Прогноз устойчивости подготовительных выработок при отработке первоочередного участка Яковлевского месторождения

Синякин, Кирилл Геннадьевич

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Прогноз устойчивости подготовительных выработок при отработке первоочередного участка Яковлевского месторождения
ВАК РФ 25.00.20, Геомеханика, разрушение пород взрывом, рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика

Автореферат диссертации по теме "Прогноз устойчивости подготовительных выработок при отработке первоочередного участка Яковлевского месторождения"

На правах рукописи

СИНЯКИН Кирилл Геннадьевич

ПРОГНОЗ УСТОЙЧИВОСТИ ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫХ ВЫРАБОТОК ПРИ ОТРАБОТКЕ ПЕРВООЧЕРЕДНОГО УЧАСТКА ЯКОВЛЕВСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ

Специальность 25.00.20 - Геомеханика,разрушение горных

пород, рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 2011

4845413

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Санкт-Петербургском государственном горном университете.

Научный руководитель -доктор технических наук, профессор

Протосеня Анатолий Григорьевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук

Зубков Виктор Васильевич, кандидат технических наук

Лебедев Михаил Олегович Ведущее предприятие - ООО «Институт Гипрони-

кель».

Защита диссертации состоится 27 мая 2011 г. в 13 ч 15 мин на заседании диссертационного совета Д 212.224.06 при Санкт-Петербургском государственном горном университете по адресу: 199106 Санкт-Петербург, 21-я линия, д.2 (bogusl@spmi.ru), ауд.3316.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного горного университета.

Автореферат разослан 26 апреля 2011 г.

УЧЕНЫЙ СЕКРЕТАРЬ диссертационного совета д-р техн. наук, профессор

Э.И.БОГУСЛАВСКИЙ

Актуальность работы.

Яковлевское месторождение КМА по ценности и запасам богатых железных руд, сложности горнотехнических, геологических и гидрогеологических условий является уникальным. Проходка горных выработок под неосушенными водоносными горизонтами сопоставима с ведением горных работ под водными объектами. Необходимость сохранения водозащитных свойств покрывающей рудной и породной толщи обуславливает высокие требования к качеству подготовительных, очистных и закладочных работ. На всех этапах добычи полезного ископаемого должно обеспечиваться эксплуатационное состояние подготовительных выработок в зоне влияния очистных работ. В этой связи прогноз устойчивости рудных обнажений и выбор типов и параметров крепи выработок, находящихся в зоне влияния очистных работ, является важнейшей задачей, имеющей первостепенное значение для обеспечения безопасной и устойчивой производственной деятельности рудника.

Значительный вклад в исследование процесса деформирования и разрушения пород вокруг горных выработок внесли: Безродный К.П., Булычев Н.С., Картозия Б.А., Огородников Ю.Н., Протодьяконов М.М., Руппеней К.В, Тимофеев О.В., Фотиева H.H., Цимбаревич П.М. и многие другие.

Большой вклад в изучение опорного давления и устойчивости подготовительных выработок внесли отечественные ученые Ардашев К.А, Борисов A.A., Гапаев Н.З., Долгий И.Е., Зубков В.В., Зубов В.П., Каплунов Д.Р., Козырев A.A., Ковалев О.В., Петухов И.М., Протосеня А.Г., Слесарев В.Д., Смирняков В.В., Трушко B.JI, Черняк И.Л., и др.

Цель диссертационной работы: обеспечение устойчивости подготовительных горных выработок в зоне влияния очистных работ при отработке первоочередного участка рыхлых руд Яковлевского месторождения.

деформирования рудного массива с учетом опорного давления, возникающего при ведении очистных работ.

Основные задачи исследования:

• исследование прочностных свойств образцов закладочного материала;

• расчет опорного давления в рудном массиве при слоевой системе разработки с закладкой;

• проведение натурных наблюдений за устойчивостью выработок на Яковлевском руднике;

• разработка математической модели деформирования рудного массива в зоне влияния очистных работ в условиях Яковлевского рудника;

• выбор параметров крепи подготовительных выработок с учетом дополнительного опорного давления при слоевой системе разработки.

Методы исследований. Определение прочностных и деформационных свойств закладочного массива в лабораторных условиях; натурные наблюдения за проявлением горного давления и состоянием подготовительных выработок; математическое моделирование напряженно-деформированного состояния (НДС) массива, вмещающего подготовительные и очистные выработки, с учетом нелинейных свойств рудного и закладочного массива; сравнительный анализ расчетных величин осадки покрывной толщи с данными натурных измерений.

Научная новизна работы:

• установлены закономерности изменения прочностных и деформационных характеристик закладочного материала в зависимости от времени твердения и величины водонасыщения, которые используются при математическом моделировании;

• выявлены закономерности изменения параметров напряженно-деформированного состояния на границе рудной потолочины и карбоновой толщи при строительстве защитного перекрытия, которые используются для оценки опасности образования вертикальных водопроводящих трещин и проникновения воды в заложенные выработки.

Основные защищаемые положения:

• интенсивное снижение прочностных и деформационных характеристик закладочного массива в результате водонасыщения происходит в течение первых 14-21 суток и составляет для предела прочности на одноосное сжатие - 56%, для модуля деформации - 16% от их от максимального значения, после чего снижение прочности и модуля деформации резко замедляется и к 48 суткам замачивания составляет 57% и 21% соответственно;

• наибольшая величина коэффициента концентрации вертикальных напряжений в зоне опорного давления при отработке первого слоя изменяется от 2,42 до 3,05 и зависит от порядка строительства перекрытия, недозаклада, физико-механических свойств рудного и закладочного массива, а размер зоны влияния опорного давления изменяется от 19 м до 80 м;

• форма и размеры области предельного состояния вокруг выработки и величина нагрузок на крепь должны определяться на основе решения упруго-пластической задачи по конкретным этапам развития очистных работ.

Практическая значимость работы:

• обоснованы рациональные виды и параметры крепей горных выработок, пройденных в зоне влияния очистных работ;

• установлены величины прочностных и деформационных характеристик закладочного массива.

Достоверность и обоснованность научных положений и рекомендаций подтверждается значительным объемом экспериментальных натурных наблюдений за состоянием подготовительных выработок и очистных заходок; моделированием напряженно-деформированного состояния (НДС) массива, вмещающего очистные работы, при различном порядке проведения с учетом его нелинейных свойств; согласованностью расчетных величин осадки рудной потолочины со смещениями глубинных реперов, полученными в натурных условиях.

Апробация диссертации. Содержание и основные положения диссертационной работы докладывались на

международной конференции "Проблемы подземного строительства в XXI веке" (Тульский государственный университет, Тула, 2009); конференции молодых ученых в Краковской горнометаллургической академии (2009); ежегодных конференциях молодых ученых и студентов в 2008-2011 (СПГГИ (ТУ) им. Г.В Плеханова, Санкт-Петербург); на заседаниях кафедры Строительства горных предприятий и подземных сооружений СПГГИ (ТУ) и получили одобрение.

Личиый вклад автора заключается: в постановке задач исследований, участии в проведении натурных исследований, обработке полученных данных на ЭВМ, анализе натурных данных, создании конечно-элементных моделей для исследования особенностей формирования областей предельного состояния вокруг выработок в зоне влияния очистных работ, выполнении численных экспериментов и разработке практических рекомендаций

Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ, из них 5 работ в изданиях, входящих в перечень ВАК Минобрнауки России.

