ANALIZA STABILITATII MASIVELOR DE SARE

1.1.      CRITERII DE STABILITATE A ROCILOR SALINE

1.1.1.   Criteriul de stabilitate n

Stabilitatea masivului de sare conform acestui criteriu se estimeaza in functie de caracteristicile geomecanice ale rocilor printr-un coeficient n dat de relatia:

                                      (1.1)

in care : H – este adancimea de amplasare a camerei ;

g_a – greutatea specifica aparenta ;

s_rc – rezistenta la compresiune monoaxiala ;

h - coeficient functie de gradul de fisurare.

x- coeficient al rezistentei de lunga durata;

K - coeficient de influenta a umiditatii;

K₁ - coeficient de concentrare a tensiunilor;

K₂ - coeficient de influenta a lucrarilor adiacente, a camerelor invecinate.

Incadrarea sarii intr-o clasa de stabilitate se face in conformitate cu tabelul 1.1.

Tabelul 1.1.

Incadrarea sarii in clase de stabilitate functie de criteriul de stabilitate n

Valoarea coeficientului de stabilitate n pentru sarea de la Targu Ocna este redata in tabelul nr.3.8

1.1.2.   Criteriul de stabilitate i

Conform acestui criteriu, evaluarea stabilitatii se face in functie de caracteristicile geomecanice ale sarii si de modul de deformare a acestora (tabelul 1.2). Acest criteriu este redat prin expresia:

                                                (1.2)

Aprecierea stabilitatii dupa criteriul de stabilitate i este redata in tabelul 1.2.

Tabelul 1.2

Aprecierea stabilitatii dupa criteriul de stabilitate i

Valorile coeficientului de stabilitate „i” sunte redate in tabelul 3.8.

1.1.3.   Criteriul de stabilitate U

In calitate de criteriu de determinare a stabilitatii sarii de pe conturul lucrarii miniere se poate utiliza marimea deplasarilor U, deplasari care se pot stabili cu relatia:

(1.3.)

in care:K_n este coeficient de influenta al inclinarii si directiei lucrarilor miniere fata de stratificatia rocilor;

K_q - coeficient functie de directia de manifestare a deplasarii sarii de pe contur. Valorile coeficientilor K_a si K_q sunt redate in tabelul 3.3.

Tabelul 1.3.

Valorile coeficientilor K_a si K_q

K_s coeficient de influenta a sectiunii lucrarii miniere asupra deplasarii rocilor; valoarea acestui coeficient se determina cu relatia:

(1.4.)

in care: 2 a este deschiderea lucrarii miniere ;

K_V – coeficient de influenta a camerelor invecinate.

K_v= 1pentru lucrari miniere singulare;

K_v= 1,6 pentru lucrari miniere ce se intersecteaza;

K_t -coeficient de influenta a duratei de activitate a lucrarii miniere:

K_t = 1pentru lucrari miniere cu durata de activitate mai mare de 15 ani

Pentru lucrari miniere cu durata de activitate mai mica de 15 ani, valoarea coeficientului K_t se determina grafic din figura 3.1, iar deplasarea U_t se determina din figura 3.2.

Fig.1.1. Diagrama de determinare Fig.1.2. Variatia deplasarii U_t a

a coeficientului K_t                              sarii in functie de adancime si de

rezistenta de rupere la

compresiune monoaxiala

Incadrarea rocilor intr-o clasa de stabilitate conform acestui criteriu este redata in tabelul 1.4.

Tabelul 1.4.

Aprecierea stabilitatii dupa criteriul de stabilitate U

1.1.4.   Criteriul de stabilitate m

Acest criteriu de prognozare a stabilitatii, propus de V.I. IZACSON, arata ca sarea de pe conturul camerei isi pierde stabilitatea atunci cand distanta m dintre suprafetele de slabire structurala este suficient de mica si satisface inegalitatea:

                           (1.5.)

in care:

h₁ - este coeficient functie de tipul suprafetelor de slabire structurala si de rezistenta de rupere la compresiune a rocii. Valorile acestui coeficient sunt redate in tabelul 1.5.

Tabelul 1.5.

Variatia coeficientului h1, functie de adancime si de rezistenta de rupere la compresiune monoaxiala

1.1.5.   Criteriul de stabilitate t

Aprecierea gradului de stabilitate a rocilor din jurul lucrarilor miniere se poate face si in functie de perioada de timp cat rocile se autosustin

Incadrarea rocilor intr-o clasa de stabilitate, conform acestui criteriu, se face conform tabelului 1.6.

Tabelul 1.6.

Aprecierea stabilitatii dupa criteriul de stabilitate

Din cercetarile si observatiile practice efectuate s-a constatat ca lucrarile miniere de la saline sunt stabile, fara a fi sustinute, o perioada lunga de timp, incadrandu-se in clasa lucrarilor miniere foarte stabile.

1.1.6.   Criteriul de stabilitate „S”

Aprecierea stabilitatii conform acestui criteriu se face in functie de caracteristicile de legatura create in timp de fenomenele geologo-tectonice si de caracteristicile geomecanice ale sarii.

Criteriul de stabilitate S este redat analitic prin expresia :

                              (1.6.)

in care :           f – este coeficientul de tarie al sarii;

K_M – coeficient functie de gradul de fisurare al sarii;

K_N – coeficient functie de numarul sistemelor de fisuri ;

K_R – coeficient functie de forma peretilor lucrarilor miniere;

K_W – coeficient functie de umiditatea sarii;

K_A – coeficient functie de cimentul de legatura depus pe fisuri;

K_t – coeficient functie de gradul de deschidere a fisurilor;

K_a – coeficient functie de unghiul a format de directia lucrarilor miniere si directia fisurilor.

In functie de criteriul de stabilitate S, rocile se grupeaza in mai multe clase, tabel nr. 1.7. Valorile lui S sunt redate in tabelul 1.8.

Tabelul 1.7.

Aprecierea stabilitatii dupa criteriul S

In conformitate cu criteriul de stabilitate S, sarea de la Targu Ocna se incadreaza, tabel 1.8, in clasa de stabilitate a II-a, cea a rocilor stabile.

Tabel nr. 1.8.

Valorile criteriilor de stabilitate „n”, „i” si „s”

1.1.7.   Criteriul de apreciere a stabilitatii functie de starea secundara de tensiune

Din studiile analitice si masuratorile practice s-a constatat ca in tavanul si vatra lucrarilor miniere apar tensiuni de intindere, iar in peretii laterali, tensiuni de compresiune.

Valoarea tensiunilor de intindere ce apar in tavanul si vatra lucrarilor miniere se poate determina cu relatia:

                          (1.7)

in care: K₁ este coeficient de concentrare a tensiunilor.

Tensiunile de compresiune ce apar in peretii laterali ai lucrarilor miniere se pot determina cu relatia:

                                           (1.8)

in care: K₂ este coeficient de concentrare a tensiunilor de compresiune.

Conditiile de stabilitate ale lucrarilor miniere, in functie de starea secundara de tensiune, sunt redate de relatiile:

(1.9)

                                       (1.10)

                                       (1.11)

In cazul camerelor amplasate la adancimi mari de la suprafata, in roci cu comportament preponderent plastic, criteriul de stabilitate poate fi exprimat prin relatia:

                                 (1.12)

in care: K_st - este un coeficient de crestere a stabilitatii, exprimat prin relatia:

                     (1.13)

in care: K_PL este un coeficient ce caracterizeaza comportamentul plastic al sarii, exprimat prin relatia:

               (1.14)

in care: H_PL reprezinta adancimea limita de la care rocile se comporta plastic; aceasta adancime se poate calcula cu relatia data de K. V. Koselev:

                                       (1.15)

in care: C_f este coeficient ce caracterizeaza pierderea de rezistenta in timp (tabelul 1.9);

K - coeficient de concentrare a tensiunilor;

n - rezerva de rezistenta; pentru lucrari miniere de deschidere n = 3.

Tabelul 1.9.

Valoarea coeficientului C_f functie de durata de activitate a lucrarii miniere si natura rocilor saline

1.1.8.   Criteriul de stabilitate R.Q.D.

Coeficientul de calitate R.Q.D. (rock quality designation) indica calitatea rocilor si se poate stabili cu relatiile:

(1.16)

                    (1.17)

in care: prezinta suma lungimilor carotelor cu o lungime mai mare de 10 cm;

L             - lungimea totala a tronsonului forat;

n            - numarul de fisuri pe metru cub de roca.

incadrarea rocilor intr-o clasa de stabilitate se face conform tabelului 1.10.

Tabelul 1.10.

Aprecierea stabilitatii functie de coeficientul R Q.D.

Valoarea coeficientului RQD pentru sarea de la Targu Ocna oscileaza intre 78 si 85. Deci calitatea rocii saline este buna si roca salina este stabila.

In functie de criteriile de stabilitate se poate realiza o clasificare a minelor si salinelor din punct de vedere al stabilitatii rocilor de pe contur. Aceasta clasificare este redata in tabelul 1.11.

Tabelul 1.11.

Clasificarea minelor si salinelor din punct de vedere al stabilitatii rocilor