Разработка научно-обоснованных технических и технологических решений для управления устойчивостью копров вертикальных стволов глубоких алмазодобывающих рудников

Крамсков, Николай Петрович

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Разработка научно-обоснованных технических и технологических решений для управления устойчивостью копров вертикальных стволов глубоких алмазодобывающих рудников
ВАК РФ 25.00.20, Геомеханика, разрушение пород взрывом, рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика

Автореферат диссертации по теме "Разработка научно-обоснованных технических и технологических решений для управления устойчивостью копров вертикальных стволов глубоких алмазодобывающих рудников"

На правах рукописи

КРАМСКОВ Николай Петрович

РАЗРАБОТКА НАУЧНО-ОБОСНОВАННЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ И

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ УСТОЙЧИВОСТЬЮ КОПРОВ ВЕРТИКАЛЬНЫХ СТВОЛОВ ГЛУБОКИХ АЛМАЗОДОБЫВАЮЩИХ РУДНИКОВ

Специальность 25.00.20- Геомеханика, разрушение горных пород, рудничная аэрогазродинамика и горная теплофизика

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Кемерово -2004

Работа выполнена в АК АЛРОСА (ЗАО), г.Мирный, РС(Я)

Научный консультант - Доктор технических наук, профессор Заслуженный деятель науки РФ Изаксон Всеволод Юльевич

Официальные оппоненты:

Доктор технических наук, профессор Моисеев Лев Львович Доктор технических наук, профессор Милитенко Игорь Васильевич Доктор технических наук, профессор Франкевич Геннадий Степанович

Ведущая организация -ГУЛ НТЦ «Промышленная безопасность» при Госгор-технадзоре России, г.Москва -

Защита состоится 15 июня 2004 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 003.036.01 Института угля и углехимии Сибирского отделения Российской академии наук (650610, г.Кемерово, ГСП, ул.Рукавишникова, 21). Факс (3842)283-205

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института угля и углехимии СО РАН

Автореферат разослан 15 мая 2004 г.

Ученый секретарь Диссертационного совета,

Доктор технических наук, профессор

Актуальность темы. Алмазодобывающая промышленность России, которая около 50 лет работала только открытым способом, переходит на подземный способ отработки. На руднике "Интернациональный", введенном в эксплуатацию в 2000 г., на проектируемых рудниках «Мир», «Айхал» и «Удачный» ким-берлитовые трубки вскрываются вертикальными стволами. Основания фундаментов копров представлены высокольдистыми глинистыми породами, теряющими прочность при протаивании. При проходке стволов происходит технологическое растепление закрепного пространства, так на клетевом стволе рудника «Интернациональный» талая зона достигла радиуса 20 м и полностью поглотила свайное поле.

Устойчивость копров - вопрос общей промышленной безопасности рудника, поскольку авария подъемов из-за, например, опасного наклона оси копра ведет к длительному прекращению добычи кимберлита, простоя обогатительных фабрик, длительному и дорогостоящему ремонту.

Глинистые многолетнемерзлые породы при положительной температуре значительно теряют прочность. Поэтому проблема устойчивости копров вертикальных стволов глубоких алмазодобывающих рудников, которые являются тяжело нагруженными конструкциями со сложным тепловым режимом оснований фундаментов, традиционными методами не решается. При восстановлении мерзлого состояния оснований фундаментов копров возникает опасность разрушения крепи стволов силами морозного пучения. Тогда возникает актуальная проблема управления процессом замораживания пород оснований фундаментов копров, чтобы, с одной стороны, добиться необходимой несущей способности свайного поля, а, с другой стороны, не разрушить при этом крепь ствола.

Искусственное замораживание горных пород - дело дорогое, поэтому актуальной задачей является разработка рекомендаций по оптимальному режиму работы замораживающей системы для снижения затрат.

Работа выполнена в рамках тем 23-95-620: "Разработка методики визуальных и инструментальных наблюдений за проявлением горного давления в выработках рудника "Интернациональный"; 23-99-703: "Разработка, обоснование и внедрение рекомендаций по технологии отработки запасов трубки "Интернациональная"; 23-99-704: "Разработка рекомендаций и нормативных материалов по отработке кимберлитовых месторождений Р'УНШН"" " '■'.""^""'Т"'

ванным способами"; 23-02-728: "Комплексная1цейёв#МА: едшш! 1едовании

1 библиотьк* т

1БИБЛ С.П-

- . оэ я»)

и научно-технического сопровождения проектных и опытно-промышленных работ по проблемам строящихся и проектируемых подземных рудников АК "АЛРОСА" на 2001 - 2004 годы".

Целью работы является разработка общих принципов управления термомеханическим состоянием оснований фундаментов копров алмазодобывающих рудников Якутии и их внедрение при проектировании и эксплуатации систем управления устойчивостью копров.

Идея работы заключается в использовании результатов математического моделирования термомеханических процессов в основаниях копров для проектирования и оптимальной эксплуатации замораживающих и термометрических систем.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1.Изучить основания фундаментов копров на площадках строительства и выбрать способ их упрочнения.

2.Для башенного копра клетевого ствола рудника «Интернациональный» проанализировать температурный режим основания на начало строительства копра; выбрать математические модели температурного режима основания фундаментов и провести многовариантный вычислительный эксперимент, на основании анализа результатов которого выбрать оптимальные конструкции замораживающей и термометрической систем.

3.Проанализировать работу системы управления устойчивостью башенного копра клетевого ствола рудника «Интернациональный» за 2000-2002 гг. и сформулировать основные принципы и научные основы проектирования и эксплуатации систем управления устойчивостью копров алмазодобывающих рудников Якутии.

4.Для копра скипового ствола рудника «Интернациональный», копров рудников «Мир» и «Айхал» на основании результатов математического моделирования термомеханического состояния оснований фундаментов, полученных многовариантными вычислительными экспериментами, разработать и внедрить системы управления устойчивостью копров, состоящие из замораживающих и термометрических устройств.

5.Разработать и внедрить рекомендации по оптимальному управлению системами, отвечающими за устойчивость копров.

На защиту выносятся: 1.Научные положения:

1.1.Искусственное принудительное глубокое охлаждение оснований фундаментов является эффективным методом управления устойчивостью копров для всех рудников АК «АЛРОСА».

1.2.Матсматическос моделирование температурного режима горных пород оснований дает надежную основу для решения практических вопросов конструирования и проектирования замораживающей и термометрической систем, оптимизации режима работы замораживающей системы в основаниях фундаментов копров разного типа (башенных, укосинных, шатровых и др.);

1.3.Для осуществления глубокого замораживания следует применять замораживающие скважины принудительного действия, а для вспомогательных объектов допустимо применение сезонных охлаждающих устройств жидкостного типа.

1.4.Для контроля несущей способности свайного поля в термометрической части систем управления устойчивостью копров должны быть предусмотрены вертикальные термометрические скважины, а для контроля прочности крепи ствола должны быть предусмотрены горизонтальные термометрические шпуры.

2. Научно-обоснованные технические решения конструкций термометрических и замораживающих систем рудников «Интернациональный», «Мир» и «Айхал»;

3. Научно-обоснованные технологические решения по управлению термомеханическими процессами в основании фундаментов рудников «Интернациональный», «Мир» и «Айхал».

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается: применением математических моделей, адаптированных к условиям опира-ния копров алмазодобывающих рудников; использованием натурных измерений температуры горных пород основания; семилетним успешным опытом эксплуатации систем управления устойчивостью копров на руднике "Интернациональный".

Личное участие автора в получении результатов, изложенных в диссертации, состоит:

• В постановке задач изысканий свойств грунтов для размещения копров;

• В выборе способа создания прочного основания фундаментов копров -способа замораживания;

• В выборе подходящих математических моделей для описания термомеханических процессов в основаниях копров и организации работ по их адаптации к конкретным условиям по результатам измерений in situ;

• В подготовке и проведении вычислительных экспериментов и обработке их результатов;

• В разработке общих принципов и научных основ проектирования и эксплуатации систем управления устойчивостью копров алмазодобывающих рудников Якутии.

• В авторском надзоре за строительством и эксплуатацией систем управления устойчивостью копров вертикальных стволов;

• В составлении заданий на проектирование замораживающих и термометрических систем;

• В проведении промышленных экспериментов по управлению термомеханическими процессами в основаниях фундаментов копров рудника «Интернациональный» с использованием замораживающих систем разного типа;

• В разработке рекомендаций по оптимизации работы замораживающих систем копров рудников;

Научная новизна диссертации заключается в следующем:

• Установлено, что для поддержания копров вертикальных стволов на много-летнемерзлом основании наиболее эффективным является метод принудительного охлаждения с непрерывным контролем его термомеханического состояния;

• Доказана возможность моделирования аварийных ситуаций замораживающей системы путем расчета температурного поля оснований фундаментов копров с имитацией замораживающих скважин точечными и линейными стоками тепла;

• апробированы методы расчета температурных полей и несущей способности свай на реальной сетке скважин по их фактическому исполнению;

• обоснована и разработана оригинальная методика оптимизации работы замораживающей системы своевременным ее включением-выключением;

• разработан и защищен патентом России способ поддержания копров на мно-голетнемерзлом основании путем глубокого охлаждения.

Практическая ценность работы заключается в следующем.

• научно обосновано строительство уникальных сооружений - копров клетъе-вого и скипового стволов рудника "Интернациональный", опирающихся на основание, которое без специальных мероприятий не выдержало бы расчетной нагрузки;

• спроектирована и построена на башенном копре клетьевого ствола рудника "Интернациональный" уникальная замораживающая система, способная адаптироваться к результатам своей работы;

• спроектирована и смонтирована термометрическая система, позволяющая контролировать ситуацию на площадке свайного поля башенного копра клетевого ствола рудника «Интернациональный», дающая возможность регулировать работу замораживающей системы и пригодная для автоматизации;

• разработан регламент работы замораживающей системы, позволивший получить в 2001 г. фактическую экономию затрат 6 млн. 173 тыс.руб.

• запроектированы системы управления устойчивостью копров на клетевом и скиповом стволах рудника «Мир»;

• запроектирована система управления устойчивостью копра на вспомогательном вентиляционном стволе рудника «Айхал».

Реализация работы в промышленности: полученные результаты в полном объеме реализованы при строительстве копров клетьевого и скипового стволов рудника «Интернациональный», в проектах клетьевого и скипового стволов рудника «Мир», вспомогательном вентиляционном стволе рудника «Айхал» АКАЛРОСА.

На руднике «Интернациональный» построены:

-на клетевом стволе замораживающая система из замораживающих скважин принудительного действия, расположенных в двух контурах, и автоматизированная термометрическая система из более 1500 датчиков;

-на скиповом стволе замораживающая система из двух комплексов замораживающих устройств: вокруг ствола - замораживающих скважин принудительного действия, вокруг фундаментов станка копра и укосины - термосифонов сезонного действия и автоматизированная термометрическая система из 500 датчиков.

На руднике «Мир» внедрены в проект:

-на клетевом стволе замораживающая система из 150 замораживающих скважин принудительного действия с искусственным охлаждением хладагента и термометрическая система из двух типов термометрических скважин вертикальных и горизонтальных;

-на воздухоподающем скиповом стволе кроме этого комплекс из 40 термосифонов, обеспечивающих устойчивость вентиляционного канала.

На руднике «Айхал» на вспомогательном вентиляционном стволе внедрены в проект замораживающая система из 50 замораживающих скважин принудительного действия с естественным охлаждением хладагента и термометрическая система из двух типов термометрических скважин вертикальных и горизонтальных.

Апробация работы. Работа докладывалась на Международной конференции "Проблемы геотехнологии и недроведения" в г.Екатеринбург (Мельниковские чтения) - 1998 г.; Международном Симпозиуме по геокриологии в г.Чита -1998 г.; научно-практической конференции "Геотехнологии на рубеже XXI века", ИГД СО РАН, Новосибирск: 1999; на шестом Международном Симпозиуме по горному делу в Арктике, Гренландия, 1999; на Юбилейной научной сессии по развитию новых направлений и технологий освоения недр, М:, РАН, 24-

26 ноября 1999; Международной научно-практической конференции «Мирный-2001» в г.Мирный; на научно-технических совещаниях в институте Якутни-проалмаз, ИПКОН СО РАН, ИГДС СО РАН - 1995, 1997, 1998, 1999, 2000, 2001 гг.

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 7 глав, заключения, списка использованной литературы, приложений и содержит 242 страницы текста, включая 57 таблиц, 144 рисунка и библиографический список из 149 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Рудные тела кимберлита - наиболее характерные примеры месторождений крутого залегания. Эти тела имеют трубкоподобную форму ограниченных размеров в плане с круглой или произвольной формой сечения. Термин «трубка» для кимберлитового месторождения относится не столько к форме рудного тела, сколько к тому, что оно интрузивно внедрено в коренные осадочные породы. Размеры трубок в плане - от нескольких десятков до нескольких сотен метров. Рудные тела прослежены до большой глубины, больше чем 1000 м с углами наклона 80-90°. Углы наклона контактов рудных тел с вмещающими горными породами возрастают с увеличением глубины. В верхней части рудных тел контакты наклонены более полого (приблизительно 40-70°). С глубиной эти углы становятся равными 85-90°.