Объем и структура работы. Диссертационная работа

изложена на 122 страницах машинописного текста, содержит 4 главы, введение и заключение, список использованной литературы из 101 наименования, 59 рисунков и 37 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В главе 1 выполнен анализ горно-геологических и гидрогеологических условий Яковлевского железорудного месторождения, методов расчета рудной потолочины и оценки устойчивости обнажений. Сформулированы цель и задачи исследований.

В главе 2 представлены результаты комплексного исследования физико-механических свойств закладочного материала в лабораторных условиях и обследования закладочного массива методами неразрушающего контроля в шахтных условиях.

В главе 3 представлены результаты моделирования напряженно-деформированного состояния массива, вмещающего

подготовительные и очистные выработки при различном порядке их проведения и величине недозаклада.

В главе 4 разработана методика расчета нагрузок на крепь взаимовлияющих параллельных выработок в рыхлом рудном массиве. Даны рекомендации по выбору рациональных типов и параметров крепи.

Основные результаты исследований отражены в следующих защищаемых положениях:

1. Интенсивное снижение прочностных и деформационных характеристик закладочного массива в результате водонасыщения происходит в течение первых 14-21 суток и составляет для прочности на одноосное сжатие - 56%, для модуля деформации - 16% от их от максимального значения, после чего снижение прочности и модуля деформации резко замедляется и к 48 суткам замачивания составляет 57% и 21% соответственно.

Условия разработки Яковлевского железнорудного месторождения характеризуются наличием семи водоносных горизонтов в осадочной толще, два из которых являются напорными. Для предотвращения возможности прорыва воды в выработки на Яковлевском руднике разработка ведется под прикрытием рудной потолочины мощностью 65 м. Кроме этого, сооружаются дополнительное защитное перекрытие путем проведения очистных заходок с их последующей закладкой цементно-песчаной смесью с добавлением щебня. Тем не менее отмечены случаи проникновения воды из вышележащих горизонтов в ранее заложенные выработки перекрытия (очистная заходка №6 блока 5 и очистная заходка №13 блока 6). Учитывая потенциальную опасность образования вертикальных водопроводящих трещин в массиве, необходимым является проведение комплекса мероприятий по контролю за его геомеханическим состоянием, включающего наряду с регулярным обследованием выработок оперативный контроль за физико-механическими свойствами закладочного материала.

При решении поставленной задачи был выполнен комплекс экспериментальных исследований прочностных свойств

закладочного материала, включающим проведение испытании на одноосное сжатие образцов кубической формы, испытания комплексным методом нагружения образцов неправильной формы встречно направленными сферическими инденторами, применение ультразвукового метода неразрушающего контроля закладочного материала в лабораторных и шахтных условиях, а)

5 ч

<и О.

10,0 9,0 8,07,06,0 5.0 4,03,0. 2,0. 1,0. 0,0

\ 1 М М М М М М ! ' М I

¡1 М М М ! 1 1 1 ! 1 * • 1 1 '

1 1 N I N 1 N 1 >Г1 1 ! 1 I М 1 I

¡МММ! 1 М 1 1 1 М ! 1 )

МММ М 1 ! М М М М М

\ \ \ ип \ 1 М М М ! М М М

ММ

у/ Н М П 1 М М 1 1 М М ! М

! МММ М М М М М М 1

100 150

Время, сут

200

50 100 150 200

Время, сут

Рисунок 1 - Изменение свойств закладочного массива в возрасте от 7 до 240 дней: а - предела прочности на одноосное сжатие; б - модуля деформации.

На рис. 1а представлен график изменения прочности при сжатии закладочного материала во времени, построенный по результатам испытаний образцов различной формы.

Экспериментальные точки на графике, соответствующие периоду формирования материала до 90 суток были определены по результатам испытаний на одноосное сжатие образцов кубической формы в лаборатории Яковлевского рудника. Остальные экспериментальные данные соответствуют испытаниям сферическими инденторами образцов неправильной формы с периодом формирования от 130 до 240 суток и были получены в лаборатории физико-механических свойств и разрушения горных пород СПГГИ (ТУ).

Сопоставление полученных данных свидетельствует о существовании единой зависимости роста прочности при сжатии закладочного материала с возрастом для обоих примененных методов испытаний. Установлено, что для закладочного материала характерен неравномерный рост прочности с возрастом. Интенсивное увеличение прочности материала (примерно до 4,7 МПа) завершалось в первые три-четыре месяца формирования материала.

Лабораторные испытания закладочного массива позволили определить следующие физико-механические характеристики:

- естественная влажность закладочного массива:

- водопоглощение закладочного материала:

^погл. =28,8%,

В результате лабораторных испытаний установлено влияние длительного водонасыщения (48 суток) на следующие физико-механические характеристики закладочного массива: -прочность на одноосное сжатие - снижение на 57% (рис 2а) -сцепление - снижение на 41% (рис.2б) -угол внутреннего трения - снижение на 23% (рис За) -модуль деформации - снижение на 21% (рис.3 б)

10 20 30

Время водонасыщения, сут

б)

3,2

2,7

2,2

1,7

1,2

10 20 30

Время водонасыщения, сут

Рисунок 2. График изменения прочности на одноосное сжатие (а) и сцепления закладочного массива (б) от времени водонасыщения.

б)

св

с 2

св

О. о

•е-

4 1-0 ч

5800

5300

5800

5300

4Я00

»300

3800

10 20 30

Время водонасыщения, сут

ЬО

10 20 30

Время водонасыщения, сут

Рисунок 3. График изменения угла внутреннего трения (а) и модуля деформации (б) закладочного массива от времени водонасыщения.

2. Наибольшая величина коэффициента концентрации вертикальных напряжений в зоне опорного давления при отработке первого слоя изменяется от 2,42 до 3,05 и зависит от порядка строительства перекрытия, недозаклада, физико-механических свойств рудного и закладочного массива, а размер зоны влияния опорного давления изменяется от 19 м до 80 м.

Исследование напряженно-деформированного состояния массива, вмещающего подготовительные выработки в зоне влияния очистных работ, представляет сложную геомеханическую задачу. Решение подобных задач не имеет точных аналитических решений. Наиболее эффективными методами исследования напряженно-деформированного состояния массива в таких случаях является физическое или математическое моделирование. В диссертационной работе использовалось математическое моделирование с применением метода конечных элементов, которое, несмотря на некоторую идеализацию натурных условий, имеет существенные преимущества по возможностям исследования.

Целью математического моделирования было изучение влияния недозаклада очистных заходок и количества отработанных слоев на напряженно-деформированного состояние в массиве, вмещающем подготовительную выработку в зоне влияния очистных работ. Для отработки рудного тела принята слоевая система с закладкой выработанного пространства.

Модель представляет собой участок рудного массива размером 950x200 м с подготовительной и очистными выработками. В каждом слое отрабатывается 18 очистных заходок, длина слоя 88,2 м. Моделируется отработка восьми слоев рудного тела.

В модели рудный массив, вмещающий выработки, заменялся нелинейно деформируемой средой с физико-механическими характеристиками мартит-железно-слюдковой, рыхлой руды: модулем деформации Е=2,3-103 МПа и коэффициентом Пуассона у=0,25. Характеристики закладочного материала: модуль деформации закладочного массива принимался согласно графику изменения его во времени, представленному на рис. 1 б, коэффициент Пуассона у-0,25. Предельное состояние рудного массива оценивается условие Кулона со сцеплением 2,5 МПа и

уголом внутреннего трения - 25°, сцепление закладочного материала - 2,84 МПа, а угол внутреннего трения - 27,3°

В результате расчетов были получены закономерности распределения зон опорного давления вокруг подготовительной выработки (рис. 4) и в массиве (рис 5).

максимальные значения вертикальных напряжений.

Для качественного анализа полученных результатов моделирования введены следующие обозначения:

к - коэффициент концентрации вертикальных напряжений, равный , где ст2ф - напряжения в массиве от пройденных выработок, МПа; аг - фоновые вертикальные напряжения в массиве на высоте В/2 от почвы выработки, МПа. За границу зоны влияния опорного

давления принято такое расстояние от очистного пространства, на котором коэффициент концентрации вертикальных напряжений равен к= 1,1.

Полная закладна Недоза клад 10 см ^ Недоза клад 20 см

Недоза клад 30 см Недоза клад 40 см ^ Недозаклад50см

3 и л

и.

в &

Очистные заходки блока .М>5

Рисунок 5 - Распределение опорного давления в массиве при отработке восьмого слоя: ЬЗ - размер зоны опорного давления, 4 - максимальные значения вертикальных напряжений.

Коэффициент концентрации вертикальных напряжений в массиве со стороны очистного пространства после отработки первого слоя является максимальным и составляет к =2,4-КЗ,0 в зависимости от недозаклада. Затем после сооружения второго слоя коэффициент концентрации вертикальных напряжений снижается до значений к =1,7+2,3, отработка третьего слоя влечет за собой некоторое увеличение коэффициента концентрации вертикальных напряжений - к =1,83+2,51, после чего при сооружении

последующих слоев величина коэффициента концентрации вертикальных напряжений незначительно снижается и сохраняет примерно равные значения в следующих диапазонах: 4 слой -к =1,75+2,36; 5 слой - к =1,77-2,37; 6 слой - к =1,77-2,30 7 слой -к =1,77-2,29; 8 слой - к =1,76-2,26;

Размер зоны влияния очистных работ при этом варьируется от 19 м (1оп1/Ь = 0,02) при отработке первого слоя с полной закладкой очистных заходок до 80 м (10П1/Ь =0,9) при отработке восьмого слоя с недозакладом 50 см.

3. Форма и размеры области предельного состояния вокруг выработки и величина нагрузок на крепь должны определяться на основе решения упруго-пластической задачи с учетом этапов развития очистных работ.

На рис. 6, 7 представлено формирование и развитие зон неупругих деформаций вокруг технологического штрека №1, находящегося в зоне влияния горных работ очистного блока №5 при различном числе отработанных слоев и наиболее характерных величинах недозаклада очистных заходок (0,3-0,4-0,5 м). Из рисунков следует, что недозаклад является существенным фактором, определяющим деформации рудного массива вокруг выработки.

очистных заходок равным: а - 0,3 м, б - 0,4 м; 0 - одиночная выработка; 1-8 -количество отработанных слоев.

При недозакладе очистных выработок блока №5 величиной 0,3 м площадь зоны неупругих деформаций вокруг подготовительной выработки (рис 5 а) увеличивается на 14% по сравнению с одиночной выработкой при отработке первого слоя и на 32% при отработке восьмого слоя. Зона неупругих деформаций по мере развития очистных работ растет в боках, особенно в боку со стороны очистных работ. При отработке восьми слоев размер зоны пластических деформаций в боку увеличился с 0,52 м (0,22Яо) - для одиночной выработки до 1,83 м (0,76 Яо) - для восьмого слоя. Зона пластических деформаций в кровле выработки увеличился с 0,375 м (0,1611о) - для одиночной выработки до 0,65 м (0,27Я0) - для восьмого слоя Вершина свода сместилась в сторону противоположную развитию очистных работ.

Рисунок 7 - Развитие зон предельного состояния вокруг подготовительной выработки при последовательной отработке 8 слоев рудного тела с недозакладом очистных заходок равным 0,5 м: 0 - одиночная выработка; 1-8 - количество отработанных слоев.

При недозакладе очистных выработок блока №5 величиной 0,4 м площадь зоны неупругих деформаций вокруг подготовительной выработки (рис 5 б) увеличивается на 15% по сравнению с одиночной выработкой при отработке первого слоя и на 39% при отработке восьмого слоя. Зона неупругих деформаций по мере развития очистных работ растет в боках, особенно в боку со стороны очистных работ. При отработке восьми слоев размер зоны

1 3 5

пластических деформаций в боку увеличился с 0,52 м (0,22Ко) - для одиночной выработки до 1,92 м (0,8Яо) - для восьмого слоя. Высота свода обрушения увеличилась с 0,375 м (0,16Яо) - для одиночной выработки до 0,78 м (0,32Ко) - для восьмого слоя. Вершина свода сместилась в сторону противоположную развитию очистных работ.

При недозакладе очистных выработок блока №5 величиной 0,5 м площадь зоны неупругих деформаций вокруг подготовительной выработки (рис 6) увеличивается на 16% по сравнению с одиночной выработкой при отработке первого слоя и на 45% при отработке восьмого слоя. Зона неупругих деформаций по мере развития очистных работ растет в боках, особенно в боку со стороны очистных работ. При отработке восьми слоев размер зоны пластических деформаций в боку увеличился с 0,52 м (0,22К0) - для одиночной выработки до 2,1 м (0,9Яо) - для восьмого слоя. Высота свода обрушения увеличилась с 0,375 м (0,16Яо) - для одиночной выработки до 0,95 м(0,411о)- для восьмого слоя. Вершина свода сместилась в сторону противоположную развитию очистных работ.

Вертикальная нагрузка на крепь выработки равна весу пород в своде обрушения.

Для определения горизонтальной нагрузки на крепь, необходимо знать размер зоны разрушений в боку выработки, который определяется из решения упруго-пластической задачи и составляет, как было указано выше, (0,22 - 0,9)1*0.

С использованием представленных результатов выполнены расчеты параметров крепи подготовительных выработок Яковлевского месторождения в зоне влияния очистных работ. Для сохранения эксплуатационного состояния технологического штрека №1 при отработке следующих очистных слоев рекомендуется уменьшить шаг используемой арочной крепи КМП-АЗ из СВП-27 до 0,5 м.

При проведении подготовительных выработок на нижних горизонтах даны следующие рекомендации по выбору типоразмера спецпрофиля и плотности расстановки арок КМП-АЗ в зависимости от величины зоны опорного давления:

Таблица 1

Характеристики рекомендуемых типов крепи._

Коэффициент концентрации вертикальных напряжений, Ко Типоразмер спецпрофиля Количество рам на метр

1,1+1,5 СВП-27 1,0

1,5+2,0 СВП-27 2,0

>2,0 СВП-33 2,0

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертация представляет собой законченную научно-квалификационную работу, в которой содержится решение актуальной задачи геомеханического обоснования устойчивости горизонтальных выработок в зоне влияния очистных работ, имеющей большое значение для горнорудной промышленности.

Основные научные и практические результаты заключаются в следующем:

1. Выполнен комплекс исследований закладочного массива в лабораторных и шахтных условиях. Получены закономерности изменения физико-механических свойств закладки во времени и при водонасыщении. При длительном водонасыщении закладочного материала в течении 48 суток выявлено снижение прочности на одноосное на 57 %, прочности на растяжение на 26 %, сцепления на 41%, угла внутреннего трения на 23%, модуля на 21%.

2. Разработана пространственная геомеханическая модель прогноза напряжённо-деформированного состояния рудной потолочины при проведении очистных работ, учитывающая прочностные и деформационные характеристики рудного тела и закладочного массива. Установлены закономерности изменения напряженно-деформированного состояния рудной потолочины при проведении очистных работ.

3. Разработана плоская геомеханическая модель прогноза напряжённо-деформированного состояния вокруг подготовительной выработки, учитывающая развитие очистных работ, прочностные и деформационные характеристики рудного тела и закладочного массива,

взаимное расположение выработок и их геометрические размеры.

4. Установлены закономерности изменения и численные значения коэффициентов концентрации напряжений на контуре подготовительной выработки, находящейся в зоне влияния очистных работ.

5. На основе решения упруго-пластической задачи установлены очертание и размеры зон предельного состояния рудного массива вокруг подготовительной выработки с учетом влияния опорного давления.

6. Разработаны рекомендации по выбору типов и безопасных параметров поддерживающих крепей для обеспечения устойчивости горизонтальных выработок в зоне влияния очистных работ.

ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ СЛЕДУЮЩИЕ РАБОТЫ:

1. Синякин К.Г. Оценка вертикальных смещений рудного массива при ведении горно-строительных работ по созданию защитной потолочины // Известия Тульского государственного университета. Естественные науки, серия: «Науки о земле». Тула, 2009 г., выпуск 4, с. 173-176.

2. Синякин К.Г. Параметры полей напряжений в рудном массиве вокруг подготовительной выработки в зоне влияния защитного перекрытия // Труды 7-й Международной научно-практической конференции «Освоение минеральных ресурсов севера: проблемы и их решения», Воркута, 2009, - с. 174-179.

3. Синякин К.Г. Моделирование напряженно-деформированного состояния массива вокруг выработки при слоевой системе разработки слабых руд // Изв. вузов. Горный журнал. - 2010. -№ 8, с. 71-75.

4. Синякин К.Г. Деформации рудного обнажения за крепью КМП-АЗ в выработках, пройденных в присечку к закладочному массиву. / Ю.Н. Антонов, В.Ю. Синегубов, А.Б. Максимов, К.Г. Синякин // Труды 8-й Международной научно-

практической конференции «Освоение минеральных ресурсов севера: проблемы и их решения», Воркута, 2010, - с. 174-179.

5. Синякин К.Г. Моделирование напряженно деформированного состояния рудного массива в зоне влияния очистных работ./ А.Г. Протосеня, К.Г. Синякин // Записки Горного института. СПб.: СПГГИ, 2011, т.189, - с 240-243.

6. Синякин К.Г. Определение прочностных свойств закладочного материала Яковлевского железорудгого месторождения. // Записки Горного института. СПб.: СПГГИ, 2011, т.189,-с 244-248.

7. Синякин К.Г. Натурные наблюдения за осадкой рудной потолочины при ведении горных работ на Яковлевском руднике / А.Г. Протосеня, К.Г. Синякин, Д.Н. Петров, Г.А. Мартемьянов // Записки горного института. СПб.: СПГГИ 2011, т.190,-с 158-162.

РИЦ СПГГИ. 19.04.2011. 3.168. Т. 100 экз. 199106 Санкт-Петербург, 21-я линия, д.2

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Синякин, Кирилл Геннадьевич

ОГЛАВЛЕНИЕ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1 Горногеологические и гидрогеологические условия Яковлевского месторождения.

1.2 Физико-механические свойства руд и вмещающих пород.

1.3 Анализ методов расчета НДС и оценки устойчивости подготовительных выработок под влиянием опорного давления.

1.4 Цель, задачи и методы исследований.

ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЧНОСТНЫХ И ДЕФОРМАЦИОННЫХ СВОЙСТВ ЗАКЛАДОЧНОГО МАССИВА.

2.1 Лабораторные испытания образцов закладочного материала.

2.2 Результаты определения прочности закладочного массива в шахтных условиях.

2.3 Определение физико-механических свойств закладочного материала на образцах неправильной формы.

ГЛАВА 3. МОДЕЛИРОВАНИЕ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ РУДНОГО МАССИВА, ВМЕЩАЮЩЕГО ПОДГОТОВИТЕЛЬНУЮ ВЫРАБОТКУ В ЗОНЕ ВЛИЯНИЯ ОЧИСТНЫХ РАБОТ.

3.1 Исследование на объемной математической модели напряженно-деформированного состояния рудной потолочины.

3.2 Анализ результатов расчёта напряжённо-деформированного состояния массива.

3.3 Исследование на плоской математической модели напряженно-деформированного состояния рудного массива, вмещающего подготовительную выработку в зоне влияния очистных работ при слоевой системе разработки.

3.4 Анализ результатов расчёта напряжённо-деформированного состояния массива.

ГЛАВА 4.РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ПОДДЕРЖИВАЮЩЕЙ КРЕПИ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ ВЫРАБОТОК.

4.1 Натурные наблюдения за состоянием крепи и контура подготовительных выработок.

4.2 Исследование характера формирования области предельного состояния вокруг выработки.

4.3. Расчет параметров поддерживающей крепи горизонтальных выработок в зонах ослаблений рудного массива.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Прогноз устойчивости подготовительных выработок при отработке первоочередного участка Яковлевского месторождения"

Актуальность работы.

Яковлевское месторождение КМА по ценности и запасам богатых железных руд, по сложности горнотехнических, геологических и гидрогеологических условий является уникальным.

Богатые железные руды являются корой выветривания железистых кварцитов на глубине 480-590 м. Залегают в виде мощной, до 300 м, полосы клинообразной формы с углом падения 60-70°.

На Яковлевском месторождении существует два водоносных комплекса, в осадочном чехле и кристаллическом фундаменте. Наличие двух водоупоров препятствует воздействию большинства водонапорных горизонтов осадочного чехла на рудную залеж. Однако непосредственно над рудным телом располагается нижнекаменноугольный водоносный горизонт с напорами до 440 м.

Проходка горных выработок под неосушенными водоносными горизонтами сопоставима с ведением горных работ под водными объектами. Необходимость сохранения водозащитных свойств покрывающей рудной и породной толщи обуславливает высокие требования к качеству подготовительных, очистных и закладочных работ. На каждом этапе ведения горных работ должна обеспечиваться устойчивость обнажений подготовительных выработок в рудном массиве.

При подземной разработке месторождений полезных ископаемых ведение очистных работ значительно ухудшает состояние устойчивости горных выработок. На всех этапах добычи полезного ископаемого должно обеспечиваться эксплуатационное состояние подготовительных выработок в зоне влияния очистных работ.

В этой связи прогнозирование устойчивости рудных обнажений и выбор типов и параметров крепи выработок, находящихся под влиянием очистных работ соответствующих горно-геологическим и горно-техническим условиям месторождения, является важнейшей задачей, имеющей первостепенное значение для обеспечения будущей безопасной и устойчивой производственной деятельности рудника.

Значительный вклад в исследование процесса деформирования и разрушения пород вокруг горных выработок внесли:, Безродный К.П., Булычев Н.С., Картозия Б.А., Огородников Ю.Н., Протодьяконов М.М., Руппеней К.В, Тимофеев О.В., Фотиева H.H., Цимбаревич П.М. и многие другие.

Большой вклад в изучение опорного давления и устойчивости подготовительных выработок внесли отечественные ученые Ардашев К.А, Борисов A.A., Галаев Н.З., Долгий И.Е., Зубков В.В., Зубов В.П., Каплунов Д.Р., Козырев A.A., Ковалев О.В., Петухов И.М., Протосеня А.Г., Слесарев В.Д., Смирняков В.В., Трушко B.JI, Черняк И.Л., и др.

Цель работы: обеспечение устойчивости подготовительных горных выработок в зоне влияния очистных работ при отработке первоочередного участка рыхлых руд Яковлевского месторождения.

Идея работы: выбор рациональных типов и параметров крепи должен производиться на основе прогноза устойчивости подготовительных выработок, базирующегося на результатах математического моделирования, определяющего особенности деформирования рудного массива с учетом опорного давления, возникающего при ведении очистных работ.

Основные задачи работы:

• исследование прочностных свойств образцов закладочного материала;

• расчет опорного давления в рудном массиве при слоевой системе разработки с закладкой;

• проведение натурных наблюдений за устойчивостью выработок на Яковлевском руднике;

Научная новизна работы:

Защищаемые научные положения:

• интенсивное снижение прочностных и деформационных характеристик закладочного массива в результате водонасыщения происходит в течение первых 14-21 суток и составляет для прочности на одноосное сжатие - 56%, для модуля деформации - 16% от их от максимального значения, после чего снижение прочности и модуля деформации резко замедляется и к 48 суткам замачивания составляет 57% и 21% соответственно;

• форма и размеры области предельного состояния вокруг выработки и величина нагрузок на крепь должны определяться на основе решения упруго-пластической задачи с учетом этапов развития очистных работ.

Практическая значимость работы: обоснованы рациональные виды и параметры крепей горных выработок, пройденных в зоне влияния очистных работ; установлены величины прочностных и деформационных характеристик закладочного массива.

Достоверность и обоснованность научных положений и рекомендаций: подтверждается значительным объемом экспериментальных натурных наблюдений за состоянием подготовительных выработок и очистных заходок; моделированием напряженно-деформированного состояния (НДС) массива, вмещающего очистные работы, при различном порядке проведения с учетом нелинейных свойств массива, сходимостью полученных на моделях величин осадки рудной потолочины со смещениями глубинных реперов, полученных в натурных условиях.

Апробация диссертации: Содержание и основные положения диссертационной работы докладывались на международной конференции "Проблемы подземного строительства в XXI веке" (Тульский государственный университет, Тула, 2009); конференции молодых ученых в Краковской горнометаллургической академии (2009); ежегодных конференциях молодых ученых и студентов в 2008-2011 (СПГГИ (ТУ) им. Г.В Плеханова, Санкт-Петербург); на заседаниях кафедры Строительства горных предприятий и подземных сооружений СПГГИ (ТУ) и получили одобрение.

Личный вклад автора заключается: в постановке задач исследований, участии в проведении натурных исследований, обработке полученных данных на ЭВМ, анализе натурных данных, создании конечно-элементных моделей для исследования особенностей формирования областей предельного состояния вокруг выработок в зоне влияния очистных работ, выполнении численных экспериментов и разработке практических рекомендаций

Публикации.

По теме диссертации опубликованы 7 печатных работ, из них 5 работ в изданиях, входящих в перечень ВАК Минобрнауки России.

Объем и структура работы.

Диссертационная работа изложена на 122 страницах машинописного текста, содержит 4 главы, введение и заключение, список использованной литературы из 101 наименования, 59 рисунков и 37 таблиц.

Заключение Диссертация по теме "Геомеханика, разрушение пород взрывом, рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика", Синякин, Кирилл Геннадьевич

Выводы по разделу

1. В ходе определения прочности закладочного материала была проведена 640 измерений скорости ультразвука при поверхностном прозвучивании в 11 очистных заходках горизонта - 370 м. Подготовлены и испытаны на одноосное сжатие с определением скорости ультразвука 28 кубиков - образцов закладки.

2. Результаты определения прочности закладочного материала методом ультразвукового контроля в очистных заходках горизонта -370 м показал, что средняя величина прочности изменяется от 4,2 до 8,0 МПа. Наиболее характерны значения прочности от 5,8 до 6,5 МПа.

3. Результаты определения прочности закладочного материала в лабораторных условиях на образцах неправильной формы показал, что средняя величина прочности составляет 6,23 МПа, а средний модуль деформации составляет 5920 МПа.

4. Лабораторные испытания закладочного массива позволили определить следующие физико-механические характеристики:

- естественная влажность закладочного массива

IV, в =17,693%,

- водопоглощение закладочного материала

Жиоа.= 28,828%,

- снижения прочности при сжатии горной породы в водонасыщенном состоянии

АЛ = 34,2%

5. В результате лабораторных испытаний установлено влияние длительного водонасыщения (48 суток) на следующие физикомеханические характеристики закладочного массива:

-прочность на одноосное сжатие - снижение на 57,4 % -прочность на растяжение — снижение на 26,3 % -сцепление - снижение на 40,8% -угол внутреннего трения - снижение на 22,7% -модуль деформации - снижение на 21,2%

ГЛАВА 3. МОДЕЛИРОВАНИЕ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ РУДНОГО МАССИВА, ВМЕЩАЮЩЕГО ПОДГОТОВИТЕЛЬНУЮ ВЫРАБОТКУ В ЗОНЕ

ВЛИЯНИЯ ОЧИСТНЫХ РАБОТ

Исследование напряженно-деформированного состояния массива, вмещающего подготовительные выработки в зоне влияния очистных работ, представляет сложную геомеханическую задачу. Решение подобных задач не имеет точных аналитических решений. Наиболее эффективными методами исследования напряженно-деформированного состояния массива в таких случаях является физическое или математическое моделирование. В диссертационной работе использовалось математическое моделирование, с применением метода конечных элементов [28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42], которое, несмотря на некоторую идеализацию натурных условий, имеет существенные преимущества по возможностям исследования.

Цель моделирования - выявление закономерностей распределения напряженно-деформированного состояния массива горных пород, вмещающего выработки в зоне влияния очистных работ при слоевой системе разработки. Задачи моделирования:

-определение растягивающих напряжений на границе руда-карбон с целью определения возможности образования вертикальных водопроводящих трещин;

-определение величины зон опорного давления в результате ведения очистных работ в зависимости от недозаклада очистных выработок и количества отработанных слоев;

-выявление закономерностей распределения напряженно-деформированного состояния вокруг подготовительных выработок в зоне опорного давления.

3.1 Исследование на объемной математической модели напряженно-деформированного состояния рудной потолочины.

Разработка месторождений в сложных условиях под водоемами и водоносными горизонтами ведется с использованием искусственных или природных водозащитных перекрытий. На Яковлевском месторождении роль природного перекрытия будет выполнять рудная потолочина мощностью не менее 65 м. В этих условиях недопустимо образование водопроводящих трещин в породах карбона, которые могут стать причиной прорывов воды в горные выработки при строительстве перекрытия и ведении очистных работ. Важной задачей является оценка существующих деформаций и возможности трещинообразования вышележащей толщи, а так же прогноз этих явлений на различных этапах строительства защитного перекрытия. По геологическим данным, полученным на Яковлевском месторождении, была разработана математическая модель, включающая два очистных блока №№ 4,5.

Модель представляла собой систему подготовительных и очистных выработок (заходок), которые последовательно проходятся и закладываются твердеющей смесью [43]. Заходки разделены на выработки первой, второй и третьей очереди. Объем и состав моделирования определялся с учетом фактического состояния горных работ на руднике. В настоящее время на горизонте -370 метров по результатам геомеханического мониторинга наибольшая интенсивность смещений рудной толщи, вызванная ведением очистных работ, зафиксирована в районе блока № 5. Поэтому, моделирование таких ситуаций представляется особенно актуальным. Было выполнено объемное моделирование двух блоков горизонта — 370 м (блок №4, №5), состоящих из 17 и 18 выработок (рис 3.1); и плоское моделирование блока №5 с развитием очистных работ до 8 го очистного слоя при различных величинах недозаклада.

Рисунок 3.1 - Конечно-элементная модель массива пород, вмещающего блоки 4и 5 гор. -370м.

Модель представляет собой участок рудного массива размером 700x300x150 м, включающий выработки 4 и 5 блоков в соответствии с планом горных работ. Размеры модели подбирались, исходя из условия незначительности влияния граничных условий на картину распределения напряжений и деформаций. Для исследования напряжённо-деформированного состояния принята нелинейная модель деформирования массива.

Граничные условия задавались следующим образом: боковым граням запрещались перемещения по оси нижней грани - по оси У, торцевым граням — по оси X.

Напряжённое состояние определялась исходя из того, что выработка расположена на глубине 500 м и задавалась полем напряжений, распределённым, согласно гидростатическому закону по всему объёму вмещающего массива, с составляющими [44, 45, 46]: ах = о, = ХуН, оу= уН, (3.1) где у - удельный вес пород, Н - глубина заложения выработки, X -коэффициент бокового распора пород, определяемый по формуле (3.2):

3 90 -<р

3.2) где ср — угол внутреннего трения.

Таким образом, вертикальные напряжения составили <зу = 10 МПа, а боковые и продольные ох = о: = 7 МПа.

Модель разбивалась на 108000 объемных 8-узловых элементов, размер которых в районе выработки составлял 0,2 м, а по мере удаления увеличивался и на границах модели доходил до 2 м.

В моделях вмещающий выработки рудный массив заменялся нелинейно-деформируемой средой, с физико-механическими характеристиками мартит-железно-слюдковой, рыхлой руды: модулем деформации Е=2,3-10 МПа, коэффициентом Пуассона у=0,25. Характеристики закладочного материала: модуль деформации закладочного массива принимался согласно графику изменения его во времени, представленному на рис. 2.15, с учетом плана горных работ, коэффициент Пуассона у=0,25. Для реализации нелинейного характера деформирования массива использована упруго-пластическая модель Кулона-Мора и физико-механические свойства БЖР — сцепление, равное 2,5 МПа и угол внутреннего трения - 25°, закладочного материала - сцепление, равное 2,84 МПа и угол внутреннего трения - 27,3°.

За критерий соответствия модели реальному состоянию моделируемого участка в натурных условиях принята сходимость вертикальных смещений в толще рудной потолочины в натуре и на модели [47, 48]. Базой для сопоставления являются данные по смещениям глубинных реперов №24 и №25 установленных маркшейдерской службой рудника в 5 блоке на глубине 9 м для оценки сдвижений рудной потолочины в результате проходческих работ на горизонте -370 м. Величина максимальных смещений за наблюдаемый период находится в пределах от -70 до -140 мм. Величина максимальных смещений полученных на модели представлена на рис. 3.2

Рисунок 3.2 - График смещений в районе установки реперов №24 и №25 в блоке №5 по результатам моделирования.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертация представляет собой законченную научно-квалификационную работу, в которой содержится решение актуальной задачи геомеханического обоснования устойчивости горизонтальных выработок в зоне ослаблений влияния очистных работ, имеющей большое значение для горнорудной промышленности. Основные научные и практические результаты заключаются в следующем:

1. Выполнен комплекс исследований закладочного массива в лабораторных и шахтных условиях. Получены закономерности изменения физико-механических свойств закладки во времени и при водонасыщении. При длительном водонасыщении закладочного материала в течении 48 суток выявлено снижение прочности на одноосное на 57,4 %, прочности на растяжение на 26,3 %, сцепления на 40,8%, угла внутреннего трения на 22,7%, модуля на 21,2%

4. Установлены закономерности изменения и численные значения коэффициентов концентрации напряжений вокруг подготовительной выработки, находящейся в зоне влияния очистных работ.

5. На основе решения упруго-пластической задачи установлены особенности деформирования рудного массива вокруг подготовительной выработки с учетом влияния опорного давления.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Синякин, Кирилл Геннадьевич, Санкт-Петербург

1. Геология, гидрогеология и железные руды Курской магнитной аномалии. Изд. Недра, Том I — М., 1970; Том II — М., 1972; Том III — М., 1969

2. Дашко Р.Э Инженерно-геологическая характеристика и оценка богатых железных руд яковлевского рудника. Записки Горного института, т.168, С-Пб., 2006, с. 97-104.

3. Информационный отчет на тему: «Богатые железные руды Яковлевского месторождения КМА: условия залегания, генезис, минеральный состав, текстуры, физико-механические свойства». СПГГИ (ТУ). Рук. проф. Дашко Р.Э., С.-Пб. 1998 г.

4. Авершин С.Г. Горные работы под сооружениями и водоемами. М.: Углетехиздат. 1954,324 с.

5. Черняк И.Л. Повышение устойчивости подготовительных выработок. — М.: Недра, 1993.-256 с.

6. Протодьяконов М. М. Давление горных пород и рудничное крепление. Ч. 1 2. Ч. . Давление горных пород. — 4.2. Рудничное крепление. - М. — Л. — Новосибирск: Госгортехиздат, 1933. - Ч. 1. - 128 е.; 4.2. -222 е.;

7. Цимбаревич П. М. Механика горных пород. — Изд. 2-е, полностью переработ. — М.: Углетехиздат, 1948. 184 е.;

8. Бродский М. П. Новая теория давления пород на подземную крепь. М. - Л. -Новосибирск: Горгеонефтеиздат, 1933. — 72 с.

9. Ю.Ставрогин А.Н., Протосеня А.Г. Пластичность горных пород. М., "Недра", 1979.- 301 с.

10. Дашко Р.Э., Волкова A.B. Исследование возможности прорывов подземных вод из нижнее каменноугольного водоносного горизонта в горные выработки Яковлевского рудника. Записки горного института, т. 168, С-Пб., 2006, с. 142149.

11. Временные указания по выбору типов и параметров крепи капитальных и подготовительных выработок Яковлевского рудника, С-Пб., СПГГИ, 2006 г

12. ГОСТ 17624-87. Бетоны. Ультразвуковой метод определения прочности. 20 с.

13. ГОСТ 24941-81. Породы горные. Методы определения механических свойств нагружением сферическими инденторами. — 16 с.

14. Hoke Е. Rock engineering, p. 350.

15. Протодьяконов М. М., Вобликов В. С. Определение крепости горных пород на образцах неправильной формы. Уголь, 1957, № 4.

16. Е. Broch, J. A. Franklin. The point-load strength test. Int. J. Rock Mech. Min. Sei. Vol. 9, pp. 669-697, 1972.

17. Bieniawski Z.T. The point-load strength test in geotechnical practice. Engineering Geology, 9(1975), 1-11.

18. Dismuke T. D., Chen W. F., Fang H. Y. Tensile Strength of Rock by the Double-Punch Method. Rock Mechanics 4, pp. 79-87 (1972).

19. Методические указания по испытанию горных пород на растяжение методом сжатия цилиндрических образцов по образующей. JL: ВНИМИ, 1969.- 21 с.

20. Коршунов В.А., Карташов Ю.М., Козлов В.А. Определение показателей паспорта прочности горных пород методом разрушения образцов сферическими инденторами. Записки горного института, т. 185, С-Пб., 2010, с 41-45.

21. Синякин К.Г. Определение прочностных свойств закладочного материала Яковлевского железорудгого месторождения. // Записки Горного института. СПб.: СПГТИ, 2011, т.189, с 244-248.

22. Глушко В.Т. Разрушение горных пород и прогнозирование проявлений горного давления. М.: Недра, 1982, - 192 с.

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

24. Косте Ж., Санглера Г. Механика грунтов. М., Стройиздат, 1981. 454с.

25. Флорин В.А. Основы механики грунтов. М., 1959, 1961, т. I.

26. Норри Д., де Фриз Ж. Введение в метод конечных элементов. М.: Мир, 1981, -304 с.

27. Галлагер Р. Метод конечных элементов: Основы. М.: Мир, 1984, - 428 с.

28. Лановский Ю.М. Метод конечных элементов (основы теории, задачи). -Новосибирск: Изд-во НГУ., 1999 г.

29. Стренг Г.,Фикс Дж. Теория метода конечных элементов: Пер. с англ. М.: Мир, 1977.

30. Фисенко Г.Л. Предельные состояния горных пород вокруг выработок. М., "Недра", 1976.- 272 с.

31. Безухов Н.И. Основы теории упругости, пластичности и ползучести. М.: Высшая школа, 1968,512 с.

32. Морозов Е.М., Никишков Г.П. Метод конечных элементов в механике разрушения. М.: Наука., 1980, -256 с.

33. Розин Л.А. Задачи теории упругости и численные методы их исследований

34. СПб.; Изд-во СПбГТУ, 1998, 532 с.

35. Кузнецов Г.Н., Будько М.Н., Васильев Ю.И. и др. Моделирование проявлений горного давления. JL, "Недра", 1968, с.279.

36. Ержанов Ж.С., Каримбаев Т.Д. Метод конечных элементов в задачах механики горных пород. Алма-Ата: Наука, 1975. - 239 с.

37. Зенкевич О., Чанг И. Метод конечных элементов в теории сооружений и в механике сплошных сред. Нью-Йорк, 1967. Пер. с англ. А. П. Троицкого и С. В. Соловьёва под ред. докт. техн наук Ю- К. Зарецкого. М., «Недра» 1974

38. ABAQUS Online Manuals. Release 6.9. User Programmable Features.

39. W. Yongjia. Numerical model for computing time-dependent displacements and stresses in rock mechanica.-Mining Science & Technology, 1987.p. 778-785

40. G. Borm Computer Aided statics of underground openings in squeezing rock. -Mining Science & Technology, 1987. p. 668-674.

41. Курленя M.B., Опарин А.П., Тапсиев А.П., Аршавский B.B. Геомеханические процессы взаимодействия породных и закладочных массивов при отработке пластовых рудных залежей — Новосибирск: Наука. Сиб. предприятие РАН, 1997.- 175 с.

42. Шашенко А.Н., Пустовойтенко В.П. Механика горных порд. — К.:Новий друк, 2004. 400 с.

43. Баклашов И.В., Картозия Б.А. Механика горных пород. — М.: Недра, 1975. 271 с.

44. Баклашов И.В., Картозия Б.А. Механика подземных сооружений и конструкций крепей. М.: Недра, 1992 - 543 с.

45. Синякин К.Г. Натурные наблюдения за осадкой рудной потолочины при ведении горных работ на Яковлевском руднике / А.Г. Протосеня, К.Г. Синякин, Д.Н. Петров, Г.А. Мартемьянов // Записки горного института. СПб.: СПГГИ 2011,т.190, -с 158-162.

46. Авершин С.Г. Расчет деформаций массива горных пород под влиянием подземных разработок / Тр. ВНИМИ, Л., 1960. Сб. 87. - 37 с.

47. Авершин С.Г., Ялымов Н.Г., Степанов В.Я. Расчет целиков с учетом реологических свойств пород // Проблемы реологии горных пород. Киев, Наукова думка, 1970. - 7-11.

48. Потемкин Д.А. Плащинский В.Ф. Параметры поля напряжений в рудно-кристаллическом массиве до начала ведения горных работ. Записки горного института, т. 168, С-Пб., 2006, с 123-127.

49. Протосеня А.Г., Потемкин Д.А. Геомеханическое обоснование параметров водозащитной потолочины и защитного перекрытия при освоении Яковлевского месторождения. Записки горного института. Том 168. Санкт-Петербург, 2006 с. 127-136.

50. Потемкин Д.А. Моделирование процессов сдвижения массива горных пород при нисходящем порядке отработки рудного тела Яковлевского месторождения Записки горного института, т.168, С-Пб., 2006, с. 137-142.

51. Петров Д.Н. Исследование напряженно-деформированнного состояния состояния массива в районе сопряжения выработок. Записки горного института, т.168, С-Пб., 2006, с. 184-187.

52. Синякин К.Г. Моделирование напряженно-деформированного состояния массива вокруг выработки при слоевой системе разработки слабых руд // Изв. вузов. Горный журнал. 2010. - № 8, с. 71-75.

53. Синякин К.Г. Моделирование напряженно деформированного состояния рудного массива в зоне влияния очистных работ./ А.Г. Протосеня, К.Г. Синякин // Записки Горного института. СПб.: СПГГИ, 2011, т. 189, с 240-243.

54. Долгий И.Е., Протосеня А.Г., Силантьев A.A. Определение смещения контура горных выработок в условиях активного проявления горного давления. Устойчивость и крепление горных выработок. Межвузовский сборник. С-Пб, 1999 г.

55. Протосеня А.Г., Лебедев М.О. Постановка задач по расчету напряженного состояния около выработок // Межвузовский сборник научных трудов "Устойчивость и крепление горных выработок". С-Пб, СПГГИ, 1999. С. 115118.

56. Протосеня А.Г., Лебедев М.О. Постановка задач по расчету напряженного состояния около выработок // Межвузовский сборник научных трудов "Устойчивость и крепление горных выработок". С-Пб, СПГТИ, 1999. с. 115.

57. Ардашев К.А. Исследование и анализ проявлений горного давления при разработке мощных крутых пластов Прокопьевско-киселевского месторождения Кузбасса. Дисс. на соиск. уч. степ, д-ра техн. наук. Л., ЛГИ, 1968.

58. Ардашев К.А., Шалыгин A.C. Требования к системам разработки с закладкой для выемки целиков на мощных крутых пластах / Тр. ВНИМИ. Л., 1970.-Сб. 7 6.-С. 91-105.

59. Борисов A.A., Нифонтов Б.И., Ромадин Н.М. Расчет напряжений в междукамерных целиках. В кн.: Записки ЛГИ. М., Недра, 1966. Т. 51, с.

60. Пихконен JI.В., Жихарев С .Я. Определение усилий в почве подготовительных горных выработок// Устойчивость выработок в сложных условиях. — Л.: ЛГИ, 1990 г.

61. Борисов A.A., Кайдалов H.H., Лабазин В.Г. Расчет опорного давления вариационным методом. Физические процессы горного производства. -Межвузовский сборник. Л., ЛГИ, 1976, № 3, с. 17-23.

62. Булычев Н.С. Механика подземных сооружений. — М.: Недра, 1982. 270 с.

63. Динник А.Н., Моргаевский А.Б., Савин Г.Н. Распределение напряжений вокруг подземных горных выработок. Труды совещания по управлению горным давлением. М. - Л., АН СССР, 1938, - 306 с.

64. Савин Г.Н. Концентрация напряжений около отверстий. М., Л., изд.ГИТТЛ,

65. Протодьяконов М. М. Давление горных пород и рудничное крепление. Ч. 1 2. Ч. 1. Давление горных пород. - 4.2. Рудничное крепление. - М. - Л. -Новосибирск: Госгортехиздат, 1933. -Ч. 1. - 128 е.; 4.2. -222 с.

66. Цимбаревич П. М. Механика горных пород. Изд. 2-е, полностью переработ. — М.: Углетехиздат, 1948. - 184 с.

67. Протосеня А.Г. Прогнозирование перемещений массива вокруг горных выработок с учетом разрыхления пород в пластической зоне. Шахтное строительство, 1977, №7, с. 17-19.

68. Пахалуев В.Ф., Огородников Ю.Н., Зыков Д.Б., Максимов А.Б. Деформации рудного обнажения за крепью КМП-АЗ. Записки горного института. СПГГИ(ТУ), СПб, 2006 г. Т 168,. с. 175-180.

69. Сажин B.C. Определение области неупругих деформаций с учетом изменения сцепления породы. Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых, № 6, 1976, с.93-95.

70. Трушко В.Л., Протосеня А.Г. Плащинский В.Ф. Оценка устойчивости обнажений и расчет нагрузок на крепь выработок Яковлевского рудника. Записки горного института, т. 168, С-Пб., 2006, с. 115-123.

71. Потапенко В.А., Казанский Ю.В, Цыплаков Б.В., Проведение и поддержание выработок в неустойчивых породах. -М.: Недра, 1990. 336 с.

72. Баклашов И.В., Картозия Б.А. Механика подземных сооружений и конструкций крепей. М.: Недра, 1992 - 543 с.

73. Протосеня А.Г. Прогнозирование перемещений массива вокруг горных выработок с учетом разрыхления пород в пластической зоне. — Шахтное строительство, 1977, №7, с. 17-19.

74. Пахалуев В.Ф., Огородников Ю.Н., Зыков Д.Б., Максимов А.Б. Деформации рудного обнажения за крепью КМП-АЗ. Записки горного института. СПГГИ (ТУ), СПб, 2006 г. Т 168,. с. 175-180.

75. Матвеев A.B., Очкуров В.И. Влияние технологии проведения подготовительных выработок на устойчивость вмещающего рудного массива. Записки горного института. СПГТИ (ТУ), СПб, 2006 г. Т 168, 187-190 с.

76. Мартемьянов Г.А., Очкуров В.И., Максимов А.Б., Петров Д.Н. Деформирование рудного массива вокруг горных выработок. Записки горного института. СПГГИ (ТУ), СПб, 2006 г. Т 168, 196-202 с.

77. Баклашов И.В., Тимофеев О.В. Конструкции и расчет крепей и обделок. — М.: Недра, 1979. 263 с.

78. Максимов А.П. Горное давление и крепь выработок. Учеб. пособие. М.: Недра, 1973.-288с

79. Единые правила безопасности при разработке рудных, нерудных и россыпных месторождений полезных ископаемых подземным способом. М. 2003, - 32 с.

80. Булычев Н. Теория расчета подземных сооружений// Труды XI-й Российской конф. по Механике горных пород. RusRock 1 97. Под ред. А.Б. Фадеева. -Петербург: СПГГИ(ТУ), 1997. 59-64.

81. Крупенников Г. А. Комплексное исследование взаимодействия крепей подземных выработок с горными массивами. Доклад о содержании опубликованных научных работ. Л., 1962 г.

82. Заславский Ю.З., Мостков В.М. Крепление подземных сооружений.- М.: Недра, 1979 325 с.

83. Бокий Б.В., Зимина Е.А., Смирняков В.В., Тимофеев О.В. Проведение и крепление горных выработок. М.: Госгортехиздат, 1963, - 558 с.

84. Руководство по проектированию подземных горных выработок и расчету крепи./ ВНИМИ, ВНИИОМШС Минуглепрома СССР. М., Стройиздат, 1983 г , - 272 с.

85. Кодолба H.H., Субботин В.М., Нелаев В.А., Лябах А.И., Журин С;Н., Жидков A.A. Технические решения по строительству рудника. Горный журнал. № 1-2, 1996.

86. Инструкция по выбору рамной металлической податливой крепи горных выработок. МЧП СССР, институт ВНИМИ, Л., 1986, - 50 е.

87. Крепление капитальных и подготовительных горных выработок. Справочник (В.Н. Каретников, В.Б. Клейменов, А.Г. Нуждихин). М., Недра, 1989 г 571с.

88. Руководство по расчету и выбору параметров крепи КАМП-АЗ горных выработок Яковлевского рудника, С-Пб., СПГГИ, 2007 г.

89. Устойчивость и крепление горных выработок. Крепление и поддержание горных выработок в сложных горно-геологических условиях: Межвуз. сб. науч. тр. СПб.: СПГГИ, 1994. - 145 с.

90. СНиП П-94-80. Подземные горные выработки. Нормы проектирования. М.: Стройиздат, 1982 - 37с.

91. Булычев Н.С., Амусин Б.З., Оловянный А.Г. Расчет крепи капитальных горных выработок. М. Недра, 1974, 320 с.

92. Амусин Б.З., Абдылдаев Э.К., Фадеев А.Б. О расчете контактных нагрузок на обделку тоннелей методом конечных элементов. Механика грунтов, основания и фундамента. ЛИСИ, Л., 1980. 37 -49 с.

93. Потапенко В.А., Казанский Ю.В. и др. Проведение и поддержание выработок в неустойчивых породах. М.: Недра, 1990, - 336с.

94. Мирзаев Г.Г., Протосеня А.Г., Огородников Ю.Н., Вихарев В.И. Крепь горных выработок глубоких рудников. М.: Недра, 1984, - 252 с.

95. Григорьев В.Л. Исследование устойчивости капитальных выработок на глубоких горизонтах. М., ЦНИЭИуголь, 1976.

96. ЮО.Матвеев A.B., Луговской Ю.Н., Очкуров В.И., Максимов А.Б. Рациональные параметры поддерживающей крепи горизонтальных выработок. Записки горного института. СПГГИ (ТУ), СПб, 2006 г. Т 168, 191-195 с.

97. Руководство по расчету и выбору параметров крепи КАМП-АЗ горных выработок Яковлевского рудника, С-Пб., СПГГИ, 2007 г.

Информация о работе

Синякин, Кирилл Геннадьевич
кандидата технических наук
Санкт-Петербург, 2011
ВАК 25.00.20

Диссертация

Прогноз устойчивости подготовительных выработок при отработке первоочередного участка Яковлевского месторождения - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы