
Очевидно, из опыта мы можем узнать величину функционального параметра в частных случаях, Ho нас могут интересовать в практических целях какие-то другие случаи. Чтобы перейти к ним, надо знать зависимость этого параметра от других условий, помимо свойств горных пород, например зависимость требуемого удельного расхода BB от диаметра зарядов и размеров забоя или зависимость максимально допустимого обнажения массива пород от глубины разработки, угла наклона обнажения и т. п. Тогда от частного случая можно сделать пересчет функционального параметра для других ситуаций.
Теперь о технике пересчета. Обычно имеется несколько практических примеров, которые могут быть использованы, и несколько случаев, требующих расчета. Причем при пересчете с каждого примера на какие-либо другие конкретные условия получится несколько иной результат против пересчета с других примеров. (Объясняется это, очевидно, неточностью экспериментальных данных и исходных зависимостей). Поэтому необходимо усреднение.
Прямой пересчет от каждого практического примера к каждому рассматриваемому случаю с последующим усреднением результатов потребовал бы большого объема вычислений. Для упрощения удобнее задаться произвольно какими-то постоянными условиями (назовем их базисными), затем по данным всех имеющихся практических примеров найти усредненную величину функционального параметра в базисных условиях и уже по этой величине определять функциональный параметр для любого интересующего случая.
Для записи этого в математической форме примем обозначения:
х — функциональный параметр; k — коэффициент влияния переменных условий (помимо свойств горных пород) на функциональный параметр; i — индекс практического примера, результаты которого используются в расчете, i = 1, 2, ..., n; баз — индекс базисных условий.
Схема расчета следующая. Сперва по каждому практическому примеру в отдельности находят для базисных условий функциональный параметр
Функциональная оценка свойств горных пород в инженерных расчетах

Затем определяют усредненную величину этого параметра в базисных условиях
Функциональная оценка свойств горных пород в инженерных расчетах

и по этой величине находят функциональный параметр для любого случая:
Функциональная оценка свойств горных пород в инженерных расчетах

где j — индекс расчетного случая.
Этим принципом пересчета через базисные условия можно пользоваться при функциональной оценке свойств горных пород для определения необходимых параметров отбойки, устойчивых размеров обнажения и т. п.