Рудные кимберлитовые тела покрыты наносами или обнажены. Наносы состоят из аллювиальных-деллювиальных отложений, долеритовых и терри-генных включений. Мощность наносов чаще всего невелика, 1-4 м, в случае терригенных и долеритовых наносов она достигает 90 м (в среднем 55-60 м.).

Эксплуатируемые месторождения Якутских алмазов или подготовленные к добыче в настоящее время расположены в западной части региона. Месторождения традиционно разделены на две группы: Южную (Мало-Ботуо-бинскую область)) и Северную (Далдино-Алакитскую область). Южная группа месторождений расположена около города Мирный и включает отработанные открытым способом трубки «XXVI съезд КПСС», «Интернациональная», «Мир», «Новинка» и др.

Северная группа месторождений расположена около пос.Айхал и г.Удачный. Она включает трубки «Сытыканская», «Айхал», «Удачная», «Юбилейная», «Зарница».

Климат этих регионов неблагоприятен, резко континентальный. Длинная (6-7 мес.) холодная зима с небольшой толщиной снежного покрова сменяется коротким относительно жарким летом. Короткие межпериоды (весна и осень) характеризуются большим количеством выпадающих атмосферных осадков.

Хотя в целом количество ежегодных осадков изменяется от 150-450 мм до 665 мм. Снег выпадает в сентябре-октябре и исчезает в мае-июне. Толщина снежного покрова для плоских поверхностей - 35-50 см.

Тепловой режим оснований копров вертикальных стволов отличается от такового в других зданиях тем, что кроме вертикальных тепловых потоков в них существенную роль играют горизонтальные потоки от вертикального ствола, в который в зимнее время подается подогретый воздух. Устойчивостью копров вертикальных стволов в криолитозоне в разное время занимались И.Е.Гурьянов, М.В.Ким, И.С.Кислан, Л.П.Маркизов и др. Впервые вопрос об устойчивости копров алмазодобывающих рудников возник применительно к башенному копру рудника «Интернациональный» в конце семидесятых годов в связи с тем, что на промплощадке копра 100 м верхней части стратиграфического разреза оказалась сложенной пластами глинистых высокольдистых пород, теряющих прочность при протаивании. Поскольку такие породы не тампонируются, были рассмотрены другие варианты решения этой проблемы: раздвижка опор балок за пределы ореола протаивания и вывешивание на них копра; применение вентилируемого воротника; устройство фундаментов глубокого заложения с опиранием на коренные породы; опирание копра на крепь с устройством "подземных холодных помещений"; устройство проветриваемого подполья с замораживающими рассольно-аммиачными колонками со стороны ствола; опирание копра на крепь с вентилируемым коробчатым фундаментом. Все эти предложения были отвергнуты или из-за высокой стоимости строительных работ, или из-за недостаточного научного обоснования предлагаемых решений. В результате технико-экономического сравнения вариантов был выбран способ управления устойчивостью башенного копра клетевого ствола глубоким замораживанием основания его свайного фундамента.

В дальнейшем оказалось, что копры и других стволов алмазодобывающих рудников находятся в подобных горногеологических и геокриологических условиях, что привело к распространению этого решения и на эти объекты.

Понятие «система управления устойчивостью копра алмазодобывающего рудника» включает в себя две подсистемы: замораживающую систему, состоящую из замораживающих устройств (замораживающих скважин, сезонных охлаждающих устройств (термосифонов, устройств с воздушным охлаждением)) и замораживающей станции, и термометрическую систему, состоящую из термометрических скважин (вертикальные и горизонтальные, оборудованные терморезисторами) и пункта оператора, оборудованного компьютером для опроса датчиков и предварительной обработки отсчетов.

Решением всех вопросов, связанных с проблемой устойчивости копров глубоких алмазодобывающих рудников, занимался творческий коллектив уче-

ных Апросимова Е.П., Изаксон В.Ю., Мордовской С.Д., Петров Е.Е., Попов В.И., Полубслова Т.Н. Самохин А.В., Слепцов В.И., Филатов А.П. (АК «АЛ-РОСА», институт Якутнипроалмаз, ИГДС СО РАН, ИУУ СО РАН, ИФТПС СО РАН, Якутский Государственный университет).

Основным методом исследования был принят метод математического моделирования термомеханического состояния оснований фундаментов копров, т.е. температурных полей и связанных с ними несущих способностей свай. Развитие математических моделей демонстрируется табл.1. Реализация математических моделей производилась в рамках метода конечных разностей с применением метода суммарной аппроксимации по А.А.Самарскому. Авторами программных комплексов являются В.И.Слепцов и С.Д.Мордовской.

Строительство на Севере традиционно осуществляется в условиях отсутствия полной информации о свойствах грунтов, на которые опираются сооружения. Метод математического моделирования с применением техники многовариантного вычислительного эксперимента является единственно возможной базой для конструирования свайных оснований копров вертикальных стволов. Применяемые в диссертации математические модели после их разработки адаптировались к конкретным условиям по результатам длительного измерения температур in situ. Под адаптацией математической модели понимается определение входящих в нее параметров (коэффициентов теплопроводности и теплоемкости в мерзлом и талом состоянии, коэффициентов теплообмена на поверхностях, эффективной влажности и т.д.) решением обратных задач. Здесь это делалось симплексным методом из расчета минимума среднеквадратического отклонения измеренных и рассчитанных температур. Впервые это сделано А.В.Самохиным для условий откосов карьера «Мир», что дало возможность отработать методику. Первая в табл. 1 математическая модель была адаптирована Е.Е.Петровым в 1992 г. В дальнейшем для адаптации применялись результаты массовых измерений в основании фундамента башенного копра клетевого ствола рудника «Интернациональный».

В первой главе диссертации приведены результаты изысканий свойств грунтов на промплощадках копров рудников «Интернациональный», «Мир» и «Айхал». Эти данные позволяют утверждать, что на всех промплощадках в верхней части основания:

-имеются горные породы осадочного типа горизонтального залегания; -имеется слой насыпного грунта мощностью не менее 4 м;

-имеются слои пород, полностью теряющие прочность при протаивании (визуально, превращаются в сметаноподобную грязь); -температура пород не ниже -1°С.

Таблица 1

Развитие математической модели термомеханического состояния основания фундаментов копров

№№ Математическая модель Авторы

1 Осесимметричная плоская с замораживающим цилиндром (1990-95гг.) Слепцов В.И., Крамсков Н.П. Изаксон В.Ю.

2 Плоская с произвольным расположением замораживающих скважин в горизонтальном сечении (1994-99хт.) Мордовской С.Д., Крамсков Н.П. Изаксон В.Ю.

3 Плоская с расположением замораживающих скважин в вертикальном сечении (1994-99ГГ.) Слепцов В.И., Крамсков Н.П. Изаксон В.Ю.

4 Трехмерная с линейной имитацией произвольно расположенных замораживающих скважин и осссимметричным расположением поверхностей теплобмена (1999-2000гг.) Мордовской С.Д., Крамсков Н.П. Изаксон В.Ю.

5 Трехмерная с линейной имитацией произвольно расположенных вертикальных замораживающих скважин, с произвольным расположением поверхностей теплообмена (1999-2002ГГ.) Мордовской С.Д., Крамсков Н.П. Изаксон В.Ю.

Во второй главе приведен аналитический обзор способов сохранения устойчивости копров вертикальных стволов в криолитозоне. Рассмотрен, в частности, опыт поддержания копров угольных шахт Печорского и Воркутинского месторождений. Опыт этот не может быть впрямую перенесен на алмазные месторождения Якутии, поскольку рассматриваемые угольные шахты имеют небольшую глубину и производительность, а их копры являются легкими, не создающими особых проблем при устройстве фундаментов на многолетнемерзлом основании.

Проанализированы различные предложения по устройству фундаментов, которые выдвигались для башенного копра клетевого ствола рудника «Интернациональный» .

Были экзотические предложения: например, построить балку пролетом 30 м так, чтобы ее опоры оказались за пределами ореола протаивания вокруг ствола, и на нее повесить башенный копер (расчетная нагрузка 13200 т, приложенная в динамическом режиме). Подробно рассмотрены предложения И.Е.Гурьянова, в частности, вентилируемого фундамента башенного копра при

опирании его на крепь. Эти предложения не были приняты из-за больших сложностей при реализации и отсутствия надежных тепллофизических расчетов.

Третья, четвертая, пятая и шестая главы посвящены научному обоснованию конструкций систем обеспечения устойчивости копров трех вышеназванных рудников. В каждом случае это делалось поэтапно:

1.Выбиралась математическая модель температурного поля основания фундаментов.

2.Производился вычислительный эксперимент для различных вариантов расположения, диаметра, глубины и типа замораживающих устройств, температуры хладагента.

3.Производился анализ результатов вычислительного эксперимента и отбирался рекомендуемый к проектированию вариант (или варианты) конструкции замораживающей системы. Критерии отбора формулировались, исходя из географии расположения рудника, типа копра, конструкции его фундаментов. 4.Обосновывалась конструкция термометрической системы: расположение измерительных скважин, их глубина, расположение термодатчиков.

5.После реализации конструкций систем обеспечения устойчивости копров и с учетом неизбежных при их строительстве ошибок вычислительный эксперимент повторялся с выработкой рекомендаций по коррекции технологии замораживания и термометрии.

На клетевом стволе рудника «Интернациональный» диаметром в свету 6 м был запроектирован башенный копер, который имеет сплошное свайное поле квадратное в плане. Использовались две математические модели (вторая и третья по табл.1), которые применялись последовательно, используя результат предыдущего расчета как исходные данные для последующего. Были рассмотрены несколько вариантов конструкций замораживающих систем с замораживающими скважинами принудительного действия, в частности, вспомогательная задача о расстоянии между замораживающими скважинами, при котором их ряд может рассматриваться как замораживающая поверхность. Результаты этого вычислительного эксперимента дали цифры 2.5 - 3 м, что опровергло принятые ранее представления о том, что при конструировании систем замораживания для проходки стволов это расстояние должно быть 1 - 1.5 м (эти цифры содержатся во всех нормативных документах по спецспособу проходки стволов методом замораживания). Для этого башенного копра была рекомендована замораживающая система, состоящая из двух контуров: кольцевого вокруг ствола и квадратного по периметру свайного поля. Расстояние между скважинами было рекомендовано 2.5 -3 м, глубина 20 м, температура хладагента -20°С. Термометрическую систему было предложено соорудить состоящей из

двух типов термометрических скважин: вертикальных глубиной 20 м и пяти

типов термометрических скважин: вертикальных глубиной 20 м и пяти ярусов горизонтальных скважин (рис.1). При проектировании для повышения надежности к вертикальным термометрическим скважинам было добавлено 8 «глубоких» скважин (глубиной 70 м), горизонтальных измерительных ярусов было запроектировано десять до глубины 70 м (рис.2). Реальная замораживающая система выполнена по рекомендованным контурам, но с расстояниями между скважинами 1.2 - 1.5 м, что привело к появлению 16 «лишних» замораживающих скважин. Поскольку подобное сооружение проектировалось впервые в мире, отсутствие опыта проектирования заставляло многие вопросы решать ощупью, несмотря на наличие мощного математического сопровождения. Так, мы находились в заблуждении относительно возможности использования горизонтальных термометрических шпуров для подсчета несущей способности свай в области вокруг ствола, куда не удалось поставить буровой станок для бурения вертикальных скважин. Поскольку эти шпуры не удалось пробурить на нужных отметках (рис.1 и 2) и по вертикали один под другим, эта часть дорогостоящей термометрической системы оказалась полезной только для контроля прочности крепи, но не прочности свай.

Башенный копер эксплуатируется уже около 7 лет, за это время накоплен богатый опыт эксплуатации системы контроля его устойчивости, который изложен в седьмой главе. Однако одну технологическую рекомендацию обслуживания этой системы можно сформулировать и здесь: из двух способов регулирования температурного режима основания - изменением температуры хладагента и включением-выключением замораживающей системы на полной ее мощности - более надежным и экономически выгодным является второй. Для башенного копра клетевого ствола рудника «Интернациональный» включение замораживающей системы должно производится при достижении несущей способности сваи величины 140 т, выключение - в конце зимы, тогда достигается годовой цикл изменения несущей способности свайного поля, наиболее удобный с точки зрения организации работ.

Четвертая глава посвящена научному обоснованию конструкции системы контроля устойчивости копра скипового ствола рудника «Интернациональный», на котором последовательно рассматривались проектировщиками варианты шатрового копра, нестандартного пятиногого и копра укосинного типа. Для каждого из них нами прорабатывалась конструкция системы контроля устойчивости, включающая замораживающую и термометрическую части. Окончательно была принята конструкция укосинного копра, у которого пять столбчатых фундаментов: четыре - под «ноги» станка копра и пятый под укосину. Как и в случае клетевого ствола на начало строительства копра вокруг скипового ствола образовался ореол протаивания диаметром более 20 м. Ствол является

Рис.2.Вертикальный разрез клетево-Рис. 1 .Схема рекомендованного располо- го ствола с указанием исполненных жения шпуров второй очереди термо- отметок измерительных колец

метрической системы тюбингов

вентиляционным, примыкание вентиляционного канала принято на его поверхности.

