УДК
622.27:622.8
ГОРНОЕ ДЕЛО
Шонтаев Д.С. (ст. преподаватель КарГТУ, Караганда,
Казахстан)
Шонтаев А.Д. (магистрант КарГТУ, Караганда,
Казахстан)
ОЦЕНКА УСТОЙЧИВОСТИ ПОДЗЕМНОЙ ПОЛОСТИ
При разработке сложных рудных месторождений в массиве горных пород могут образовываться пустоты различных размеров и конфигураций. Как правило, подземные пустоты заполнены воздухом, газом, водой и задача определения их размеров представляет большие трудности, а иногда невозможно ее выполнять.
Наличие
подземных пустот связано с опасностью внезапных массовых самообрушений
налегающих пород, которые сопровождаются разрушением горных выработок и
представляют большую опасность для людей. Вследствие чего образовавшиеся
подземные пустоты должны быть погашены или ликвидированы принудительным
обрушением вмещающих пород.
Определение
формы и размеров пустоты необходимо для решения вопросов об ее устойчивости и
определению объемов работ по ее ликвидации.
Определение
размеров пустоты с помощью маркшейдерских приборов (угломеров, дальномеров и
др.) обычно требуют две точки подхода до измерения.
Методика
определения размеров подземной полости создана для условий шахты Центральной
рудника Жолымбет, АО «Казахалтын».
Выполнен
большой объем инструментальных наблюдений по определению уточненных границ
образовавшейся полости по разработанной методике.
Для
оценки устойчивости вмещающих боковых пород, выполнены аналитические
исследования по определению напряженно-деформированного состояния горного
массива в окрестностях полости. В результате в программу расчета на ЭВМ ЕС были
внесены изменения по учету влияния центрального тектонического нарушения и
фактора времени.
Решение
задачи расчета НДС полости от влияния тектонического нарушения было выполнено
по усовершенствованной программе при участии группы исследователей под
руководством проф. С. Б. Колоколова. В программу введены операторы вывода
решения задачи на графопостроитель. В результате расчета получен тензор
напряжений и деформаций, рассчитываются главные напряжения и критическое
значение характеристики сцепления горных пород. Результаты расчета напряжений и
деформаций представлены на рисунках 1 и 2.
Увеличение
размеров полости от влияния тектонического нарушения привело к изменению
действующих напряжений. В лежащем боку полости появились растягивающие
напряжения 
которые достигают
значения порядка 9…13 МПа. Эти напряжения на контуре полости превосходят предел
прочности гранодиоритов на разрыв 2,7…4,56 МПа. Абсолютные значения напряжений
увеличилисъ по сравнению с производственными расчетами.
Анализируя
напряжения 
(в горизонтальной
плоскости), можно отметить, что в вершине полости возникают растягивающие
напряжения, которые приводят к ее развитию по высоте. Анализ главных напряжений
и 
показывает, что
характер поля напряжений остается таким же, как и компонент напряжений.
Абсолютные значения больше в виду того, что вектор их направленности не
совпадает с главными осями координат. Коэффициент концентрации напряжений 
также изменился в
сторону увеличения в связи с влиянием тектонического нарушения. Запас прочности
пород по характеристике сцепления 
. Расчетная характеристика сцепления полученная путем
лабораторных испытаний составляет:
для
верхних горизонтов – 7,7 МПа;
для
нижних горизонтов – 9,8 МПа.
Полученные
расчетные значения изображены на рис.2 и составляют:
для
верхних горизонтов – 31,9 МПа;
для
нижних горизонтов – 11,5 МПа.
Тогда
коэффициент запаса прочности:
для
верхних горизонтов 
для
нижних горизонтов 
Таким
образом, расчет напряженного состояния горного массива для случая влияния
тектонического нарушения снижает коэффициент запаса устойчивости полости с 2,5
до 1,17.
Приведенный
анализ аналитических расчетов по Октябрьско-Июньской зоне показывает, что с
учетом влияния тектонического нарушения возрастает концентрация напряжений,
увеличивается зона возможных деформаций горного массива и снижается коэффициент
запаса устойчивости.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Турчанинов Н.А. Исследования
напряженно-деформированного состояния массива скальных пород и управление
горным давлением при разработке месторождений Кольского полуострова:
Автореферат на соиск.уч.степ. д-ра техн.наук. Апатиты: Кольский филиал АН СССР,
1969. – 24 с.
2. Булычев
Н.С. Механика подземных сооружений. – М.: Недра, 1982. – 271 с.
3. Именитов
В.Р., Абрамов В.Ф., Попов В.В. Локализация пустот при подземной добыче руды. –
М.: Недра, 1983. – 192 с.
4. Проведение
исследований по погашению пустот, образовавшихся в результате отработки рудной
зоны на руднике Жолымбет. Отчет о НИР КарПТИ, Караганда, 1989. – 41 с.
5. Изаксон
В.Ю., Григорьев В.М. Численный метод решения объемных и плоских задач теории
упругости. Совершенствование технологии сооружения горных выработок. Кемерово,
1976. – С.26-37.
