Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Состояние изученности вопроса 8
1.1. Геолого-структурные и горнотехнические особенности Норильского промышленного района 8
1.2. Анализ существующих методов оценки напряженности массива горных пород 17
1.3. Цель, задачи и методы исследований 35
Глава 2. Методика лабораторных и шахтных исследований 36
2.1. Исследование прочностных свойств краевой части рудного массива 36
2.2. Исследование напряженно-деформированного состояния краевой части рудного массива 37
Глава 3. Установление закономерностей формирования напряжено-деформированного состояния краевой части рудного массива 43
3.1. Геологические и горнотехнические условия экспериментальных участков 43
3.2. Исследование деформационных и прочностных характеристик руды
3.3. Результаты исследований прочности краевой части рудного массива 60
3.4. Исследования напряженного состояния краевой части рудного массива 65
3.5. Особенности прочностных и деформационных характеристик руды 82
3.6. Закономерности формирования напряжено-деформированного
состояния краевой части рудного массива 82
Глава 4. Разработка методика оценки напряженности краевой части рудного массива 84
4.1. Расчетная схема напряженного состояния краевой части рудного массива 84
4.2. Методика оценки напряженного состояния краевой части рудного массива 97
Заключение 100
Библиографический список 102
Приложение
- Анализ существующих методов оценки напряженности массива горных пород
- Исследование напряженно-деформированного состояния краевой части рудного массива
- Исследование деформационных и прочностных характеристик руды
- Методика оценки напряженного состояния краевой части рудного массива
Введение к работе
Актуальность работы. В настоящее время геомеханическая обстановка на глубоких рудниках Талнаха представляется крайне ослояшенной, во-первых, вследствие увеличения глубины разработки рудных залежей до 1000 и более метров и, во-вторых, из-за формирования зон повышенного горного давления, вызванного как горно-геологическими, так и горнотехническими причинами.
Горно-геологические причины обусловлены тем, что в стрз^стурном плане Талнахский рудный узел разбит серией разрывных нарушений на техсгонические блоки, находящиеся в сложном напряженно-деформированном состоянии.
При этом в рудном массиве прослеживаются почти все уровни трещиноватости
• крупные разрывы, связанные с региональными полями тектонических напряжений; разрывы, связанные с локальными складчатыми структурами, и системы макро- и микротрещин. При этом сам рудный массив представлен прочными и высокомодульными разновидностями руд, склонными при нагружении к разрушению в динамическом режиме.
К горнотехническим причинам следует отнести особенности принятых на рудниках схем подготовки и порядок отработки шахтных полей. На этапе завершения отработки рудных залежей наибольшую сложность представляет ведение горных работ в узких длинных целиках, разделяющих шахтные поля (разделительные массивы). Отработка разделительных массивов сопроволодается формированием в рудном массиве сложного поля напряжений, представляющего собой суперпозицшо перви^шых и техногенных напряжений. Высокий уровень напряжений при достигнутых глубинах разработки вызывает динамичес1сие формы проявления горного давления в краевых частях рудного массива.
Таким образом, на глубоких рудниках Талнахского и Октябрьского месторождений сформировались особо слолшые условия ведения горных работ с повышенной вероятностью динамических форм проявления горного давления.
В связи с этим возникает необходимость проведения мероприятий по приведению массива в неударопасное состояния при постоянном и жестком контроле напряжено-деформированного состояния рудного массива при ведении горных работ в слояшых горно-геологических и горнотехнических условиях.
Исследованию напряженно-деформированного состояния массива горных пород посвящены работы ученых Г.Авершина, А.Н.Ардашева, В.В.Аршавского, А.А.Антонова, Ф.Н.Воскобоева, Н.С.Булычева, А.А.Запрягаева, В.А.Звездкина, В.П.Зубова, В.И.Иванова, А.А.Козырева, Г.Н.Кузнецова, В.К.Климко, К.В.Кошелева, А.М.Линькова, Т.И.Лазаревич, В.Н.Опарина, Н.Ю.Рассказова, М.А.Розенбаума, В. Д.Палия, В.И.Панина, И.М.Петухова, А.Г.Протосени, А.НСтаврогина, В.С.Сидорова, Д.В.Сидорова, АП.Тапсиева, Г.Л.Фисенко, АА.Филинкова, А.Н.Шабарова, Е.И.Шемякина и др. В этих работах отрамсены ва51шейшие положения механики горных пород и массивов, составляющих основу ее современного состояния.