Разработана трехмерная численная модель теплообмена во вмещающем массиве, учитывающая тепловое влияние ствола и примыкающих к нему осс-симметричных полостей замораживающей галереи, работу замораживающих

устройств различного типа произвольного расположения и теплообмен на дневной поверхности в постановке типа Стефана. Модель основана на решении трехмерной задачи теплопроводности с линейными источниками (стоками) тепла:

(у-лХОД-г); (у,г)е!2, / > 0;

А(Г)|1 = 0, * = ±~; д г

дТ

А(Г)— = 0, >- = ±»;

ду 02

(1)

дТ

где ср и А - коэффициентЫГеплоемКости и" теплопроводности вмещающих пород, индексами «м» и «гГ(«щеч®нЫ7знач£ния для мерзлого и талого состояния,

ср =

А =

'я,, т<Тф, К> Т>тф

смр, Т<Тф, скр, Т>Тф

- глубина замораживающего устройства,

- координаты замораживающего устройства,

- мощность стока тепла на замораживающем устройстве,

ас- приведенный коэффициент теплообмена от воздуха в стволе к массиву горных пород:

а„ 0<г<Яу, Щ, г>Н/,

- приведенный коэффициент теплообмена воздуха в стволе с массивом при наличии теплоизоляции:

(2)

а,

приведенный коэффициент теплообмена воздуха в стволе с массивом при

отсутствии теплоизоляции:

я.-дя,-дя,

Я,-АЯ,

Л;- радиус ствола;

- глубина теплоизоляции в стволе,

а, - коэффициент теплообмена воздуха с дневной поверхностью;

- поток солнечной радиации в массив;

(3)

где А - альбедо поверхности, 6«. - суммарная солнечная радиация, /. излучение атмосферы, 1„ - излучение поверхности Земли, LE - затраты тепла на испарение. Если для описания достаточно хорошо подходит синусоидальный закон, а для А - кусочно-постоянная функция, то для остальных величин уравнения (1) подбор конкретной функции описания составляет определенную трудность. Поэтому моделировался следующим образом 9с +

где принимался равным и соответственно,

а - определялись посредством адаптации математической модели

симплексным методом по известной глубине сезонного протаивания. G(z) — функция Хэвисайда,

Од-Р- г>0,

[О, 2<0, ¿(г) - дельта-функция Дирака,

Как уже сказано, прорабатывались три варианта различных копров, но для принятого к исполнению укосинного копра были рассмотрены варианты конструкций замораживающих систем:

-по типу замораживающих устройств: замораживающие скважины, жидкостные и воздушные термосифоны с глубиной 16, 20, 25 м (воздушные термосифоны с температурой включения-выключения-10, -12,14°С);

по типу свай: буроопускные сечением 400x400 мм и буронабивные диаметром 0.6м, глубиной 12,14,16 м.

Для каждого варианта по модели (1) просчитывались температурные поля, с использованием этих данных анализировалась динамика несущих способ-

Г А„ Тв> О, \Л}, Тв<О,

ностсй свай. Был выбран оптимальный вариант замораживающей системы, состоящей из 18 замораживающих скважин принудительного действия с температурой хладагента -20°С, расположенных вокруг ствола, и 72 термосифонов жидкостного типа, обвязывающих каждый столбчатый фундамент (рис.3). Показано исполненное расположение охлаждающих устройств с отклонениями от их проектного расположения. Расчеты с учетом этих отклонений были произведены и показали удовлетворительные результаты. Применение в замораживающей системе сезонных охлаждающих устройств является новым шагом в конструировании систем управлении устойчивостью копров по сравнению с клетевым стволом.

Термометрическая система также как и на клетевом стволе состоит из двух частей: с вертикальными и горизонтальными измерительными гирляндами. Учтен опыт эксплуатации башенного копра - горизонтальных шпуров рекомендовано и исполнено два яруса (рис.4), расположение вертикальных термометрических скважин показано на рис.5. Копер построен и безаварийно эксплуатируется уже 4 года.

В пятой главе рассмотрены копры рудника «Мир». Математическая модель, использованная для скипового ствола в четвертой главе, была дополнена возможностью рассматривать и не осесимметричные полости (вентиляцирнный канал), для чего к выражениям (1) добавлено условие на границе каждой полости:

ХЦ^аЛТ-Те), (4)

где п - нормаль к границам полостей,

- коэффициент теплообмена воздуха на поверхностях полостей.

Было расмотрено семь вариантов замораживающих систем в результате чего рекомендована для копров шатрового типа проверенная на скиповом стволе рудника «Интернациональный» смешанная схема, когда замораживающие скважины принудительного действия располагаются вокруг ствола, а кусты свай охлаждаются жидкостными сезонными охлаждающими устройствами (термосифонами). Новым шагом в этой конструкции является ее часть, охлаждающая вентиляционный канал, примыкающий к скиповому стволу на глубине 10 м. Этот объект охлаждается термосифонами (рис.5). Для этого варианта на рис.8 приведены расчетные изолинии температур в двух сечениях на конец осени второго года промораживания. Видно обширное мерзлое ядро в местах установки свай с температурой ниже -5°С и кровле вентканала. Расчеты несущей способности свайного поля дали результаты равные или превышающие расчетные значения.

Рис.З.Скиповой ствол рудника «Интернациональный». Схема расположения охлаждающих устройств: замораживающие скважины (1), термосифоны (2).

Рис. 4. Скиповой ствол рудника «Интернациональный». Рекомендуемая схема расположения горизонтальных термометрических шпуров

Рис.5.Скиповой ствол рудника «Интернациональный». Рекомендуемая схема расположения вертикальных термометрических скважин

Рис.6.Рекомендуемая схема расположения охлаждающих и термометрических скважин на скиповом стволе рудника «Мир» 1 - буронабивная свая, длиной 16 м, 2 - замораживающая скважина, 3 - термосифон, 4 - термометрическая скважина

Термометрическая часть системы управления устойчивостью копров рудника «Мир» включает в себя горизонтальные и вертикальные измерительные скважины. Комплект горизонтальных измерительных шпуров, примененных на скиповом стволе рудника «Интернациональный» (рис.4), хорошо себя зарекомендовал и будет применяться на всех стволах компании АК «АЛРО-СА». Расположение вертикальных измерительных шпуров приведено на рис.6, где учтен опыт эксплуатации копров рудника «Интернациональный»: применено двойное дублирование измерительных скважин, скважины расположены так, что они контролируют возможный отказ системы замораживания. Термометри-

ческие скважины установлены близко от кустов свай, что позволяет выявить неработающую группу термосифонов и принять оперативные меры по их ремонту и наладке.

В шестой главе рассмотрен копер вентиляционно-вспомогательного ствола рудника «Айхал» (рис.7).

Схема распопож—«« ко ночи

б)'

Рис.7.Копер вентиляционно-клетевого ствола рудника «Айхал» План фундаментов (а), разрез (б)

Важно отметить следующее:

-конструкция копра не предусматривает устройства вентилируемого подполья;

-расчетные нагрузки на сваи значительны: максимальная 320 т (для сравнения — расчетная нагрузка на сваю под башенным копром рудника «Интернациональный составляет. 100 т), причем расчетные эксплуатационные нагрузки не намного больше нагрузок, возникающих во время проходки ствола;

-копер опирается на крепь ствола;

-рудник расположен за Полярным кругом, что определяет большие запасы атмосферного холода (расчетные максимальные температуры годового хода практически совпадают на Айхале и в Мирном, в то время как минимальные на 6.6оС меньше);.

Нмлопи ишири^ш! юля Раппям *р*мя720Д)0 гут.

ЗОЛ -1----------------

.30 0 -1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-

-30,0 -23,0 -20,0 -13.0 -10Д1 -5,0 ОД 5.0 10,0 13,0 20.0 25.0 30,0 Ось X, р&сстохша от оса ствола, ы

а)

Киапюшраурвпмв Расчет»« «рекк720ДО сут.

ОаХ расстояния от оси сполем б)

Рис.8. Рудник «Мир».Изотермы в сечениях, проходящих через ось вентиляционного канала: горизонтальное (а),вертикальное (б) Конец сентября

2го года замораживания

-ствол является воздуховыдающим и температурный режим воздуха неизвестен, известно только, что воздух, подаваемый в рудник, зимой подогревается до +2°С.

Все это поставило ряд проблем, которых не было при научном обосновании параметров системы управления устойчивостью копров на рудниках «Интернациональный» и «Мир».

Отсутствие проветриваемого подполья не позволяет использовать в замораживающих системах термосифоны, а только замораживающие скважины с принудительной подачей хладагента. Для разводки холода по замораживающим скважинам пришлось предусмотреть «замораживающие галереи».

Одинаковый порядок нагрузок на основание при проходке и эксплуатации требует включения замораживающей системы до начала строительства копра. Опирание копра на крепь требует особого внимания к температурному режиму пород, вмещающих устье ствола, и особой конструкции замораживающей системы.

Большие запасы атмосферного холода позволяют применить оригинальную конструкцию замораживающей станции - без «холодного», фреонового цикла, оставив только рассольный. Это превращает замораживающую станцию в сезоннодействующий агрегат, дающий большие возможности маневра режимом замораживания со значительной экономией ресурсов.

Отсутствие исходных данных по тепловому режиму воздуха во время эксплуатации потребовало сложных расчетов температурного хода воздуха по вентиляционной сети для различных этапов развития рудника. Эти расчеты произведены с использованием программного комплекса, разработанного В.И.Слепцовым. Результаты расчетов представлены на рис.9.

Из этих графиков следует, что при отработке горизонтов 0 м и ниже температурный режим воздуха в стволе сделается отрицательным, что позволит в свое время демонтировать замораживающую систему.

Расчет динамики температурного поля производился при помощи той же математической модели, что и для скипового ствола рудника «Мир». В результате многовариантного вычислительного эксперимента был выбран оптимальный вариант системы управления устойчивостью копра ВКС, представленный на рис.10.

Обозревая результаты третьей, четвертой и пятой глав, можно утверждать, что метод математического моделирования, принятый в качестве научной базы решения технических и технологических вопросов управления устойчивостью копров алмазодобывающих рудников, полностью себя оправдал. За двадцатилетний период его применения не возникло ни одной ситуации, с ко-

торой не удалось бы справиться. Мы считаем, что этот метод является наилучшим из всех известных.

5 5 -гг— - --—........ -

^ ^ Ооотиачетпю

О 05 1 15 2 2,5 3 38 Ч 45 5

Н(*аиц лет

В седьмой главе сделан анализ результатов эксплуатации системы управления устойчивостью башенного копра клетевого ствола рудника «Интернациональный». На клетевом стволе рудника «Интернациональный» система управления устойчивостью башенного копра клетевого ствола развивалась поэтапно:

а) Математическое моделирование термомеханического состояния горных пород основания фундаментов БККС и разработка регламента на проектирование (1993-94);

б) Авторский надзор за проектированием и строительством замораживающей и термометрической систем БККС (1994-95);

в) Безконтрольная работа замораживающей системы с момента ее запуска в ноябре 1997 г. и до ноября 1999 г.;

г) Наблюдения за термомеханическим состоянием при помощи термометрии первой очереди (1999-2001);

д) Наблюдения за термомеханическим состоянием при помощи автоматизированной системы термометрии (2001-2002).

За это время произведено три плановых выключения (январь 2000 г., февраль 2001 г., февраль 2002 г.) и включения (август 2000 г., октябрь 2001г., сентябрь 2002г.) замораживающей системы.

Рис.9.Расчетные температурные хода для разных этапов отработки рудника «Айхал». О, +100, +150 - отметки в м отрабатываемых горизонтов

• - Т..............

Рис.10. Рекомендуемое расположение замораживающих галерей, замораживающих и термометрических скважин

Информация о результатах измерений в основании фундаментов башенного копра клетевого ствола составляет на диске объем 67.7 Мб. Считаем необходимым проанализировать эту информацию целиком и разработать основные принципы проектирования систем управления устойчивостью копров и работы с этими системами.

Несмотря на то, что термометрическая система запущена в 1999 г. и все это время отлаживается, работает она все же не со 100% надежностью Например, на 29 октября 2002 г. в 00.00 часов неверных отсчетов оказалось 83. Это не удивительно, имея в виду общее количество датчиков (542 шт.). Плохо то, что в отказах находятся целые термогирлянды (например, скважины 8, 10, 21, 13-2,

45-3), и то, что наличие промахов не позволяет полностью исключить участие человека в обработке данных и, следовательно, затрудняет полную автоматизацию термоконтроля копров рудника «Интернациональный». Эта же картина наблюдается и на графиках временной зависимости, пример которой приведен на рис.11.

Причинами этого, по нашему мнению, являются:

-слишком большое количество датчиков, значительная часть которых является «лишней», не участвующей в контроле устойчивости башенного копра клетевого ствола. Значительная часть этих датчиков (все ярусы горизонтальных термометрических шпуров ниже отметки -20 м и все «глубокие» термоскважины) не являются даже дублирующим резервом измерительной системы. Есть «лишние» датчики и в вертикальных скважинах: первые четыре метра от поверхности при расчете несущей способности свай считаются насыпным грунтом и не учитываются;

-спорадический выход термодатчиков и термогирлянд из строя объясняется принятым способом монтажа кабельной измерительной сети: с общим проводом и разъемами между датчиками и измерительным устройством (компьютером пункта оператора, в данном случае). Следует напомнить, что эта сеть не подобна, например, сети шахтного телефона: другие уровни токов и другие требования к постоянству электрических сопротивлений кабельной сети. Следует принимать во внимание и срок службы термометрической системы, равный сроку службы рудника.

