Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Исследование закономерностей деформирования и разрушения сильно сжатых горных пород вокруг подземных выработок и разработка регулируемых конструкций крепи

ВАК РФ 25.00.22, Геотехнология(подземная, открытая и строительная)

Автореферат диссертации по теме "Исследование закономерностей деформирования и разрушения сильно сжатых горных пород вокруг подземных выработок и разработка регулируемых конструкций крепи"

На правах рукописи

ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ДЕФОРМИРОВАНИЯ И РАЗРУШЕНИЯ СИЛЬНО СЖАТЫХ ГОРНЫХ ПОРОД ВОКРУГ ПОДЗЕМНЫХ ВЫРАБОТОК И РАЗРАБОТКА РЕГУЛИРУЕМЫХ КОНСТРУКЦИЙ КРЕПИ

Специальности: 25.00.22 "Геотехнология (подземная,

открытая, строительная)"

25. 00. 20 "Геомеханика, разрушение пород взрывом, рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика"

АВТОРЕФЕРАТ диссертации

на соискание ученой степени кандидата технических наук

Владивосток 2004

Работа выполнена в Дальневосточном государственном техническом университете (ДВПИ имени В. В. Куйбышева)

Научный руководитель:

доктор технических наук, проф. В.В. Макаров Научный консультант:

кандидат физико-математических наук, доцент Л.С. Ксендзенко Официальные оппоненты:

доктор технических наук, проф. В.П. Лушпей кандидат технических наук, И.Ю. Рассказов

Ведущее предприятие:

Дальневосточная горно-строительная компания

Защита состоится «28» декабря 2004 г. в 1300 час. на заседании диссертационного совета Д 212.055.04 Дальневосточного государственного технического университета по адресу : 690950, г. Владивосток, ул. Пушкинская, 33,ауд.Г-135.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Дальневосточного государственного технического университета.

Автореферат разослан ■»р/влаег*' 2004 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета, В.Н.Макишин

кандидат техн. наук, доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Напряжения и деформации горных пород вокруг подземных выработок на больших глубинах часто имеют осцилляционный периодический характер, а разрушение в ряде случаев имеет зональную форму, известную в литературе как "зональная дезинтеграция".

Установленное в экспериментах нарушение монотонности деформирования пород в окрестности горных выработок, локализация разрушения на дискретных участках массива (зонах) затрудняет описание такого поведения пород на основе классических моделей механики сплошной среды. В последние годы для описания явления успешно применяются калибровочные модели механики дефектных сред, однако закономерности развития зональной структуры разрушения до настоящего времени не исследовались.

Не разработаны также эффективные конструкции постоянной крепи горных выработок для условий зонального разрушения массива. Существующие предложения по применению ряда модификаций анкерной и многослойной крепи с податливым слоем либо не технологичны, либо не позволяют регулировать процессы зонообразования.

Решение задачи установления закономерностей зонального разрушения массива горных пород вокруг подземных выработок и разработки конструкций крепи для этих условий имеет важное значение для развития строительной геотехнологии.

Работа выполнялась при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований РФФИ (грант №01-05-651180), Минобразования РФ (№ГБ53.1.6.02/1), а также хоздоговорных тем с предприятиями горно-строительной отрасли РФ, проведенных с участием автора в 2000-2004 гг.

Цель работы заключается в разработке эффективных конструкций крепи подземных выработок для условий зонального деформирования и разрушения массива горных пород на основе исследования закономерностей этого явления.

Основная идея работы заключается в натурном экспериментальном исследовании закономерностей зонального деформирования сильно сжатого массива горных пород, применении в аналитических исследованиях зонального разрушения массива математических моделей механики дефектных сред для обоснования новых эффективных конструкций крепи горных выработок для этих условий.

Методы исследований включают натурные экспериментальные исследования деформирования и разрушения массива горных пород вокруг подземных выработок, аналитические методы механики сплошной среды с дефектами и механики разрушения, патентные проработки.

РОС, НАЦИОНАЛЬНАЯ

«

БИБЛИОТЕКА С ОЯ

Научные положения, разработанные лично соискателем, и их новизна:

- установлены закономерности зонального разрушения и деформирования горных пород вокруг подземных выработок, заключающиеся в том, что с ростом напряжений в массиве число зон разрушения возрастает, возрастает радиальная протяженность этих зон, а радиальная протяженность промежуточных зон убывает;

- установлено, что сопротивление крепи существенно влияет на развитие зонального разрушения массива вокруг подземных выработок, что обусловлено взаимодействием крепи и массива горных пород,

- разработаны конструкции крепи подземных выработок для условий развивающегося вокруг них зонального разрушения пород, отличающиеся тем, что податливый внешний слой крепи имеет регулируемое сопротивление, в том числе активное, а внутренний слой представляет собой замкнутое кольцо жесткой крепи, обеспечивающей устойчивость горной выработки в течение заданного срока службы.

Достоверность научных положений и выводов обеспечена: полным удовлетворением граничных условий выбранного аналитического решения задачи механики, хорошим согласованием результатов теоретических и экспериментальных исследований (отклонение не более 24%), получением положительных решений по заявленным патентным разработкам.

Научное значение работы заключается в установлении закономерностей зонального деформирования и разрушения горных пород в сильно сжатом массиве вокруг подземных выработок и использование этих закономерностей для обоснования конструкций крепи.

Практическое значение и реализация работы заключаются в разработке конструкций крепи подземных выработок для условий зонального деформирования и разрушения массива горных пород. Установленные в ходе экспериментальных и аналитических исследований закономерности создают основу для совершенствования и разработки новых технологий сооружения подземных горных выработок в условиях больших глубин.

Результаты диссертационной работы использованы ООО "ДВГСК-Центр" для разработки технологии проведения тоннелей в условиях сильно нарушенных пород.

Апробация работы. Основные научные положения и результаты работы докладывались на конференциях «Проблемы освоения георесурсов российского Дальнего Востока и стран АТР» (г. Владивосток, 2000, 2002, 2004 гг.), "Геодинамика и напряженное состояние недр Земли" (Новосибирск, 2003), "Проблемы подземного строительства в XXI веке" (г.Тула, 2004).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 печатных работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех

глав щ заключения,' изложенных на 132 страницах машинописного текста, и

, • » >) !

содержит 65 рисунков, 9 таблиц, список использованной литературы из 118 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Зональное разрушение и деформирование массива горных пород вокруг подземных выработок имеет место на больших глубинах в условиях сильно сжатых массивов горных пород. Установлению зонального характера разрушения в натурных условиях посвящены работы Б.П. Бадтиева, В.А. Борисовца, И.Я. Елисоветского, В.Я. Кириченко, Ю.С. Кузнецова, А.Ф. Морозова В.Н. Опарина, В.Н. Ревы, А.П. Тапсиева, А.В. Шмиголь, G.R. Adams, A J. Jager и других. Экспериментальному исследованию зонального разрушения массива вокруг выработок в лабораторных условиях посвящены работы Ф.П. Глушихина, А. А. Чехович, М.Ф. Шклярского и других.

В работах А.Л. Метлова, Л.С. Метлова, А.Ф. Морозова, В.В. Макарова, В.Н. Одинцева, А.Г. Протосени, А.А.Парошина, М.А. Розенбаума, Э.А. Троппа, О-А.Хачай, А. И. Чанышева, Е.И. Шемякина и других выдвинуты гипотезы и рассмотрены возможные механизмы периодической локализации процессов разрушения горных пород в массиве вокруг подземных выработок.

Математическая модель зонального разрушения массива вокруг подземных выработок разработана В.П. Мясниковым, М.А. Гузевым, В.В. Макаровым и Парошиным А.А.

Механизм явления зонального деформирования и разрушения массива вокруг подземных выработок, заключающийся в том, что в условиях сильного неравнокомпонентного сжатия, имеющего следствием сдвиговое микроразрушение пород на структурных неоднородностях среды, напряжения вокруг выработок приобретают периодический характер, а на локальных участках (зонах) действия максимальных нормальных тангенциальных напряжений развиваются трещины отрыва, определяя сжатие промежуточных зон в нормальном к контуру разуплотненных зон направлении, установлен В.В.Макаровым.

Различные аспекты зонального разрушения и деформирования горных пород в массиве вокруг подземных выработок рассмотрены также в работах А.Д. Алексеева, И.В. Дмитриева, В.Е. Зайденварга, М.П. Зборщика, М.В. Курлени, А.Ф. Ревуженко, И.Л. Черняка, Bai Shiwei, Gu Zhimeng, Xu Yunyao и других.

В 1992 году зарегистрировано открытие явления "Зональной дезинтеграции горных пород вокруг подземных выработок".

Разработке конструкций крепи подземных выработок для условий зонального разрушения массива посвящены работы Б.П. Бадтиева, Б.И. Емельянова, М.П. Зборщика, М.ИЗвонарева, Ю.С. Кузнецова, М.В. Курлени, А.Ф. Морозова, В.Н. Опарина, М.А. Розенбаума и других.

Конструкции постоянной крепи горных выработок с податливым слоем рассмотрены в работах Н.С. Булычева, М.Н. Гелескула Е.Б. Дружко, Ю.З. Заславского, Е.П. Зеликовича, В.Н. Каретникова, К.В. Кошелева, Г.Г. Литвинского, А.В. Меркулова, А.А.Степина, Н.Р. Умнова, Ю.Д. Шварца, I.W. Farmer и других

В диссертации экспериментально и теоретически исследованы закономерности зонального деформирования и разрушения горных пород в массиве вокруг подземных выработок и разработаны конструкции постоянной крепи для этих условий.

Проведены наблюдения за деформациями вмещающих пород Тарманчуканского тоннеля в период возведения временной крепи и постоянной обделки. Наблюдения проводились методом установки глубинных реперов в скважинах, пробуриваемых в массиве, как до бетонирования, так и сквозь обделку. Установлен сложный, осцилляционный характер деформирования вмещающих пород. Полученные результаты позволяют оценить вмещающие породы как находящиеся в условиях сильного сжатия.

Контурная часть массива до возведения постоянной обделки имеет тенденцию к разуплотнению. Массив за обделкой при сохранении осцилляционного характера деформаций не разуплотняется. Такой характер деформаций установлен одновременно в обоих бортах тоннеля.

Массив горных пород в состоянии сильного сжатия вокруг выработок моделируется дефектной средой с источниками, характеризующими появление необратимых деформаций, Вводится обобщенный тензор деформации s , выражение для которого в предположении малости деформаций пород в окрестности подземных выработок (I s,j \ «1,1 dvj/dxj I« 1, где v, -компоненты скорости деформаций) имеет вид:

dz и

~^~ = eU~Er W

В среде со сдвиговыми микроразрушениями в общем случае не выполняется условие совместности деформаций

о. (2)

дх ¡dxj дх2рх2 дх]дх2

Обобщенный тензор Альманзи и параметр дефектности R

рассматриваются в качестве термодинамических характеристик среды и наряду с энтропией входят в выражение для внутренней энергии. Применение методов неравновесной термодинамики позволяет записать соотношения, связывающие источники необратимых деформаций с потоком энтропии, и перейти к их вычислению.

Степень отличия кинематики дефектной среды от кинематики сплошной среды определяется параметром R: эти отличия максимальны в тех областях, где максимально значение \R\.

Краевая задача формулируется как задача о напряженном состоянии невесомой плоскости, представленной сплошной средой с дефектами, с заданными на бесконечности напряжениями, моделирующими гравитационное поле, и ослабленной круглым отверстием, равномерно нагруженным по контуру и моделирующим закрепленную подземную выработку.

Задача ставится как плоская и стационарная. В качестве упрощений принимаются условия несжимаемости (р - ро - const) и отсутствия касательных напряжений на бесконечности. Постановка задачи и формулирование граничных условий выполнены автором совместно с В.М.Сапелкиной и Л.С.Ксевдзенко, которым принадлежит решение задачи. Граничные условия задачи записываются следующим образом:

<УГ = Рсо, сггв - 0 при г а? (3)

где Ра = yjî, (7„ - объемный вес пород, Я - глубина заложения выработки);

<тг = Р0, приг = г0, (4)

где го - радиус выработки; Р0 - отпор крепи.

dR л dR . *

—- = 0,приг=г0, — = 0 приг=г* (5)

or or

где г*- положение первой зоны разрушения, определяемое из эксперимента. Выражения для компонент тензора напряжений имеют следующий вид:

<гг = <г„( 1-4)+ Р4--^—T.ljpJjJr-rJ + MjJP-ri + cKjJP-r)},

Г Г 2(1-ЮГ* Г

^=^(1+4)- оп Е 2, [aJ0(Jr-r) + bN0(fi-r)-cK^-r)\-p£+ (6)

г 2(1 — vyf г

2(1 -v)r2 Г

где - J\(ljyr), У,(iff г) - функции Бесселя первого и второго рода соответственно;

у- параметр модели. Коэффициенты а, Ь и с рассчитываются из условий всестороннего сжатия

в массиве и выполнения критерия отрывного разрушения породы при одном из значений г, соответствующих эксперименту. Распределение напряжений в массиве вокруг подземной выработки показано на рис. 1.

Расчет напряжений произведен для условий экспериментов ВНИМИ в Донбассе по определению закономерностей развития зональной структуры разрушения вокруг одиночных выработок. Хорошо виден осцилляционный характер как тангенциальных, так и радиальных напряжений вокруг выработки.

И>50

Рис.1 Осциллирующий характер напряжений и Ы-функции в массиве вокруг

подземной выработки

Описание отрывного разрушения в условиях всестороннего сжатия дано в работах В.Н.Одинцева, где предложен критерий отрывного разрушения в виде:

К,=(я01/2(у,сЛ-уза0з), (?)

где / = полудлина трещины; сЛ = сг^ ст°з = стг - соответственно максимальные и минимальные главные напряжения вокруг выработки; уи у3 - эмпирические коэффициенты.

Расчеты проведены при следующих значениях входящих в формулы величин: Кю = 0,7 МПа.м3'2 (трещиностойкость пород), / = 5.10"3 м, у]=0,20, у3=0,25, уп = 25 кН/м3, Н=1000 м, стс = 10 МПа.

Изменения радиальной протяженности зон разрушения и промежуточных зон имеют полную качественную сходимость с данными работ ВНИМИ. Радиальная протяженность зон разрушения убывает с удалением от контура выработки, а радиальная протяженность промежуточных зон соответственно возрастает.

Сравнительные значения границ зон разрушения приведены в табл.1 Максимальное отклонение отмечается в первой зоне, однако для практических целей ошибка идет «в запас». Максимальное отклонение для 4 зоны составляет величину менее 13 %.

Проведены исследования зависимости радиальной протяженности зон разрушения и промежуточных зон от величины действующих в массиве напряжений. Установлено, что с ростом напряжений величина радиальной

Таблица 1

Сравнительные значения положений элементов зональной структуры _разрушения горных пород вокруг подземных выработок_

Положение Экспе- Теория, Отклонение, Примечание

римент, г/го г/г0 %

Граница первой зоны 1.03 1.35 23.7

Ближняя граница второй зоны 1.74 1.72 1.0 Начало

Дальняя граница второй зоны 2.23 2.22 0.5 отсчета от

Ближняя граница третьей зоны 3.09 2.82 9.6 контура

Дальняя граница третьей зоны 3.40 3.13 8.6 выработки

Середина четвертой зоны 4.54 3.98 12.3

протяженности зон разрушения возрастает, а радиальная протяженность промежуточных зон уменьшается. Причем "скорость" увеличения радиальной протяженности зон разрушения уменьшается с ростом номера зоны, а "скорость" уменьшения радиальной протяженности промежуточных зон, напротив, возрастает с ростом номера зоны (рис.2).

Рис.2. Зависимость радиальной протяженности зон разрушения от величины действующих в массиве напряжений: 1,2,3 - номера зон

Особый интерес представляет исследование закономерностей влияния крепи горной выработки на развитие зональной структуры разрушения. На рис.3 показано, что при отсутствии крепи в массиве начинается формирование второй зоны разрушения. Это особенно неблагоприятно в случае замедления возникновения зон по отношению к моменту создания обнажения, так как возведенная с отставанием от забоя крепь подвергается в этом случае повышенным нагрузкам. При наличии крепи такого состояния можно избежать, причем чем больше сопротивление крепи, тем менее вероятно появление зонального характера разрушения. Показано, что и в случае наличия крепи в массиве возможно развитие зонального характера разрушения. Однако это может происходить при значительно больших напряжениях в массиве. Так если без крепи первая зона разрушения появляется при условии у„Н / ас = 3,1, то в этих же условиях наличие крепи с высоким сопротивлением (Р = 10 МПа) позволяет формироваться зональному разрушению только при у„Н / стс = 4,1.

Требования к конструкции податливого слоя крепи (обделки) подземных сооружений, строящихся в условиях больших перемещений контура выработки, имеющих место в условиях больших глубин, заключаются в способности материала податливого слоя обеспечивать большие радиальные перемещения контура выработки, иметь достаточную несущую способность для обеспечения функций крепления и не локализоваться в отдельных частях контура, оставляя обнаженные участки на других его частях.

Кроме того, все рассмотренные до настоящего времени конструкции податливого слоя не обладают функцией активного регулирования величины

сопротивления. Это снижает эффективность конструкций податливой крепи, что становится серьезным недостатком в условиях зонального разрушения массива и ограничивает возможность управления зонообразованием за счет функций крепи.

Конструкция многослойной жестко-податливой крепи с использованием подвижных материалов. Материалы, применяемые для создания податливого слоя, должны удовлетворять ряду требований, в числе которых подвижность, достаточная уплотняемость, сопротивляемость нагружению для обеспечения несущей функции крепи, а также достаточная дешевизна и технологичность применения в реальных условиях.

Представленным требованиям в полной мере удовлетворяют песок, щебень, дробленая порода, гранулы, изготовленные из перечисленных материалов специальным способом с заданными свойствами.

Наиболее предпочтительны гранулированные материалы, поскольку .¡> позволяют создавать в наибольшей степени регулируемые составы. Гранулированный материал, как правило, создается в виде смеси жестких и пластичных компонент, размеры и пропорция которых определяются экспериментально.

Конструкция податливого слоя крепи представлена на рис. 4. Она удовлетворяет требованиям податливости и работы совместно с массивом, учитывая не только деформации по контуру выработки, но и вдоль оси подземного сооружения. Она обеспечивает также требования к эксплуатации выработок в течение всего срока службы.

Рис.4. Конструкция жестко-податливой многослойной крепи регулируемого сопротивления податливого слоя крепи: 1 - подвижный материал,2 - упругие перегородки, 3 - внешний слой, 4 - внутренний слой.

Конструкция слоя секционного типа, секции разделены плотными упругими (каучук) перегородками, блокирующими перемещение подвижного материала под действием собственного веса. Сыпучий подвижный материал размещается между внутренней и внешней оболочками .

Конструкция крепи трехслойная, из двух оболочек со слоем подвижного материала между ними. Внешний слой из тонкого гибкого металла крепится к массиву при помощи анкеров Пространство между внутренней жесткой обделкой и внешней гибкой заполняется подвижным гранулированным материалом, который забутовывается в оставляемый зазор (0,3-0,5 м, в зависимости от свойств горного массива) под давлением. Подвижный податливый слой нивелирует периодический характер воздействия горного массива на внутреннюю обделку, тем самым, обеспечивая полную безопасность при проведении и дальнейшей эксплуатации подземного сооружения. Для обеспечения долговечности крепи и ограждения податливого и внешнего гибкого слоя от вредного влияния агрессивных подземных вод (ухудшение податливых свойств материала, коррозия метала обделки и др.) применяются не извлекаемые покрытия из гидравлически изолирующего материала в виде пленки высокой прочности.

Крепь имеет круглое сечение что является оптимальным вариантом как по конструкционным параметрам обеспечивающим устойчивость и надежность, так и по простоте изготовления.

Таким образом, разработана новая конструкция многослойной крепи (обделки) горных выработок (подземных сооружений) регулируемого сопротивления, состоящая из внешнего тонкого гибкого металлического слоя и внутреннего жесткого бетонного (железобетонного) слоя, пространство между которыми заполняется подвижным гранулированным материалом, обеспечивающим податливость обделки, и отличающаяся тем, что податливый слой выполнен из сыпучего гранулированного материала, величина податливости и несущей способности которого задается соотношением жестких и податливых компонент.

Конструкция многослойной жестко-податливой крепи с использованием элементов трения. Использование элементов трения в качестве элементов обеспечения податливости внешнего по отношению к выработке слоя крепи позволяет удовлетворить основным требованиям к таким конструкциям.

Разработан элемент двухслойной крепи (обделки) выработки, внутренний слой которой представляет собой жесткую конструкцию, а наружный слой податливый, обеспечивающий достаточное сопротивление смещениям контура выработки при образовании зон разрушения, но в тоже самое время предотвращающий разрушение внутреннего слоя.

Материалы, применяемые для создания податливого слоя, должны удовлетворять требованиям достаточной прочности и способность

сопротивляться нагружению для обеспечения несущей функции крепи, достаточной дешевизны, возможности работать в течение заданного срока службы выработки, а также технологичности применения в реальных условиях. Таким требованиям удовлетворяют полимерные высокопрочные материалы.

Внешний податливый слой представляет собой двухслойный материал листового типа между слоями которого расположены механические элементы трения. Чтобы обеспечить простоту и технологичность изготовления этого слоя, его предлагается изготавливать предварительно в виде готовых листов, затем листы закрепляются анкерами на контуре горной выработки перед возведением жесткого слоя.

Необходимое сопротивление податливого слоя достигается путем изменения величины максимального сопротивления и количества элементов трения. Податливость слоя обеспечивается величиной высоты элемента трения. Внутренний жесткий слой может быть выполнен из монолитного бетона, либо из сборных железобетонных блоков или тюбингов.

Конструкция жестко-податливой крепи возможна в блочном исполнении. В этом случае монтируются двухслойные блоки, которые собираются в кольца постоянной крепи с отставанием от забоя на заданную расчетом величину.

Таким образом, разработана жестко-податливая обделка регулируемого сопротивления с элементами трения, отличающаяся тем, что податливый слой выполнен из элементов трения, причем необходимое сопротивление податливого слоя достигается путем изменения величины максимального сопротивления и количества элементов трения, а податливость слоя обеспечивается величиной их высоты.

Возможно как последовательное возведение податливого и жесткого слоев обделки в монолитном варианте, так и сборно-монолитный ее вариант, когда производится установка двухслойных блоков.

Применение технологии набрызгбетонирования для создания податливого слоя обделки. В рассмотренных выше конструкциях податливые элементы крепились либо на внутреннем жестком слое обделки (элементы трения), либо помещались между внутренним и внешним слоями обделки (гранулированные сыпучие смеси). Применение набрызг-бетона позволяет существенно упростить процесс крепления податливого слоя на стенках выработки.

В качестве податливого элемента может быть рассмотрен набрызг-бетон с мягкими включениями, обеспечивающими высокую степень податливости при разрушении такого композита. Существенным отличием такого элемента является то, что несущим звеном в композите является матрица, а податливым звеном - включение. После достижения напряжениями в матрице предельных значений, она разрушается, а податливые элементы, в качестве которых выступают, например, резиновые шарики, обеспечивают перемещение контура выработки на технологически допустимую величину.

Во избежание произвольного перемещения бетоно-резиновой смеси после разрушения, на контуре выработки перед нанесением набрызг-бетона устанавливаются податливые полосы. Таким образом, податливый слой обделки выполняется секционным.

Конструкция жестко-податливой многослойной обделки с использованием набрызг-бетонной технологии для создания податливого слоя представлена на рис. 5. В состав смеси раствора включается резиновая крошка и, после незначительного видоизменения установки для нанесения набрызг-бетона, наносится на контур выработки.

Смесь цементно-песчаного раствора с включениями резиновой крошки, нанесенная на контур горной выработки будет работать, как податливый слой, сопротивление которого заранее возможно задать путем изменения соотношения "резиновая крошка - цементный раствор". Внутренний жесткий слой обделки возводят по обычной технологии либо как монолитный бетонный либо из сборных блочных или тюбинговых элементов.

Рис. 5. Конструкция многослойной жестко-податливой крепи регулируемого сопротивления с податливым слоем «набрызгбетон — резиновая крошка»: 1-жесткая обделка, 2-слой набрызг-бетон, 3-включения резиновой крошки

Таким образом, разработана жестко-податливая двухслойная крепь горной выработки регулируемого сопротивления, отличающаяся тем, что податливый слой, представляющий из себя бетоно-резиновую смесь, наносится на контур выработки с использованием набрызг-бетонной технологии, а после

этого возводится жесткий внутренний слой, причем податливость и несущая способность податливого слоя обеспечиваются процентным соотношением бетона и мягких включений в смеси.

Конструкция многослойной жестко-податливой крепи активного регулируемого сопротивления. Проведенные в главе 3 аналитические исследования показали, что высокое сопротивление обделки способно оказывать регулирующее воздействие на развитие зональной структуры разрушения вокруг горной выработки. В этой связи встает задача разработки конструкции обделки с активным регулируемым сопротивлением, способной выполнять активные функции управления состоянием системы "обделка — массив". Разработан податливый элемент конструкции обделки регулируемого сопротивления с возможностью активного регулирования сопротивления податливого слоя. Элемент выполнен из прочного растягивающегося материала (резина) с полостями для размещения жидкости, выполняющей функции активного нагрузочного компонента.

Полости соединены между собой каналами, а с внешней гидросистемой -трубами. Возможна как автономная работа нескольких элементов, так и совместное их регулирование для создания условий управления состоянием массива с зональным характером разрушения

Крепь представляет собой двухслойную конструкцию, внутренний слой которой жесткий (материал - монолитный бетон либо сборный железобетон), а внешний слой представляет собой эластичный материал, внутри которого имеются заполненные жидкостью и соединенные между собой каналами полости, имеющие выходящие во внутрь выработки трубы, соединенные через регулировочный клапан с гидравлическим насосом. Такая конструкция позволяет регулировать сопротивление и податливость обделки после ее монтажа и в процессе эксплуатации горной выработки.

Возможно выполнение такого слоя из полимерного материала рулонного типа. Полости и каналы в материале создаются путем склеивания, или литья. После монтажа материала на контуре горной выработки, полости предварительно заполняются небольшим количеством жидкости, затем возводится жесткий слой крепи и после этого полости, окончательно заполняются жидкостью. Сопротивление обделки регулируется за счет изменения количество жидкости и ее давление внутри слоя.

Возможен также блочный вариант исполнения такой обделки, где отдельный блок представляет собой двухслойную конструкцию, внутренний слой которой выполнен из жесткого материала (железобетон, чугун), а наружный слой выполнен из высокопрочного эластичного материала, в котором созданы полости для размещения в них напорной жидкости. В этом случае обделка монтируется как блочная, а отдельные блоки соединяются между собой напорными трубками, которые имеют связь с насосом.

Таким образом, разработана конструкция жестко-податливой крепи горных выработок (обделок подземных сооружений) активного регулируемого сопротивления, отличающаяся тем, что податливый слой изготовляется из эластичного высокопрочного материала, имеющего полости, которые заполняются жидкостью и снабжены каналами для регулирования в них давления, что обеспечивает заданную податливость и величину сопротивления обделки.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Представленная диссертационная работа является научным квалификационным трудом, в котором на основании выполненных автором исследований дано геомеханическое обоснование, и техническое решение актуальной задачи строительной геотехнологии по разработке конструкций крепи подземных выработок для условий зонального деформирования и разрушения горных пород на больших глубинах.

Основные научные и практические результаты работы заключаются в следующем.

1. Установлены закономерности зонального разрушения и деформирования горных пород вокруг подземных выработок, заключающиеся в том, что с ростом напряжений в массиве число зон разрушений возрастает, возрастает радиальная протяженность этих зон, а их радиальная протяженность убывает.

2. Установлено, что сопротивление крепи существенно влияет на развитие и параметры зонального разрушения массива вокруг подземных выработок, что обусловлено взаимодействием крепи и массива горных пород,

3. Поставлена и применена для анализа условий разрушения отрывом горных пород вокруг подземных выработок задача механики о напряженном состоянии невесомой плоскости с заданными на бесконечности напряжениями, моделирующими гравитационное поле, и ослабленной круглым отверстием, моделирующим подземную выработку; при численном анализе решения которой установлено хорошее соответствие расстояния от центра сечения выработки до границ зон отрывного разрушения с данными натурных экспериментов (максимальные отклонения не превышает 24 %);

4. Установлены осцилляционные закономерности деформирования вмещающих пород вокруг строящихся в сильно нарушенном массиве выработок большого поперечного сечения, заключающиеся в том, что имеет место периодический характер деформирования во времени, но при открытом обнажении идет разуплотнение массива, а при деформировании пород за обделкой их разуплотнение отсутствует.

5. Разработаны конструкции крепи выработок для условий зонального разрушения массива горных пород, отличающиеся тем, что податливый

внешний слой крепи имеет регулируемое сопротивление, в том числе активное, а внутренний слой представляет собой замкнутое кольцо жесткой крепи, обеспечивающей устойчивость горной выработки в течение заданного срока службы.

6. Разработана конструкция жестко-податливой многослойной крепи с подвижным материалом податливого слоя, отличающаяся тем, что податливый слой выполнен из сыпучего гранулированного материала, величина податливости и несущей способности которого задается соотношением жестких и податливых компонент.

7. Разработана конструкция многослойной крепи регулируемого сопротивления с элементами трения, отличающаяся тем, что податливый слой выполнен из элементов трения, причем необходимое сопротивление податливого слоя достигается путем изменения величины максимального сопротивления и количества элементов трения, а податливость слоя определяется их высотой

8. Разработана конструкция жестко-податливой двухслойной крепи горной выработки регулируемого сопротивления, отличающаяся тем, что податливый слой, представляющий из себя бетоно-резиновую смесь, наносится на контур выработки с использованием набрызг-бетонной технологии, а после этого возводится жесткий внутренний слой, причем податливость и несущая способность податливого слоя обеспечиваются свойствами бетона и мягких включений в составе композита.

9. Разработана конструкция жестко-податливой крепи горных выработок (обделок подземных сооружений) активного регулируемого сопротивления, отличающаяся тем, что податливый слой изготовляется из эластичного высокопрочного материала, имеющего полости, которые заполняются жидкостью и снабжены каналами для регулирования в них давления, что обеспечивает заданную податливость и величину сопротивления обделки.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Развитие методов строительства подземных сооружений в сложных горно-геологических условиях Труды международной научно-технической конференции// В.В.Макаров, М.Н. Кива, А.А.Кожейкин, С.Ю.Кондрашин, А.М.Летуновский, Н.И.Кива, Г.Б.Лозин /"Роль науки, новой техн. и технологий в эк. развитии регионов", Хабаровск: ХГТУ, 2001, с.85-97

2. Явление зонального деформирования и разрушения горных пород вокруг подземных выработок и его математическая модель// В.В.Макаров, М.А.Гузев А.А.Опанасюк, М.Н. Кива, А.А. Парошин, Л.С.Ксендзенко, М.И. Звонарев ЛГруды международной научно-практ. конф. «Тоннельное строит. России и стран СНГ в начале века: опыт и перспективы», Москва, 28-31 октября 2002 г., М:РТА, 2002, с .448-450

3. Геомеханические закономерности зонального деформирования и разрушения горных пород вокруг подземных выработок// В.В .Макаров, М.А. Гузев, А.А. Опанаскж, М.Н. Кива, А.А. Парошин, Л.СКсендзенко/ Труды Первой международной конференции «Пробл. освоения георесурсов рос. Дальнего Востока и стран АТР», Владивосток: ДВГТУ, 2002, с.277-289

4. Осцилляционный характер напряжений вокруг пройденных в сильно сжатых породах выработок и зональное разрушение массива//.Макаров В.В., Ксендзенко Л.С., Сапелкина В.М., Кива М.Н / "Геодинамика и напр. сост. недр. Земли", Новосибирск, ИГД СО РАН, 2002, с. 138 -144

5. Кожейкин А.А., Макаров В.В., Кива М.Н. Крепь "Еленка" для подготовительных выработок// Свидетельство на полезную модель №28182/ Бюллетень открытий и изобретений №7,2003

6. Макаров В.В., Ксендзенко Л.С.,. Сапелкина В.М., Кива М.Н. Зональное разрушение массива и осцилляционный характер напряжений вокруг пройденных в сильно сжатых породах выработок// Известия ТулГУ, Серия "Геомеханика. Механика подземных сооружений", Выпуск 2, - Тула, Изд-во ТулГУ, 2004, с. 193-198

7. Кива М.Н., Макаров В.В. Конструкции многослойной жестко-податливой крепи регулируемого сопротивления //Труды Второй международной конференции «Пробл. освоения георесурсов рос. Дальнего Востока и стран АТР», Владивосток: ДВГТУ, 2003, с! 110-112

8. Макаров В.В., Кива М.Н.,. Многослойная жестко-податливая крепь активного регулируемого сопротивления //Труды Второй международной конференции «Пробл. освоения георесурсов рос. Дальнего Востока и стран АТР», Владивосток: ДВГТУ, 2003, с. 113-115

Кива Максим Николаевич

ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ДЕФОРМИРОВАНИЯ И РАЗРУШЕНИЯ СИЛЬНО СЖАТЫХ ГОРНЫХ ПОРОД ВОКРУГ ПОДЗЕМНЫХ ВЫРАБОТОК И РАЗРАБОТКА РЕГУЛИРУЕМЫХ КОНСТРУКЦИЙ КРЕПИ

Автореферат

Подписано в печать 25.11.04. Формат 60x84/16. Усл. печ. л 1,16. Уч.-изд. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ 186.

Издательство ДВГТУ, 690950, Владивосток, Пушкинская, 10 Типография издательства ДВГТУ, 690950, Владивосток, Пушкинская, 10

щ 24 964

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Кива, Максим Николаевич

Введение

Глава

Анализ состояния вопроса и постановка задач исследований

1.1. Геомеханические закономерности деформирования и разрушения горных пород в условиях больших глубин.

1.1.1. Экспериментальные и натурные исследования зонального разрушения горных пород в массиве вокруг подземных выработок

1.1.2. Лабораторные исследования

1.1.3. Теоретические исследования зонального разрушения горных пород вокруг выработки

1.1.4. Теоретические концепции зонального деформирования и разрушения горных пород в массиве вокруг выработок

1.2. Конструкции обделок подземных сооружений и крепи горных выработок в сложных геомеханических условиях больших глубин

1.2.1. Конструкции жесткой крепи с высокой несущей способностью

1.2.2. Конструкции податливой крепи

1.2.3. Конструкции многослойной крепи с податливым слоем

1.2.4. Конструкции крепи в условиях зонального разрушения пород 60 Выводы и постановка задач исследования

Глава

Экспериментальные исследования закономерностей зонального деформирования и разрушения сильно сжатых горных пород вокруг подземных выработок большого поперечного сечения

2.1. Горно-геологические и горно-технические условия строительства тоннелей в районе исследований

2.2. Определение прочностных свойств вмещающих пород

2.3. Методика исследования деформаций вмещающих пород

2.4. Результаты наблюдений за деформациями вмещающих пород Тарманчуканского тоннеля

2.5. Закономерности деформирования массива горных пород вокруг 80 тоннеля Тарманчуканский

Выводы

Глава

Аналитические исследования закономерностей зонального разрушения сильно сжатых горных пород вокруг подземных выработок

3.1. Математическая модель сильно сжатого на большой глубине породного массива

3.2. Выбор и постановка краевой задачи о невесомой плоскости, с заданными на бесконечности напряжениями, моделирующими гравитационное поле, и ослабленной круглым отверстием, равномерно нагруженным по контуру и моделирующим закрепленную подземную выработку

3.3. Сравнение результатов экспериментальных и аналитических исследований

3.4. Исследование закономерностей развития зональной структуры разрушения массива вокруг горных выработок 101 Выводы

Глава

Разработка конструкции крепи (обделки) регулируемого 109 сопротивления строящихся в условиях больших глубин горных выработок и подземных сооружений

4.1. Конструкция многослойной жестко-податливой крепи с 110 использованием подвижных материалов

4.1.1. Конструкция и материалы податливого элемента обделки

4.1.2. Конструкция податливого слоя

4.1.3. Конструкция крепи (обделки)

4.2 Конструкция многослойной жестко-податливой крепи с 114 использованием элементов трения

4.2.1. Конструкция податливого элемента

4.2.2. Конструкция податливого слоя

4.2.3. Вариант конструкции сборной блочной крепи

4.3. Применение технологии «набрызг-бетонирования» для создания податливого слоя обделки

4.3.1. Конструкция податливого элемента

4.3.2. Конструкция жестко-податливой обделки с использованием набрызг-бетонной технологии для создания податливого слоя

4.4. Конструкция многослойной жестко-податливой крепи .121 активного регулируемого сопротивления

4.4.1. Конструкция и материалы податливого элемента обделки

4.4.2. Конструкция податливого слоя

4.4.3. Конструкция крепи активного регулируемого сопротивления 121 Выводы 124 Заключение 126 Список используемой литературы

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Исследование закономерностей деформирования и разрушения сильно сжатых горных пород вокруг подземных выработок и разработка регулируемых конструкций крепи"

Актуальность. Напряжения и деформации горных пород вокруг подземных выработок на больших глубинах часто имеют осцилляционный периодический характер, а разрушение в ряде случаев имеет зональную форму, известную в литературе как "зональная дезинтеграция".

Установленное в экспериментах нарушение монотонности деформирования пород в окрестности горных выработок, локализация разрушения на дискретных участках массива (зонах) затрудняет описание такого поведения пород на основе классических моделей механики сплошной среды. В последние годы для описания явления успешно применяются калибровочные модели механики дефектных сред, однако закономерности развития зональной структуры разрушения до настоящего времени не исследовались.

Не разработаны также эффективные конструкции постоянной крепи горных выработок для условий зонального разрушения массива. Существующие предложения по применению ряда модификаций анкерной и многослойной крепи с податливым слоем либо не технологичны, либо не позволяют регулировать процессы зонообразования.

Решение задачи установления закономерностей зонального разрушения массива горных пород вокруг подземных выработок и разработки; конструкций крепи для этих условий имеет важное значение для развития строительной геотехнологии.

Работа выполнялась при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований РФФИ (грант №01-05-651180), Минобразования РФ (№ГБ53.1.6.02/1), а также хоздоговорных тем с предприятиями горно-строительной отрасли РФ, проведенных с участием автора в 2000-2004 гг.

Цель работы заключается в разработке эффективных конструкций крепи подземных выработок для условий зонального деформирования и разрушения массива горных пород на основе исследования закономерностей этого явления.

Основная идея работы заключается в натурном экспериментальном исследовании закономерностей, зонального деформирования сильно сжатого массива горных пород, применении в аналитических исследованиях зонального разрушения массива математических моделей механики дефектных сред для обоснования новых эффективных конструкций крепи горных выработок для этих условий.

Методы исследований включают натурные экспериментальные исследования деформирования и разрушения массива горных пород вокруг подземных выработок, аналитические методы механики сплошной среды с дефектами и механики разрушения, патентные проработки.

Научные положения, разработанные лично соискателем, и их новизна: установлены закономерности зонального разрушения и деформирования горных пород вокруг подземных выработок, заключающиеся в том, что с ростом напряжений в массиве число зон разрушения возрастает, возрастает радиальная протяженность этих зон, а радиальная протяженность промежуточных зон убывает;

- установлено, что- сопротивление крепи существенно влияет на развитие зонального разрушения массива вокруг подземных выработок, что обусловлено взаимодействием крепи и массива горных пород,

- разработаны конструкции крепи подземных выработок для условий развивающегося вокруг них зонального разрушения пород, отличающиеся тем, что податливый внешний слой крепи имеет регулируемое сопротивление, в том числе активное, а внутренний слой представляет собой замкнутое кольцо жесткой крепи, обеспечивающей устойчивость горной выработки в течение заданного срока службы.

Достоверность научных положений и выводов обеспечена: полным удовлетворением граничных^ условий выбранного аналитического решения задачи механики^-"Хорошим согласованием результатов теоретических и экспериментальных исследований (отклонение не более 24%), получением положительных решений по заявленным патентным разработкам.

Научное значение работы заключается в установлении закономерностей зонального деформирования и разрушения горных пород в сильно сжатом массиве вокруг подземных выработок и использование этих закономерностей для обоснования конструкций крепи.

Практическое значение и реализация работы заключаются в разработке конструкций крепи подземных выработок для условий зонального деформирования и разрушения массива горных пород. Установленные в ходе, экспериментальных и аналитических исследований закономерности создают основу для совершенствования и разработки новых технологий сооружения-подземных горных выработок в условиях больших глубин.

Результаты диссертационной работы использованы ООО "ДВГСК-Центр" для разработки технологии проведения тоннелей в условиях сильно нарушенных пород.

Апробация работы. Основные научные положения и результаты работы докладывались на конференциях «Проблемы освоения георесурсов российского Дальнего Востока и стран АТР» (г. Владивосток, 2000, 2002, 2004 гг.), "Геодинамика и напряженное состояние недр Земли" (Новосибирск, 2003), "Проблемы подземного строительства в XXI веке" (г.Тула, 2004).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 печатных работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, изложенных на 141 страницах машинописного текста, и содержит 30 рисунков, 6 таблиц, список использованной литературы из 118 наименований.

Заключение Диссертация по теме "Геотехнология(подземная, открытая и строительная)", Кива, Максим Николаевич

выводы

1. Разработаны конструкции крепи выработок для условий зонального разрушения массива горных пород, отличающиеся тем, что податливый внешний слой крепи имеет регулируемое сопротивление, в том числе активное, а внутренний слой представляет собой замкнутое кольцо жесткой крепи, обеспечивающей устойчивость горной выработки в течение заданного срока службы.

2. Разработана конструкция жестко-податливой многослойной крепи с подвижным материалом податливого слоя, отличающаяся тем, что податливый слой выполнен из сыпучего гранулированного материала, величина податливости и несущей способности которого задается соотношением жестких и податливых компонент.

3. Разработана конструкция многослойной крепи регулируемого сопротивления с элементами трения, отличающаяся тем, что податливый слой выполнен из элементов трения, причем необходимое сопротивление податливого слоя достигается путем изменения величины максимального сопротивления и количества элементов трения, а податливость слоя определяется их высотой

4. Разработана конструкция жестко-податливой двухслойной крепи горной; выработки регулируемого сопротивления, отличающаяся тем, что податливый слой, представляющий из себя бетоно-резиновую смесь, наносится на контур выработки с использованием набрызг-бетонной, технологии, а после этого ■ возводится жесткий внутренний слой, причем податливость и несущая способность податливого слоя обеспечиваются свойствами бетона и мягких включений в составе композита.

5. Разработана конструкция жестко-податливой крепи горных выработок (обделок подземных сооружений) активного регулируемого сопротивления, отличающаяся тем, что податливый слой изготовляется из эластичного высокопрочного материала, имеющего полости, которые заполняются жидкостью и снабжены каналами для регулирования в них давления, что обеспечивает заданную податливость и величину сопротивления обделки.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Представленная диссертационная работа является научным квалификационным трудом, в котором на основании выполненных автором исследований дано геомеханическое обоснование, и техническое решение актуальной задачи строительной геотехнологии по разработке конструкций крепи подземных выработок для условий зонального деформирования и разрушения горных пород на больших глубинах.

Основные научные и практические результаты работы заключаются в следующем.

1. Установлены закономерности зонального разрушения и деформирования горных пород вокруг подземных выработок, заключающиеся в том, что с ростом напряжений в массиве число зон разрушений возрастает, возрастает радиальная протяженность этих зон, а их радиальная протяженность убывает.

2. Установлено, что сопротивление крепи существенно влияет на развитие и параметры зонального разрушения массива вокруг подземных выработок, что обусловлено взаимодействием крепи и массива горных пород,

3. Поставлена и применена для анализа условий разрушения отрывом горных пород вокруг подземных выработок задача механики о напряженном состоянии невесомой плоскости с заданными на бесконечности напряжениями, моделирующими гравитационное поле, и ослабленной круглым отверстием, моделирующим подземную выработку; при численном анализе решения которой установлено хорошее соответствие расстояния от центра сечения выработки до границ зон отрывного разрушения с данными натурных экспериментов (максимальные отклонения не превышает 24 %);

4. Установлены осцилляционные закономерности деформирования вмещающих пород вокруг строящихся в сильно нарушенном массиве выработок большого поперечного сечения, заключающиеся в том, что имеет место периодический характер деформирования, во времени, но при открытом обнажении идет разуплотнение массива, а при деформировании пород за обделкой их разуплотнение отсутствует.

5: Разработаны конструкции- крепи - выработок для условий зонального разрушения массива горных пород, отличающиеся тем, что податливый внешний; слои крепи имеет регулируемое сопротивление, в том числе активное, а внутренний слой представляет собой замкнутое кольцо жесткой крепи, обеспечивающей устойчивость горной выработки в течение заданного срока службы.

6. Разработана конструкция жестко-податливой многослойной крепи с подвижным материалом: податливого слоя, отличающаяся тем, что податливый слой выполнен из: сыпучего гранулированного материала, величина податливости и несущей способности которого задается! соотношением жестких и податливых компонент.

7. Разработана конструкция многослойной крепи регулируемого сопротивления с элементами трения, отличающаяся тем, что податливый слой выполнен из элементов трения, причем необходимое сопротивление податливого слоя достигается путем изменения величины максимального сопротивления: и количества элементов трения, а податливость слоя определяется их высотой

8; Разработана конструкция жестко-податливой, двухслойной крепи горной выработки регулируемого сопротивления, отличающаяся тем, что податливый: слой, представляющий из себя бетоно-резиновую смесь, наносится на контур выработки; с использованием набрызг-бетонной технологии, а после этого возводится жесткий внутренний слой, причем податливость и несущая способность податливого слоя обеспечиваются свойствами бетона и мягких включений в составе композита.

9. Разработана конструкция жестко-податливой крепи горных выработок (обделок подземных сооружений)' активного регулируемого сопротивления, отличающаяся тем, что податливый- слой, изготовляется из эластичного высокопрочного материала, имеющего полости, которые заполняются жидкостью и снабжены каналами для регулирования в них давления, что обеспечивает заданную податливость и величину сопротивления обделки.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Развитие методов строительства подземных сооружений в сложных горно-геологических условиях Труды международной научно-технической конференции// В.В.Макаров, М.Н. Кива, А.А.Кожейкин, С.Ю.Кондрашин, А.М.Летуновский, Н.И.Кива, Г.Б.Лозин /"Роль науки, новой техн. и технологий в эк. развитии регионов", Хабаровск: ХГТУ, 2001, с.85-97

2. Явление зонального деформирования и разрушения горных пород вокруг подземных выработок и его математическая модель// В.В.Макаров, М.А.Гузев А.А.Опанасюк, М.Н. Кива, А.А. Парошин, Л.С.Ксендзенко, М.И. Звонарев /Труды международной научно-практ. конф. «Тоннельное строит. России и стран СНГ в начале века: опыт и перспективы», Москва, 28-31 октября 2002 г., М:РТА, 2002, с .448-450

3. Геомеханические закономерности зонального деформирования и разрушения горных пород вокруг подземных выработок// В.В.Макаров, М.А. Гузев, А.А. Опанасюк, М.Н. Кива, А.А. Парошин, Л.С.Ксендзенко/ Труды Первой международной конференции «Пробл. освоения георесурсов рос. Дальнего Востока и стран АТР», Владивосток: ДВГТУ, 2002, с.277-289

4. Осцилляционный характер напряжений вокруг пройденных в сильно сжатых породах выработок и зональное разрушение массива//.Макаров В.В., Ксендзенко Л.С., Сапелкина В.М., Кива М.Н / "Геодинамика и напр. сост. недр. Земли ", Новосибирск, ИГД СО РАН, 2002, с.138 -144

5. Кожейкин А.А., Макаров В.В., Кива М.Н. Крепь "Еленка" для подготовительных выработок// Свидетельство на полезную модель №28182/ Бюллетень открытий и изобретений №7, 2003

6. Макаров В.В., Ксендзенко JI.C.,. Сапелкина В.М., Кива М.Н. Зональное разрушение массива и осцилляционный характер напряжений вокруг пройденных в сильно сжатых породах выработок// Известия ТулГУ, Серия "Геомеханика. Механика подземных сооружений", Выпуск 2, - Тула, Изд-во ТулГУ, 2004, с. 193-198

7. Кива М.Н., Макаров В.В. Конструкции многослойной жестко-податливой крепи регулируемого сопротивления //Труды Второй международной конференции «Пробл. освоения георесурсов рос. Дальнего Востока и стран АТР», Владивосток: ДВГТУ, 2003, с. 110-112

8. Макаров В.В., Кива М.Н.,. Многослойная жестко-податливая крепь активного регулируемого сопротивления //Труды Второй международной конференции «Пробл. освоения георесурсов рос. Дальнего Востока и стран АТР», Владивосток: ДВГТУ, 2003, с. 113-115

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Кива, Максим Николаевич, Владивосток

1. Борисовец В.А. Неоднородности волнового характера в породах вблизи выработок, сооружаемых буровзрывным способом // Шахтное строительство.- 1972. N9. - С. 7-11

2. Козел А. М., Борисовец В. А., Репко А. А. Горное давление и способы поддержания вертикальных стволов.- М.: Недра, 1976. 293 с.

3. Опарин В. Н., Тапсиев А. П. О некоторых закономерностях трещинообразования вокруг горных выработок // В сб.: "Горные удары, методы оценки и контроля удароопасности массива горных пород. Фрунзе: Илим, 1979, С. 342-349

4. Опарин В. Н., Елисоветский И. Я. О некоторых закономерностях в напряженно-деформированном состоянии окрестности горных выработок // В сб.: "Геофизические методы контроля напряжений в горных породах". Новосибирск: ИГД СО АН СССР, 1980, С. 106-112

5. Зборщик М. П., Малярчук А. М., Морозов А. Ф. Электромагнитный контроль трещиноватости слоистого массива горных пород вокруг выработок // В сб.: Геофизические методы контроля напряжений в горных породах.-Новосибирск: ИГД СО АН СССР, 1980, С.139-143

6. Зборщик М. П., Морозов А. Ф. Механизм разрушения слоистых пород и взаимодействие их с крепью полевых подготовительных выработок // II Всесоюз. конф. Проблемы механики подземных сооружений: Тез. докл. -Тула: ТПИ, 1982, С. 110-112

7. Кузнецов Ю. С. Устойчивость горных выработок на удароопасных участках рудников "Октябрьский" и "Таймырский" Норильского ГМК // В сб.: Устойчивость и крепление горных выработок.- Л.: ЛГИ, вып. 7, 1981, С. 62-69

8. Кузнецов Ю.С. Исследование влияния горно-геологических факторов на проведение и поддержание капитальных выработок глубоких горизонтов Октябрьского и Талнахского месторождений: Автореф. дис. . канд. техн. наук. Л., 1983.- 18 с.

9. Шахтные исследования характера разрушения слабых пород на шахтах Западного Донбасса / Шмиголь А. В., Кириченко В. Я., С. К. Бучатский, В. Н. Рева // Шахтное строительство.- 1987. №5 - С. 11-12

10. О механизме пучения почвы выработок, сооружаемых в слабых породах / В. Я. Кириченко, А. В. Шмиголь, В. Н. Рева // Шахтное строительство. 1988. - №11.—1. С. 3-5

11. Поддержание выработок на шахтах ПО "Павлоградуголь'7 Л. К. Нейман, В. Н. Рева, А. В. Шмиголь, В. Я. Кириченко // ЦНИЭИуголь, обзор. -М., 1991.-80 с.

12. Морозов А. Ф., Юскевич А. М. Флуктуации зональной дезинтеграции осадочных пород вокруг подготовительной выработки // Уголь Украины. 1991. - №7. - С. 36-39

13. Морозов А. Ф. Повышение устойчивости интенсивно деформирующихся подготовительных выработок глубоких шахт: Автореф. дис. д-ра. техн. наук. М., 1992.- 30 с.

14. Исследование явления зональной дезинтеграции вокруг горных выработок в изолиниях / А.Д.Алексеев, А.Ф.Морозов, К.Л.Метлов, Л.С.Метлов // X Междунар. конф. по механике горных пород: Тез. докл. -М., 1993. С. 22

15. Жукова С. Г., Бибосынов Ж. Б. Кинематика пород в окрестности подготовительной выработки в зоне влияния очистных работ 7/ Ин-т горн, дела АН КазССР, Алма-Ата, 1987, 9 с. (Рук. деп. в ВИНИТИ, 07.05. 87, №3309-В87)

16. Деформирование массива пород вокруг выработок, расположенных в зонах ПГД / Мельников О. И., Мухин Н. А., Петренко С. И., Тимохин А. Н. // В сб.: Проблемы горного давления С.-Петерб.: ВНИМИ,1991, С. 199-204

17. Черняк И. JI. Повышение устойчивости подготовительных выработок. М.: Недра, 1993.-256 с.

18. Черняк И. Л., Зайденварг В. Е., Кузьмин О. Ю. О периодическом проявлении горного давления в одиночных выработках//Уголь. 1991.-№1.- С. 11-13

19. Зайденварг В. Е. Геомеханическое обоснование и реализация направления повышения эффективности ведения подземных горных работ// Автореф. дис. докт. техн. ннаук. М., 1994. - 33 с.

20. Зональная дезинтеграция породы вокруг горных выработок на больших глубинах / Тропп Э. А., Розенбаум М. А., Рева В. Н., Глушихин Ф. П. // Физ.-техн. ин-т АН СССР им. А. Ф. Иоффе. Препринт №976, 1985 . -34 с.

21. Новые закономерности разрушения горных пород вокруг выработок /Глушихин Ф. П., Шклярский М. Ф., Рева В. Н. и др. // Шахтное строительство.- 1986.- №2- С. 11-14

22. Шклярский М. Ф., Иванова Н. А. Экспериментальная оценка влияния нарушенности массива на устойчивость штрекообразных выработок // В сб.: Управление деформациями горного массива. Л.: ВНИМИ, 1986, С. 87-91

23. Моделирование в геомеханике /Глушихин Ф. П., Кузнецов Г. Н., Шклярский М. Ф. и др. М.: Недра, 1991. - 240 с.

24. Глушихин Ф. П., Рева В. Н., Розенбаум М. А. Особенности разрушения горных пород на больших глубинах // В сб.: Свойства горного массива и управление его состоянием С.-Пб.: ВНИМИ, 1991, С. 199-204

25. Особенности деформирования массива каолинизированных пород / А. А. Чехович, В. Н.Карпов, В. Ф.Ляхов и др.// Горный журнал. 1988.-№2, С.37-38

26. Лавриненко В. Ф., Лысак В. И. Экспериментальное изучение механических и температурных напряжений вокруг выработок //Разработка рудных месторождений (Киев). 1986. - №42. - С. 8-14

27. Зональная дезинтеграция горных пород вокруг подземных выработок. 4.1: Данные натурных наблюдений / Шемякин Е. И., Фисенко Г. Л., Курленя М. В!, Опарин В. Н. и др. // ФТПРПИ. 1986. - №3.- С. 3-15

28. Зональная дезинтеграция горных пород вокруг подземных выработок. 4.2: Разрушение горных пород на моделях из эквивалентных материалов / Шемякин Е. И., Фисенко Г. Л., Курленя М. В., Опарин В. Н. и др.//ФТПРПИ.- 1986.-№4. - С. 3-12

29. Зональная дезинтеграция горных пород вокруг подземных выработок. Ч.З: Теоретические представления / Шемякин Е. И., Фисенко Г. Л., Курленя М. В., Опарин В. Н. и др. // ФТПРПИ. 1987. - №1. - С. 3-8

30. Зональная дезинтеграция горных пород вокруг подземных выработок. 4.4: Практические приложения/ Шемякин. Е. Hi, Фисенко Г. Л., Курленя М. В., Опарин В. Н. и др. // ФТПРПИ. - 1989. - №4. - С. 3-9

31. Эффект зональной дезинтеграции горных пород вокруг подземных выработок /Шемякин Е. И., Фисенко Г. Л., Курленя М. В., Опарин В. Н. и др. //ДАН СССР. -т. 289.- №5.- 1986. С. 1088-1094

32. Шемякин Е. И., Курленя М. В., Опарин В. Н., Рева В. Н., Глушихин Ф. П., Розенбаум М. А. Явление зональной дезинтеграции горных пород вокруг подземных выработок. Открытие № 400, БИ, №1, 1992, С.З

33. Бадтиев Б.П., Рева В.Н., Розенбаум М.А. Проявления горного давления в выработках, проводимых в трещиноватых породах// Горный журнал, 1999, №10, с. 13-16

34. Бадтиев Б.П., Рева В.Н., Розенбаум М.А.Поддержание горных выработок глубоких рудников Норильска при условии зонального разрушения пород // Горная геомеханика и маркшейдерское дело: Сб. научн. тр. СПб: ВНИМИ, 1999, с.175-178

35. Емельянов Б.И., Лушпей В.П., Макаров В.В. Механизм деформирования массива блочной структуры и управление устойчивостью обнажений очистных выработок в условиях рудника им.Матросова // Механика подземных сооружений. Тула: ТПИ, 1982, с. 139-144.

36. Макаров В.В., Горланова Н.А., Звонарев М.И О зональном деформировании массива горных пород вокруг горных выработок / Механика подземных сооружений. Тула, ТПИ, 1989, с.116 -125

37. Ставрогин А. Н., Протосеня А. Г. Механика деформирования и разрушения горных пород. М.: Недра, 1992. - 224 с.

38. Макаров В.В., Гузев М.А. Механизм зонального разрушения и деформирования горных пород вокруг подземных выработок, "Геодинамика и напр. сост. недр Земли", Новосибирск, ИГД СО РАН, 1999, с.120-125

39. Гузев М.А., Парошин А.А. Неевклидовая модель зональной дезинтеграции горных пород вокруг подземных выработок// ПМТФ, 2000, №

40. Ревуженко А. Ф. О напряженно-деформированном состоянии разупрочняющегося массива вокруг горной выработки//ФТПРПИ. 1978;-№2.С. 10-20

41. Структурные уровни пластической деформации и разрушения/ В. Е.Панин, Ю. В.Гриняев, В. И.Данилов и др. Новосибирск: Наука, 1990. -255 с.

42. Тамуж В. П., Куксенко В. С. Микромеханика разрушения полимерных материалов.- Рига:3инатие, 1979. 294 с.

43. Лексовский А. М., Усмолов Г. К., Нарзулаев Г. К. Микротрещины, повреждаемость и разрушение композиционных материалов//Физика и механика разрушения композиц.матер. Л., 1986. - С. 69-88

44. Панин В. Е. Волновая природа пластической деформации твердых тел// Известия вузов. Физика. 1990. - т. 33. - № 2. - С. 4 - 18

45. Булычев Н. С. Механика подземных сооружений. М.: Недра, 1994. -382 с.

46. Сизов И. А. Изменение во времени напряженно-деформированного состояния вокруг подземной выработки в твердой среде с неоднородностями// В сб.: Аналитичесие и численные методы исследования в механике горных пород. Новосибирск: ИГД, 1986. - С. 32-35

47. Николаевский В.Н. Механика пористых и трещиноватых сред. М.: Недра, 1984.-232 с.

48. Ревуженко А.Ф. Горная порода среда с внутренними источниками и стоками энергии. Сообщения 1, 2, 37/ ФТПРПИ. - 1991. -№5.- С. 20-27, 1990.- №4.- С. 14-21, 1990. - №5.- С. 9-15

49. Ревуженко А. Ф., Лавриков С. В. Модель и краевые задачи для горного массива как среды с внутренними источниками и стоками энергии // Тезисы докл. X Междунар. конф. мех. горн, пород. М., 1993. - С. 29-30

50. Ревуженко А.Ф. Функции со структурой математические объекты для описания пластической деформации твердых тел // Известия вузов. Физика. - 1995. - №11. - С. 70-85

51. Кадич А., Эделен Д. Калибровочная теория дислокаций и дисклинаций М.: Мир, 1987. - 168 с.

52. Косевич А. М. Теория кристаллической решетки (Физическая механика кристаллов). Харьков, 1988.-304 с.

53. Владимиров В. И. Физическая природа разрушения металлов.-М.: Металлургиздат, 1984. 280 с.

54. Ханнанов Ш. X. Коллективные эффекты в ансамбле взаимодействующих микротрещин// Физика мет. и металловед. 1990. - т. 69. - № 4. - С. 30 - 38

55. Владимиров В. И. Основы физики разрушения твердых тел // В сб.: Физическ. основы прогнозир. разруш. горн, пород при землетрясениях. М., 1987.- С. 12-26

56. Владимиров В. И., Добрина Е. А., Перцев Н. А. Коллективные эффекты упругого взаимодействия в ансамблях микротрещин// Физ.-техн. ин-т АН СССР. Препринт. 1987. - № 1120. - С. 1-20

57. Контурное взрывание в угольных шахтах / Таранов П. Я., Гарцуев Е. М., Гудзь А. Г. и др. Донецк: Донбасс, 1972. - 89 с.

58. Мельников О. И., Рева В. Н. Волновой характер неоднородностей вблизи выработок // Проектир. и реконстр. угольн. предпр. № 8. - 1974. -С. 25-26

59. Макаров В. В., Горланова Н. А., Звонарев М. И. О зональном деформировании массива горных пород вокруг горных выработок//Механика подземных сооружений.- Тула: ТПИ,1989. С. 116-125

60. Макаров В. В., Емельянов Б. И., Звонарев М. И. Особенности формирования зон компрессии и дилатансии в массиве горных пород вокруг выработок // В сб.: Вопросы разработки месторождений Дальнего Востока. -Владивосток: ДВПИ, 1990. С. 35-42

61. Макаров В. В. Зональное деформирование горных пород вокруг выработок и в образцах //Тезисы докл. X Международн. конф. по мех. горн, пород. -М., 1993. С. 6

62. Макаров В. В. О зональном деформировании горных пород вокруг одиночных капитальных выработок//Механика подземных сооружений. -Тула: ТПИ, 1995. С. 92-96

63. Макаров В. В. О зональном деформировании массива горных пород вокруг капитальных выработок/Известия ТулГУ,серия "Экология и безопасность жизнедеятельности". Тула: ТулГУ, 1997. - С. 291-294

64. Гольдштейн Р. В., Ладыгин В. М., Осипенко Н. М. Модель хрупкого разрушения слабо пористого материала при сжатии и растяжении// ФТПРПИ. 1974- № 1.-С.З- 13

65. Гольдштейн Р. В. Структуры разрушения // ИПКОН АН СССР, препринт № 110, 1978. 59 с.

66. Гольдштейн Р. В. , Осипенко Н. М. Иерархия структур при разрушении// ДАН. 1992. - т. 325. - № 4. - С. 735 - 739

67. Шемякин Е. И. Новые задачи механики горного массива // Будущее горной науки.-М.: Наука, 1989.- С. 34-45

68. Одинцев В. Н. Отрывное разрушение и зональная дезинтеграция массива вблизи глубоких выработок//Тезисы докл. X Междунар. конф. по мех. горн, пород. М.: ИГД, 1993. - С. 30

69. Одинцев В. Н.,Трофимов В. А. Компьютерное моделирование развития трещин отрыва вблизи обнажения в глубокой выработке//Тезисы докладов X Междунар.конф.по мех.горн.пород.-М.: ИГД,1993.- С. 30-31

70. Рева В. Н., Тропп Э. А. Упруго-пластическая модель зональной дезинтеграции окрестности подземной выработки // В сб.: Физика и механика разруш. горн, пород примен. к прогнозу динам, явлений. С.-Пб.: ВНИМИ, 1995.-С. 125-13 О

71. Об одном автоволновом механизме релаксации сложного напряженного состояния вокруг горных выработок / А. Д. Алексеев, J1. С. Метлов, А. Ф. Морозов и др. // Физ. и техн. высокого давления ( Киев).-1993.- т.З.- № З.-С.80-85

72. Метлов JI. С. Возникновение локализованных состояний при релаксации напряжений в горных породах//Тезисы докл. X Межд. конф. по мех. горн, пород. М.: ИГД, 1993. - С. 22-23

73. Николис Г., Пригожин И. Познание сложного. Введение.-М.: Мир, 1990. 344 с.

74. Метлов Л. С. Механическая модель зональной дезинтеграции // Физика и техн. высоких давления (Киев). 1995. - № 1. - С. 57-63

75. Синергетические модели зональных дезинтеграционных явлений/ А. Д. Алексеев, А. Ф. Морозов, JI. С. Метлов и др. //Матер. Междун. конфер. "Эффект, и безопасн. подземн. добыча угля на база совр. дост. геомеханики". С.-Пб., 1996. -С. 81-84

76. Чанышев А. И. К исследованию явления зональной дезинтеграции горных пород//Напряженно-деформированное состояние массива горных пород. Новосибирск: ИГД, 1988. - С. 3-8

77. Дмитриев В. А. Формирование зон упругого восстановления и зон сжатия вокруг горных выработок // Уголь. 1983. - №. 12.- С. 32-38

78. Дмитриев В. А. Влияние ширины выработки, глубины работ и крепи на проявление горного давления // Уголь. 1992. - № 4. - С. 9-13

79. Пономарев В. С. Структуры самопроизвольного разрушения в горных породах// В кн.: Изучение тектонических деформаций. М., 1987. - С. 117- 136

80. Явление знакопеременной реакции горных пород на динамические воздействия / М. В. Курленя, В. Н. Опарин, В. В. Адушкин и др. // Мех. горн, и строит, машиноведения, технол. горн, работ. Новосибирск: ИГД СО РАН, 1993.-С. 3-7

81. Дружко В.П. Современное состояние и перспективы совершенствования крепей основных горных выработок. — М.: ЦНИЭИУголь, 1986, С. 41

82. Берштейн С.А., Данилов A.M., Ишина Е.И., Журов Э.М. Высокопрочные бетоны М 600-800 для шахтного строительства. -Шахтное строительство, 1986, Мг 2, с. 7-8.

83. Заславский Ю.З., Киндур В.П., Лопухин Е.А., Перепичка Ф.И. Бетонная крепь, технология и механизация ее внедрения. Донецк: Донбасс, 1973.

84. Умнов Н.Р., Сайдиков Р.С. Новые технические разработки в области совершенствования технологии горнопроходческих работ. Шахтное строительство, 1986, М° 1.

85. Дружко Е.Б., Заславский Ю.З., Перепичка Ф.И. Устойчи-вость основяых горных выработок. Донецк: Донбасс, 1975, с. 102.

86. Курченко И.П., Троян В.Д., Бескровный Н.С. Усиление арочной крепи стяжкой. Уголь Украины, 1983, Ма 11, с. 19-20.

87. Киселев Е.С., Лысиков В.В., Зеленский В.Б., Локшин Б.И. Резервы повышения производительности труда и экономии металла на горноподготовительных работах. Шахтное строительство, 1981, Мо И, с. 4-5.

88. Степин А.А., Шварц Ю.Д., Зеликович Е.П., Мгелюшкин В.М. Пути развития технологии возведения сталеполимерной анкерной крепи. Горный журнал, 1983, 4° 9, с. 36-37.

89. Заславский Ю.З.,. Лопухин Е.А., Дружко Е.Б., Качан И.В. Инъекциюнное упрочнение пород. М.: Недра, 1984.

90. Заславский Ю.З-., Мостков В.М. Крепление подземных сооружений. М.: Недра, 1979, с. 125.

91. Кошелев К.В., Петренко Ю.А., Новиков А.О. О состоянии и ремонте выработок на шахтах Донецко-Макеевского района. Уголь Украины, 1984, №8, с. 13-14

92. Булычев Н.С., Меркулов А.В. Расчет крепи ствола, отделенной от массива битумным слоем.- В кн.: Механика подземных сооружений.- Тула, ТЛИ, 1984, с. 16-19.

93. Меркулов А.В. Взаимодействие крепи ствола с массивом соляных пород и проектирование рациональной крепи.- Дисс.канд. техн.наук.- Шахты, 1983, 159 с.

94. Звонарев М. И., Макаров В. В., Емельянов Б. И. Способ крепления подготовительных выработок, АС № 1513146, БИ, № 37, 1989, 33 с.

95. Звонарев М. И., Макаров В. В., Емельянов Б. И. Способ поддержания горной выработки // Приморский ЦНТИ. Информационный листок № 130-92.- Владивосток: ЦНТИ, 1992. 4 с.

96. Рева В.Н., Розенбаум М.А., Бадтиев Б.П. Поддержание горных выработок глубоких рудников Норильска при условии зонального разрушения пород // Горная геомеханика и маркшейдерское дело: Сб. научн. Тр./ВНИМИ.-СПб., 1999, с.175-178

97. Зборщик М.П., Морозов А.Ф. Опорная рамно-анкерная крепь. Б.И. №10, 1982

98. Рева В.Н., Глушихин Ф.П. Способ поддержания горных выработок. БИ №20, 1985

99. Мясников В.П. Уравнения движения упругопластических материалов при больших деформациях // Вестник ДВО РАН, 1996,№4,С. 8-13

100. С. де Гроот, Мазур П. Неравновесная термодинамика. М.: Мир, 1964.-524 с.

101. Adams G.R., Jager A.J. Petroscopic observation of rock fracturing ahead of stop faces in deep-level gold mines//J. South African Inst. Mining and Metallurgy, 1980, vol. 80, № 6, p.204-209

102. Bai Shiwei, Gu Zhimeng Deformation monitoring of galleries in fractured rockmass and research on failure mechanism of surrounding rocks // Proc. Int. Symp. Eng. Сотр. Rock Form. Beijing, 3-7 Nov. 1986, p.909-914.

103. Xu Yuhyao Integral movement of with surrounding rock project and character of two opposite radial points moving in same direction // "Ioeoai гфуааТ. J. China Coal Soc." 1989, N 2, p.47-56

104. S. Pelizza, C. Oggeri, P. Oreste, D. Peila Damage causes and repairs for tunnel linnings: Monitoring and analysis in practice// AITES-ITA 2000 World Tunnel Congress. South African Inst. Mining and Metallurgy, Johannesburg 2000 p. 721-731

105. W. D. Ortlepp The behaviour of tunnels at graet depth under large static and dynamic pressures//2000 World Tunnel Congress. South African Inst. Mining and Metallurgy, Johannesburg 2000 p. 389-393

106. A. Gesualdo, V. Minutolo, L. Nunziante Local Collaps in Soft Rock Bank Cavities// Journal of Geotechnical and Geoenviromental Egneering, December 2001, pp. 105-132

107. R. Lackner, J. Macht, C. Hellmich. Hybrid Method for Analysis of Segmented Shotcrete Tunnel Linings// Journal of Geotechnical and Geoenviromental Egneering, April 2002

108. R. F. Azevedo, A.B. Parreira, J. G. Zornberg Numerical Analysis of a Tunnel in Residual Soils// Journal of Geotechnical and Geoenviromental Egneering, March 2002, pp. 12-25

109. C.W. YU, J.C. Chern and C.P.M. Snee Creep characteristics of soft rock and creep modeling of tunnel// AITES-ITA 2000 World Tunnel Congress. South African Inst. Mining and Metallurgy, Johannesburg 2000, pp. 1022-1034

110. Farmer I.W. Deformation of access roadways and roadside packs in mines. In Strata Mechanics, Elsevier, Amsterdam, 1982, pp. 207-212