В то же время методы экспериментальной оценки геомеханического состояния массива существенно отстают от теоретических исследований. Попрежнему ведущую роль играет весьма трудоемкая оценка напряженного состояния по дискованию керна, для получения более точных оценок используется еще более трудоемкий метод разгрузки. Поэтому основными темами работы стали анализ реакций горного массива на повышенные напряжения и разработка новых методов оперативной оценки напряженности краевой части рудного массива.
Цель работы - разработка методики оценки напряженного состояния краевой части рудного массива при отработке глубоких рудников Талнаха.
Основная идея работы - для оперативной оценки напряженного состояния краевой части рудного массива необходимо использовать вид и характеристики деформирования стенок скважины.
Задачи исследований:
1. Выявить условия формирования и особенности напряженнодеформированного состояния краевой части рудного массива, попадающей в зону влияния горных работ, и установить закономерности изменения прочностных и деформационньос харакгеристик в зависимости от расстояния от обнажения.
2. Исследовать и установить закономерности деформирования стенок скважин, пробуренных в краевой части рудного массива, находящейся вне и в зоне влияния горных работ.
3. Установить закономерности мелоду параметрами деформирования стенок скважин и напряженно-деформированным состоянием краевой части рудного массива и разработать на этой основе методику оценки ее напряженности.
Научная новизна работы:
1. Определено, что, что в зонах влияния очистных и подготовительных выработок вследствие зонального распределения концентраций напряжений прочность пород дифференцирована в функции удаления от обнажения с шагом, составляющим 0,2 - 0,5 максимального размера выработки;
2. Установлено, что увеличение радиуса скважины, пробуренной в зоне dcKe - ее исходный диаметр, стсж - фактическая прочность породы в краевой части рудного массива.
Основные защищаемые положения:
1. При отработке рудных залежей Октябрьского и Талнахского месторождений зональная дезинтеграция краевой части массива сопровождается образованием участков пород, отличающихся прочностными свойствами и уровнем напряжений, причем изменения прочности (повышение и снижение на разных
участках) в зоне влияния одиночной выработки достигают 15 %, а в зоне влияния очистных работ - 30 %;
2. Дискование керна и разрушение стенок скважины представляют собой две тесно связанные между собой формы реакции массива на действие повышенных напряжений, при этом существует значимая и надежная корреляция (R>0,95) между оценками максимальных напряжений, полученных на основе этих двух явлений;
3. С целью реализации эффективной методики оценки и прогноза параметров техногенных напряжений при развитии очистных работ следует использовать данные об изменениях радиусов скважин, пробуренных в краевую часть рудного массива в вертикальной и горизонтальной плоскостях.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечивается большим объемом лабораторных и шахтных исследований напряженности краевой части рудного массива, применением современных методов статистической обработки экспериментальных данных и анализа геомеханического состояния массива горных пород, а также положительными результатами многолетнего промышленного использования разработанной методики на рудниках «ГМК «Норильский никель».
Практическая значимость работы:
• усовершенствована конструкция прибора, позволяющая проводить каротаж скважин диаметром от 40 до 170 мм с контролируемым перемещ;ением прибора относительно продольной и вертикальной осей скважины;
• разработана конструкция наблюдательной станции для прогнозной и оперативной оценки напряженного состояния краевой части рудного массива;
• разработаны технологические параметры выемки защитного слоя и бурения разгрузочных скважин, для формирования защищенных зон при ведении горных работ на удароопасных участках рудных залежей.
Личный вклад автора заключается в постановке цели, задач и разработке методики исследований; в личном участии в организации и проведении экспериментальных работ на рудниках «Октябрьский», «Таймьфский» и «Скалистый»; в исследованиях прочности образцов руд и пород в лабораторных условиях, в анализе результатов наблюдений, выводе основных наз^ных результатов, составлении и внедрении методики оценки напряженного состояния.
Реализация работы. Созданная методика оценки напряженного состояНИЯ краевой части рудного массива используется:
• проектными организациями «Институт Норильскпроект» и «ООО Институт «Гипроникель» при разработке регламентов отработки удароопасных участков рудных залежей Октябрьского и Талнахского месторождений; — рудниками ЗФ ОАО «ГМК «Норильский никель» при оборудовании наблюдательных станций оперативной оценки изменений напряженного состояния рудного массива, вмещающего подготовительные, разведочные и нарезные выработки глубоких рудников Талнаха, разработке паспортов крепления горных выработок и управления горным давлением, рекомендаций по приведению краевой части рудного массива в неудароопасное состояние.
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на НТС Научного центра геомеханики и проблем горного производства СПГГИ(ТУ) (Санкт-Петербург, 2008-2009 гг.), секции Ученого совета по геомеханике ВНИМИ (Санкт-Петербург, 2005-2007 гг.). Горной секции Горногеологического управления ЗФ ОАО «ГМК «Норильский никель» (г. Норильск, 2005-2008 гг.), Мовдународной конференции «Проблемы и перспективы развития горных наук» (Новосибирск, 2004 г.).
Публикации. Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 7 научных трудах, из них 3 - в рекомендованных ВАК РФ изданиях.
Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав и заключения; содержит 112 страниц машинописного текста, 37 рисунков, список литературы из 90 наименований.
Автор выражает искреннюю признательность научному руководителю д.т.н. Шабарову А.Н. и к.т.н. Звездкину В.А. за внимание и ценные советы при подготовке и написании диссертационной работы.
Анализ существующих методов оценки напряженности массива горных пород
Определение напряженного состояния массива горных пород представляет одну из самых сложных проблем горной геомеханики. Проблема связана с решением целого ряда практических задач, возникающих при переходе горных работ на глубокие горизонты, и, в частности, при прогнозе динамических проявлений горного давления.
При исследовании природы параметров проявления горного давления были выявлены два основных фактора, предопределяющие формирование (зарождение) опасных явлений [15, 16]. К первому из них относят физико-механические свойства (прочностные и деформационные характеристики) массива горных пород. В этой части разработаны достаточно надежные методы определения механических параметров, определяющих потенциальную возможность горных пород к упругому деформированию и хрупкому разрушению [10, 17, 18]. Ко второму относят внешние силы, формирующие напряженное состояние горного массива. В этой области для оценки напряженного состояния массива горных пород разработаны и используются различные методы, основанные на измерении целого ряда параметров, которые изменяются в пространстве и времени под действием механических нагрузок[19, 20].
Методы оценки напряженного состояния массива горных пород можно разделить на две существенно отличающиеся группы: механичесіше, связанные с прямыми измерениями деформирования горных пород, и геофизические. В группу геофизических методов входят электрометрические, сейсмо-акустические и разнометрические методы косвенной оценки напряженного состояния массива [11, 12, 54]. Рассмотрим механические методы локальной оценки напряженности горного массива. Из механических способов оценки напряженного состояния массива горных пород можно выделить метод разгрузки и его модификации: с центральной скважиной, торца скважины (метод частичной разгрузки), буровых скважин, возмущающих скважин, частичной разгрузки массива с оценкой его напряженного состояния вдавливанием штампов в торец или стенки скважины. В особую группу молено выделить методы оценки напряженности массива по дискованию керна и избыточному выходу буровой мелочи.
В основу классических методов разгрузки заложена зависимость между действующими напряжениями в массиве и деформациями упругого восстановления элемента объема горной породы при полном или частичном снятии напряжений в процессе искусственного нарушения его связи с окружающим массивом.
Идея метода заимствована из практики экспериментального определения напряжений в поверхностных слоях металлических конструкций, а для горных пород впервые предложена Oberti (Италия) и R.S.Lieurace (США), а в нашей стране - Голавачевым Д.Д. и Давыденко К.К. [21, 22, 23, 24, 15, 26]. В теоретическом и практическом отношениях наиболее теоретически разработан метод разгрузки керна с центральной скважиной [23, 24]. При этом варианте передовая скважина небольшого диаметра с измерительным устройством обуривается кольцевой разгрузочной щелью большего диаметра. При этом продольная ось керна совпадает с осью центральной скважины.
По измеренным деформациям разгружаемого керна, имея полученные на образцах упругие характеристики породы, рассчитываются напряжения в массиве горных пород. В начале теория метода разгрузки базировалась на решении задачи для плоскости с круговым отверстием. Решение этой задачи предусматривало в технике измерения деформаций наличие предварительной информации о направлении одного из главных напряжений в контролируемом массиве. Такое решение, как правильно считают авторы [24, 25], справедливо для напряженно-деформированного состояния тонкой пластинки, ослабленной круговым отверстием, нагружаемой до бесконечности и вполне применимо для анализа данных вблизи обнажений. В этих условиях величиной главного напряжения, нормального к плоскости обнажения можно пренебречь. Хотя предварительное предположение об ориентации и величине действующих в массиве напряжений существенно облегчает и упрощает интерпретации получаемых данных, нет полной уверенности в справедливости принятых допущений, а результат определения напряжений может оказаться далеким от истины.
В дальнейшем теория метода была усовершенствована на основе решения задачи о напряженно-деформированном упругом пространстве с цилиндрической полостью, произвольно ориентированной относительно главных напряжений на бесконечности [26]. Однако, предлагаемый расчетный метод получения полного тензора напряжений в нетронутом массиве справедлив лишь в случаях, когда массив находится в линейно-упругом изотропном состоянии. Реальные же породы обладают достаточно сложными физико-механическими свойствами, зависящими от их состава, строения, генезиса и метаморфизма и других процессов, в том числе и связанных с ведением горных работ. Кроме того, существенные погрешности при этом методе оценки напряженного состояния массива могут вносить и такие свойства пород, как неоднородность, зернистость, пористость, трещиноватость, анизотропия, упругое последействие и т.д.
Существенное влияние на область применения метода, как отмечено в работах [26-37], оказывают условия перехода стенок скважины в предельное состояние и закономерности деформируемости горных пород за пределом упругости. В некоторых случаях метод имеет ограничения из-за невозможности получения керна достаточной длины вследствие его деления на диски в процессе бурения скважины.
Неоднородность горного массива существенно влияет на надежность определения напряжений. Считается [31-34], что сплошность горных пород нарушается зернистостью, трещиноватостью, пористостью, слоистостью, различными включениями и т.д. Неоднородность строения предопределяет изменчивость механических свойств и, как следствие, анизотропию напряженно-деформированного состояния отдельных элементов массива горных пород. По классификации В.М.Рац элементы неоднородности высшего порядка (размер элементов неоднородности во много раз меньше размера проб, а число их очень велико) не препятствуют рассмотрению горных пород как однородного материала [30]. Неоднородность же низшего порядка (размер элементов неоднородности превосходит размер проб) предопределяет изменчивость свойств пород от одной точки массива к другой. При этом следует заметить, что неоднородность любого порядка носит случайный характер и для определения любых характеристик и свойств горных пород необходим большой объем исследований с последующей статистической обработкой результатов исследований. Последнее вызывает определенные трудности выбора базы измерительных устройств (тензодатчики, струнные датчики и т.д.), применяемых при оценке напряженного состояния массива методом разгрузки.
Исследование напряженно-деформированного состояния краевой части рудного массива
Исследование напряженно-деформированного состояния краевой части рудного массива, проводилось методом локального прогноза степени ударо-опасности, основанного на дисковании керна. На рудниках Норильского месторождения он принят за базовый метод.
На экспериментальных участках, в наиболее характерных зонах проявления горного давления из выработок бурились скважины диаметром 59 мм с отбором керна. Совместно со службой УППГУ и Главного геолога на месте изучались параметры дискования рудного керна и проводился отбор образцов для исследований прочностных и деформационных характеристик руды.
При проведении лабораторных исследований образцы для сохранения естественной влажности покрывались слоем парафина.
Одновременно с этим проводились работы по оценке физического состояния приконтурного массива скважин. Определялись месторасположение и параметры разрушения рудного массива на контуре скважины (протяженность и глубина разрушения).
Для исследовании этих параметров применялся метод карратожа скважин прибором ИДС-1 (индикатор деформации стенок скважины), который представлял собой модификацию комплекса для контроля разрушения скважин «КОРАС», разработанного Горным институтом Кольского научного центра АН СССР.
Конструкция прибора по сравнению с аналогом была дополнена сменными роликами для пантографов профилимера, позволяющими проводить каротаж скважин в диапазоне от 40 до 170 мм, кондуктором, предназначенным для направленного движения профилемера по скважине и ориентирования пантографов относительно вертикальной плоскости, являющейся базовой при оценке характера деформирования контура скважины.
Прибор прошел сертификацию соответствия требованиям нормативных документов, регламентирующих производство горных работ подземным способом. Индикатор деформации стенок скважины (рис.2.1) включает в себя профилемер 1, кондуктор 2 с маятниковым отвесом 3, досылочные штанги 4, кабель 5 с мультиметром 6, механизм принудительного складывания пантографов профилемера 7 и комплектующие изделия: сменные ролики и запасные пружины к пантографам профилемера. Профилемер, выполняющий функции измерительного устройства, выполнен на базе подпружиненных в горизонтальной плоскости двух диаметрально расположенных пантографов, в которых один рычаг жестко закреплен на корпусе прибора, а второй через шток связан с подвижным контактом резистора. На осях, соединяющих рычаги, устанавливаются на подшипниках ролики, контактирующие со стенками скважины. Подвижный контакт и обмотка резистора кабелем через разъем подсоединяются к клеммам регистрирующего устройства. В конструкции профилемера предусмотрен механизм принудительного складывания рычагов пантографов в диаметральной плоскости. Складывание пантографов производится натяжением шнура, присоединенного к штоку, который связан с шарниром подвижного звена пантографа.
Кондуктор состоит из перфорированной обсадной трубы и жестко соединенным с ней фланцем. На внешней торцевой поверхности фланца установлен маятниковый отвес, по которому пантографы профилемера устанавливаются в вертикальной плоскости.
Досылочные штанги предназначены для перемещения профилемера по скважине. Штанги представляют собой метровые отрезки труб из легкого сплава. Один конец трубы оснащен переходной втулкой, имеющей прорезь по образующей трубы и разрезной кольцо. На другом конце трубы жестко закреплена шпонка. На штанги нанесена разметка с ценой деления 100 мм.
При сборке досылочных штанг конец наращиваемой штанги со шпонкой вставляется до упора в переходную втулку предыдущей штанги и поворотом разрезного кольца фиксируется жесткое положение шпонки. Работа по оценке состояния стенок скважины заключается в следующем. С контура выработки бурились керновые скважины длинной, превышающей максимальный размер выработки. К профилемеру подсоединяли первую досылочную штангу и размещали их в кондукторе. Кондуктор и профиле-мер вводились в устье скважины, и кондуктор с помощью маятникового отвеса устанавливался в вертикальной плоскости. Натяжением шнура снимался распор с пантографов и поворотом корпуса профилемера пантографы устанавливались в вертикальной плоскости. Профилемер перемещался по скважине с шагом перемещения 0,1 м со снятием показаний мультиметра. Такие же операции производились при положении пантографов профилимера, установленных в горизонтальной плоскости. Полученные показания мультиметра с помощью тариро-вочного графика переводились в линейные единицы.
Наиболее детальному исследованию подвергается устьевая часть скважины протяженностью 2-2,5 м. Для этого использовались масштабные досылоч-ные штанги, размеченные по длине через 100 мм. Достоверность и надежность результатов натурных исследований оценивались методом математической статистики [79]. Исследования процесса деформирования рудного массива, вмещающего горные выработки, проводилось методом глубинных реперов с жесткими штоками. В выработках бурились скважины, в которых последовательно размещались глубинные реперы по схеме, приведенной на рисунке 2.2. Первый репер закладывался в рудном массиве, который находится в условиях объемного напряженного состояния.
Исследование деформационных и прочностных характеристик руды
На первом этапе исследований проводилась оценка деформационных характеристик руды, отобранной из краевой части рудного массива. Исследования упругого деформирования руды проводилось в лабораторных условиях на поднятых из шахты керновых образцах. Образцы отбирались на участках, не попадающих в зону влияния очистных работ, т.е. в нетронутом массиве. При этом оценивалась упругая составляющая диаграммы руды «напряжение-деформация» до момента ее перехода в область диаграммы, которая характеризуется остаточными деформациями.
Как следует из приведенной на рисунке 3.6 диаграммы, процесс упругого деформирования руды имеет явно выраженную нелинейную связь между на 52 пряжениями и деформациями. Диаграмма имеет выпуклые и вогнутые части, характеризующие нарастание и снижение упругих деформаций.
Нелинейную связь между напряжениями, задаваемыми внешними силами (в нашем случае нагружение образца прессом) можно объяснить генезисом до- и пострудпого образования рудного тела. В процессе магматизма, метаморфизма, тектоники (действие сжимающих и растягивающих напряжений) в руде произошло наведение систем микротрещин. По теории Грифтиса [73] в процессе структурного изменения горной среды максимальные напряжения концентрируются в вершинах трещин с разгрузкой их берегов. Поэтому для разрушения горной среды необходимо создавать дополнительные напряжения, которые приведут к разрушению сил сцепления в вершинах трещин и последующему их прорастанию.
В нашем случае напряженное состояние в районе вершин трещин незначительное, гораздо ниже внутренних напряжений, вызванных силами сцепления и углами внутреннего трения. Поэтому на начальной стадии нагру-жения образцов (а) деформирование руды происходит за счет закрытия микротрещин и сопровождается релаксацией напряжений (рис.3.7, а). Рудное тело при этом уплотняется и трансформируется в сплошную среду. При дальнейшем нагружении руды в вершинах закрытых микротрещин создаются условия для концентрации напряжений. Совместное действие ранее наведенных в процессе генезиса рудного тела и созданных при нагружении руды напряжений приводит к концентрации сил в вершинах трещин и последующему их прорастанию и ветвлению (рис.3.7 б, в).
Шахтными исследованиями, проведенными методом глубинных реперов, было установлено, что такой механизм деформирования характерен и для краевой части рудного массива. Вне зоны влияния очистных работ (рис.3.8) в деформирование краевой части рудного массива происходит, в основном, за счет реологических свойств руды с закрытием природных трещин. Процесс закрытия трещин или уплотне- - J осж, МПа
В зоне опорного давления (примерно 30-40 м от фронта очистных работ) краевая часть рудного массива переходит во вторую стадию деформирования (на графике область 2). На этой стадии рудный массив деформируются с градиентом скорости порядка 22x10" мм/сутки, который более чем в пять раз превышает градиент скорости деформирования пород на стадии их уплотнения. В этот период в уплотненном массиве за счет быстрого роста поперечных деформаций и деформаций растяжения происходит образование новых систем микро- и макротрещин. В зоне максимального действия зоны опорного давления (примерно 10-20 м от фронта очистных работ), где напряжения превышают предел прочности ослабленного новыми системами микро- и макротрещин массива, в рудном массиве начинается процесс ветвления и слияния микро- и макротрещин с образованием трещин более крупного порядка (на графике область 3). В этой области процесс деформирования характеризуется цикличным изменением градиента скорости деформирования и резким возрастанием величин деформаций рудного массива.
Таким образом, процесс деформирования, как руды, так и краевой части рудного массива имеет явно выраженную нелинейную связь между напряжениями и деформациями. Это свидетельствует о том, что краевая часть рудного массива представляет собой трещиноватую среду.
Исследование прочности руды в краевой части рудного массива проводилось на образцах, отобранных из керна при бурении скважин в нетронутом рудном массиве и в массиве, попадающем в зону влияния очистных работ.
Исследованиями было установлено существенное влияние очистных ра- бот на прочность руды. Так в не зоны влияния очистных работ прочность руды изменялась в пределах от 18,2 до 118,3 МПа, и в среднем составляла 80,6 МПа. В зоне влияния очистных работ величина прочности руды изменялась в пределах от 14,5 до 111,2 МПа, и в среднем составляла 60,5 МПа.
Методика оценки напряженного состояния краевой части рудного массива
Для оценки напряженного состояния краевой части рудного массива, попадающей в зону влияния горных работ, предлагается применять методику, предусматривающую оперативную и прогнозную оценку напряженности краевой части рудного массива.
Оперативная и прогнозная оценка напряженного состояния краевой части рудного массива предусматривает бурение скважины из выработки с последующим инструментальным измерением топографии стенок скважины (изменение диаметра скважины по ее длине).
Оперативная оценка напряженности краевой части рудного массива проводится в следующей последовательности: 1. Службой рудника, отвечающей за безопасное ведение горных работ, в зоне, где отмечены признаки повышенного горного давления, из выработки проводится бурение скважины. 2. После бурения скважины, прибором ИДС-1 с шагом, определяемым по формуле (4.8), проводится измерение диаметра скважины по глубине краевой части рудного массива. Измерение диаметра скважины проводится в вертикальной и горизонтальной плоскости. 3. По измеренным в точках краевой части рудного массива диаметрам скважины по формуле (4.7) проводится расчет величин напряжений для последующего их использования, например, для расчета шага бурения разгрузочных скважин или строчки шпуров в краевой части рудного массива. Прогнозная оценка напряженного состояния краевой части рудного массива проводится при ведении горных работ на участках, которые по данным геодинамического районирования или сейсмоактивности массива горных пород не исключают при развитии очистных работ появление зон опасных напряжений. Прогнозная оценка напряженного состояния краевой части рудного массива проводится с помощью стационарных наблюдательных станций. Стационарные наблюдательные станции размещаются в передовых выработках, удаленных от фронта очистных работ на расстояние не менее 40 м.
В конструктивном плане наблюдательная станция представляет собой пробуренные в краевую часть рудного массива скважины, ориентированные в вертикальной и горизонтальной плоскости. По наблюдательным станциям последовательное во времени (не реже одного раза в неделю) проводится измерение параметров деформирования при-контурного массива скважин.
Диссертация представляет собой законченную научно-квалификационную работу, в которой содержится новое решение задачи, связанной с оценкой напряженного состояния краевой части рудного массива, имеющей существенное значение при разработке рудных месторождений, отнесенных к склонным и опасным по горным ударам.
Основные научные и практические результаты диссертации заключаются в следующем: 1. Определено, что, что в зонах влияния очистных и подготовительных выработок вследствие зонального распределения концентрации напряжений прочность пород дифференцирована в функции удаления от обнажения с шагом, составляющим 0,2 - 0,5 максимального размера выработки. При отработке рудных залежей Октябрьского и Талнахского месторождений в краевой части рудного массива изменения прочности руды (повышение и снижение на различных участках) в зоне влияния выработки достигают 15 процентов, а в зоне влияния очистных работ - 30 процентов. 2. Доказано, что между радиусом неупругого деформирования приконтур-ного массива скважины, прочностью руды и напряженным состоянием краевой части рудного массива существует корреляционная связь, выражающаяся уравнением вида _=i5_5L+0 55 гДе dCKe - диаметр буримой скважины, R2 - радиус СКв сок неупругих деформаций, о- напряжение в рудном массиве, осж- предел прочности руды на одноосное сжатие; 3. Разработана и научно обоснована методика оценки напряженного со стояния краевой части рудного массива, которая вошла составной частью в «Указания по безопасному ведению горных работ на Талнахском и Ок тябрьском месторождениях, склонных и опасных по горным ударам». Но рильск, 2007 г..