Еще одно общее замечание по работе термометрической системы. Проведенный нами в конце 2000 г. статистический анализ результатов измерений температур в основании фундаментов башенного копра клетевого ствола показал, что хотя установленные терморезисторы имеют номинальную точность измерения 0.1 °С, фактическая точность не превышает 0.5°С, что определяется стохастическими влияниями среды на сопротивление датчиков.

Температурное поле основания фундаментов башенного копра клетевого ствола довольно чувствительно к работе замораживающей системы: на рис.10 видно, что после включения-выключения замораживающей системы изменения температуры становятся заметными через 7-10 дней. Отсюда вывод о частоте опроса датчиков термометрических систем: чаще, чем через 7-10 дней этого делать не следует.

Работа замораживающей системы должна быть организована так, чтобы обеспечивалась необходимая прочной крепи ствола, и свайное поле имело необходимую несущую способность.

Первая задача решается по разному для воздухоподающего ствола и ствола с исходящей струей воздуха. В первом случае в ствол подается подогре

Буроопускные сваи № 3, 4, 7,12, 24

50 г1"-^1 Т1" ' ' 1 I' I " ' ' I" 1 1 Г I -г V I I '-I —I— 1—1 — I 1 -| I" 1 1 1 "Т"«т-,,1" Т'

888888888888550505505555333333333

Дата

Рис. 11 .Динамика несущей способности буроопускных свай за 2000-2002 гг. ^ - включение, выключение замораживающей системы

тый воздух (на руднике «Интернациональный» подогрев осуществляется до +10 - +16°С) и для целостности крепи необходимо иметь вокруг ствола талую зону, которая поддерживается тепловым потоком от теплого рудничного воздуха. Во втором случае температура воздуха близка к нулю, и замораживающая система должна быть спроектирована так, чтобы восстановление мерзлого состояния произошло мягко и после этого сохранялось мерзлое состояние вмещающих пород. Как показывают анализируемые данные, с задачей контроля температуры вмещающих крепь пород справляется система горизонтальных термометрических шпуров, если ее датчики работают надежно.

Для решения второй задачи есть два пути: замораживать постоянно, регулируя количество подаваемого холода изменением температуры хладагента, или работать при минимальной температуре хладагента, которую может выработать замораживающая станция, и регулировать температурный режим основания включением-выключением замораживающей станции.

Отметим, что первый способ требует очень тонкой организации работ по управлению устойчивости копра и высокой квалификации обслуживающего персонала. При втором способе этого не требуется.

Для обоих способов регулирования температурного режима необходима надежная термометрическая система, контролирующая температурное поле свайного основания. Как показывают анализируемые данные, с этой задачей справляется система вертикальных термометрических скважин.

В обоих способах регулирования температурного режима нет возможности решать вопросы управления замораживающей станцией на основании данных только о температуре - пересчет в несущие способности является необходимым этапом. Здесь нужно иметь в виду, что несущая способность сваи пропорциональна некой усредненной температуре основания вдоль оси сваи, но способ усреднения достаточно сложен и не очевиден.

Таким образом, оценивая рассмотренные данные, можно утверждать: -созданная на руднике «Интернациональный» система управления устойчивостью копров вертикальных стволов работоспособна. По приоритетности, масштабу, сложности решенных научных, практических и организационных задач она уникальна;

-параметрами системы, которые можно считать прошедшими производственную проверку можно считать: по свайному полю - буронабивные сваи диаметром 0.6 м, глубиной 16 м; по замораживающей системе - замораживающие скважины или термосифоны диаметром 205 мм, глубиной 20 м; по термометрической системе - вертикальные термометрические скважины глубиной 16 м с датчиками на глубинах 0,4 , 5, 6,... 15, 16 м (14 шт. на скважину), горизонтальные термометрические шпуры в двух ярусах по четыре шпура глубиной 5 м

на отметках -8 и -13 м с датчиками на расстояниях от поверхности крепи 0, 1, 2,...5 м (6 шт. на шпур);

-хорошо себя зарекомендовала система теплоизоляции устьев измерительных скважин.

Общие принципы конструирования систем управления устойчивостью копров глубоких алмазодобывающих рудников можно сформулировать следующим образом.

Конструирование замораживающей системы

Исходными данными для этого являются план свайного основания копра с указанием конструкции свай, расчетная нагрузка на каждую сваю и сведения о засоленности горных пород основания, достаточных для подсчета температуры фазового перехода поровой влаги.

Никакие ограничения на конструкцию фундамента не накладываются, но тогда для каждого нового фундамента придется производить математическое моделирование температурного поля индивидуально.

Рекомендуется следующий порядок работы:

1. Ознакомившись с планом свайного поля, следует выбрать тип охлаждающего устройства: применение замораживающих скважин более надежно и дает возможность инженерного маневра при ситуациях форс-мажора, термосифоны более экономичны.

2. Разработать варианты расположения охлаждающих устройств по свайному полю, имея в виду возможность управления температурой основания в районах свайных кустов и целостность крепи ствола.

3. Применять охлаждающие устройства диаметром 205 мм глубиной 20 м, в случае использования замораживающих скважин температуру хладагента закладывать не выше -20°С.

4. Произвести вычислительный эксперимент для каждого выбранного варианта на 3 года. Отобрать работоспособные варианты, при которых достигается требуемая несущая способность свай по всему полю и крепь ствола находится в безопасности.

5. Произвести экономический анализ работоспособных вариантов, выбрать вариант с наименьшими затратами.

Следует иметь в виду, что из всех рассматриваемых в настоящее время копров алмазодобывающих рудников только башенный копер клетевого ствола рудника «Интернациональный» имеет сплошное свайное поле. Все остальные копры опираются на кусты свай, и температурное поле должно иметь миниму-моподобные «выемки» в местах сгущения свай, что накладывает соответствующие требования на расположение и тип охлаждающих устройств.

Конструирование термометрической системы Рекомендуется следующий порядок работы:

1. Выбрать стандартный набор горизонтальных термометрических скважин: два яруса по четыре шпура диаметром 42 мм глубиной 5 м на отметках -8 и -13 м с датчиками на расстояниях от поверхности крепи 0,1, 2,...5 м.

2. Выбрать вертикальные термометрические скважины глубиной, равной длине свай h, с датчиками на глубинах 0, 4 , 5, 6,..., ^1, h м. Предусмотреть теплоизоляцию устья каждой деревянным ящиком с теплоизолированной крышкой, снабженной замком, заполненным теплоизолирующим материалом. Размеры ящика и тип материала подбираются из имеющихся с тем, чтобы термическое сопротивление этого теплоизолятора во всех направлениях было не менее 2 мград/Вт.

3. Расположить термометрические скважины так, чтобы они контролировали все сваи свайного поля и имели 50% резерв.

4. В качестве термодатчиков использовать терморезисторы с точностью не ниже, чем 0.2°С. Монтаж термогирлянд производить по двупроводной схеме без разъемов от датчика до пункта оператора.

Эксплуатация оснований фундаментов копров Во время эксплуатации контролировать необходимо: -отсутствие сбоев термометрии. Температурное поле — это скалярное поле с малыми градиентами температур. Признаками сбоев в показаниях терморезисторов являются: явные «ляпы» - заниженные или завышенные показания датчиков, отсутствие временного тренда-если в течение, скажем, 10 дней показания датчиков не изменяются, это признак сбоя, наличие экстремумов вдоль термогирлянды также признак сбоя.

-целостность крепи - по показаниям горизонтальных термогирлянд наличие талого слоя не менее 1 м;

-несущую способность свай - не должна быть ниже расчетной несущей способности с коэффициентом запаса 1,4. Верхний предел несущей способности не устанавливается. Он должен быть выбран индивидуально для каждого копра с учетом сохранения талой зоны вокруг крепи и организационных вопросов включения - выключения замораживающей установки.

Форсмажор

Аварийная ситуация возникнет, если выйдет из строя замораживающая скважина (наиболее вероятно разрушение се внутренней трубы из-за коррозии).

Введем обозначения: - разность температур на выходе и входе в замораживающую скважину; - разность температур на входе в заморажи-

вающую скважину и в термометрической скважине, обслуживающей рассматриваемый куст скважин.

1. При нормальной работе замораживающей скважины в начальный период (после первого включения замораживающей системы) должно быть АГц > 4°С, А7;г > 8°С и уменьшаться со временем по всей глубине скважин. После стабилизации температурного режима эти цифры могут уменьшиться до величин 2 и 5°С соответственно.

2. Если величинаДГ] приближается к нулю, а ДТг уменьшается, это означает, что компрессоры, закачивающие в скважину хладагент, можно отключить, поскольку теплообмен в скважине (передача «холода» массиву горных пород) прекратился.

3. Если же близко к нулю, а растет, это означает, что произошло разрушение внутренней трубы замораживающей скважины, она находится в аварийном состоянии и требует ремонта.

4. После стабилизации температурного режима основания фундаментов копра возможность эксплуатации замораживающей системы без ремонта разрушенной скважины существует, но этот вопрос должен решаться с привлечением экспертов.

Заключение

Диссертация является научно-квалификационной работой, в которой на основании выполненных автором исследований представлены научно-обоснованные технические и технологические решения о конструкциях систем обеспечения устойчивости копров глубоких рудников «Интернациональный», «Мир» и «Айхал», которые внесли значительный вклад в развитие алмазодобывающей промышленности страны, обеспечив возможность перехода на подземный способ добычи кимберлитовой руды.

Содержание диссертации позволяет сформулировать следующие научные и практические результаты:

1. Кимберлитовые трубки Якутии внедрены в многолетнемерзлые осадочные горные породы, прочность которых при протаивании не позволяет опирать на них такие тяжелые сооружения как копры вертикальных стволов. Теоретически разработанный и экспериментально подтвержденный способ управления устойчивостью копров позволил решить проблему перехода на подземный способ добычи в безопасных для существования рудников условиях.

2. Разработаны математические модели термомеханического состояния оснований фундаментов копров с учетом теплообмена с атмосферным и рудничным воздухом в стволе, наличия теплоизоляции, вентилируемого подполья, охлаждающих устройств, солнечной радиации в трехмерной постановке типа Стефана.

3. Исследовано влияние типа охлаждающих устройств, их глубины и диаметра, температуры хладагента, глубины и периметра свай, солнечной радиации, параметров годового хода среднемесячных температур атмосферного и рудничного воздуха, наличия теплообменивающих полостей (вентиляционного канала, например) на термомеханическое состояние оснований фундаментов копров.

4. Разработаны научно-обоснованные конструкции:

-замораживающих систем, сохраняющих целостность крепи и необходимую несущую способность основания фундаментов, на копрах рудников «Интернациональный», «Мир», «Айхал», построенные, либо включенные в проекты копров (всего пять конструкций).

-термометрических систем, позволяющих контролировать и регулировать режим работы замораживающих систем, на копрах рудников «Интернациональный», «Мир», «Айхал», построенные, либо включенные в проекты копров (тоже пять конструкций).

5. Построена, отлажена и функционирует система управления устойчивостью башенного копра на клетевом стволе рудника «Интернациональный».

6. Разработана методика эксплуатации системы управления устойчивостью башенного копра на клетевом стволе рудника «Интернациональный».

7. Построена, отлажена и функционирует система управления устойчивостью укосинного копра на скиповом стволе рудника «Интернациональный».

8. Разработаны общие принципы конструирования систем управления устойчивостью копров глубоких алмазодобывающих рудников.

9. Разработаны общие принципы управления устойчивостью копров глубоких алмазодобывающих рудников, включающие рекомендации в условиях форс-мажора.

10.В результате оптимизации управления устойчивостью башенного копра клетевого ствола рудника «Интернациональный» получен значительный экономический эффект - в 2001 г. более 6 млн.руб. Эта цифра может считаться ежегодной на один копер.

11.Полученные результаты позволяют уверенно приступить к проектированию системы управления устойчивостью копров на трубке «Удачная», где планируется построить уникальный алмазодобывающий рудник годовой производительности 4 млн.т кимберлитовой руды.

Публикации. Список научных трудов диссертанта содержит около ста работ, из которых по теме диссертации опубликованы следующие: Монография и препринт.

1. Крамсков Н.П., Изаксон В.Ю. Управление устойчивостью копров вертикальных стволов глубоких алмазодобывающих рудников.- Кемерово: Кемеро-вовузиздат, 2002.- 220 с.

2. Крамсков Н.П. Конструирование и эксплуатация систем обеспечения устойчивости копров вертикальных стволов алмазодобывающих рудников.-М:, ИП-КОН РАН, 2003.-24с.

Статьи:

1. Крамсков Н.П. Проблема подземной разработки кимберлитовых месторождений / Бронников Д.М., Бурцев Л.И. и др. // Сб. «Проблемы разработки месторождений твердых полезных ископаемых», ИПКОН АН СССР, М:, 1978.- С.68-71.

2. Крамсков Н.П. Строительство подземного рудника для отработки кимберлитовой трубки / Бодая И.В., Звонарев Н.К., Стрельников А.С. // Колыма, №10,1986.-С. 12-14.

3. Крамсков Н.П. Способ проветривания рудника в условиях многолетней мерзлорты / Щукин В.П., Заморщиков В.И. // А.С.№1427930, от 1.06.88.

4. Крамсков Н.П. Особенности перехода от открытой к подземной разработке алмазоносных месторождений Якутии / Бурцев Л.И., Звеков В.А., Родионов Ю.И. // Сб. «Технология подземной разработки рудных месторождений на больших глубинах.- М:, ИПКОН АН СССР, 1989.-С18-29.

5. Крамсков Н.П. Основные принципы выбора технологии отработки кимбер-литового месторождения ограниченной площади в сложных горногеологических условиях / Замесов Н.Ф., Бурцев Л.И., Звеков В.А // Сб «Развитие методов проектирования рудников при комплексном освоении месторождений».- М:, ИПКОН АН СССР, 1989.-С.73-86.

6. Крамсков Н.П. Перспективы отработки кимберлитовых месторождений подземным способом / Бодня И.В., Звеков ВА. // Материалы НПК по проблемам разработки кимберлитовых месторождений, Мирный:.- 1989.-С 16-24.

7. Крамсков Н.П. Временная инструкция по безопасному ведению работ на руднике «Интернациональный» в условиях нефтегазопроявлений / Черняв-ский Э.И., Гурии В.М. и др. // Якутнипроалмаз; ЦНИЛ ВГСЧ МЦМ СССР, СГИ, Мирный-Свсрдловск, 1989.-34 с. -

8. Крамсков И.1Ь Способ отработки трубкообразных рудных тел / Замесов Н.Ф., Бурцев Л.И., Родионов Ю.И. //А.С.№1618885, от 8.09.90.

9. Крамсков Н.П. Особенности перехода к подземным горным работам при разработке кимберлитовой трубки "Мир" / Обручев Ю.С. // «Проблемы открытой разработки глубоких карьеров», Мат.Межд.Симп. по ОГР «Мирный-91», Мирный, 1991.-С.185-190.

Ю.Крамсков Н.П. Напряженно-деформированное состояние массива горных пород при подземной разработке алмазной трубки "Интернациональная" / Пирля К.В., Гахова Л.Н. // ФТПРПИ.- Новосибирск: 1993, №1.-С.25-32.

11.Крамсков Н.П. Проектные решения по руднику "Интернациональный" / Ларионов НА., Вергус Н.Г. и др. // Горный журнал.- М:, 1994, №9.-С.37-40.

12.Крамсков Н.П. К вопросу обоснования концепции отработки кимберлитовых месторождений Южной Якутии / Мащуков В.И., Пирля К.В. // ФТПРПИ.- Новосибирск: 1994,№4.-С.34-42..

13.Крамсков Н.П. Опыт разработки кимберлитовых месторождений в ЮАР // Горный журнал.- М: 1994, №12.- С.57-58.

14.Крамсков Н.П. К анализу основных проектных решений перехода на подземный способ разработки кимберлитовых месторождений Якутии / Пучков Л.А., Ломоносов Г.Г. и др. // Горный журнал.- № 11-12,1998. - С.44-48.

15.Крамсков Н.П. Проблемы поддержания оснований фундаментов копров алмазодобываающих рудников в работоспособном состоянии во весь срок службы / Изаксон В.Ю., Филатов А.П. // Тр. межд. конф. "Мельниковские чтения". - Екатеринбург, 1998.- С.86-94.

16.Крамсков Н.П. Problems of footing of bases of vertical shaft heat-gear of deep

diamond shaft/ Изаксон В.Ю., Филатов 1998.-C.146-158.

/|Фюс. Int. Somin. Goocrioiog., a РОС НАЦИОНАЛЬНАЯ БИБЛИОТЕКА С.Петервург ОЭ МО »«г

17.Крамсков Н.П. Способ крепления устья ствола шахты в многолетнемсрзлых породах. / Изаксон В.Ю., Новик П.Е, Филатов А.П., Власов В.Н. //Патент № 21122119 (БИ №32-99).

18.Крамсков Н.П. Нетрадиционные технологии подземной отработки алмазных месторождений / Изаксон В.Ю., Курленя М.В. и др. // Геотехнологии на рубеже XXI века. Материалы научно-практической конференции (тезисы докладов), ИГД СО РАН. - Новосибирск, май 1999,- С.3-4.

19.Крамсков Н.П. Проблемы периода перехода на подземную добычу кимберлитов в Якутии и некоторые способы их решения / Изаксон В.Ю., Курленя М.В. и др. // Юбилейная научная сессия по развитию новых направлений и технологий освоения недр, РАН, - М:, 24-26 ноября 1999.-С.89-93.

20.Крамсков Н.П. Технология поддержания в работоспособном состоянии копров и крепи устьевых частей вертикальных стволов подземных рудников АК АЛРОСА / Филатов А.П., Изаксон В.Ю. // Международная научно-практическая конференция «Мирный-2001» (тезисы докладов).- Мирный: 2001.-С.127-128.

21.Kramskov N. Foundation of the tower head frame on the «Internationalny» diamond pit // Ргос.б"1 IntSymp.Mining in the Arctic, Greenland, 2001.-pp.163-175.

22.Крамсков Н.П. Способ строительства рудника для малых кимберлитовых трубок при помощи самоходной горной техники и комплекс для ее спуска-подъема и выдачи руды на поверхность / Изаксон В.Ю., Клишин В.И. и др. // Патент № 2158826 (БИ №31 -00).

23.Крамсков Н.П. К проблеме отработки подкарьерных запасов трубки «Мир» подземным способом / Замесов Н.Ф., Бурцев Л.И., Звеков В.А., Айбиндер И.И. // Горный журнал, №9,2000.- С. 18-22.

24.Крамсков Н.П. Технические решения по ускоренному вскрытию и подготовке к эксплуатации подкарьерных запасов трубки «Мир» / Замесов Н.Ф., Звеков В.А. // Горный журнал.-М: № 10,2000.- С. 25-30.

25.Крамсков Н.П. Методические положения по расчету и обоснованию параметров зон сдвижения при открыто-подземной отработке алмазосодержащих

месторождений / Грицков В.В., Казаченко М.Г. // М:, Госгортехнадзор России, 2001.-26с.

26.Крамсков Н.П. Специальные мероприятия газового режима при ведении горных работ на подземном руднике «Интернациональный» в условиях газо-нефтепроявлений / Смирнов А.А., Свердлова Н.С. и др. - Мирный: Госгортехнадзор России, 2001.-25 с.

27.Крамсков Н.П. Новые идеи в отработке кимберлитов подземным способом / Изаксон В.Ю., Курленя М.В., и др. // Межд.научн.-практич. конф.»Мирный-2001» (тезисы докладов).- Мирный: 2001.- С. 142-143.

28.Крамсков Н.П. Консервация карьера "Мир" и защита рудника от затопления в период перехода на подземный способ добычии / Гензель Г.Н., Воропаев Б.П. и др. // Межд.научн.-практич.конф.»Мирный-2001» (тезисы докладов).- Мирный: 2001.- С.112-113.

29.Крамсков Н.П. Результаты натурных и аналитических исследований геомеханического состояния горного массива при отработке законтурных запасов руды в северовосточном борту карьера "Айхал" / Курленя М.В., Барышников В.Д. и др. // Межд.научн.-практич.конф.»Мирный-2001» (тезисы докладов).-Мирный: 2001.-С. 139.

30.Крамсков Н.П. О возможности выемки кимберлитовой руды вертикальными цилиндрическими выработками / Бородин А.А. // Межд.научн.-практич.конф.»Мирный-2001» (тезисы докладов).- Мирный: 2001.- С. 175-177.

31.Крамсков Н.П. Способ подземной разработки погребенной под осадочными породами кимберлитовой трубки в зоне многолетней мерзлоты / Калитин В.Т., Милушков В.А., Изаксон В.Ю. // Патент № 2177547 (БИ 36-01).

32.Крамсков Н.П. Способ подземной разработки месторождений подэтажным обрушением на замагазинированную руду / Калитин В.Т., Мельник ГА, Изаксон В.Ю. // Патент № 2171376 (БИ 21-01).

33.Крамсков Н.П. Технология поддержания в работоспособном состоянии копров и крепи устьевых частей вертикальных стволов подземных рудников АК АЛРОСА / Филатов А.П., Изаксон В.Ю. // Алмазы. - М.,2002. - №2.-С.28-34

34.Крамсков Н.П. Поддержание устойчивости копров и крепи устьевых частей вертикальных стволов на подземных рудниках АК «АЛРОСА» / В.Ю.Изаксон, А.П.Филатов // Актуальные проблемы разработки кимберлитовых месторождений, Тр.Межд.научно-пр.конф. «Мирный-2001».- Изд.дом «Руда и металлы», 2002.- С. 190-197.

35.Крамсков Н.П. Механика соляных пород и массивов применительно к отработке подкарьерных запасов кимберлитовых месторождений России / Константинова С.А., Чернопазов С.А. и др. // Сборник научных статей, ОАО Галургия (УНПИ).- Пермь: 2002.-С.110-127.

36.Крамсков Н.П. О прогнозе и обеспечении устойчивости горных выработок в соленосных породах / Константинова С.А. // Актуальные проблемы разработки кимберлитовых месторождений, Тр.Межд.научно-пр.конф. «Мирный-2001». -М:, Изд.дом «Руда и металлы», 2002.- С. 195-199.

37.Крамсков Н.П. Предложения по подземной отработке подкарьерных запасов трубок «Интернациональная», «Мир», «Удачная» / Смирнов А.А. // Актуальные проблемы разработки кимберлитовых месторождений, Тр.Межд.научно-пр.конф. «Мирный-2001».- М:, Изд.дом «Руда и металлы», 2002.- С.205-219.

38.Крамсков Н.П. О прогнозе и обеспечении устойчивости горных выработок в соленосных породах / Константинова С.А. // Актуальные проблемы разработки кимберлитовых месторождений, Тр.Межд.научно-пр.конф. «Мирный-2001 ».-М:, Изд.дом «Руда и металлы», 2002.- С. 195-199.

39.Крамсков Н.П. Консервация карьера «Мир» и защита рудника от затопления в период перехода на подземный способ отработки / Гензель Г.Н., Воропаев Б.П. и др. // Актуальные проблемы разработки кимберлитовых месторождений, Тр.Межд.научно-пр.конф. «Мирный-2001».- М:, Изд.дом «Руда и металлы», 2002.-С.219-231.

40.Крамсков Н.П. Отработка трубки «Удачная» в переходной зоне комбинированным способом / Клишин В.И., Власов В.Н., Зельберг А.С. // Актуальные проблемы разработки кимберлитовых месторождений, Тр.Межд.научно-пр.конф. «Мирный-2001».- М:, Изд.дом «Руда и металлы», 2002.- С.280-287.

41.Крамсков Н.П. Геомеханическое обоснование параметров подземного способа обоснования разработки кимберлитовой трубки "Мир"/ Овчаренко О.В., Айнбиндер И.И., Шилин К.Ю.// ФТПРПИ, 2002, № 6.-С.8-13

42.Крамсков Н.П. Разработка и внедрение природоохранных технологий освоения алмазных месторождений в АК "АЛРОСА"/Ведин А.Т.,. Лобанов В.В. Материалы первой международной конференции "Ресурсовоспроизводящие, малоотходные и прородоохранные технологии освоения недр".- М.: 16-18 сентября 2002 г.- С.72-74.

43.Крамсков Н.П. Оценка геомеханического состояния горных выработок в условиях их длительной прочности/Сб. докл. Межд. Конф. "Современные геомеханические методы в горной промышленности, подземном гражданском и туннельном строительстве"// Барышников В.Д., Гахова Л.Н..- 9-13 июня 2003 г., г.Несебыр, Болгария.- С.65-72.

44.

45.Крамсков Н.П. Напряженное состояние рудного массива при слоевой системе разработки в восходящем порядке// Барышников Д., Гахова Л.Н. // ФТПРПИ, № 6, 2002.- С. 92-95.

46.Крамсков Н.П. Анализ напряженно-деформированного состояния массива соленосных пород вокруг капитальных выработок на подземных рудниках АК "АЛРОСА" с целью выбора способа охраны / Константинова С.А., Чернопазов С.А. //Материалы 7-ого межд. Симп. "Освоение месторождений минеральных ресурсов и подземное строительство в сложных гидрогеологических условиях.-Белгород: Россия, 19-23 мая 2003 Г.-С.222-230.

47.Крамсков Н.П. Проблема устойчивости копра скипового ствола рудника «Интернациональный» // Тр. IV Всер, науч.-практ. конф. «Региональные проблемы устойчивого развития природоресурсных регионов и пути их решения», том 1. - Кемерово: ИУУ СО РАН, 2003. - С.426-437.

48.Крамсков Н.П. Управление устойчивостью копров алмазодобывающих рудников //Тр. IV Всер, науч.-практ. конф. «Региональные проблемы устойчивого развития природоресурсных регионов и пути их решения», том 1. - Кемерово: ИУУ СО РАН, 2003. - С.437-446.

49.Крамсков Н.П. Устойчивость копров - основа промышленной безопасности алмазодобывающих рудников // Наука и образование, № 1.-Якутск: Изд. ЯНЦ СО РАН,2004.-С.57-61.

Подписано к печати 12.05.2004. Формат 60х84'/16. Объем 2,0 усл.печ.л. Тираж 100 экз.Редакционно-издательский отдел ИУУ СО РАН 650610, Кемерово, ГСП-610, ул. Рукавишникова, 21. Тел 210-500

Содержание диссертации, доктора технических наук, Крамсков, Николай Петрович

Общие положения.

Введение.

1 .Горногеологические и геокриологические особенности отработки кимберлитовых трубок Якутии.

2.Аналитический обзор современных способов сохранения устойчивости оснований фундаментов копров вертикальных стволов в криолитозоне.

2.1 .Общие положения.

2.2.Конструкции фундаментов копров в криолитозоне.

2.3 .Искусственное промораживание оснований.

• 3 .Башенный копер клетевого ствола рудника "Интернациональный".

3.1.Температурный режим на момент начала строительства башенного копра.

3.2.Математическое моделирование температурного режима основания фундаментов башенного копра.

3.2.1 .Математические модели динамики температурного поля для произвольно расположенных ОУ в горизонтальном сечении.

3.2.2.Двумерная математическая модель теплообмена в вертикальном сечении.

3.2.3.Расчет несущей способности свай.

I 3.2.4.Результаты предварительных расчетов.

3.3.Вычислительный эксперимент и его результаты.

3.4.Конструкция замораживающей и термометрической систем.

4.Копер скипового ствола рудника «Интернациональный».

4.1.Инженерно-геологические данные основания.

4.2.Анализ работы замораживающей системы для шатрового копра. 69 4.3 .Результаты расчетов температурного поля основания нестандартного пятиногого копра.

4.4.Расчет распределения температур вокруг опор укосинного копра. 4.5.Анализ данных инженерно-геологических изысканий и изменений фундаментов, вызванных конструктивными особенностями расположения укосинного копра.

4.6.Результаты расчета несущей способности свай основания шатрового и нестандартного копра.

4.7.Результаты расчета несущей способности свай основания укосинного копра.

5.Копры клетевого и скипового стволов рудника «Мир».

5.1 .Общие сведения.

5.2.Трехмерная математическая модель теплообмена на сопряжении скипового ствола и вентиляционного канала.

5.2.1.Постановка задачи.

5.2.2.Математическая модель.

5.3.Вычислительный эксперимент и обработка его результатов.

5.3.1. Параметры для расчетов.

5.3.2. Результаты расчетов для скипового ствола.

5.3.3. Результаты расчетов для клетевого ствола.

5.4.Термометрические системы.

5.5.Расчет несущей способности свай.

5.5.1.Клетьевой ствол.

5.5.2.Скиповой ствол.

5.6.Регламент на подземное примыкание вентиляционного канала к скиповому стволу рудника «Мир.

• б.Копер вертикального вспомогательно-клетевого ствола рудника "Айхал".

6.1 .Математическое моделирование теплового режима устьевой части вспомогательно-клетевого ствола во время его проходки без искусственного охлаждения.

6.2.Конструкция замораживающих галерей.

6.3.Математическое моделирование теплового режима устьевой части вспомогательно-клетевого ствола во время его проходки с искусственным охлаждением.

6.4.Математическое моделирование теплового режима устьевой части вспомогательно-клетевого ствола во время эксплуатации рудника.

7.0бщие принципы и научные основы проектирования и эксплуатации систем управления устойчивостью копров алмазодобывающих рудников Якутии.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Разработка научно-обоснованных технических и технологических решений для управления устойчивостью копров вертикальных стволов глубоких алмазодобывающих рудников"

Актуальность темы. Алмазодобывающая промышленность России, которая около 50 лет работала только открытым способом, переходит на подземный способ отработки. На руднике "Интернациональный", введенном в эксплуатацию в 2000 г., на проектируемых рудниках «Мир», «Айхал» и «Удачный» кимберлитовые трубки вскрываются вертикальными стволами. Основания фундаментов копров представлены высокольдистыми глинистыми породами, теряющими прочность при протаивании. При проходке стволов происходит технологическое растепление закрепного пространства, так на клетевом стволе рудника «Интернациональный» талая зона достигла радиуса 20 м и полностью поглотила свайное поле.

Необходимость контроля термомеханических процессов, протекающих при замораживании в основаниях копров, требует создания термометрических комплексов для измерения параметров температурного поля. Поскольку опыт создания таких комплексов в горном деле отсутствует, актуальными являются теория и практика конструирования и обслуживания термометрии, (ф. Искусственное замораживание горных пород — дело дорогое, поэтому актуальной задачей является разработка рекомендаций по оптимальному режиму работы замораживающей системы для снижения затрат.

Интернациональная"; 23-99-704: "Разработка рекомендаций и нормативных материалов по отработке кимберлитовых месторождений подземным и комбинированным способами"; 23-02-728: "Комплексная целевая программа исследований и научно-технического сопровождения проектных и опытно-промышленных работ по проблемам строящихся и проектируемых подземных рудников АК "AJIPOCA" на 2001 - 2004 годы".

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: 1 .Изучить основания фундаментов копров на площадках строительства и выбрать способ их упрочнения.

2.Для башенного копра клетевого ствола рудника «Интернациональный» проанализировать температурный режим основания на начало строительства копра; выбрать математические модели температурного режима основания фундаментов и провести многовариантный вычислительный эксперимент, на, основании анализа результатов которого выбрать оптимальные конструкции замораживающей и термометрической систем.

На защиту выносятся: 1.Научные положения:

1.2.Математическое моделирование температурного режима горных пород оснований дает надежную основу для решения практических вопросов конструирования и проектирования замораживающей и термометрической систем, оптимизации режима работы замораживающей системы в основаниях фундаментов копров разного типа (башенных, укосинных, шатровых и др-);

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается: применением математических. моделей, адаптированных к условиям опирания копров алмазодобывающих рудников; использованием натурных измерений температуры горных пород основания; семилетним успешным опытом эксплуатации систем управления устойчивостью копров на руднике "Интернациональный".

Личное участие автора в получении результатов; изложенных в диссертации, состоит:

• В постановке задач изысканий свойств грунтов для размещения копров;

• В выборе способа создания прочного основания фундаментов копров — способа замораживания;

• В подготовке и проведении вычислительных экспериментов и обработке их результатов;

• В составлении заданий на проектирование замораживающих и термометрических систем;

• В разработке рекомендаций по оптимизации работы замораживающих систем копров рудников;

Научная новизна диссертации заключается в следующем:

• Установлено, что для поддержания копров вертикальных стволов на мно-голетнемерзлом основании наиболее эффективным является метод принудительного охлаждения с непрерывным контролем его термомеханического состояния;

• разработан и защищен патентом России способ поддержания копров на многолетнемерзлом основании путем глубокого охлаждения.

Практическая ценность работы заключается в следующем:

• научно обосновано строительство уникальных сооружений — копров клетьевого и скипового стволов рудника "Интернациональный", опирающихся на основание, которое без специальных мероприятий не выдержало бы расчетной нагрузки;

• запроектированы системы управления устойчивостью копров на клетевом и скиповом стволах рудника «Мир»;

На руднике «Интернациональный» построены:

-на скиповом стволе замораживающая система из двух комплексов замораживающих устройств: вокруг ствола - замораживающих скважин принудительного действия, вокруг фундаментов станка копра и укосины — термосифонов сезонного действия и автоматизированная термометрическая система из 500 датчиков.

На руднике «Мир» внедрены в проект:

Апробация работы. Работа докладывалась на Международной конференции "Проблемы геотехнологии и недроведения" в г.Екатеринбург (Мельников-ские чтения) - 1998 г.; Международном Симпозиуме по геокриологии в г.Чита - 1998 г.; научно-практической конференции "Геотехнологии на рубеже XXI века", ИГД СО РАН, Новосибирск: 1999; на шестом Международном Симпозиуме по горному делу в Арктике, Гренландия, 1999; на Юбилейной научной сессии по развитию новых направлений и технологий освоения недр, М:, РАН, 24-26 ноября 1999; Международной научно-практической конференции «Мирный-2001» в г.Мирный; на научно-технических совещаниях в институте Якутнипроалмаз, ИПКОН СО РАН, ИГДС СО РАН - 1995, 1997, 1998, 1999, 2000, 2001 гг.

Заключение Диссертация по теме "Геомеханика, разрушение пород взрывом, рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика", Крамсков, Николай Петрович

Выводы

Конструирование замораживающей системы Исходными данными для этого являются план свайного основания копра с указанием конструкции свай, расчетная нагрузка на каждую сваю и сведения

0 засоленности горных пород основания, достаточных для подсчета температуры фазового перехода поровой влаги.

Никаких ограничений на конструкцию фундамента не накладывется , но тогда для каждого нового фундамента придется производить математическое моделирование температурного поля индивидуально. Рекомендуется следующий порядок работы:

1 Ознакомившись с планом свайного поля, следует выбрать тип охлаждающего устройства: применение замораживающих скважин более надежно и дает возможность инженерного маневра при ситуациях форс-мажора, термосифоны более экономичны.

2)Разработать варианты расположения охлаждающих устройств по свайному полю, имея в виду возможность управления температурой основания в районах свайных кустов и целостность крепи ствола.

3)Применять охлаждающие устройства диаметром 205 мм глубиной 20 м, в случае использования замораживающих скважин температуру хладагента закладывать равной -20°С.

4)Произвести вычислительный эксперимент для каждого выбранного варианта на временную глубину 3 года. Отобрать работоспособные варианты, при которых достигается требуемая несущая способность свай по всему полю и крепь ствола находится в безопасности.

5)Произвести экономический анализ работоспособных вариантов, выбрать вариант с наименьшими затратами.

Конструирование термометрической системы Рекомендуется следующий порядок работы:

1)Набор горизонтальных термометрических скважин стандартный: два яруса по четыре шпура диаметром 42 мм глубиной 5 м на отметках -8 и —13 м с датчиками на расстояниях от поверхности крепи 0, 1, 2,.5 м.

2)Вертикальные термометрические скважины глубиной, равной длине свай И, с датчиками на глубинах 0, 4 , 5, 6,., h-1, h м. Устье каждой теплоизолируется деревянным ящиком с теплоизолированной крышкой, снабженной замком, заполненным теплоизолирующим материалом. Размеры ящика и тип материала подбираются из имеющихся с тем, чтобы термическое сопротивление этого те-плоизолятора во всех направлениях было не менее 2 м-град/Вт.

3)Расположение термометрических скважин должно отвечать двум требованиям: контролировать все сваи свайного поля и иметь 50% резерв.

4)В качестве термодатчиков использовать терморезисторы с точностью не хуже, чем 0.2°С. Монтаж термогирлянд производить по двупроводной схеме без разъемов от датчика до пункта оператора.

Эксплуатация оснований фундаментов копров Во время эксплуатации контролировать необходимо: -отсутствие сбоев термометрии;

Температурное поле - это скаляроное поле с малыми градиентами температур. Признаками сбоев в показаних терморезисторов являются: явные «ляпы» - заниженные или завышенные показания датчиков, отсутствие временного тренда -если в течение, скажем, 10 дней показания датчиков не изменяются, это признак сбоя, наличие экстремумов вдоль термогирлянды.

-целостность крепи — по показаниям горизонтальных термогирлянд наличие талого слоя не менее 1 м;

-несущую способность свай — не должна быть ниже расчетной несущей способности с коэффициентом запаса 1,4. Верхний предел несущей способности не устанавливается. Он должен быть выбран индивидуально для каждого копра с учетом сохранения талой зоны вокруг крепи и организационных вопросов включения — выключения замораживающей установки.

Форсмажор

Аварийная ситуация возникнет, если выйдет из строя замораживающая скважина (наиболее вероятно разрушение ее внутренней трубы из-за коррозии).

Введем обозначения: A7i - разность температур на выходе и входе в замораживающую скважину; А— разность температур на входе в замораживающую скважину и в термометрической скважине, обслуживающей рассматриваемый куст скважин.

1 .При нормальной работе замораживающей скважины в начальный период (после первого включения замораживающей системы) должно быть АТ\ > 4°С,

АТ2> 8°С и уменьшаться со временем по всей глубине скважин. После стабилизации температурного режима эти цифры могут уменьшиться до величин 2 и 5°С соответственно.

2.Если величина АТ\ приближается к нулю, а АТ2 уменьшается, это обозначает, что компрессоры, закачивающие в скважину хладагент, можно отключить, поскольку теплообмен в скважине (передача «холода» массиву горных пород) прекратился.

3.Если же A7i близко к нулю, а ДГ2 растет, это обозначает, что произошло разрушение внутренней трубы замораживающей скважины, она находится в аварийном состоянии и требует ремонта.

4.После стабилизации температурного режима основания фундаментов копра возможность эксплуатации замораживающей системы без ремонта разрушенной скважины есть, но этот вопрос должен решаться с привлечением экспертов.

Буроопускные сваи № 1, 2, 8,15, 25, 26, 27

650

1 2 8 15

26 27 о О о О о о о о О о m m CL а. )S

X а> та с та к 5 та 2 о о о о о о о о о о о о о о

X н к * й ш R о 0) га о ° х ct

X 2 с; 2

О тО о о тО о о тО тО m m о. о. )S X с I— m та X

X Ф та с та 2 2 s (1) к 5 та 5 S о

Дата оооооооооооо к * m m о. о. JS X q ошхшгосгаро xctK^-s-rasis о m га

Рис.7.4.Динамика несущей способности буроопускных свай за 2000-2002 гг. f - включение, выключение замораживающей системы

Буроопускные сваи № 3, 4, 7,12, 24

-3 -4 -7 ■12 —Ж—24 о о О о о о о о о о о о Т— Т— Т— Т— Т™ Т— Т— т— Т™ Т— Т— см см см см см см см см см о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о О о о о о о о о о о о о о со ю о. о. IS I с L X t к со со а. CL ■S X с U X £ к К оа со CL CL >s X с L X

X к 9) -е- го г с го (0 г 9 S 2 S о ГО 8 ж о о X а> <=С X о; 9) -е- (0 г С го го г 2 s 2 s 0 и 8 X о о X а> <=С X к а> -е- ГО г С ГО го г 2 s 9 S ш со 9) О

Дата

Рис.7.3 .Динамика несущей способности буроопускных свай за 2000-2002 гг. ^ -включение, выключение замораживающей системы

Буронабивные сваи о о о о о о о о о о о о т— т— г- г- г- см см см СМ см см см см см о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о ш ш о. о. >s X q и m со X t о к * ш m о. о. >s X q U ш го X £ о к m са а о. •S X с; и m го X

I к ш ■е- го 2 с 01 то 2 я S s ф о о X 0) СС г к 0) •е го 2 с го го 2 S S Я S 8 о X а) с£ X к а> го 5 с го го 2 Я s Я s 8

Дата

Рис.7.5.Динамика несущей способности буронабивных свай за 2000-2002 гг. ^ - включение, выключение замораживающей системы я о

Ь\ Ь я я я я

5» я л> о В л>

Яс о Я О о о о\ я о о н я о и

5» ЯС

0J to to о о 0 1 ю о о ю Л май 01

О ж го ш О ы Ol о н ы

5 В s ф ф *< о го о 2 ю Z ю

ГО окт-02 н

IO ->•

-» о

Заключение

Содержание диссертации позволяет сформулировать следующие научные и практические результаты:

2. Разработаны математические модели термомеханического состояния оснований фундаментов копров с учетом теплообмена с атмосферным и рудничным воздухом в стволе, наличия теплоизоляции, вентилируемого подполья, охлаждающих устройств в трехмерной постановке типа Стефана.

4. Разработаны научно-обоснованные конструкции замораживающих систем, позволяющие достичь требуемой несущей способности оснований с сохранением прочности крепи, на копрах рудников «Интернациональный», «Мир», «Айхал»

5. Разработаны научно-обоснованные конструкции термометрических систем, по-зволя.шие уверенно контролировать и регулировать температурный режим оснований фундаментов, на копрах рудников «Интернациональный», «Мир», «Айхал» либо построенные, либо включенные в проекты копров (тоже пять конструкций).

6. Построена, отлажена и функционирует система управления устойчивостью копров на клетевом и скиповом стволах рудника «Интернациональный».

7. Разработана научно-обоснованная методика эксплуатации системы управления устойчивостью башенного копра на клетевом стволе рудника «Интернациональный».

8. Построена, отлажена и функционирует система управления устойчивостью укосинного копра на скиповом стволе рудника «Интернациональный».

9. Разработаны общие принципы конструирования систем управления устойчивостью копров глубоких алмазодобывающих рудников.

Ю.Разработаны общие принципы управления устойчивостью копров глубоких алмазодобывающих рудников, включающие рекомендации в условиях форс-мажора.

11 .В результате оптимизации управления устойчивостью башенного копра клетевого ствола рудника «Интернациональный» получен значительный экономический эффект — в 2001 г. более 6 млн.руб. Эта цифра может считаться ежегодной на один копер.

12.Полученные результаты позволяют уверенно приступить к проектированию системы управления устойчивостью копров на трубке «Удачная», где планируется построить уникальный алмазодобывающий рудник годовой производительности 4 млн.т кимберлитовой руды.

Библиография Диссертация по наукам о земле, доктора технических наук, Крамсков, Николай Петрович, Мирный

1. Ананян А.А. О жидкой фазе воды в мерзлых породах/УМерзлотные исследования. - М.:Изд-во МГУ, 1961. - Вып. 1. - С.173-177.

2. Арутюнян Н.Х., Колмановский В.В. Теория ползучести неоднородных тел.-М.: Наука, 1983. —336 с.

3. Бакирова О.И. О некоторых методах задачи Стефана // Дифференциальные уравнения.- 1983.- т.19, № 3. С. 491—500.

4. Барышников В.Д., Гахова JI.H., Крамсков Н.П. Напряженное состояние рудного массива при слоевой системе разработки в восходящем порядке// ФТПРПИ, № 6, 2002.- С. 92-95.

5. Биянов Г.Ф. Опыт строительства плотины на вечномерзлых грунтах// II Международная конференция по мерзлотоведению. Якутск: Кн. изд., 1973. -С.125-132.

6. Биянов Г.Ф. Плотины на мерзлоте. М.: Энергия, 1975. - 184 с.

7. Бодня И.В., Звонарев Н.К., Стрельников А.С., Крамсков Н.П. Строительство подземного рудника для отработки кимберлитовой трубки // Колыма, №10, 1986, с.12-14.

8. Будак.Б.М., Гольдман Н.Д., Успенский А.Б. Разностные схемы с выпрямлением фронтов для решения многофронтовых задач типа Стефана // Вычислительные методы и программирование.- М.: Изд-во Моск. ун-та, 1967. Вьп.6.-С.206—216.

9. Будак Б.М., Соловева Е.Н., Успенский А.Б. Разностный метод со сглаживанием коэффициентов для решения задачи Стефана // ЖВМиМФ. 1964. - Т.5, №5. С. 828—840.

10. Бурштейн JI.C., Курочкин А.П. Исследование физико-механических свойств мерзлых коренньих пород // Тепловые и механические процессы при разработке полезных ископаемых. М. 1965. — С. 98-106.

11. Бучко НА., Турчина В.А. Искусственное замораживание грунтов. Обзор Информэнерго. Сер. Строительство гидроэлектростанций и монтаж оборудования. М., 1978. - 64 с.

12. Быков Н.И., Каптерев П.Н. Вечная мерзлота и строительство на ней. М.: Госжелдориздат, 1940. - 134 с.

13. Васильев В.И. Численное интегрирование дифференциальных уравнений с нелокальными граничными условиями. Якутск: 1985. - 160 с.

14. Волков С.А. Численные решения двухфазной задачи Стефана //Вычислитель-ные методы и программирование. М.:ВЦ МГУ, 1967. - Вып. 6. -С.217-230.

15. Вотяков И.Н. Физико-механические свойства мерзлых и оттаивающих грунтов Якутии.- Новосибирск: Наука, Сиб. отд-ние, 1975. 174 с.

16. Вялов С.С. Реологические основы механики грунтов. М.: Высш.шк. 1978. -448 с.

17. Вялов С.С. Реологические свойства и несущая способность мерзлых грунтов. -М.: Изд-во АН СССР. 1989. —190 с.

18. Вялов С.С., Зарецкий Ю.К. Городецкий С.Е., Расчеты на прочность и ползучесть при искусственном замораживании грунтов,- JL: Стройиздат, 1981. 200 с.

19. Вялов С.С., Александров Ю.А., Городецский С.Э., Миренбург Ю.С., Хру-сталев JI.H. Термосваи в строительстве на Севере. JI.: Стройиздат, Ленин-градск. отд., 1984 - 148с.

20. Гайдаенко Е.И. О несущей способности буронабивных свай в вечномерзлых грунтах// Основания и фундаменты при строительстве в районах Восточной Сибири и Крайнего севера. Вып.45. Красноярск: Краен. ПромстройНИИпро-ект, 1978 - С.32-40.

21. Гайдаенко Е.И. Временные рекомендации по проектированию и устройству буронабивных свай в вечномерзлых грунтах. Якутск: ЯФ СО АН СССР, 1979.-39с.

22. Гапеев С.И. Укрепление мерзлых оснований охлаждением. JL: Стройиздат, Ленинградск. отд., 1984. - 156 с.

23. Горский В.Ф., Клишевич А.А., Попов Ю.А., Лисицына О.М., Пармузин С.Ю. Гражданское и промышленное строительство// Геокриология СССР. Восточная Сибирь и Дальний Восток. М.: Недра, 1989.-С.457-467.

24. Гречищев С.Е. Ползучесть мерзлых грунтов при сложном напряженном состоянии //Прочность и ползучесть мерзлых грунтов. М.: Изд-во АН СССР,1963.-С. 55-124.

25. Гречищев С.Е., Чистотинов JI.B. Шур Ю.Л. Основы моделирования криогенных физикогеологических процессов. М.: Недра, 1984. - 230 с.

26. Грицков В.В., Казаченко М.Г., Крамсков Н.П. Методические положения по расчету и обоснованию параметров зон сдвижения при открыто-подземной отработке алмазосодержащих месторождений// М:, Госгортехнадзор России, 2001.-26с.

27. Замесов Н.Ф., Звеков В.А., Крамсков Н.П. Технические решения по ускоренному вскрытию и подготовке к эксплуатации подкарьерных запасов трубки

28. Мир» // Горный журнал, № 10, 2000.- С. 25-30.

29. Ержанов ЖС., Сашков А.С., Гуменюк Г.Н и др. Ползучесть осадочных горных пород. Теория и эксперимент. .Алма-Ата: Наука КазСР, 1970. — 208 с.

30. Ершов Э.Д. Криолитогенез. М., Наука, 1982.- 386 с.

31. Изаксон В.Ю., Петров Е.Е. Численные методы прогнозирования и регулиро-ваня теплового режима горных пород области многолетней мерзлоты. Якутск; ЯФ СО АН СССР, 1986. -95 с.

32. Изаксон В.Ю., Петров Е.Е., Ковлеков И.И. Прогноз термомеханического состояния многолетнемерзлого массива.- Якутск: ЯНЦ СО АН СССР, 1988.-106 с.

33. Изаксон В.Ю., Петров Е.Е., Самохин А.В. Расчет крепи горных выработок в многолетней мерзлоте.-Якутск: ЯФ СО АН СССР, 1988.- 124 с.

34. Изаксон В.Ю. Вопросы механики многолетнемерзлых пород. Якутск: ЯНЦ СО АН СССР, 1991,—211 с.

35. Изаксон В.Ю., Самохин А.В., Слепцов В.И. Поддержание устьевых частей вертикальных стволов, заложенных в сложных геокриолошческих условиях // ФТПРПИ. № 6. - 1994.

36. Изаксон В.Ю., Самохин А.В., Петров Е.Е., Слепцов В.И. Вопросы устойчивости обнажений многолетнемерзлых пород. Новосибирск: ВО «Наука».1994.- 164 с.

37. Изаксон В.Ю., Крамсков Н.П., Клишин В.И., и др. Способ отработки ким-берлитовых трубок в зоне многолетней мерзлоты / // Патент № 2132462 (БИ №18-98).

38. Изаксон В.Ю., Крамсков Н.П., Филатов А.П. Problems of footing of bases of vertical shaft heat-gear of deep diamond shaft //Proc. Int. Semin. Geocriolog., Chita, 1998.- C.146-158.

39. Изаксон В.Ю., Крамсков Н.П., Филатов А.П., Власов В.Н. Способ крепления устья ствола шахты в многолетнемерзлых породах //Патент № 21122119 (БИ №32-99).

40. Изаксон В.Ю., Курленя М.В., Крамсков Н.П. Способ отработки кимберли-товой трубки в нисходящем порядке механизированным комплексом и конструкция гибкого ограждающего перекрытия // Патент № 2155867 (БИ №25-00).

41. Изаксон В.Ю., Новопашин М.Д., Крамсков Н.П. и др. Способ отработки трубкообразного кимберлитовых месторождений наклонными слоеми по восстанию механизированным комплексом с закладкой // Патент № 2155868 (БИ №25-00).

42. Изаксон В.Ю., Крамсков Н.П., Клишин В.И. и др. Способ строительства рудника для малых кимберлитовых трубок при помощи самоходной горной техники и комплекс для ее спуска-подъема и выдачи руды на поверхность // Патент №2158826 (БИ №31-00).

43. Изаксон В.Ю., Слепцов В.И., Бандопадхай С. Математическое моделирование тепломассообмена в горных выработках Арктики.-Новосибирск: «Наука», 2000.-120 с.

44. Изаксон В.Ю., Крамсков Н.П., Власов В.Н. и др. Способ закладки выработанного пространства при отработке кимберлитовой трубки механизированным комплексом в восходящем порядке и устройство для ведения закладочных работ // Патент № 2164297 БИ 8-2001.

45. Изаксон В.Ю., Курленя М.В., Крамсков Н.П. и др. Новые идеи в отработке кимберлитов подземным способом // Межд.научн.-практич. конф. «Мирный-2001» (тезисы докладов), Мирный: 2001.- С. 142-143.

46. Информационная записка по результатам температурных замеров, выполненных на клетьевом стволе тр.Интернациональная/ Телеляев В.А., Новик П.А., Ткаченко И.Н.- Мирный: ин-т Якутнипроалмаз, 1994.- 7 с.

47. Калитин В.Т., Милушков В.А., Изаксон В.Ю., Крамсков Н.П. Способ подземной разработки погребенной под осадочными породами кимберлитовой трубки в зоне многолетней мерзлоты // Патент № 2177547 БИ 36-01.

48. Калитин В.Т., Мельник Г.А., Изаксон В.Ю., Крамсков Н.П. Способ подземной разработки месторождений подэтажным обрушением на замагазинирован-ную руду // Патент № 2171376 БИ 21 -01.

49. Карлсоу Г., Егер Д. Теплопронодность твердых тел. М.: Наука, 1964. - 527 с.

50. Касаткин Б.С., Кудрин А.Б., Лобанов JI.M. Экспериментальные методы исследования деформаций и напряжений. Киев: Наук.думка, 1981, - 583 с.

51. Ким М.В. Строительство надшахтного здания и копра на льдистых вечно-мерзлых грунтах //Строительство в районах Сибири и Крайнего Севера. Сб.З.-Красноярск: КрасНИИс, 1962.-С.26-39.

52. Кинко Э.Я., Полозов Ю.А., Лагунов ВА. и др. Гидроизоляция горных выработок кимберлитовых месторождений тампоннажными завесами // Шахт, стр-во.-1984.-№8.-С. 26-34.

53. Кинко Э.Я., Полозов Ю.А„ Быков Н.Л. и др. Методики определения продолжительности промерзания тампонажной завесы в условиях долговременноймерзлоты // Шахт, стр-во. 1987. - № 12. - С. 5—6.

54. Кислан И.С. Системная оценка стойкости фундаментов на вечномерзлых грунтах// Wokrs of the 5th International Conference of the Problem of Pile Foundations Building. Тюменский ГосУниверситет, сентябрь, 1996: Сб. докл., Т. 1. М., 1996-С. 88-91.

55. Козеев А.А., Изаксон В.Ю., Звонарев Н.К. Термо и геомеханика алмазных месторождений. Новосибирск: Наука, Сиб. изд. фирма РАН, 1995. - 243с.

56. Колесников А.Г. К изменению математической формулировки задачи о промерзании грунта//Докл. АН СССР. 1952, Т. 32, № 6. - С. 889-891,

57. Коновалов А.А. Охлаждение мерзлых оснований для повышения их прочности. — Красноярск: Изд-во Красноярского ун-та. 1989. 204 с.

58. Константинова С.А., Чернопазов С.А., Крамсков Н.П. и др. Механика соляных пород и массивов применительно к отработке подкарьерных запасов кимберлитовых месторождений России // Сборник научных статей, ОАО Галургия (УНПИ), Пермь, 2002.-С. 110-127.

59. Крамсков Н.П. Опыт разработки кимберлитовых месторождений в ЮАР // Горный журнал, М:, 1994, №12.- сс.57-58.

60. Крамсков Н.П., Бородин А.А. О возможности выемки кимберлитовой руды вертикальными цилиндрическими выработками // Межд.научн.-практич.конф.»Мирный-2001» (тезисы докладов), Мирный: 2001.- сс.175-177.

61. Крамсков Н.П., Филатов А.П., Изаксон В.Ю. Технология поддержания в работоспособном состоянии копров и крепи устьевых частей вертикальных стволов подземных рудников АК АЛРОСА // Алмазы. М.,2002. - №2.-С.28-34.

62. Крамсков Н.П., Изаксон В.Ю. Управление устойчивостью копров вертикальных стволов глубоких алмазодобывающих рудников.- Кемерово: Кемеро-вовузиздат, 2002.- 220 с.

63. Крамсков Н.П. Конструирование и эксплуатация систем обеспечения устойчивости копров вертикальных стволов алмазодобывающих рудников.-М:, ИП-КОНРАН, 2003.- 48 с.

64. Крамсков Н.П. Управление устойчивостью копров алмазодобывающих руд-ников//Тр. IV Веер, науч.-практ. конф. «Региональные проблемы устойчивого развития природоресурсных регионов и пути их решения», том 1. — Кемерово: ИУУ СО РАН, 2003. С.437-446.

65. Крамсков Н.П. Устойчивость копров — основа промышленной безопасности алмазодобывающих рудников П Наука и образование, № 1 .-Якутск: Изд.ЯНЦ СО РАН, 2004.-С.57-61.

66. Лабораторные методы исследования мерзлых пород / Под ред. Э.Д. Ершова. -М.: Изд-во Моск. ун-та. 1985. 350 с,

67. Ларионов Н.А., Крамсков Н.П., Вергус Н.Г. и др. Проектные решения по руднику "Интернациональный" // Горный журнал, М:, 1994, №9.-С.37-40.

68. Лыков А.В., Теория тепло- и массопереноса. М.: Л.: Госэнергоиздат, 1963, -535 с.

69. Макаров В.И. Термосифоны в северном строительстве.-Новосибирск: Наука, 1985.-158с.

70. Маркизов Л.П. Устройство фундаментов глубокого заложения в Воркуте //Основания, фундаменты и механика грунтов, 1974.-№4.-С.4-7.

71. Мащуков В.И., Пирля К.В., Крамсков Н.П. К вопросу обоснования концепции отработки кимберлитовых месторождений Южной Якутии // ФТПРПИ, Новосибирск: 1994, №4.-С.34-42.

72. Меламед В.Г. Тепло- и массообмен в горных породах при фазовых переходах. -М.: Наука, 1980. 228 с.

73. Овчаренко О.В., Айнбиндер И.И., Шилин К.Ю., Крамсков Н.П. Геомеханическое обоснование параметров подземного способа обоснования разработки кимберлитовой трубки "Мир // ФТПРПИ, 2002, № 6.-С.8-13

74. Отчет об инженерно-геологическиих изысканиях на объекте рудник "Интернациональный"//т.1.Площадка монтажа и передвижки копров, Красноярский трест "КрасТИСИЗ", Мирнинский комплексный отдел, Мирный: 1983.

75. Павленко О.И., Расстегаев И.К. О применении буронабивных висячих свай в вечномерзлых грунтах// Основания и фундаменты при строительстве в районах Восточной Сибири и Крайнего севера. Вып.45. Красноярск: Краен. ПромстройНИИпроект, 1978 - С. 16-18

76. Павлов А.В. Расчет и регулирование мерзлотного режима почвы.- Новосибирск: Наука, 1980. 240 с.

77. Павленко О.И., Растегаев И.К. О применении буронабивных висячих сваи в вечномерзлых грунтах //Основания и фундаменты при строительстве в районах Восточной Сибири и Крайнем Севера. — Красноярск: Краснояр. Промст-ройнииероект. 1977. Вып. 43. - С. 16-21.

78. Пирля К.В., Гахова JI.H., Крамсков Н.П. Напряженно-деформированное состояние массива горных пород при подземной разработке алмазной трубки "Интернациональная" // ФТПРПИ, Новосибирск: 1993, №1.-С.25-32.

79. Пирля К.В., Гахова JI.H., Крамсков Н.П. О деформировании горного массива при подземной отработке галитовых залежей // ФТПРПИ, Новосибирск: 1993, №3.-С.21-26.

80. Подстригач Я.С., Коляко Ю.М. Обобщенная термомеханика. — Киев: Наук.думка, 1976. 310 с.

81. Полуэктов В.Е. Устройство фундаментов на вечномерзлых грунтах. JL: Стройиздат, Ленинградское отделение, 1982.-111с.

82. Применение симплексного метода оптимизации параметров в горном деле /В.Ю. Изаксон. А.В. Самохин, С.П. Шкулев. М., 1992. - 33 с. - Деп. в ВИ-Н1ИТИ 23.06.92. №2048-В92.

83. Рекомендации по сохранности вечномерзлых грунтов под свайное основание фундаментов копров вертикальных стволов рудника "Интернациональный"

84. Изаксон В.Ю., Петров Е.Е., Слепцов В.И. и др. 1988.- Фонды ИГДС СО РАН.- 40 с.

85. Рубинштейн Л.И. Проблема Стефана. Рига: Звайгзне, 1967. - 458 с.

86. Руппенейт К.В. Деформируемость массивов трещиноватых горных пород. -М.: Недра, 1975. 80 с.

87. Самарский А.А., Моисеенко Б.Д. Экономичная схема сквозного счета для многомерной задачи Стефана // ЖВМиМФ. 1965. - Т.5. № 5. - С. 816-827.

88. Самарский А.А. Введение в теорию разностных схем, — М,: Наука, 1971. -552 с.

89. Самарский А.А. Теория разностных схем. М,: Наука. 1977. - 656 с.

90. Самарский А.А. Математическое моделирование и вычислительный эксперимент // Вестник АН СССР. 1979. - № 5. - С.38-49.

91. Свайные фундаменты: СНиП 2.02.03-85. Утв. Госстроем СССР. Изд. офиц.-М.: ЦИТП Госстроя CCCP.-1986.-46c.

92. СНиП 2.02.04-88 Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах, М.: 1988.

93. Слепцов А.Е., Изаксон В.Ю. Определение реологических характеристик многолетнемерзлых горных пород обработкой данных натурных испытаний,-ФТПРПИ. 1986. - №5. - С. 105-107.

94. Слепцов В.И., Мордовской С.Д., Изаксон В.Ю. Математическое моделирование теплообменных процессов в многолетнемерзлых породах.-Новосибирск: "Наука" Сибирская издательская фирма, 1996.-65 с.

95. Слепцов В.И. Учет неупругих деформаций при прогнозе термомеханического состояния массива многолетнемерзлых горных пород/ Дисс. канд.техн.наук, научн.рук.проф.,д.т.н. Изаксон В.Ю., Институт горного дела Севера СО РАН, 1993.-16 с.

96. Смирнов А.А., Свердлова Н.С., Крамсков Н.П. и др. Специальные мероприятия газового режима при ведении горных работ на подземном руднике «Интернациональный» в условиях газонефтепроявлений.- Мирный: Госгортех-надзор России, 2001.-25 с.

97. Способ крепления устья ствола шахты в многолетнемерзлых породах.-Патент № 2122119 (БИ №32-99)/ Изаксон В.Ю.,Крамсков Н.П., Филатов А.П. Новик П.Е.

98. Тайбашев В.Н. Физико-механические свойства мерзлых крупнообломочных пород. — Магадан: ВНИИ-1, 1973. — 160 с.

99. Теоретические основы теплотехники. Теплотехнический эксперимент.: Справочник/Под общ. ред. В.А.Григорьева, В.М.Зорина. М.: Энергоатомиздат, 1988. - 560 с.

100. Теплофизические свойства горных пород. М.: Изд-во МГУ, 1984. - 204 с.

101. Торгашев В.В. Особенности работы "свая-оттаявший грунт"// Материалы Первой конференции геокриологов России, МГУ им. М.В. Ломоносова, 3-5 июня, 1996: Сб. докл., Кн. 4. М., 1996. - С. 126-132.

102. Трупак Н.Г. Замораживание грунтов в строительстве (примеры применения). М.:Изд. лит. по строительству, 1970.-224с.

103. УД-80-99. Термосифоны. (Альбом)//АО «АЛРОСА», Якутнипроалмаз,-Мирный, 1999.

104. Филипповский С.М. Использование воздуха с естественной отрицательной температурой для замораживания грунтов//Тр. Северного отделения НИИОС-Па, 1962. Вып.2. - С.59-65.

105. Хрусталев Л.Н. Характеристика инженерных способов обеспечения устойчивости зданий и сооружений на многолетнемерзлых грунтах// Геокриология СССР. Средняя Сибирь. М.: Недра, 1989.-C.333-335.

106. Щукин В.П., Заморщиков В.И., Крамсков Н.П. Способ проветривания рудника в условиях многолетней мерзлорты // А.С.№1427930, от 1.06.88.

107. Цытович Н.А. Механика мерзлых грунтов. М.: Высш.школа, 1973. - 446 с.

108. Ambrosetti P., Thams .J, Die Grosse des Globalstrahlung verschieden orientierten flachen/'Geofys. purae appl. 1953. - Vol.26. P. 198—210.

109. Guryanov I.E. A Problem of Foundation Construction for Headframes on erma-frost in Western Yakutia.-Chita, Proc.Int.Symp."GeocrioIog.Probl.of Constr. in Estern Russia and Northern China", 1998.- PP. 153-160.

110. Kramskov N. Foundation of the tower head frame on the «Internationalny» diamond pit.-Proc.6th Int.Symp.Mining in the Arctic, Greenland, 2001.-pp. 163-175.

111. MelIor V. Mechanical properties of rock at low temperatures // North Amer. Contribution Permafrost 2-nd Int. Conf,: Nat. Acad, of Sci. Washington 1973. -P.334-343.

112. Mining Journal, 1992,24 May. Vol.319.-№ 8183.-P.58-65.

Информация о работе

Крамсков, Николай Петрович
доктора технических наук
Мирный, 2004
ВАК 25.00.20

Диссертация

Разработка научно-обоснованных технических и технологических решений для управления устойчивостью копров вертикальных стволов глубоких алмазодобывающих рудников - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы