Управление напряженно-деформированным состоянием скального массива при подземной разработке рудных месторождений системами с обрушением

Балек, Александр Евгеньевич

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Управление напряженно-деформированным состоянием скального массива при подземной разработке рудных месторождений системами с обрушением
ВАК РФ 25.00.20, Геомеханика, разрушение пород взрывом, рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика

Автореферат диссертации по теме "Управление напряженно-деформированным состоянием скального массива при подземной разработке рудных месторождений системами с обрушением"

На правах руюписи

УДК622Я33.5

БАЛЕК Александр Евгеньевич

У пра в л ени е на пряж енно - д ефо р мир о ва нны м со сто и н нем скального массива при подземной разработке рудных месторождений системами с обрушением

Специальность 25 0020-Геомеханика, разрушение горных пород, рудничная аэр о газодинамика и горная тепло физика

Автореферат диссертации насоисканиеученой степени доктора технических наук

□03059447'

Екатеринбург, 2007

003059447

Работа выполнена в Институте горного дела Уральского отделения Российской академии наук

Научный консультант - заслуженный деятель науки и техники РФ, д-р техн наук Сашурин Анатолий Дмитриевич

Официальные оппоненты.

д-р гехн наук, проф Барях Александр Абрамович, д-р техн наук, проф Зотеев Олег Вадимович, д-р техн наук, проф Леонтьев Аркадий Васильевич

Ведущая организация ОАО "Институт Уралгипроруда"

Защита состоится 14 июня 2007 года в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 004 010 01 в Институте горного дела УрО РАН по адресу 620219, г Екатеринбург, ул Мамина- Сибиряка, 58

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИГД УрО РАН Автореферат разослан " 2 " иглсл 2007 г

Ученый секретарь диссертационного

совета д-р техн наук, проф

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В настоящее время подземную разработку рудных месторождений, в подавляющем большинстве приуроченных к трещиноватым массивам скальных горных пород, ведут на глубинах свыше 0,5 км при все более усложняющихся геомеханических условиях и росте интенсивности негативных проявлений горного давления, что создает существенные технические и социально-экономи-ческие проблемы Особенно сложные ситуации возникают при применении систем с обрушением руды и вмещающих пород, которые являются основными системами при подземной разработке мощных рудных залежей Их характерной особенностью является наличие крупномасштабных зон обрушения провалов земной поверхности шириной в сотни метров, формирующихся над выработанными пространствами, которые существенно изменяют первоначальное напряженно-деформированное состояние больших объемов окружающего горного массива, оказывая значительное влияние на устойчивость горных выработок. Сложно становится обеспечивать устойчивость капитальных выработок большого сечения, пролетом порядка десяти метров и более, в том числе таких ответственных объектов, как стволы шахт Так, из тридцати четырех стволов, обследованных ИГД УрО РАН в Уральском регионе за последние 20 лет, на восемнадцати наблюдались деформации и нарушения крепи Еще более распространены нарушения устойчивости очистных камер

В таких условиях при разработке рудных месторождений первостепенное значение приобретает управление напряженно-деформированным состоянием горного массива, позволяющее как повышать устойчивость подземных выработок, так и при необходимости снижать ее, например, для погашения выработанного пространства Рациональность и надежность применяемых методов управления горным давлением во многом определяет безопасность эксплуатации рудников и эффективность подземной геотехнологии в целом Таким образом, управление напряженно-деформированным состоянием массивов скальных горных пород, находящихся под действием изменяющихся во времени нагрузок, обусловленных перераспределением первоначальных напряжений породной толщи в окрестностях горных выработок и зон обрушения, представляет собой актуальную и крупную научно-техническую проблему, ее решение имеет важное хозяйственное значение

Цель работы - создание новых методов управления напряженно-деформированным состоянием скального массива на основе выявленных закономерностей процесса дискретизации деформационного поля для обеспечения устойчивости горных выработок при подземной разработке мощных рудных залежей системами с обрушением

Идея работы заключается в использовании для управления напряженно-деформированным состоянием скального массива не известных ранее закономерностей процесса дискретизации его деформационного поля, проявляющегося в образовании пространственно протяженных зон концентрации деформа-

дий, разделяющих массив на временно стабильные области, сохраняющие свойства сплошной среды

Методы исследований включают анализ и обобщение теоретических и экспериментальных работ отечественных и зарубежных исследователей, многолетние мониторинговые инструментальные наблюдения деформаций горного массива в натурных условиях, их анализ и обработку с использованием методов математической статистики и численное моделирование напряженно-деформированного состояния массива с сопоставлением полученных результатов и натурных данных

Новые научные результаты, полученные лично соискателем:

1 В результате натурных инструментальных наблюдений обнаружено новое для больших объемов явление, представляющее собой дискретизацию деформационного поля массива скальных горных пород, находящегося под техногенным воздействием изменяющихся во времени нагрузок, обусловленных перераспределением первоначальных напряжений в окрестностях горных выработок и зон обрушения Явление заключается в формировании не известных ранее временно «лабильных структур деформируемого скального массива пространственно протяженных зон концентрации деформаций, разделяющих массив на области (объемы), в которых он может рассматриваться как сплошная среда

2 Путем сопоставления результатов натурных наблюдений и математического моделирования выявлено основное условие возникновения в массивах скальных горных пород временно стабильных объемов Установлено, что они формируются в тех областях массива, где в процессе перераспределения первоначальных напряжений направление изменения (временной градиент) углов а разворота главных осей гензора меняется на противоположное

3 По результатам натурных инструментальных наблюдений выявлена зависимость условий дискретизации деформационного поля от масштабов техногенного воздействия Установлено, что для больших объемов перераспределения первоначальных напряжений в окрестностях типичных для условий разработки мощных рудных залежей зон обрушения, поперечные размеры которых превышают 250 - 300 м, критерий смены знака перед временным градиентом приращения углов а является достаточным при любой категории устойчивости массива Для перераспределения напряжений вокруг горных выработок крич е-рий применим для сравнительно низкопрочных массивов (по классификации 3 Бенявского - четвертой и пятой категорий устойчивости)

4 Определен критерий, связывающий параметры процесса дискретизации деформационного поля скального массива с параметрами подземной разработки мощных рудных залежей системами с обрушением Критерий представляет собой отношение ширины целикового участка рудной залежи, отработка которого обусловливает возникновение в прилегающем породном массиве области со сменой знака перед временным градиентом приращения углов а, к расстоянию между наиболее крупными структурными нарушениями, выделяемыми в пределах этой области На критерии основан прогноз размеров и границ вре-

менно стабильных участков со свойствами сплошной среды, ширина которых составит от 1/3 до 1 ширины планируемого к отработке целикового участка

5 Путем сопоставительного анализа результатов натурных замеров и математического моделирования напряженно-деформированного состояния выявлена корреляционная зависимость, связывающая решения упругой задачи с фактическим напряженно-деформированным состоянием скального массива Установлено, что в окрестностях зон обрушения с поперечными размерами более 250 - 300 м поведение массива на базах 20 - 30 и более метров соответствует поведению сплошной среды при условии введения в расчетные значения техногенной деформации, полученные решением упругой задачи, корректирующих коэффициентов /<"„„,р = 3,0 ± 0,3 - для пространственно протяженных зон концентрации деформаций, А"к0„с = 0,5 ± 0,06 - для относительно стабильных участков массива, находящихся между этими зонами При этом амплитуда изменчивости техногенных деформаций находится в пределах 1 мм/м независимо от последовательности и интенсивности выемки рудной залежи

6 На основании выявленных зависимостей обоснована возможность управления процессами дискретизации деформационного поля в окрестностях зон обрушения с целью обеспечения устойчивости горных выработок Предложено регулировать развитие зоны обрушения путем целенаправленной, с учетом первоначального напряженного состояния и структурного строения окружающего породного массива, последовательности ведения очистных работ с оставлением и последующей выемкой целиковых участков рудной залежи таким образом, чтобы в течение всего времени эксплуатации шахты избегать пересечения горных выработок пространственно протяженными зонами концентрации деформаций, обеспечивая нахождение капитальных выработок в пределах формирующихся стабильных областей

7 В целях расширения возможности управления процессами дискретизации деформационного поля для условий камерной системы разработки обоснована идея искусственного формирования пространственно протяженных зон концентрации деформаций, разделяющих массив на стабильные области, на основе которой предложено буровзрывным способом создавать ориентированные под заданными углами плоскости ослабления, по которым под действием напряжений окружающего массива происходят целенаправленные регулируемые подвижки прилегающих породных объемов. Подтверждена на практике эффективность применения новой технологии управления напряженно-деформированным состоянием приконтурного скального массива очистных камер при формировании плоскостей ослабления в междукамерных целиках

ний на контуре кровли очистной камеры, вызываемые реакцией противодействия прилегающего целика, находятся в линейной связи с отношением ¿ц к ¿вп , где Ьт — длина консоли выработанного пространства по падению висячего бока залежи, Лц — расстояние от торца консоли до целика

9 На основании выявленных закономерностей процесса дискретизации деформационного поля разработана новая модель задания граничных условий для расчета устойчивых параметров выработок при подземной разработке мощных рудных тел системами с обрушением Модель отличается от известных (дискретных) моделей тем, что масштабные уровни напряженного состояния деформируемой среды определяются не структурным строением массива, а его напряжено-деформированным состоянием на двух уровнях в окрестностях зоны обрушения на базах в десятки-сотни метров и в окрестностях рассматриваемой подземной выработки на базах менее 20 - 30 метров Граничные условия, определяющие напряженное состояние в окрестностях подземной выработки, складывается из первоначальных напряжений нетронутого массива и дополнительных, обусловленных влиянием зоны обрушения, которые рассчитываются с учетом дискретизации деформационного поля путем внесения в результаты решения упругой задачи выявленных корректирующих коэффициентов Л"ПОгр, Кт1К и поправки на изменчивость техногенных деформаций

Основные научные положения работы:

1 Напряженно-деформированное состояние скального массива определяется процессами формирования временно стабильных объемов со свойствами сплошной среды, разделенных участками концентрации деформации, возникающими в тех областях, где направление изменения (временной градиент) углов а разворота главных осей тензора первоначальных напряжений меняется на противоположное, что является следствием оставления и выемки целиковых участков массива

2 Ширина формирующихся временно стабильных породных объемов определяется расстоянием между наиболее крупными структурными нарушениями, находящимися в области смены знака перед градиентом приращений углов а, и составляет от 1/3 до 1 ширины целикового участка

3 Управление напряженно-деформированным состоянием массива в окрестностях зон обрушения осуществляется на основе решений упругой задачи с введением в ее граничные условия корректирующих коэффициентов /\погр = 3,0 ± 0,3 - для участков концентрации деформаций, Кконс = 0,5 ± 0,06 - для породных объемов, находящихся между этими участками Доверительный интервал изменчивости техногенной деформации находится в пределах 1 мм/м независимо от последовательности и интенсивности выемки рудной залежи

4 Управление напряженно-деформированным состоянием массива в кровле очистных камер осуществляется путем регулирования векторов подвижек породных объемов по плоскостям искусственно создаваемых ослаблений При этом напряженно - деформированное состояние кровли камер находится в линейной связи с параметром Ьп 1 Ьпп , где Ьв„ - длина консоли выработанного пространства по падению висячего бока залежи, Ь,л - расстояние от торца консоли до точки приложения вектора подвижки

Достоверность научных положений и выводов диссертационных исследований обеспечена представительностью исследуемых совокупностей Объемы натурных инструментальных наблюдений, проводившихся в течение 24 лет на крупнейших подземных рудниках Уральского региона, содержат свыше 10000 замеров, результаты которых взаимно сопоставлялись Полученные зависимости характеризуются коэффициентами корреляции, превышающими 0,9 Сходимость расчетных зависимостей с данными натурных инструментальных наблюдений превышает 70 % Достоверность подтверждается успешными промышленными экспериментами и положительным опытом внедрения результатов работы в практику горнодобывающих предприятий

Научное значение диссертационной работы заключается в научном обосновании и реализации нового подхода к управлению горным давлением при подземной разработке рудных месторождений системами с обрушением, основанном на выявленных закономерностях ранее не известного для относительно больших объемов явления дискретизации деформационного поля скального массива в окрестностях зон обрушения и горных выработок. Впервые выявленные закономерности возникновения и развития этого явления, а также корреляционные связи между параметрами формирующихся временно стабильных породных структур и решениями упругой задачи, отражающими параметры подземной геотехнологии, позволили научно обосновать новые технические решения по управлению напряженно-деформированным состоянием скального массива, направленные на повышение устойчивости горных выработок.

Практическое значение и реализация работы. Разработанный метод управления напряженно-деформированным состоянием скального массива в окрестностях зон обрушения, впервые примененный на подземных рудниках для обеспечения устойчивости капитальных вскрывающих выработок, позволяет увеличивать нормативные углы сдвижения и отрабатывать запасы руды, законсервированные в предохранительных целиках, а также повышать эксплуатационную безопасность горных выработок Разработан и внедрен новый метод управления напряженно-деформированным состоянием приконтурного массива очистных камер, повышающий устойчивость камер и обеспечивающий возможность применения высокопроизводительных систем подземной разработки в условиях высокого горного давления и в сложных геотехнологических ситуациях Впервые в целях управляемого ограничения подвижности породных структур в зонах концентрации техногенных деформаций применено глубинное анкерование

Диссертационные исследования и опытно-промышленные испытания проводились на шахтах Донского ГОКа, Богословского и Гороблагодатского рудоуправлений в течение 1979 - 2005 гг. в рамках хоздоговорной и госбюджетной тематики по хоздоговорам с предприятиями, заданиям Минчермета и ГКНТ СССР, Российской академии наук, а в последние годы - при поддержке РФФИ и Совета по грантам Президента РФ (гранты 01-05-65178, 00-05-64083, 99-05-64371 и др ) Внедрение результатов диссертационной работы осуществлено на шахтах "Северная" и "Южная" Гороблагодатского рудоуправления,

шахте "Центральная" (с 2001 г - "10-летия независимости Казахстана") Донского ГОКа, шахте "Северопесчанская" Богословского рудоуправления

На основании результатов работы решением Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору 28 09 2006 г внесены изменения в действующие "Правила охраны сооружений и природных объектов от вредного влияния подземных разработок на месторождениях руд черных металлов Урала и Казахстана", 1990г Результаты работы включены в отраслевые нормативно-технические документы "Инструкцию по креплению капитальных горных выработок на шахтах Урала", 1992 г , "Инструкцию по креплению горизонтальных горных выработок в удароопасных условиях на шахтах Высокогорского ГОКа", 2003 г; "Инструкцию по креплению горизонтальных горных выработок в удароопасных условиях на шахте "Южная" рудника "Гороблагодат-ский", 2005 г," Инструкцию по креплению и поддержанию капитальных, подготовительных, нарезных и разведочных выработок для Турьинского рудника", 2006 г., "Инструкцию по креплению и поддержанию капитальных, подготовительных, нарезных и разведочных выработок на шахте "Северопесчанская" ОАО "Богословское РУ", 2006 г Рекомендации по использованию новых методов управления горным давлением при проектировании и планировании горных работ приняты ОАО "Институт Уралгипроруда" и включены в отраслевую программу перехода шахт ООО "Евраз-Холдинг" на легкие виды крепи

Апробация работы. Основные положения диссертации и ее отдельные результаты докладывались и обсуждались на VIII всесоюзном семинаре "Измерение напряжений в массиве горных пород" (г Новосибирск - 1982), I, П, Ш и IV всесоюзных конференциях молодых ученых "Интенсификация горнорудного производства" (г Свердловск - 1983, 1985, 1986, 1989), V всесоюзном семинаре "Аналитические методы и применение ЭВМ в механике горных пород" (г Новосибирск - 1985), отраслевой конференции "Комплексное и рационально е освоение железорудных месторождений" (г Губкин — 1988), международном симпозиуме "Проблемы безопасности при эксплуатации месторождений полезных ископаемых в зонах градопромышленных агломераций" (г Москва -г Пермь - 1995), международной конференции "Геомеханика в горном деле -96" (г Екатеринбург - 1996), X межотраслевом координационном совещании по проблемам геодинамической безопасности (г Екатеринбург - 1997), международной конференции "Проблемы геотехнологии и недроведения (Мельников-ские чтения)" (г Екатеринбург - 1998), международных конференциях "Геомеханика в горном деле- 2000", "Геомеханика в горном деле- 2002", "Геомеханика в горном деле- 2005" (г Екатеринбург - 2000, 2002, 2005), международной конференции EUROCK-2001 (г Хельсинки - 2001), научных симпозиумах "Неделя горняка - 2005", "Неделя горняка - 2006" (г Москва - 2005, 2006), на постоянно действующем региональном семинаре Уральской школы геомехаников (г Екатеринбург - 2000 - 2006 гг ), а также на научных советах ИГД УрО РАН и технических совещаниях горнодобывающих предприятий Урала и Казахстана

На применение разработанного метода управления напряженно-деформированным состоянием массива для увеличения нормативных углов сдвижения

на шахте "Северопесчанская" получено положительное экспертное заключение ИПКОН РАН (эксперт - проф , д.т н Иофис М А )

Публикации. По теме диссертации опубликовано 40 печатных работ Основные положения диссертации опубликованы в 24 работах, включая 5 авторских свидетельств на изобретения

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения, изложенных на 332 страницах машинописного текста, в том числе 79 рисунков, 22 таблиц, списка литературы из 252 наименований и отдельного тома приложений с метрологическим паспортом, результатами натурных измерений и справками о внедрении научных результатов диссертационной работы

Проведение натурных исследований и промышленное внедрение результатов диссертационной работы проводилось на горнорудных предприятиях Урала и Казахстана, где автор встретил заинтересованность и поддержку, и работникам которых он искренне признателен Автор считает своим приятным долгом выразить благодарность своим наставникам и консультантам докторам технических наук А Д Сашурину, В Е Беликову и А В Зубкову за помощь в подготовке работы и конструктивное обсуждение рассматриваемых в ней научных проблем С особой теплотой автор отмечает большую роль профессора Н П Влоха — своего первого учителя в области механики скальных породных массивов, предопределившего общее направление исследований

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1 Современное состояние проблемы и задачи исследований

В качестве объекта диссертационных исследований выступает типичный для рудных месторождений трещиноватый массив скальных горных пород, находящийся под воздействием горного давления Предмет исследований - закономерности процессов деформирования скального массива, проявляющихся в форме взаимных движений его структурных элементов (неоднородностей) Имеются в виду все те хаотичные движения, которые определяют форму кривой напряжения - деформации массива, проявляясь на всех стадиях деформационного процесса, как на запредельной, так и на допредельной Анализ нарушений устойчивости подземных выработок свидетельствует о существенности их влияния, особенно при больших масштабах деформирования

Обзор современных методов управления горным давлением показал, что практически все методы, применяемые в настоящее время на рудниках, сводятся к моделям деформирования сплошной среды, не учитывающим взаимные движения структурных элементов горного массива Причина заключается в не-

достаточности знаний об этих процессах, которые изучаются в основном на базе геомеханических моделей дискретных сред и в которых пытаются отобразить динамику структурных неоднородностей конкретных участков массива Однако такой путь сопряжен с необходимостью задания граничных условий для огромного множества структурных элементов и их иерархий, что делает проблематичным его практическую реализацию При современном уровне развития вычислительной техники главная проблема заключается не в методиках расчета, а в задании граничных условий, достаточно адекватно отображающих реальность

В диссертационной работе предложен другой подход не пытаться отобразить все многообразие взаимных движений разномасштабных породных структур, а адаптировать решения упругой задачи путем внесения в них соответствующих корректирующих поправок, с использованием тех явлений и закономерностей, объективно существующих в скальном массиве, которые существенно влияют на его напряженно-деформированное состояние. К таким явлениям и относятся рассматриваемые в диссертации процессы, проявляющиеся в объединении (консолидации, кластеризации - в терминологии Института динамики геосфер РАН, ИГД СО РАН и др ) разнонаправленных подвижек структурных элементов деформирующейся дискретной среды во временно стабильные образования, выделяемые по их относительно согласованным совместным подвижкам, вследствие чего в хаос взаимных движений структурных отдельно-стей вносится определенная упорядоченность Это явление, не вписывающееся в классические теории прочности, можно представить и как дискретизацию (фрагментацию) непрерывного деформационного поля изначально сплошной среды Различие между подходами имеет сугубо методологический смысл, поскольку все твердые тела, а тем более горный массив, являются по существу дискретными образованиями

Само по себе это явление известно, однако до сих пор исследование его закономерностей ограничивалось в основном лабораторными масштабами Изучали микроструктуры, возникающие при неупругом деформировании образцов различных материалов (работы по физике твердого тела, главным образом Томского университета), а также процессы самоорганизации сыпучих сред (исследования ИГД СО РАН) В натурных условиях изучали в основном динамические процессы и явления, возникающие в скальном массиве при взрывных и вибрационных воздействиях Это — известные работы Объединенного института физики Земли РАН, Института динамики геосфер РАН, ИГД СО РАН, Горного института КНЦ РАН, Горного института УрО РАН и др , в которых был выявлен ряд эффектов самоорганизации массива, таких как зональная дезинтеграция или волны маятникового типа Однако закономерности процессов, происходящих под действием горного давления за большие промежутки времени (от недель-месяцев до десятков лет), оставались практически неизученными, поскольку при таких масштабах даже просто обнаружение областей дискретизации деформационного поля, постоянно изменяющегося в процессе ведения горных рабог, является проблемой

2 Выявление условий и закономерностей возникновения в массивах скальных горных пород процессов дискретизации деформационного поля

В условиях подземной разработки мощных рудных залежей системами с обрушением перераспределение первоначальных напряжений происходит не только вокруг горных выработок, но и вокруг развивающихся зон обрушения (за пределами области проявления разрывных трещин, обусловленных оседанием подработанной породной толщи) Поэтому исследования выполняли на двух масштабных уровнях на базах в десятки-сотни метров - в окрестностях зон обрушения, на базах деформирования менее 20 - 30 м - вокруг подземных выработок При этом учитывали следующие, ранее установленные в ИГД УрО РАН, положения

1) В окрестностях крупномасштабных (с поперечными размерами более 250-300 м) зон обрушения, формирующихся при выемке мощных рудных залежей, напряженное состояние скального массива в целом адекватно отображается моделью деформирования сплошной среды, где в качестве граничных условий задаются горизонтальные напряжения окружающего нетронутого массива

2) В скальных породных массивах при увеличении базы деформирования до 20-30 и более метров связь между прочностными и деформационными параметрами приобретает универсальный характер, не зависящий от литологиче-ских разностей

Методика экспериментов предусматривала крупномасштабные инструментальные натурные исследования и численное математическое моделирование напряженно-деформированного состояния горного массива в окрестностях зон обрушения и подземных выработок Для натурных исследований использовали современные деформационные методы геоконтроля, включающие повторное измерение деформационного базиса (реперных линий), в том числе с использованием технологий спутниковой геодезии GPS, щелевую разгрузку, буроскопи-ческое зондирование и каротаж скважин в комбинации с зондированием при-контурного массива подземных выработок и приповерхностной породной толщи геофизическими методами (сейсмического сейсмопрофилирования, георадара и электрометрии) Для математического моделирования применяли численный метод граничных элементов (программа ELAST-2 ИГД СО РАН) с использованием методик ИГД УрО РАН по учету трехмерности выработок и оценке прочностных и деформационных свойств горного массива

В результате натурных инструментальных наблюдений, проводившихся автором в течение 24 лет на рудниках Урала и Казахстана, впервые обнаружено явление, представляющее собой дискретизацию деформационного поля массива скальных горных пород при перераспределении первоначальных напряжений в окрестностях горных выработок и зон обрушения, заключающееся в формировании временно стабильных структур деформируемого скального массива пространственно протяженных зон концентрации деформаций, разделяющих массив на области (объемы), в которых он может рассматриваться как сплошная среда Основное условие возникновения структур выявлено на основании

сопоставительного анализа натурных данных и результатов математического моделирования напряженно-деформированного состояния массива В экспериментах с сыпучими средами в качестве такого условия выступает наличие сдвиговых нагрузок, прикладываемых к стенкам лабораторного стенда, в горном же массиве, в условиях сложного напряженного состояния, временно стабильные структуры возникают в тех его областях, где в процессе перераспределения первоначальных напряжений направление изменения (временной градиент) углов а разворота главных осей тензора в массовом порядке меняется на противоположное Отсюда следовал вывод, что размеры структур не могут превышать ширины этой области Вне ее массив дезинтегрируется в соответствии с общепринятыми теориями прочности (Кулона - Мора) и деформируется с хаотичными подвижками отдельных структурных элементов по нарушениям различных масштабных рангов, т е в соответствии с моделью квазисплошной среды На рисунках 1 и 2 приведен пример формирования такого рода стабильных структур, выявленных геофизическим зондированием и замерами деформаций в массиве лежачего бока Северопесчанской залежи

Положение подтверждено качественно различным распределением деформаций в областях с массовой сменой знака перед временным градиентом приращений углов а и теми областями, где смен знака не было Натурными наблюдениями зафиксировано совпадение этих областей с местом и временем формирования зон концентрации деформаций, разделяющих массив на стабильные породные объемы Распределение деформаций реперных интервалов, подтвержденных результатами сейсмо- и георадарного зондирования, совпадало с районированием массива по данному критерию как во времени, так и в пространстве По другим критериям такого совпадения не наблюдалось

Натурными наблюдениями также подтверждено совпадение зон концентрации деформаций с наиболее крупномасштабными тектоническими нарушениями массива, выявляемыми геолого-морфологическими методами в пределах областей со сменой знака перед временным градиентом приращения углов а При последующих изменениях напряженного состояния основные приращения деформаций концентрировались в тех же зонах, выступающих в роли каналов диссипации (т е термодинамического рассеивания внешней энергии, источником которой служит перераспределение напряжений окружающего массива), что и обеспечивало сохранение однажды сформировавшихся стабильных структур до новой смены знака перед градиентом В тех же областях, где смен знака не было, массив дезинтегрировался по площадкам сдвига различных иерархий, а не только по самой крупномасштабной

На основании признанных концепций о параметрах структурного строения скального массива, согласно которым усредненный линейный коэффициент, определяющий скачкообразное изменение расстояния между элементами структурной нарушенное™ смежных масштабных объемов массива (в терминологии Курлени М В , Опарина В.Н , Садовского М А и других исследователей иерархически-блочного строения массива - коэффициент вложения структур одного иерархического уровня в другой), варьируется в диапазоне 2-3, было сделано заключение о минимальных размерах формирующихся временно

стабильных породных структур, а именно ширина их не может быть меньше 1/3 ширины области со сменой знака перед градиентом приращений углов а

Рисунок 1 - Дискретизация деформационного поля породного массива лежачего бока Северопесчанской залежи (план промплощадки шахты с реперными линиями) 1- сильно нарушенные участки концентрации деформаций, 2- менее нарушенные участки, 3- слабо пару пенные учалки со свойстпами сплошной среды, 4- граница зоны разрывных трещин, 5- реперные интервалы с устойчивой многолетней концентрацией горизонтальных деформаций, 6- тектонические нарушения, 7- зона обрушения

Северопесчанской залежи (вертикальный разрез породной толщи лежачего бока по реперной линии 15, условные обозначения рисунка 1)

3 Выявление связи между параметрами геотехнологии и дискретизацией деформационного поля в окрестностях зон обрушения

Сопоставительный анализ результатов математического моделирования и комплекса натурных геомеханических и геофизических исследований показал, что в окрестностях зон обрушения массовая смена направления изменений углов а разворота главных осей тензора первоначальных напряжений во времени происходит при оставлении и последующей выемке целиковых участков рудной залежи В таких условиях размеры области со сменой знака градиента при любых первоначальных напряжениях окружающего массива определяются (в пределах точности задания параметров зоны обрушения) шириной целикового участка На этом основании был определен критерий, связывающий параметры процесса дискретизации деформационного поля с параметрами подземной геотехнологии

Критерий представляет собой отношение ширины целикового участка рудной залежи, отработка которого обусловливает возникновение в прилегающем массиве области с переменой знака перед временным градиентом приращений

углов а, к расстоянию между наиболее крупными структурными нарушениями массива, вьзделяемыми в пределах данной области С учетом выявленной связи между параметрами процесса дискретизации и минимальными размерами формирующихся структур критерий позволяет до начала отработки залежи прогнозировать размеры и границы формирующихся стабильных участков среды, ширина которых, таким образом, составляет от 1/3 до 1 от ширины целикового участка При разработке мощных рудных залежей это обеспечивает формирование пространственно протяженных участков концентрации деформаций шириной порядка 20 - 30 м, разделяющих массив на относительно разгруженные породные объемы размерами в сотни метров. В соответствии с существующими критериями применимости методов механики сплошной среды, согласно которым область задания граничных условий должна по крайней мере в 3 раза превышать размеры моделируемого объекта, такие базы деформирования достаточно велики для задания граничных условий к расчетам устойчивых параметров подземных выработок, которые могут находиться как на участках концентрации деформаций, так и между ними Таким образом, появляется возможность использовать решения упругой задачи, вводя в модель деформирования сплошной среды корректирующие поправки, учитывающие расположение выработки

Эмпирические зависимости, связывающие решения упругой задачи с фактическим напряженно-деформированным состоянием, формирующимся в окрестностях зон обрушения в условиях дискретизации деформационного поля, определены на основании сопоставительного анализа результатов математического моделирования и натурных данных, полученных на шахте "Северопесчан-ская" Богословского рудоуправления. Универсальность выявленных зависимостей обоснована типичностью геомеханических характеристик горного массива Северопесчанского месторождения в ряду трещиноватых массивов скальных горных пород рудных месторождений России и стран СНГ, типичностью и широким диапазоном горно-геологических и геомеханических условий, охваченных натурными исследованиями, а также совпадением с натурными данными по другим рудникам Урала Всего на поверхности шахтного поля было оборудовано 17 реперных линий (рис. 1), а также 4 линии проложены в квершлагах клетевого ствола (рис 2) Линии включали более 250 забетонированных реперов, интервал между реперами 15 - 20 м, общая протяженность линий 5 км

В результате сопоставительного анализа выявлено, что в окрестностях зон обрушения техногенные деформации массива на базах 20 - 30 и более метров соответствуют поведению сплошной среды при условии введения в расчетные значения техногенной деформации, полученные из решения упругой задачи, корректирующих коэффициентов Кпогр = 3,0 ± 0,3 - для пространственно протяженных зон концентрации деформаций, Ккаас = 0,5 ± 0,06 - для относительно стабильных участков массива, находящихся между этими зонами Коэффициенты определены путем статистической обработки результатов по 275 точкам, отражающих горизонтальную деформацию 75 реперных интервалов подземной и поверхностной наблюдательной станции за 5 характерных этапов развития зоны обрушения шахты "Северопесчанская", выделенных на основании наибо-

лее существенных скачкообразных изменений ее формы и размеров в течение 28 лет ежегодных натурных наблюдений и замеров Сводные результаты сопоставительного анализа представлены в таблице и на точечных диаграммах рисунка 3

Сопоставительная оценка расчетных Дерасч и замеренных Дефакг значений деформации массива в окрестностях зон обрушения

Параметры ап- Количе- Достовер- Среднеквадра- Критерий Довери-

проксимирую- ство со- ность ап- тичное откло- Стьюдента тельный

щих прямых постав- проксима- нение значении при довери- интер-

ляемых ции /?2 (ин- Дефакг от ап- тельной ве- вал зна-

пар зна- декс корре- проксимирую- роятности чений

чений ляции г) щей прямой 0,95 Д^бакт

По участкам концентрации деформаций

Д£<Ьакт~3,1 Л£расч 26 0,76 (0,87) 0,777 2,06 ±0,31

По участкам со свойствами сплошной среды

Д£<Ьакт~ Л£[);)(.м 20 0,61 (0,78) 0,119 2,09 ±0,06

По обобщенным реперным интервалам

Д^<Ьакг 1' 1 Дерасч 16 0,91 (0,96) 0,163 2,06 ±0,08

Вместе с тем было принято во внимание, что выявленные эмпирические зависимости не функциональные, а корреляционные, и следствием изменений факторных признаков являются лишь усредненные (трендовые) значения расчетных техногенных деформаций Это обстоятельство, обусловленное природной стохастичностью изучаемых процессов, препятствующей выходу на строгие функциональные зависимости, было учтено путем введения специальной поправки на принципиально неустранимую (флуктуационную) изменчивость техногенных деформаций Для этого был выполнен ретроспективный анализ натурных данных, полученных за все 28 лет ежегодных замеров горизонтальных деформаций, как по этапам развития зоны, так и по местоположению консолидированных объемов

Выявлено, что амплитуды знакопеременных "пилообразных" отклонений (относительно трендовых кривых) при любой комбинации выборок распределяются по нормальному закону, а дисперсионный анализ свидетельствует о их практической независимости (для уровня значимости 5 - 10%) от интенсивности приращения техногенного напряженно-деформированного состояния, определяемого последовательностью и скоростью выемки рудной залежи и, соответственно, развития зоны обрушения Все это позволило определить искомую поправку ±Д£флук как 1/2 доверительного интервала для максимального значения стандартного отклонения ±0,3 мм/м В соответствии с двухсторонним критерием "отсечения" хвостов кривой нормального распределения для уровня значимости 10% максимальная амплитуда отклонений составила 1 мм/м и, соответственно, Двфлук = 0,5 мм/м Уровень относительной деформации 1 мм/м совпадает с предельной деформацией скальных пород на одноосное сжатие и

подтверждается данными натурных мониторинговых замеров других исследователей (Ю П Шуплецова, В А Квочина, М Борда, М Биуса, Р Николаидис и др ), чго также свидетельствует об универсальности выявленных зависимостей

расчетная деформация, мм/м

♦ по обобщенным интервалам □ по участкам со свойствами сплошной среды А по участкам концентрации деформаций 1 Линейный (по обобщенным интервалам)

-Линейный (по участкам со свойствами сплошной среды)

-Линейный (по участкам концентрации деформаций)

Рисунок 3 - Сопоставительная оценка расчетных и замеренных значений деформаций массива в окрестностях зон обрушения

Таким образом, в условиях дискретизации деформационного поля в окрестностях крупномасштабных зон обрушения, поперечные размеры которых превышают 250 - 300 м, значения максимальных техногенных деформаций на базах 20 - 30 и более метров определяются следующими соотношениями -при расположении выработки в пределах области, сохраняющей свойства сплошной среды,

ДБЗОгонс) = ^конс Ас З(упр) ^ ДЕфпуш (1)

-при расположении выработки на пограничном участке концентрации деформаций

Де' З(поф) ^"погр Ае 3(упр) ^ Д^флую (2)

где Дс'з(упр) - расчетные значения техногенных деформаций, полученные в условиях решения упругой задачи, /^конс= 0,5 ± 0,06 - поправочный коэффициент для участков массива внутри области со свойствами сплошной среды, Л"погр = 3,0 ± 0,3 - то же для зон концентрации деформаций, ЛЕфлук = 0,5 мм/м - поправка на принципиально неустранимую (вследствие вероятностной природы) изменчивость техногенных деформаций

4 Выявление связи между параметрами геотехнологии и дискретизацией деформационного поля в окрестностях подземных выработок

Выявленные условия массовой перемены знака перед временным градиентом приращения углов а для окрестностей подземной выработки остаются качественно теми же, что и для зон обрушения, а именно оставление и последующая выемка целиковых участков массива При подземной разработке такие условия возникают при обрушении междукамерных целиков, а также при проходке взаимовлияющих выработок и камер околоствольных дворов Процессы дискретизации деформационного поля возникают вследствие перераспределения напряжений вокруг самих сооружаемых выработок и, соответственно, наблюдаются на меньших пространственно-временных масштабах не сотни метров и месяцы-годы, как вокруг зон обрушения, а метры и сутки-недели Это было подтверждено результатами натурных наблюдений, проведенных на шахте "Центральная" Донского ГОКа, где при строительстве руддвора на глубине 560 м в приконтурном массиве сооружаемых выработок экспериментально зафиксировано формирование временно стабильных пространственно протяженных зон концентрации деформаций, разделяющих массив на объемы шириной 10 - 15 м со свойствами сплошной среды

Вместе с тем результаты натурных исследований показали, что такие процессы происходят лишь в низкопрочных скальных массивах четвертой и пятой категорий устойчивости (по классификации 3 Бенявского), наподобие массивов Донских хромитовых месторождений Для большинства же рудников прочностные параметры массивов существенно выше, и необходимое условие массового превышения пределов их прочности уже не выполнялось Натурные исследования, выполненные в типичных условиях Гороблагодатского месторождения, показали, что даже вокруг таких крупных выработок, как очистные камеры, после обрушения целиков постепенное разрушение (дезинтеграция) при-контурного массива с последующими подвижками разномасштабных породных структур происходит на локальных участках - в местах концентрации главных нормальных напряжений, превышающих предел прочности пород на одноосное сжатие либо растяжение, те в соответствии с первой классической теорией прочности В целом же поведение окружающего массива соответствует модели деформирования сплошной среды, что подтвердили результаты сопоставительного анализа (с коэффициентом корреляции, превышающим 90%)

Для таких условий в целях повышения эффективности управления напряжено-деформированным состоянием массива была обоснована идея искусственной дискретизации деформационного поля Предложено два способа первый - оконтуривание крупных породных объемов плоскостями ослаблений, ориентированными таким образом, чтобы обеспечить регулируемые подвижки под действием напряжений окружающего массива, второй - повышение сцепления между мелкими породными структурами приконтурного массива на тех его локальных участках, где возникают условия для таких подвижек Для условий разработки мощных рудных залежей при управлении устойчивостью очистных камер рекомендовано формировать плоскости ослабления в междукамерных целиках с выведением их краев на контуры близлежащих выработок и выработанных пространств в целях обеспечения регулируемых подвижек оконтуренных породных объемов

Путем сопоставительного анализа результатов численного математического моделирования и натурных данных о параметрах деформирования типичного скального массива, полученных на ш "Северная" Гороблагодатского РУ в типичных геомеханических и геотехнологических условиях разработки мощного пластообразного рудного тела камерной системой выявлено, что в качестве основного управляющего фактора выступает реакция N противодействия междукамерных целиков Эта реакция представляет собой распределенную нагрузку (МН/м), действующую в месте расположения целика на почву и кровлю выработанного пространства в направлениях, противоположных направлениям смещения окружающего массива Численное значение ее определяется действующими в целике максимальными главными нормальными сжимающими напряжениями еГц (МПа), препятствующими конвергенции висячего и лежачего боков залежи

N=-onL, (3)

где L - ширина целика, м

Направленность реакции W представлена через ее составляющие нормальную, действующую перпендикулярно к плоскости кровли камеры

Nl-N sin (у + а) (4)

и касательную, действующую параллельно плоскости кровли

iVj| = jV cos (у + а) (5)

Здесь - угол наклона вектора удельной нагрузки на целик и, соответственно, удельно^/ реакции N его противодействия, град, а - угол наклона плоскости кровли камеры, град

Наличие целика обеспечивает на контуре кровли прилегающих камер добавочные напряжения

Аа"о = Я К, + Л',; Кл, (6)

где Ки - коэффициенты концентрации напряжений на контуре кровли от действия удельных реакций, соответственно, Л^. = 1 МН/м и Щ = 1 МН/м, м'1

Происходящие вследствие подвижек породных объемов по плоскостям искусственных ослаблений изменения знака и направления максимальных главных нормальных напряжений, действующих на контуре кровли прилегающих камер, определяются суперпозицией коэффициентов концентрации первоначальных напряжений окружающего массива и суммарного воздействия изменяющихся компонентов Л^ и Л^

Количественные закономерности влияния на кровлю камер удельных реакций Их. и Щ, распределенных на базе 0,1 от суммарной ширины выработанного пространства, исследовали в условиях плоской деформации при различных геомеханических ситуациях и форме выработанных пространств Результаты моделирования подтвердили правомочность (с погрешностью до 15%) замены целика усредненными реакциями его противодействия и Л^ при рассмотрении напряженного состояния участков кровли, отстоящих от целика на расстояние, превышающее его удвоенную ширину

Анализ результатов упругих решений, выполненных для типовых схем камерной системы разработки, показал, что в наиболее распространенной на практике геомеханической ситуации, когда поддерживаемый междукамерными целиками висячий бок пластообразного рудного тела представляет собой консоль длиной Ьяп (в сечении по падению залежи) с выходящим на дневную поверхность выработанным пространством, значения и практически не зависят от формы и размеров зоны обрушения и определяется лишь относительными координатами рассматриваемой точки кровли и целика Графики, отражающие эти зависимости, приведены на рисунке 4, где /, - расстояние от торца камеры до 1-й точки кровли, Ьт - расстояние от торца камеры до ближайшей границы выработанного пространства, Ьц - то же, но до оси целика, К± - коэффициент концентрации главных нормальных напряжений, действующих на контуре кровли, вызванных удельной реакцией А^ целика, ± Щ - то же - удельной реакцией Л^ (знак перед коэффициентом определяется направлением реакции)

Экстремумы воздействия компонентов N1 и Л^ на кровлю камер, которых всего два на сопряжении висячего бока с торцом консоли и на расстоянии 0,25 ¿ц / Ьт от торца, находятся в линейной связи с отношением Ьц к 1вп Но эти же участки кровли являются ключевыми для оценки критических значений главных нормальных напряжений, действующих на контуре кровли и определяющих устойчивость камеры в целом

Таким образом, в типовой геомеханической ситуации связь между напряженным состоянием приконтурного массива и реакцией противодействия целика определяется коэффициентами, находящимися в следующих линейных зависимостях относительной координатой целика -для участка кровли на сопряжении с торцом консоли

Кх = 0,01 ¿„/¿И1, (7)

± = 0,05 - 0,03 Ьч/Ьв„, (8) -для участка, отстоящего на 0,25 Ь„ / Ьвп от торца

Л1 = 0,07 - 0,023 Ьи/Ь,„, (9)

±Щ =0,1-0,03 ¿ц/Т-зп (Ю)

Рисунок 4 - Коэффициенты концентрации главных нормальных напряжений, действующих на контуре кровли, от единичных компонентов Л^ и Л^ реакции противодействия целика N 1 - Ьц /= 0,5, 2- /.„ /Ьпп = 0,7, 3- ¿ц /Лв„ = 0,95

Проверка соответствия полученных зависимостей реальным условиям выполнена путем сопоставления расчетных данных с натурными, полученными на шахте "Северная" Гороблагодатского РУ при проведении промышленных экспериментов по инициированию целенаправленных подвижек консолидированных породных объемов, сформированных буровзрывным способом к междука-

мерных целиках Полученные коэффициенты корреляции между результатами математического моделирования и данными натурных замеров напряженно-деформированного состояния массива превысили 90 %

5 Разработка новых технических решений по управлению горным давлением с использованием процессов дискретизации деформационного поля

На основании комплекса выявленных зависимостей разработана новая модель задания граничных условий для расчета устойчивых параметров выработок при подземной разработке мощных рудных тел системами с обрушением, учитывающая дискретизацию деформационного поля на трех иерархических масштабных уровнях на уровне I - в области влияния зоны обрушения шахты, на уровне П — в области влияния рассматриваемой выработки, на уровне III -на контуре рассматриваемой выработки (рис 5)

Напряженное состояние массива на каждом уровне определяется суммой полей напряжений напряжений предшествующего уровня и дополнительных, обусловленных техногенными деформациями массива на рассматриваемом уровне, в которых и учитывается дискретизация деформационного поля путем внесения в параметры сплошной среды выявленных корректирующих поправок Новые методы управления напряженно-деформированным состоянием, направленные на обеспечение устойчивости подземных выработок, разработаны для каждого из масштабных уровней модели

Масштабный уровень I Управление горным давлением сводится к оптимизации проектного положения выработки в дискретизированном деформационном поле, формирующемся в окрестностях зоны обрушения в областях массовой смены знака перед временным градиентом углов разворота главных осей тензора первоначальных напряжений Регулирование последовательности развития зоны обрушения путем целенаправленного (с учетом напряженного состояния и структурного строения окружающего породного массива) оставления и последующей выемки целиковых участков рудной залежи позволяет избегать пересечения ответственных выработок зонами концентрации деформаций. И в зависимости от того, сооружение рассматриваемой выработки планируется в пределах разгруженной стабильной области или на пограничном участке концентрации деформаций, в расчетные параметры техногенных деформаций, полученные из решения упругой задачи, вносится соответствующая поправка двойная разгрузка, согласно выражению (1), либо тройная концентрация по (2) Эти деформации, в соответствии с известными формулами обобщенного закона Гука, определят дополнительные техногенные напряжения, обусловленные развитием зоны обрушения, которые в сумме с соответствующими компонентами первоначальных напряжений нетронутого массива составят напряженное состояние в окрестностях рассматриваемой выработки и, таким образом, граничные условия для второго масштабного уровня

Масштабный уровень П В окрестностях разделенных поддерживающими целиками очистных камер подвижки прилегающих породных объемов, соизме-

римых с размерами камер, способны изменить знак и направление максимальных главных нормальных напряжений приконтурного массива за счет изменения направлении реакции противодействия целиков. При условии обеспечения управляемост и этих подвижек возможно использовать модель деформирования сплошной упругой срсды с заданием дополнительного силового воздействия, имитирующего подвижки породных объемов.

I масштабны» уровень , г X

Ш Нйсшпбный уровень

дт1

III маеIIIтайный уровень

Рисунок

1 I

П ( -Г

Модель залания граничных

условий к расчетам устойчивости выработок

Для реализации этой возможности предложено создавай, в ириконтуриом массиве камеры искусственные плоскости ослаблеййй (трещины), пересекающие прилегающий целик н направленные таким образом, чтобы под действием

напряжений окружающего массива происходила подвижка оконтуренных породных объемов, и, в результате, обеспечивалось целенаправленное изменение напряжений сг0" на контуре кровли камеры Для управления напряженным состоянием в различных геотехнологических ситуациях был разработан и защищен авторскими свидетельствами ряд конструктивных схем расположения плоскостей ослабления в поддерживающих целиках Принцип действия и методика их расчета иллюстрируется на рисунке 6 на примере конструкции а с № 1508645, обеспечивающей подвижку по трещинам 1, 2, 3, имеющим значение, соответственно, вспомогательных и основной разгрузочных плоскостей

Условия подвижек по плоскостям определяются следующими зависимостями

- по вспомогательной трещине 1 sin 5 > sin <р + Fi /P¡, (11)

- по вспомогательной трещине 2 sin 5 > sin <р + F2/Pi , (12)

- по основной трещине 5 у - q> f 90° > [i > , (13)

где P - угол наклона плоскости основной трещины, град,

5 - угол между плоскостями вспомогательных трещин, град,

<р - угол трения горного массива по плоскостям трещин, град,

F\, F2 - компонента удельной нагрузки на целик, действующая в направлении

параллельном плоскости вспомогательной трещины, соответственно, первой и

второй, МН/м,

Pi, Рг - компонента удельной нагрузки от веса обрушенных пород, действующая в направлении, параллельном плоскости вспомогательной трещины, соответственно, первой и второй, МН/м

При подвижке породных объемов по трещинам происходит изменение величины и направления вектора удельной реакции .¡V противодействия целика до тех пор, пока он не окажется в положении N', когда угол между ним и перпендикуляром к плоскости основной трещины сравняется с углом трения ф, в результате чего новые значения NL и Щ составят

N'± = /Vsin (у- Р) eos (а+ Р + <p)/cos <р , (14)

N\¡ - Nsm(\\i - р) sin (а + р + ф) / eos <р , (15)

где Лг'х - нормальная составляющая удельной реакции N' податливого целика, действующая перпендикулярно плоскости кровли камеры после подвижки по плоскостям трещин, МН/м,

N'u - касательная составляющая, действующая параллельно плоскости кровли камеры, МН/м

При этом, соответственно, произойдут и изменения напряженного состояния прикоитурного массива, в том числе требуемое повышение сжимающих напряжений на контуре кровли нижележащей камеры, условие устойчивости которой, исходя из выражения (6), определяется неравенством

|[аш]| > о"о = |оп0(6ц) + N'x Кх + Щ Щ (16)

или

|[ош]| > (Л, = |с"0(Ц)+ (N'L -NJ) К± + (Щ-Щ Щ , (17)

где о"е -максимальные главные нормальные напряжения, действующие на рассматриваемом участке прикоитурного массива кровли камеры после подвижки, МПа,

<7Пе(бц)> сгПв(Ц) - максимальные главные нормальные напряжения, действовавшие на рассматриваемом участке прикоитурного массива кровли в условиях решения упругой задачи (г е до подвижки), соответственно, при отсутствии целика и при наличии жесткого целика на месте податливого, МПа

Устойчивые параметры податливого целика определяются с учетом предела прочности массива на воздействие N\ и Л" Для предотвращения в процессе подвижек разрушения краев целика предложено оконтуривать его стенки с тех

сторон, в направлении которых происходят подвижки, под углами у) ,у2, уз, определяемыми из условия прочности этих участков массива на скол

Технология создания плоскостей ослабления, разработанная с учетом современных технических и экономических условий подземных горных работ, предусматривает камуфлетное взрывание скважинных или шпуровых зарядов, расположенных в одной плоскости Методика определения параметров буровзрывных работ базируется на известных методах предварительного щелеобра-зования, для которых в условиях скальных породных массивов опытным путем определены следующие параметры расстояние между скважинами 10 - 15 их диаметров, диаметр заряда 0,3 - 0,5 диаметра скважины Оптимизация параметров для конкретных горно-геологических условий осуществляется путем промышленных экспериментов, методика выполнения которых описана в диссертации

Масштабный уровень III Учитывая, что в рассматриваемых условиях дезинтеграция приконтурного массива подземной выработки первоначально происходит на локальных участках ее контура, где в процессы взаимных подвижек вовлекаются породные структуры размерами порядка дециметров, предложено ограничить подвижность этих структур путем повышения общего уровня сцепления массива для предотвращения дальнейшего нарушения целостности контура выработки Одним из наиболее эффективных и экономичных способов реализации предлагаемой технологии является анкерное крепление с использованием анкеров беззамкового типа, например, железобетонных Предварительному анкерованию подлежат объемы приконтурного массива в которых прогнозируется превышение главными нормальными напряжениями о"0 пределов прочности породы (для соответствующего масштабного объема) Местоположение и границы таких участков определяются из решения упругой задачи с учетом критерия прочности Кулона - Мора

где А С - добавочное сцепление, обусловленное анкерованием массива, МПа, и - количество анкеров, приходящееся на 1 м2 контура выработки, м"2, Р - максимальное сдерживающее усилие, эквивалентное несущей способности анкера, МН,

<р - угол внутреннего трения породы, град,

С - усредненная величина сцепления, присущая рассматриваемому объему массива в отсутствие анкерования, МПа

На рисунке 6 представлена схема реализации предложенного метода управления устойчивостью приконтурного массива для условий очистной камеры При управлении напряженным состоянием приконтурного массива камеры за счет подвижек оконтуренных породных объемов междуэтажного целика

[ош] = ^(С+ДС), 1 —

(18)

&С = Р п

(19)

происходит сжатие кровли до уровня, позволяющего компенсировать действующие там растягивающие напряжения Однако при этом происходит превышение предельных значений сжимающих напряжений, концентрирующихся в нижнем углу кровли камеры Выполняемое из бурового штрека предварительное анкерование приконтурного массива будущей камеры в пределах той локальной зоны, где ожидается переход в запредельное состояние, позволяет предотвратить последующее развитие этой зоны и обеспечить устойчивость камеры

6 Опытно-промышленная проверка и внедрение результатов

Масштабный уровень I Учет процессов дискретизации деформационного поля в окрестностях зоны обрушения впервые реализован на ш "Северопесчан-ская" Богословского РУ при обосновании влияния отработки фланговых участков залежи и нижележащих горизонтов шахгы на напряженное состояние массива в районе центральных стволов Это позволило увеличить нормативный угол сдвижения с 50 до 55° (см рис. 2) На ш "Южная" Гороблагодатского РУ проблема обеспечения устойчивости выработок строящихся околоствольных дворов горизонтов -320 и -480 м также решена на основе учета подвижек больших объемов скального массива в окрестностях крупного тектонического разлома, находящегося под влиянием зоны обрушения шахты Новые научно-технические решения, за счет вовлечения в отработку глубоких I оризонтов с запасами более 30 млн т руды, позволили существенно продлить срок службы крупнейших шахт РФ, являющихся градообразующими предприятиями

Масштабный уровень П' Мероприятия по управлению горным давлением путем регулируемых подвижек породных объемов приконтурного массива очистных камер опробованы и внедрены на ш "Северная" Гороблагодатского РУ, где были проведены промышленные эксперименты по созданию в скальном массиве плоскостей ослабления, в натурных условиях определены оптимальные параметры буровзрывных работ и отработана технология создания плоских трещин Управление горным давлением впервые осуществлено при отработке в восходящем порядке этажа +60 - +110 м Создание в междуэтажных целиках плоскостей ослабления, наклоненных под углом 30° в сторону вышележащих очистных камер, вызывало подвижки в том же направлении верхней части целиков, что позволяло компенсировать растяжение кровли камер и обеспечивать их устойчивость Подвижки контролировали по наблюдательным скважинам, а изменения напряженно-деформированного состояния приконтурного массива — натурными замерами деформаций контура подэтажных штреков При отработке нижележащих горизонтов -45 и -80 м, осуществляемой в традиционной последовательности (сверху вниз), шахта полностью перешла на новую технологию управления горным давлением и применяет ее до настоящего времени Для снижения сжимающих напряжений, концентрирующихся в верхней части очистных камер, в междуэтажных целиках формируют плоские трещины с наклоном 10° в сторону нижележащих камер, что обеспечивает подвижки вышележащих

объемов приконтурного массива в противоположную сторону Внедрение новой технологии увеличило долю камерных запасов по шахте на 12 - 24 %, что обеспечило повышение качества добываемой рудной массы за счет уменьшения разубоживания и, в конечном итоге, снижение себестоимости конечной продукции обогащения рудной мелочи и концентрата Полученный экономический эффект превысил миллион рублей (в ценах 1989 года)

Масштабный уровень III Ограничение подвижности мелкомасштабных породных структур приконтурного массива подземных выработок осуществлено на шахте "Центральная" Донского ГОКа при строительстве руддвора гор -160 м ствола "Вспомогательный" Выполнено анкерование нарушенного массива на глубину 20 м с использованием буровых перфорированных труб, забетонированных в скважинах Аналогичную технологию применили на ш "Южная" Гороблагодатского РУ при строительстве руддвора гор -320 м Мероприятия снизили амплитуду взаимных подвижек структурных отдельностей массива более чем на порядок, что обеспечило безопасность строительства

Заключение

Диссертация является законченной научно-квалификационной работой, в которой на основании закономерностей деформационного поведения трещиноватых массивов скальных горных пород, выявленных путем натурных экспериментальных исследований, изложены научно обоснованные технические решения по управлению горным давлением с использованием процессов дискретизации деформационного поля, направленные на обеспечение устойчивости горных выработок при подземной разработке мощных рудных залежей системами с обрушением, внедрение которых вносит значительный вклад в развитие экономики страны Основные научные и практические результаты работы заключаются в следующем

1 В течение 24 лет на подземных рудниках Уральского региона автором выполнены инструментальные исследования, в ходе которых в различных геотехнологических ситуациях и геомеханических условиях в горных выработках и на дневной поверхности было оборудовано более 200 замерных станций и проведено свыше 10000 замеров

2 На основании результатов длительных мониторинговых наблюдений за деформациями горных пород, подтвержденных геофизическим зондированием породной толщи, впервые обнаружено явление, представляющее собой дискретизацию деформационного поля скального массива Явление заключается в формировании не известных ранее временно стабильных структур деформируемого массива пространственно протяженных зон концентрации деформаций, разделяющих его на области (объемы), в которых массив может рассматриваться как сплошная среда

формирующихся в окрестностях зон обрушения, с параметрами подземной геотехнологии и масштабами ее воздействия на массив Установлено, что ширина формирующегося участка со свойствами сплошной среды составляет от 1/3 до 1 ширины целикового участка рудной залежи, отработка которого обусловливает возникновение в прилегающем массиве области с массовой сменой направления разворота (знака временного градиента) углов а главных осей тензора первоначальных напряжений, а границы (зоны концентрации деформаций) совпадают с наиболее крупными геологическими нарушениями в пределах данной области

4 Выявлены корреляционные зависимости, связывающие решения упругой задачи, отражающие параметры техногенного воздействия, с фактическим напряженным состоянием горного массива в условиях дискретизации деформационного поля Установлено, что в окрестностях крупномасштабных зон обрушения, поперечные размеры которых превышают 250 - 300 м, техногенные деформации массива на базах 20 - 30 и более метров соответствуют закономерностям поведения сплошной среды при условии введения в результаты решения упругой задачи корректирующих поправок тройного увеличения расчетных значений техногенной деформации в разделительных зонах концентрации и двойного снижения соответствующих расчетных значений в стабильных участках массива, находящихся между этими зонами При этом амплитуда изменчивости техногенных деформаций находится в пределах 1 мм/м независимо от последовательности и интенсивности выемки рудной залежи

5 Разработана новая модель задания граничных условий для расчета устойчивых параметров выработок при подземной разработке мощных рудных тел системами с обрушением Она отличается от известных (дискретных) моделей тем, что масштабные уровни напряженного состояния деформируемой среды определяются не структурным строением массива, а его напряженно-деформированным состоянием на двух уровнях в окрестностях зоны обрушения на базах в десятки-сотни метров и в окрестностях рассматриваемой подземной выработки на базах менее 20-30 метров Граничные условия, определяющие напряженное состояние в окрестностях подземной выработки, складываются из первоначальных напряжений нетронутого массива и дополнительных, обусловленных влиянием зоны обрушения, которые рассчитываются с учетом дискретизации деформационного поля путем внесения в результаты решения упругой задачи выявленных корректирующих поправок

6 Разработан метод управления напряженно-деформированным состоянием массива на участках расположения горных выработок с использованием выявленных закономерностей процесса дискретизации деформационного поля в окрестностях зон обрушения Регулирование последовательности развития зоны обрушения путем целенаправленного (с учетом первоначального напряженного состояния и структурного строения окружающего породного массива) оставления и последующей выемки целиковых участков рудной залежи позволяет избегать пересечения горных выработок зонами концентрации деформаций и обеспечивать нахождение капитальных выработок в пределах временно ста-

бильных и относительно разгруженных областей, в которых массив может рассматриваться как сплошная среда

7 Для управления напряженно-деформированным состоянием массива вокруг очистных камер обоснована идея искусственной дискретизации деформационного поля с использованием установленных зависимостей, связывающих напряженное состояние приконтурного массива кровли камер с подвижками прилегающих породных объемов по плоскостям ориентированных ослаблений, сформированных в междукамерном целике под заданными углами В качестве основного управляющего фактора выделены изменения величины и направления реакции противодействия целика, происходящие вследствие таких подвижек и способные изменять величину и направление главных нормальных напряжений приконтурного массива камер В типичных геомеханических условиях при формировании консоли налегающих пород величина максимального воздействия реакции противодействия целика на напряженное состояние контура кровли камер находится в линейной связи с отношением координаты целика к размерам консоли

8 Разработаны и защищены авторскими свидетельствами конструктивные схемы расположения плоскостей ослабления в междукамерных целиках (податливые подерживающие целики) и, в развитие этого направления, новые технологические решения по управлению горным давлением (способ разработки месторождений полезных ископаемых камерной системой и др ), позволяющие в два и более раз увеличивать устойчивые размеры очистных камер за счет рационального перераспределения напряжений приконтурного массива и управляемого ограничения подвижности его структурных элементов в зонах концентрации деформаций

9 Результаты исследований использованы в обосновании действующих нормативных документов, направленных на обеспечение устойчивости горных выработок на шахтах Урала

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Балек А Е Процессы самоорганизации в иерархически блочной геомеханической среде при техногенном воздействии [Текст] / А Е Балек, А Л Замятин // Горный информационно-аналитический бюллетень - 2006 - № 7 -С 145-153

2 Современная геодинамика и проблемы геомеханики в горном деле [Текст] /АД Сашурин, В Е Боликов, А Е Балек и др // Горный журнал -2005 -№ 12 - С 102-107

3 Балек А Е Управление напряженно-деформированным состоянием скального массива путем регулируемых подвижек консолидированных геоблоков [Текст] / А Е. Балек // Горный информационно-аналитический бюллетень -2005 - № 6 - С 164-170

4 Balek A Ye In situ investigation on dissipative structunng m course of rock mass deformation [Text] / A Ye Balek // Rock mechanics- a challenge for society

Proceedings of the ISRM régional symposium EUROCK 2001, Espoo, Finland, 3-7 June 2001 - Rotterdam - Brookfield Balkema, 2001 -P 807-812

5 Балек A E Натурные исследования по обеспечению устойчивости капитальных выработок в условиях запредельного напряженного состояния [Текст] / А Е Балек // Известия / УГГА Серия Горное дело - Вып 11 - Екатеринбург, 2000 - С 209-214

6 Балек А Е Натурные исследования периодических изменений напряженно-деформированного состояния скального горного массива [Текст] / А Е Балек, А Д Сашурин // Проблемы геотехнологии и недроведения (Мельников-ские чтения) докл междунар конф в 4 тт т 1 / ИГД УрО РАН - Екатеринбург, 1998 - С 178-184

7. Геомеханические проблемы при проходке и креплении капитальных горных выработок на шахте Центральная [Текст] / В Е Боликов, А Е Балек и др // Горный журнал - 1998 - №6 - С 15-17

8 Балек А Е Основы проектирования комплекса камерных выработок железорудных шахт [Текст] / А Е Балек, В Е Боликов // Проблемы горного дела сб науч тр /ИГД УрО РАН - Екатеринбург, 1997 - С 160-169

9 Балек А Е Обеспечение устойчивости шахтных стволов и капитальных выработок в низкопрочных напряженных горных массивах [Текст] / А Е Балек, В F. Боликов // Проблемы безопасности при эксплуатации месторождений полезных ископаемых в зонах градопромышленных агломераций материалы междунар симп SRM-95/ГИ УрО РАН -Екатеринбург УрО РАН, 1997 - С 153 -160

10 Балек А Е Хромитовые месторождения Уральского региона [Текст] / А Е Балек, В Е Боликов, В X Беркович//Изв вузов Горный журнал -1997 -№3-4 -С 36-48

11 Балек А Е Исследование поведения неустойчивых напряженных горных массивов при строительстве шахтных стволов [Текст] / А Е Балек, В Е Боликов //Горный вестник - 1995 -№4 - С 45-48

12 Балек А Е Управление горным давлением при камерной системе разработки [Текст] / А Е Балек // Физ -техн пробл разраб полез ископаемых -1988 - № 1 -С 25-31

13 Зубков А В Новый метод управления горным давлением [Текст] / А В Зубков, А Е Балек, И П Лубенец//Горный журнал - 1988 -№1 -С 5457

14 Балек А Е Совершенствование конструкции податливых поддерживающих целиков [Текст] / А Е Балек, Изв вузов Горный журнал - Свердловск, 1987 - 30 с -Деп в Черметинформ 10 02 87, №3808

15 Балек А Е Исследование закономерностей распределения напряжений в элементах камерной системы разработки [Текст] / А Е Балек, Изв вузов Горный журн - Свердловск, 1987 - 34 с - Деп в Черметинформ 26 01 87, № 3779

16 Разработка наклоннопадающих рудных тел камерами увеличенных размеров [Текст] / H П Влох, А В Зубков, А Е Балек и др // Горный журнал -1986 - №8 - С 26-28

17 Применение численных методов в решении задач механики горных пород на железорудных шахтах Урала и Казахстана [Текст] / Влох Н П , Зубков А В , Балек и др // Аналитические и численные исследования в механике горных пород- сб науч тр /ИГДСО АН СССР - Новосибирск, 1986 -С 64-67

18 Прогноз удароопасности выработок на основе измерения первоначальных напряжений на рудниках НТМК [Текст] / Н П Влох, А В Зубков, Я И Липин, А. Е Балек // Исследования напряжений в горных породах сб науч тр / ИГД СО АН СССР - Новосибирск, 1985 - С 30 - 36

19. Определение оптимальных параметров камер и целиков на шахте Северная Гороблагодатского месторождения с учетом первоначального состояния массива горных пород [Текст] / А В Зубков, В П Леликов, А Е Балек и др // Геомеханическая интерпретация результатов натурного эксперимента сб науч тр./ИГД СО АН СССР - Новосибирск, 1983 - С 37-41.

20 Ас 1508645 СССР, Е 21 с 41/06 Податливый поддерживающий целик [Текст] / Балек А Е(СССР) - № 4345690, заявл 18 12 87, опубл 27 05.00, Бюл № 15 -С 469

21 А с 1612081 СССР, МКИЕ 21 С 41/06 Способ создания разгрузочной зоны под висячим боком рудного тела [Текст] / А В Зубков, А Е Балек, Н Ф Ященков (СССР) - № 4647616, заявл 26 12 88, опубл 07 12 90, Бюл № 45 -С 112

22 А с 1608343 СССР, МКИ Е 21 С 41/06 Способ разработки месторождений полезных ископаемых камерной системой [Текст] / А В Зубков, А Е Балек (СССР) - № 4612594, заявл. 05 12 88, опубл. 23 11 90, Бюл. № 43 - С 125

23 А с 1293340СССР, МКИЕ21 С41/06. Податливый поддерживающий целик [Текст] / А В Зубков, А Е. Балек (СССР) -№ 3965031, заявл 14.10 85, опубл. 28 02 87, Бюл №18 - С 133

24. Ас 1153065 СССР, МКИ Е 21 с 41/06 Податливый поддерживающий целик [Текст] / А В Зубков, А Е Балек, И П Лубенец (СССР) - № 3679797, заявл. 26 12 83, опубл 30 04 85, Бюл №16 -С 112

Подписано в печать 23 04 20071 Формат 60 х 84/16 Бумага офсетная Уел печ л 2,0 Тираж/££)Ж1 Зак

Издательство Уральского университета 620083, г Екатеринбург, ул Тургенева, 4

Содержание диссертации, доктора технических наук, Балек, Александр Евгеньевич

ВВЕДЕНИЕ.

1 СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1 Современное состояние проблемы обеспечения устойчивости горных выработок при подземной разработке рудных месторождений.

1.2 Геотехнологические и геомеханические условия подземной разработки рудных месторождений.

1.3 Современные методы управления горным давлением.

1.4 Геомеханическое обоснование методик управления горным давлением.

Цель и задачи исследований.

2 ВЫЯВЛЕНИЕ УСЛОВИЙ ВОЗНИКНОВЕНИЯ В МАССИВЕ СКАЛЬНЫХ ГОРНЫХ ПОРОД ПРОЦЕССОВ ДИСКРЕТИЗАЦИИ ДЕФОРМАЦИОННОГО ПОЛЯ

2.1 Анализ факторов, определяющих поведение массива скальных горных пород под воздействием горного давления.

2.2 Методологические основы выполнения диссертационных исследований.

2.3 Натурные исследования напряженно-деформированного состояния скального массива в окрестностях зон обрушения.

2.3.1 Горно-геологическая и геомеханическая характеристика породного массива Северопесчанского месторождения (ш. "Северопесчан-ская").

2.3.2 Методика проведения натурных исследований и конструкции измерительных сетей.

2.3.3 Натурные исследования процесса деформирования породного массива в окрестностях зоны обрушения шахты "Северопесчанская". 83 2.3.4 Натурные исследования структурного строения деформируемого массива шахты "Северопесчанская".

2.4 Натурные исследования напряженно-деформированного состояния скального массива в окрестностях подземных выработок.

2.4.1 Горно-геологическая и геомеханическая характеристика породного массива Кемпирсайских хромитовых месторождений (ш. "Центральная" Донского ГОКа).

2.4.2 Натурные исследования процессов деформирования низкопрочного скального массива на шахте "Центральная" Донского ГОКа.

2.4.3 Горно-геологическая и геомеханическая характеристика породного массива Гороблагодатского месторождения (шахты "Южная" и "Северная" Гороблагодатского РУ).

2.4.4 Натурные исследования процессов деформирования прочного скального массива на шахте "Северная".

Выводы.

3 ВЫЯВЛЕНИЕ СВЯЗЕЙ МЕЖДУ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННЫМ СОСТОЯНИЕМ МАССИВА, ПРОЦЕССАМИ ДИСКРЕТИЗАЦИИ ДЕФОРМАЦИОННОГО ПОЛЯ И ГЕОТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПАРАМЕТРАМИ

3.1 Обоснование геомеханической модели задания граничных условий для расчета устойчивых параметров горных выработок.

3.2 Выявление условий возникновения процессов дискретизации деформационного поля и их связи с напряженно-деформированным состоянием скального массива.

3.3 Выявление связи между процессом дискретизации деформационного поля и параметрами подземной геотехнологии.

3.4 Ретроспективные исследования изменчивости техногенных деформаций.

Выводы

4 РАЗРАБОТКА НОВЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ПО УПРАВЛЕНИЮ ГОРНЫМ ДАВЛЕНИЕМ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРОЦЕССОВ ДИСКРЕТИЗАЦИИ ДЕФОРМАЦИОННОГО

4.1 Разработка новых методов управления напряженно-деформированным состоянием скального массива в окрестностях зон обрушения.

4.2 Разработка новых методов управления напряженно-деформированным состоянием скального массива в окрестностях подземных выработок.

4.3 Методика геомеханического обоснования новых методов управления горным давлением.

4.4 Технология применения новых методов управления горным давлением.

Выводы.

5 ОПЫТНО-ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРОВЕРКА И ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ДИССЕРТАЦИОННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ 5.1 Управление напряженно-деформированным состоянием скального массива в окрестностях зон обрушения.

5.1.1 Решение проблемы сдвижения на шахте "Северопесчанская" Богословского РУ.

5.1.2 Решение проблемы устойчивости выработок околоствольных дворов на шахте "Южная" Гороблагодатского РУ.

5.2 Управление напряженно - деформированным состоянием скального массива в окрестностях подземных выработок.

5.2.1 Обеспечение устойчивости очистных камер больших размеров на шахте "Северная" Гороблагодатского РУ.

5.2.2 Обеспечение устойчивости камер дробильного и водоотливного комплексов на шахтах "Центральная" Донского ГОКа и "Южная" Го-роблагодатского РУ.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Управление напряженно-деформированным состоянием скального массива при подземной разработке рудных месторождений системами с обрушением"

В настоящее время подземную разработку рудных месторождений, в подавляющем большинстве приуроченных к трещиноватым массивам скальных горных пород, ведут на глубинах свыше 0,5 км при все более усложняющихся геомеханических условиях и росте интенсивности негативных проявлений горного давления, что создает существенные технические и социально-экономические проблемы. Особенно сложные ситуации возникают при применении систем с обрушением руды и вмещающих пород, которые являются основными системами при подземной разработке мощных рудных залежей. Их характерной особенностью является наличие крупномасштабных зон обрушения: провалов земной поверхности шириной в сотни метров, формирующихся над выработанными пространствами, которые существенно изменяют первоначальное напряженно-деформированное состояние больших объемов окружающего горного массива, оказывая значительное влияние на устойчивость горных выработок. Сложно становится обеспечивать устойчивость капитальных выработок большого сечения, пролетом порядка десяти метров и более, в том числе таких ответственных объектов, как стволы шахт. Так, из тридцати четырех стволов, обследованных ИГД УрО РАН в Уральском регионе за последние 20 лет, на восемнадцати наблюдались деформации и нарушения крепи. Еще более распространены нарушения устойчивости очистных камер.

В таких условиях при разработке рудных месторождений первостепенное значение приобретает управление напряженно-деформированным состоянием горного массива, позволяющее как повышать устойчивость подземных выработок, так и при необходимости снижать ее, например, для погашения выработанного пространства. Рациональность и надежность применяемых методов управления горным давлением во многом определяет безопасность эксплуатации рудников и эффективность подземной геотехнологии в целом. Таким образом, управление напряженно-деформированным состоянием массивов скальных горных пород, находящихся под действием изменяющихся во времени нагрузок, обусловленных перераспределением первоначальных напряжений породной толщи в окрестностях горных выработок и зон обрушения, представляет собой актуальную и крупную научно-техническую проблему; ее решение имеет важное хозяйственное значение.

Цель работы - создание новых методов управления напряженно - деформированным состоянием скального массива на основе выявленных закономерностей процесса дискретизации деформационного поля для обеспечения устойчивости горных выработок при подземной разработке мощных рудных залежей системами с обрушением .

Новые научные результаты, полученные лично соискателем:

1 В результате натурных инструментальных наблюдений обнаружено новое для больших объемов явление, представляющее собой дискретизацию деформационного поля массива скальных горных пород, находящегося под техногенным воздействием изменяющихся во времени нагрузок, обусловленных перераспределением первоначальных напряжений в окрестностях горных выработок и зон обрушения. Явление заключается в формировании не известных ранее временно стабильных структур деформируемого скального массива: пространственно протяженных зон концентрации деформаций, разделяющих массив на области (объемы), в которых он может рассматриваться как сплошная среда.

2 Путем сопоставления результатов натурных наблюдений и математического моделирования выявлено основное условие возникновения в массивах скальных горных пород временно стабильных объемов. Установлено, что они формируются в тех областях массива, где в процессе перераспределения первоначальных напряжений направление изменения (временной градиент) углов а разворота главных осей тензора меняется на противоположное.

3 По результатам натурных инструментальных наблюдений выявлена зависимость условий дискретизации деформационного поля от масштабов техногенного воздействия. Установлено, что для больших объемов перераспределения первоначальных напряжений в окрестностях типичных для условий разработки мощных рудных залежей зон обрушения, поперечные размеры которых превышают 250 - 300 м, критерий смены знака перед временным градиентом приращения углов а является достаточным при любой категории устойчивости массива. Для перераспределения напряжений вокруг горных выработок критерий применим для сравнительно низкопрочных массивов (по классификации 3. Бенявского - четвертой и пятой категорий устойчивости).

4 Определен критерий, связывающий параметры процесса дискретизации деформационного поля скального массива с параметрами подземной разработки мощных рудных залежей системами с обрушением. Критерий представляет собой отношение ширины целикового участка рудной залежи, отработка которого обусловливает возникновение в прилегающем породном массиве области со сменой знака перед временным градиентом приращения углов а, к расстоянию между наиболее крупными структурными нарушениями, выделяемыми в пределах этой области. На критерии основан прогноз размеров и границ временно стабильных участков со свойствами сплошной среды, ширина которых составит от 1/3 до 1 ширины планируемого к отработке целикового участка.

5 Путем сопоставительного анализа результатов натурных замеров и математического моделирования напряженно-деформированного состояния выявлена корреляционная зависимость, связывающая решения упругой задачи с фактическим напряженно-деформированным состоянием скального массива. Установлено, что в окрестностях зон обрушения с поперечными размерами более 250 - 300 м поведение массива на базах 20 - 30 и более метров соответствует поведению сплошной среды при условии введения в расчетные значения техногенной деформации, полученные решением упругой задачи, корректирующих коэффициентов Кпогр = 3,0 ± 0,3 - для пространственно протяженных зон концентрации деформаций; Кконс = 0,5 ± 0,06 - для относительно стабильных участков массива, находящихся между этими зонами. При этом амплитуда изменчивости техногенных деформаций находится в пределах 1 мм/м независимо от последовательности и интенсивности выемки рудной залежи.

6 На основании выявленных зависимостей обоснована возможность управления процессами дискретизации деформационного поля в окрестностях зон обрушения с целью обеспечения устойчивости горных выработок. Предложено регулировать развитие зоны обрушения путем целенаправленной, с учетом первоначального напряженного состояния и структурного строения окружающего породного массива, последовательности ведения очистных работ с оставлением и последующей выемкой целиковых участков рудной залежи таким образом, чтобы в течение всего времени эксплуатации шахты избегать пересечения горных выработок пространственно протяженными зонами концентрации деформаций, обеспечивая нахождение капитальных выработок в пределах формирующихся стабильных областей.

8 Путем сопоставительного анализа результатов натурных наблюдений и математического моделирования напряженно-деформированного состояния массива получены зависимости, определяющие напряжения на контуре кровли очистных камер при новой технологии управления горным давлением. В качестве основного управляющего фактора предложено использовать изменения величины и направления реакции противодействия междукамерных целиков, происходящие вследствие подвижек породных объемов по плоскостям искусственных ослаблений. Установлено, что коэффициенты концентрации напряжений на контуре кровли очистной камеры, вызываемые реакцией противодействия прилегающего целика, находятся в линейной связи с отношением Ьп к Ьт , где Ьт - длина консоли выработанного пространства по падению висячего бока залежи; Ьц - расстояние от торца консоли до целика.

9 На основании выявленных закономерностей процесса дискретизации деформационного поля разработана новая модель задания граничных условий для расчета устойчивых параметров выработок при подземной разработке мощных рудных тел системами с обрушением. Модель отличается от известных (дискретных) моделей тем, что масштабные уровни напряженного состояния деформируемой среды определяются не структурным строением массива, а его напряжено-деформированным состоянием на двух уровнях: в окрестностях зоны обрушения на базах в десятки-сотни метров и в окрестностях рассматриваемой подземной выработки на базах менее 20 - 30 метров. Граничные условия, определяющие напряженное состояние в окрестностях подземной выработки, складывается из первоначальных напряжений нетронутого массива и дополнительных, обусловленных влиянием зоны обрушения, которые рассчитываются с учетом дискретизации деформационного поля путем внесения в результаты решения упругой задачи выявленных корректирующих коэффициентов: Кпотр , Ккоис и поправки на изменчивость техногенных деформаций.

Основные научные положения работы:

3 Управление напряженно-деформированным состоянием массива в окрестностях зон обрушения осуществляется на основе решений упругой задачи с введением в ее граничные условия корректирующих коэффициентов Кпогр = 3,0 ± 0,3 - для участков концентрации деформаций, Кконс = 0,5 ± 0,06 - для породных объемов, находящихся между этими участками. Доверительный интервал изменчивости техногенной деформации находится в пределах 1 мм/м не зависимо от последовательности и интенсивности выемки рудной залежи.

4 Управление напряженно-деформированным состоянием массива в кровле очистных камер осуществляется путем регулирования векторов подвижек породных объемов по плоскостям искусственно создаваемых ослаблений. При этом напряженно - деформированное состояние кровли камер находится в линейной связи с параметром Ьц / Ьт , где Ьт - длина консоли выработанного пространства по падению висячего бока залежи; Ьп - расстояние от торца консоли до точки приложения вектора подвижки.

Достоверность научных положений и выводов диссертационных исследований обеспечена представительностью исследуемых совокупностей. Объемы натурных инструментальных наблюдений, проводившихся в течение 24 лет на крупнейших подземных рудниках Уральского региона, содержат свыше 10000 замеров, результаты которых взаимно сопоставлялись. Полученные зависимости характеризуются коэффициентами корреляции, превышающими 0,9. Сходимость расчетных зависимостей с данными натурных инструментальных наблюдений превышает 70 %. Достоверность подтверждается успешными промышленными экспериментами и положительным опытом внедрения результатов работы в практику горнодобывающих предприятий.

Практическое значение и реализация работы. Разработанный метод управления напряженно-деформированным состоянием скального массива в окрестностях зон обрушения, впервые примененный на подземных рудниках для обеспечения устойчивости капитальных вскрывающих выработок, позволяет увеличивать нормативные углы сдвижения и отрабатывать запасы руды, законсервированные в предохранительных целиках, а также повышать эксплуатационную безопасность горных выработок. Разработан и внедрен новый метод управления напряженно-деформированным состоянием приконтурного массива очистных камер, повышающий устойчивость камер и обеспечивающий возможность применения высокопроизводительных систем подземной разработки в условиях высокого горного давления и в сложных геотехнологических ситуациях. Впервые в целях управляемого ограничения подвижности породных структур в зонах концентрации техногенных деформаций применено глубинное анкерование.

Диссертационные исследования и опытно-промышленные испытания проводились на шахтах Донского ГОКа, Богословского и Гороблагодатского рудоуправлений в течение 1979 - 2005 гг. в рамках хоздоговорной и госбюджетной тематики по хоздоговорам с предприятиями, заданиям Минчермета и ГКНТ СССР, Российской академии наук, а в последние годы - при поддержке РФФИ и Совета по грантам Президента РФ (гранты 01-05-65178; 00-05-64083; 99-05-64371 и др.). Внедрение результатов диссертационной работы осуществлено на шахтах "Северная" и "Южная" Гороблагодатского рудоуправления, шахте "Центральная" (с 2001 г. - "10-летия независимости Казахстана") Донского ГОКа, шахте "Северопесчанская" Богословского рудоуправления.

На основании результатов работы решением Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомнрму надзору 28.09.2006 г. внесены изменения в действующие "Правила охраны сооружений и природных объектов от вредного влияния подземных разработок на месторождениях руд черных металлов Урала и Казахстана", 1990г. Результаты работы включены в отраслевые нормативно-технические документы: "Инструкцию по креплению капитальных горных выработок на шахтах Урала", 1992 г.; "Инструкцию по креплению горизонтальных горных выработок в удароопасных условиях на шахтах Высокогорского ГОКа", 2003 г.; "Инструкцию по креплению горизонтальных горных выработок в удароопасных условиях на шахте "Южная" рудника "Гороблагодат-ский", 2005 г.; " Инструкцию по креплению и поддержанию капитальных, подготовительных, нарезных и разведочных выработок для Турьинского рудника", 2006 г.; "Инструкцию по креплению и поддержанию капитальных, подготовительных, нарезных и разведочных выработок на шахте "Северопесчанская" ОАО "Богословское РУ", 2006 г. Рекомендации по использованию новых методов управления горным давлением при проектировании и планировании горных работ приняты ОАО "Институт Уралгипроруда" и включены в отраслевую программу перехода шахт ООО "Евраз-Холдинг" на легкие виды крепи.

Апробация работы. Основные положения диссертации и ее отдельные результаты докладывались и обсуждались на: VIII всесоюзном семинаре "Измерение напряжений в массиве горных пород" (г. Новосибирск - 1982); I, И, III и IV всесоюзных конференциях молодых ученых "Интенсификация горнорудного производства" (г. Свердловск - 1983, 1985, 1986, 1989); V всесоюзном семинаре "Аналитические методы и применение ЭВМ в механике горных пород" (г. Новосибирск - 1985); отраслевой конференции "Комплексное и рациональное освоение железорудных месторождений" (г. Губкин - 1988); международном симпозиуме "Проблемы безопасности при эксплуатации месторождений полезных ископаемых в зонах градопромышленных агломераций" (г. Москва -г. Пермь - 1995); международной конференции "Геомеханика в горном деле - 96" (г. Екатеринбург - 1996); X межотраслевом координационном совещании по проблемам геодинамической безопасности (г. Екатеринбург - 1997); международной конференции "Проблемы геотехнологии и недроведения (Мельников-ские чтения)" (г. Екатеринбург - 1998); международных конференциях "Геомеханика в горном деле- 2000"; "Геомеханика в горном деле- 2002"; "Геомеханика в горном деле- 2005" (г. Екатеринбург - 2000, 2002, 2005); международной конференции EUROCK-2001 (г. Хельсинки - 2001); научных симпозиумах "Неделя горняка - 2005"; "Неделя горняка - 2006" (г. Москва - 2005, 2006); на постоянно действующем региональном семинаре Уральской школы геомехаников (г. Екатеринбург - 2000 - 2006 гг.), а также на научных советах ИГД УрО РАН и технических совещаниях горнодобывающих предприятий Урала и Казахстана.

На применение разработанного метода управления напряженно-деформированным состоянием массива для увеличения нормативных углов сдвижения на шахте "Северопесчанская" получено положительное экспертное заключение ИПКОН РАН (эксперт - проф., д.т.н. Иофис М.А.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 40 печатных работ. Основные положения диссертации опубликованы в 24 работах, включая 5 авторских свидетельств на изобретения.

Заключение Диссертация по теме "Геомеханика, разрушение пород взрывом, рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика", Балек, Александр Евгеньевич

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертация является законченной научно-квалификационной работой, в которой на основании закономерностей деформационного поведения трещиноватых массивов скальных горных пород, выявленных путем натурных экспериментальных исследований, изложены научно обоснованные технические решения по управлению горным давлением с использованием процессов дискретизации деформационного поля, направленные на обеспечение устойчивости горных выработок при подземной разработке мощных рудных залежей системами с обрушением, их внедрение которых вносит значительный вклад в развитие экономики страны. Основные научные и практические результаты работы заключаются в следующем:

2 На основании результатов длительных мониторинговых наблюдений за деформациями горных пород, подтвержденных геофизическим зондированием породной толщи, впервые обнаружено явление, представляющее собой дискретизацию деформационного поля скального массива. Явление заключается в формировании не известных ранее временно стабильных структур деформируемого массива: пространственно протяженных зон концентрации деформаций, разделяющих его на области (объемы), в которых массив может рассматриваться как сплошная среда.

3 Выявлены закономерности возникновения и развития процесса дискретизации деформационного поля, на основании которых определен критерий, связывающий параметры временно стабильных структур скального массива, формирующихся в окрестностях зон обрушения, с параметрами подземной геотехнологии и масштабами ее воздействия на массив. Установлено, что ширина формирующегося участка со свойствами сплошной среды составляет от 1/3 до 1 ширины целикового участка рудной залежи, отработка которого обусловливает возникновение в прилегающем массиве области с массовой сменой направления разворота (знака временного градиента) углов а главных осей тензора первоначальных напряжений, а границы (зоны концентрации деформаций) совпадают с наиболее крупными геологическими нарушениями в пределах данной области.

4 Выявлены корреляционные зависимости, связывающие решения упругой задачи, отражающие параметры техногенного воздействия, с фактическим напряженным состоянием горного массива в условиях дискретизации деформационного поля. Установлено, что в окрестностях крупномасштабных зон обрушения, поперечные размеры которых превышают 250 - 300 м, техногенные деформации массива на базах 20 - 30 и более метров соответствуют закономерностям поведения сплошной среды при условии введения в результаты решения упругой задачи корректирующих поправок: тройного увеличения расчетных значений техногенной деформации в разделительных зонах концентрации и двойного снижения соответствующих расчетных значений в стабильных участках массива, находящихся между этими зонами. При этом амплитуда изменчивости техногенных деформаций находится в пределах 1 мм/м независимо от последовательности и интенсивности выемки рудной залежи.

5 Разработана новая модель задания граничных условий для расчета устойчивых параметров выработок при подземной разработке мощных рудных тел системами с обрушением. Она отличается от известных (дискретных) моделей тем, что масштабные уровни напряженного состояния деформируемой среды определяются не структурным строением массива, а его напряженно-деформированным состоянием на двух уровнях: в окрестностях зоны обрушения на базах в десятки-сотни метров и в окрестностях рассматриваемой подземной выработки на базах менее 20-30 метров. Граничные условия, определяющие напряженное состояние в окрестностях подземной выработки, складываются из первоначальных напряжений нетронутого массива и дополнительных, обусловленных влиянием зоны обрушения, которые рассчитываются с учетом дискретизации деформационного поля путем внесения в результаты решения упругой задачи выявленных корректирующих поправок.

6 Разработан метод управления напряженно-деформированным состоянием массива на участках расположения горных выработок с использованием выявленных закономерностей процесса дискретизации деформационного поля в окрестностях зон обрушения. Регулирование последовательности развития зоны обрушения путем целенаправленного (с учетом первоначального напряженного состояния и структурного строения окружающего породного массива) оставления и последующей выемки целиковых участков рудной залежи позволяет избегать пересечения горных выработок зонами концентрации деформаций и обеспечивать нахождение капитальных выработок в пределах временно стабильных и относительно разгруженных областей, в которых массив может рассматриваться как сплошная среда.

7 Для управления напряженно-деформированным состоянием массива вокруг очистных камер обоснована идея искусственной дискретизации деформационного поля с использованием установленных зависимостей, связывающих напряженное состояние приконтурного массива кровли камер с подвижками прилегающих породных объемов по плоскостям ориентированных ослаблений, сформированных в междукамерном целике под заданными углами. В качестве основного управляющего фактора выделены изменения величины и направления реакции противодействия целика, происходящие вследствие таких подвижек и способные изменять величину и направление главных нормальных напряжений приконтурного массива камер. В типичных геомеханических условиях при формировании консоли налегающих пород величина максимального воздействия реакции противодействия целика на напряженное состояние контура кровли камер находится в линейной связи с отношением координаты целика к размерам консоли.

8 Разработаны и защищены авторскими свидетельствами конструктивные схемы расположения плоскостей ослабления в междукамерных целиках (податливые додерживающие целики) и, в развитие этого направления, новые технологические решения по управлению горным давлением (способ разработки месторождений полезных ископаемых камерной системой и др.), позволяющие в два и более раз увеличивать устойчивые размеры очистных камер за счет рационального перераспределения напряжений приконтурного массива и управляемого ограничения подвижности его структурных элементов в зонах концентрации деформаций.

9 Результаты исследований использованы в обосновании действующих нормативных документов, направленных на обеспечение устойчивости горных выработок на шахтах Урала.

Библиография Диссертация по наукам о земле, доктора технических наук, Балек, Александр Евгеньевич, Екатеринбург

1. Славиковский О. В. Подземная разработка рудных месторождений на Урале и основные направления совершенствования технологии добычи Текст. / О. В. Славиковский, В. А. Осинцев // Изв. вузов. Горный журнал. 1997. - № 11 - 12. -С. 90- 117.

2. Курленя М. В. Развитие технологии подземных горных работ Текст. / М. В. Курленя, В. И. Штеле, В. А. Шалауров. Новосибирск: Наука, 1985. - 184 с.

3. Боликов В. Е. Прогноз и обеспечение устойчивости капитальных горных выработок Текст. / В. Е. Боликов С. А. Константинова. Екатеринбург: ИГД УрО РАН, 2003. - 374 с.

4. Боликов В. Е. Исследование поведения неустойчивых напряженных горных массивов при строительстве шахтных стволов Текст. / В. Е. Боликов, А. Е. Балек // Горный вестник. 1995. - № 4. - С. 45 - 48.

5. Характер проявления горного давления в стволах на Таштагольском месторождении Текст. / В. И. Бояркин и др. // Шахтное строительство. 1973. -№ 10.-С. 16-17.

6. Бояркин В. И. Исследование изменений напряжений в крепи стволов Текст. / В. И. Бояркин, Б. В. Шрепп // Измерение напряжений в массиве горных пород (материалы 4 Всесоюз. семинара): в 3 ч.: ч. 2/3 / ИГД СО АН СССР. Новосибирск, 1974. - С. 71 - 73.

7. Бессольников П. Н. Выбор места расположения стволов и других сооружений при разработке мощных крутопадающих железорудных месторождений Текст. / П. Н. Бессольников, А. Д. Сашурин // Горный журнал. 1978. - № 11.- С. 45-46.

8. Боликов В. Е. Основы проектирования комплекса камерных выработок железорудных шахт Текст. / В. Е. Боликов, А. Е. Балек // Проблемы горного дела: сб. науч. тр. / ИГД УрО РАН.- Екатеринбург, 1997. С. 160 - 169.

9. Влох Н. П. Измерения напряжений в массиве крепких горных пород Текст. / Н. П. Влох, А. Д. Сашурин. М.: Недра, 1970. - 124 с.

10. Физико-механические свойства горных пород Урала Текст. / В. Е. Боликов и др. // Труды/ ИГД МЧМ СССР. Вып. 37.- Свердловск, 1972. - С. 158 -164.

11. Зубков А. В. Напряженное состояние верхней части земной коры Урала и тектоническое развитие региона Текст. / А. В. Зубков, Я. И. Липин, А. Н.

12. Гуляев // Физ. техн. пробл. разраб. полез, ископаемых. 1996. - № 4. - С. 61 -70.

13. Сашурин А. Д. Сдвижение горных пород на рудниках черной металлургии Текст. / А. Д. Сашурин. Екатеринбург: ИГД УрО РАН, 1999. - 268 с.

14. Турчанинов И. А. Основы механики горных пород Текст. / И. А. Турчанинов, М. А. Иофис, Э. В. Каспарян. Л.: Недра, 1989. - 488 с.

15. Виттке В. Механика горных пород Текст. / В. Виттке. М.: Недра, 1990. -439 с.

16. Шуплецов Ю.П. Прочность и деформируемость скальных массивов Текст. / Ю. П. Шуплецов. Екатеринбург: УрО РАН, 2003. - 195 с.

17. Гудман Р. Механика скальных пород: пер. с англ. Текст. / Р. Гудман. М.: Стройиздат, 1987. - 232 с.

18. Бенявски 3. Управление горным давлением Текст. / 3. Бенявски. М.: Мир, 1990.-254 с.

19. Hoek Е. Estimating Mohr Coulomb friction and cohesion values from the Hoek - Brown Failure Criterion Text. / E. Hoek // Int. J. Rock Mech. Min. Sei. and Geotech. Abstr. - 1990. - Vol. 27. - No 3. - P. 42 - 45.

20. Brady В. H. G. Rock mechanics for underground mining Text. / В. H. G. Brady, E. T. Brown. London: George Allen and Unwin, 1985. - 587 p.

21. Булычев H. С. Механика подземных сооружений Текст. : учеб. для вузов / Н. С. Булычев. М.: Недра, 1994. - 382 с.

22. Садовский М. А. Деформирование геофизической среды и сейсмический процесс Текст. / М. А. Садовский, Л. Г. Болховитинов, В. Ф. Писаренко. -М.: Наука, 1987,- 100 с.

23. В лох Н. П. Управление горным давлением на подземных рудниках Текст. / Н. П. Влох. М.: Недра, 1994. - 208 с.

24. Черняк И. Л. Управление горным давлением в подготовительных выработках глубоких шахт Текст. / И. Л. Черняк, Ю. И. Бурчаков. М.: Недра, 1984. - 304 с.

25. Терентьев Б. Д. О классификации способов и средств сохранения устойчивости подготовительных выработок Текст. / Б. Д. Терентьев // Уголь. -1989. №3. - С. 14-15.

26. Классификация мероприятий по предотвращению горных ударов на рудниках Текст. / Влох Н. П. и др. // Безопасность труда в промышленности. -1982.-№2.- С. 53 -55.

27. Петухов И. М. Предотвращение горных ударов на рудниках Текст. / И. М. Петухов, П. В. Егоров, Б. Ш. Винокур. М.: Недра, 1984. - 230 с.

28. Бич А. Я. Управление состоянием массива горных пород Текст. / А. Я. Бич, Б. И. Емельянов, А. А. Муратов. Владивосток: Дальневосточный университет, 1988. - 284 с.

29. Влох Н. П. Управление горным давлением на железных рудниках Текст. / Н. П. Влох, Сашурин А. Д. М.: Недра, 1974. - 181 с.

30. Балек А. Е. Управление горным давлением при разработке рудных залежей камерной системой Текст. : дис. . канд. техн. наук / А. Е. Балек; ИГД МЧМ СССР. Свердловск, 1987. - 154 с.

31. Зорин А. Н. Управление динамическими проявлениями горного давления Текст. / А. Н. Зорин. М.: Недра, 1978. - 175 с.

32. A.c. 675191 СССР, Е 21 f 5/00. Способ предупреждения горных ударов Текст. / Г. Н. Хрущев и др. (СССР). № 2404540/ 22-03; заявл. 20.09.76; опубл. 25.07.79, Бюл.№ 27. - С. 105 - 106.

33. А. с. 392245 СССР, Е 21 d 9/00. Способ проведения горной выработки Текст. / В. И. Николин, А. М. Дудучава (СССР). № 1245551/ 22-3; заявл. 03.06.68; опубл. 27.07.73, Бюл. № 32. - С. 82.

34. А. с. 1612081 СССР, МКИ Е 21 с 41/06. Способ создания разгрузочной зоны под висячим боком рудного тела Текст. / А. В. Зубков, А. Е. Балек, Н. Ф. Ященков (СССР). № 4647616, заявл. 26.12.88; опубл. 07.12.90, Бюл. № 45. -- С.112.

35. A.c. 1459321 СССР, МКИ Е 21 С 41/06. Способ создания поддерживающего целика с податливым основанием Текст. / А. В. Зубков, Ю. П. Шуплецов, Ю. Г. Феклистов (СССР). № 4125080; заявл. 29.09.86; опубл. 16.02.89, Бюл. № 6. - С. 250.

36. А. с. 924379 СССР, МКИ Е 21 С 41/06. Податливый потолочинный целик Текст. / Н. П. Влох и др. (СССР).- № 2997552; заявл. 24.10.80; опубл. 30.04.82, Бюл. № 16.- С. 168.

37. Адушкин В. В. Геомеханика блочных структур Текст. / В. В. Адушкин, В. Н. Родионов // Проблемы нелинейной геомеханики: труды науч. семинара / ВНИМИ ИГГ РАН (Санкт-Петербург, 1996 г.). - СПб.: ВНИМИ, 1998. - С. 3-10.

38. Закономерности деформирования и разрушения выработок в массиве скальных пород Текст. / Г. Г. Кочарян. и др. // Проблемы нелиней ной геомеханики: труды науч. семинара / ВНИМИ-ИГГ РАН.- СПб: ВНИМИ, 1998. С. 11-25.

39. Адушкин В. В. Дифференциальные движения в массивах горных пород блочной структуры Текст. / В. В. Адушкин, А. А. Спивак // Проблемы нелинейной геомеханики: труды науч. семинара / ВНИМИ-ИГГ РАН. СПб: ВНИМИ, 1998. - С. 26-38.

40. Ревуженко А. Ф. О математическом аппарате для описания структурных уровней геосреды Текст. / А. Ф. Ревуженко // Физ.-техн. пробл. разраб. полез. ископаемых. 1997. - № 3. - С. 22 - 36.

41. Курленя М. В. Методы математического моделирования подземных сооружений Текст. / М. В. Курленя, В. Е. Миренков. Новосибирск: Наука СО, 1994,- 188 с.

42. Протопопов И. И. Основные свойства и особенности напряженно-деформированного состояния блочных пород Текст. / И. И. Протопопов // Свойства горного массива и управление его состоянием: сб. науч. тр./ ВНИМИ. СПб, 1991. - С. 79 - 84.

43. Зотеев О. В. Математические модели трещиноватых неоднородных скальных массивов Текст. / О. В. Зотеев // Повышение эффективности буровзрывных работ. Свердловск, 1986. - С. 87 - 90. - (Сб. науч. тр. / ИГД МЧМ СССР. - Вып. 82).

44. Griffith A. A. The theory of rupture Text. / A. A. Griffith // Proc. 1st Int. Congr. Appl. Mech. S.l: S.n, 1924. - P. 55 - 63.

45. Чечулин Б. Б. К статистической теории хрупкой прочности Текст. / Б. Б. Чечулин // Журнал технической физики. 1954. - Т. 24, вып. 2. - С. 292 -298.

46. Волков С. Д. Статистическая теория хрупкой прочности Текст. / С. Д. Волков. М. - Свердловск: Машгиз, 1960. - 176 с.

47. Конторова Т. А. Статистическая теория долговечности твердых тел Текст. / Т. А. Конторова // Физика твердого тела. 1975. - Т. 17, вып. 7. - С. 2172 -2174.

48. Фрейденталь А. М. Статистический подход к хрупкому разрушению Текст. / А. М. Френденталь // Разрушение в 2 т. : пер. с англ.: т. 2 Математические основы теории разрушения. М.: Мир, 1975. - С. 616 - 645.

49. Mohr О. Abhandlungen aus dem Gebiete der technischen Mechanic, zweite neubearbeitete und erweiterte auflage Text. / O. Mohr. Berlin: Verl von Ernst und Sohn, 1914. - 567 s.

50. Прочность и деформируемость горных пород Текст. / Ю. М. Карташов и др. М.: Недра, 1979. - 269 с.

51. Ставрогин А. Н. Прочность горных пород и устойчивость выработок на больших глубинах Текст. / А. Н. Ставрогин, А. Г. Протосеня. -М.: Недра, 1985. 271 с.

52. Журков С. Н. Кинетическая концепция прочности твердых тел Текст. / С. Н. Журков // Вестник АН СССР. 1968. - № 3. - С. 3 - 17.

53. Регель В. Р. Кинетическая природа прочности твердых тел Текст. / В. Р. Регель, А. И. Слуцкер, Э. Е. Томашевский. М.: Наука, 1974. - 560 с.

54. Закономерности и особенности процесса разрушения при жестком нагру-жении Текст. / В. С. Куксенко и др. // Физ.- техн. пробл. разраб. полез, ископаемых. 1988. - № 3. - С. 46 - 50.

55. Петров В. А. Статистическая кинетика разрушения гетерогенных твердых тел Текст. : дис. . д-ра. физ.-мат. наук / В. А. Петров; Институт физики Земли. М., 1987.-310 с.

56. Пимонов А. Г. Статистическое моделирование и прогноз разрушения горных пород в очагах горных ударов Текст. : дис. . д-ра техн. наук / А. Г. Пимонов; Кузбасский гос. техн. университет. Кемерово, 1997. - 312 с.

57. Баклашов И. В. Деформирование и разрушение породных массивов Текст. / И. В. Баклашов. М.: Недра, 1988. - 271 с.

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

59. Руппенейт К. В. Введение в механику горных пород Текст. / К. В. Руппе-нейт, Ю. М. Либерман. М.: Госгртехиздат, 1960. - 356 с.

60. Фисенко Г. JI. Предельные состояния горных пород вокруг выработок Текст. / Г. Л. Фисенко. М.: Недра, 1976. - 270 с.

61. Борщ-Компониец В. И. Горное давление при отработке мощных пологих рудных залежей Текст. / В. И. Борщ-Компониец, А. Б. Макаров. М.: Недра, 1986.-271 с.

62. Баклашов И. В. Б. Механика подземных сооружений и конструкции крепей Текст.: учеб. для вузов /И. В. Баклашов, Б. А. Картозия. М.: Недра, 1992. - 543 с.

63. Парабучев И. А. Значение масштабного фактора в инженерно-геологических исследованиях скальных оснований Текст. / И. А. Парабучев, Ю. А. Фишман // Сб. науч. трудов / Гидропроект. Вып. 122. - М., 1987.-С. 5-8.

64. Варга А. А. Инженерно-геологические вопросы оценки масштабного эффекта геомеханических свойств скального массива Текст. / А. А. Варга // Сб. науч. трудов / Гидропроект. Вып. 122.- М., 1987. - С. 8 - 15.

65. Парчевский Л. Я. Количественная оценка структурно- механического ослабления породного массива Текст. / Л. Я. Парчевский, А. Н. Шашенко // Изв. вуз. Горный журнал. 1987. -№11.- С. 39 - 44.

66. Sun Z. Rock joint compliance tests for compressive and shear loads Text. / Z. Sun, C. Gerard, O. Stephansson // Int. J. Rock Mech. Min. Sei. and Geotech. Abstr. 1985. - Vol. 22. - No 3. - P. 197 - 213.

67. Тектонические напряжения в земной коре и устойчивость выработок Текст. / И. А. Турчанинов и др. Л.: Наука, 1978. - 256 с.

68. Лавриенко В. Ф. Расчет устойчивой формы выработок для глубоких горизонтов железорудных шахт Текст. / В. Ф. Лавриенко, В. И. Лысак // Разработка рудных месторождений: республ. межвед. науч. сб. № 32. - Киев: Техника, 1981.-С. 13-18.

69. Влох Н. П. Применение пенополистирола ПС-1 для решения упругих задач в горном деле методом моделирования Текст. / Н. П. Влох, А. В. Зубков, Ю. Ф. Пятков // Физ. техн. пробл. разраб. полез, ископаемых. - 1980. - № 1. -С. 94 - 97.

70. Влох Н. П. Совершенствование методики определения напряжений с помощью объемного фотоупругого моделирования Текст. / Н. П. Влох, А. В. Зубков, В. П. Леликов // Физ.- техн. пробл. разраб. полез, ископаемых. -1978.-№ 4.-С. 98-101.

71. Зотеев О. В. Научные основы расчета конструктивных параметров систем подземной разработки руд с учетом структуры массива и порядка ведения горных работ Текст. : дис. . д-ра техн. наук / О. В. Зотеев; УГГГА. Екатеринбург, 1999. - 261 с.

72. Методология расчета горного давления Текст. / С. В. Кузнецов и др. М.: Наука, 1981.- 103 с.

73. Методы и средства решения задач горной геомеханики Текст. / Г. Н. Кузнецов и др. М.: Недра, 1987. - 248 с.

74. Юфин С. А. Сравнительный анализ численных методов решения задач геомеханики Текст. / С. А. Юфин, Р. Д. Харт, П. А. Кюндалл // Энергетическое строительство. 1992. - № 7. - С. 4 - 8.

75. Бенерджи П. Метод граничных элементов в прикладных науках Текст. / П. Бенерджи, Р. Баттерфилд. М.: Мир, 1984. - 494 с.

76. Угодчиков А. Г. Метод граничных элементов в механике деформируемого тела Текст. / А. Г. Угодчиков, Н. М. Хуторянский. Казань: КГУ, 1986. -256 с.

77. Крауч С. Методы граничных элементов в механике твердого тела Текст. / С. Крауч, А. Старфилд. М.: Мир, 1987. - 328 с.

78. Ефимов Ю. Н. Реализация метода конечных элементов для решения плоской и пространственной задач теории упругости Текст. / Ю. Н. Ефимов, JI.

79. B. Сапожников // Известия / ВНИИГ. Т. 186 - Л.: Энергоатомиздат, 1985.1. C. 3-6.

80. Зенкевич О. Конечные элементы и аппроксимация Текст. / О. Зенкевич, К. Морган. М.: Мир, 1986. - 318 с.

81. Фадеев А. Б. Метод конечных элементов в геомеханике Текст. / А. Б. Фадеев. М.: Недра, 1987. - 221 с.

82. Барях А. А. Деформирование соляных пород Текст. / А. А. Барях, С. А. Константинова, В. А. Асанов. Екатеринбург: УрО РАН, 1996. - 188 с.

83. Donze F. Formulation of а 3-D numerical model of brittle behaviour Text. / F. Donze, S. A. Magnier // Geophys. J. Int. 1995. - Vol. 122. - P. 790 - 802.

84. Fairhurst C. Geomaterials and recent developments in micro-mechanical numerical models Text. / C. Fairhurst // ISRM News Journal. 1997. - Vol. 4. - No 2. -P. 11 - 14.

85. Белоцерковский О. M. Метод крупных частиц в газовой динамике: Вычислительный эксперимент Текст. / О. М. Белоцерковский, Ю. М. Давыдов. -М.: Наука, 1982. 125 с.

86. Кандауров Н. И. Механика зернистых сред и ее применение в строительстве Текст. / Н. И. Кандауров. Л.: Стройиздат, 1988. - 280 с.

87. Liu Z. Numerical studies relating to microfracture in granular materials Text. / Z. Liu, N. G. W. Cook, L. R. Myer // Free 1st North American Rock Mech.: Symposium / Ed. P. P. Nelson, S. E. Laubach. Rotterdam: A. A. Balkema, 1994. -P. 631 -638.

88. Introducing PFC20// ISRM News Journal. 1995. - Vol. 3. - No 1. - P. 66.

89. Савченко С. H. Закономерности формирования напряженного состояния структурно неоднородных массивов горных пород Текст.: автореф. дис. . д-ра техн. наук. / С. Н. Савченко; ИПКОН РАН. М., 1994. - 40 с.

90. Батугина И. М. Геодинамика недр Текст. / И. М. Ватутина, И. М. Петухов. -М.: Недра, 1996.-217 с.

91. Леонтьев А. В. Методика подготовки данных для решения трехмерных геомеханических задач Текст. / А. В. Леонтьев, Л. А. Назаров, Л. А. Назарова// Физ.- техн. пробл. разраб. полез, ископаемых. 1997.- № 3. - С. 12-21.

92. Шуплецов Ю. П. Влияние структуры и деформационной неоднородности скального массива на его напряженное состояние Текст. / Ю. П. Шуплецов, О. В. Зотеев // Геомеханика в горном деле: сб. науч. тр. Екатеринбург: ИГД УрО РАН, 1999. - С. 54 - 68.

93. Goodman R. Е. A model for the mechanic of jointed rock Text. / R. E. Goodman, R. L. Tayler, T. L. Brekke // J. of the Soil Mechanic and Foundation Division. 1968. - Vol. 94. - No 3. - P. 637 - 659.

94. Геодинамическое районирование: методические указания Текст. / ВНИ-МИ, КузПИ. Л.: Недра, 1990. - 123 с.

95. Прогноз и предотвращение горных ударов на рудниках Текст. / под ред. Петухова И. М., Ильина А. М., Трубецкого К. Н. М.: Изд-во АГН, 1997. -376 с.

96. Руководство по определению безопасных объемов пустот, выбору и расчету изолированных сооружений при подземной разработке рудных месторождений Киргизии Текст. / Институт физики и механики горных пород КиргССР. Фрунзе: Илим, 1976. - 51 с.

97. Иофис М. А. Научные основы управления деформационными и дегазационными процессами при разработке полезных ископаемых Текст. / М. А. Иофис. М.: ИПКОН АН СССР, 1984. - 230 с.

98. Бурмин Г. М. Технология разработки удароопасных месторождений Горной Шории Текст. / Г. М. Бурмин, Т. П. Васильчиков, К. И. Губин // Горное давление и технология подземной разработки руд на больших глубинах.-М.: ИПКОН АН СССР, 1990.-С. 133- 134.

99. Булычев Н. С. Проектирование и расчет крепи капитальных выработок Текст. / Н. С. Булычев, Н. Н. Фотиева, Е. В. Стрельцов. М.: Недра, 1986. - 288 с.

100. Константинова С. А. Влияние анкерной крепи натяжного типа на деформирование и разрушение соляных пород в окрестностях выработки Текст. / С. А. Константинова // Изв. вузов. Горный журнал. 1986. - № 3. -С. 30 -33.

101. Ержанов Ж. С. Анкерная крепь кровли камер. Теория и расчет Текст. / Ж. С. Ержанов, Ю. Н. Серегин // Проблемы механики горных пород: материалы VIII Всесоюз. конф. по механике горных пород. М.: Наука, 1987. -С. 24-34.

102. Широков А. П. Расчет анкерной крепи для различных условий применения Текст. / А. П. Широков В. А. Лизер, Б. Г. Писляков. М.: Недра, 1976. -208 с.

103. Ерофеев Л. М. Повышение надежности крепи горных выработок Текст. / Л. М. Ерофеев, Л. А. Мирошникова. М.: Недра, 1988. - 245 с.

104. R. Yoshinaka Reinforcing effect of rockbolt in rock joint model Text. / R. Yoshinaka, T. Shimizu // Proc. Int. Symp. Eng. Complex Rock Form, Beijing, 3 -7 Nov. 1986. Beijing: S.n., 1986. - P. 922 - 928.

105. Крупенников Г. А. Горнотехнические и механико-статистические критерии выбора аналитических методов исследования проблем геомеханики Текст. / Г. А. Крупенников // Труды / ВНИМИ. № 76. - Л., 1970. - С. 33 -55.

106. Klufers Е. Р. Czochralskis schöpferische Fehlgriff: ein Meilenstein auf dem Weg in die Gigabit- Ära Text. / E. P. Kluftrs, R. Staudigl, P. Stallhofer // Angewandte Chemie. 2003. - Bd. 115. - S. 5862 - 5877.

107. Классен-Неклюдова M. В. Закономерности скачкообразности деформации Текст. / М. В. Классен-Неклюдова // Журнал русского физико-химического общества. 1928.- Т. 60. - С. 373.

108. Рожанский В. Н. Неравномерности пластической деформации кристаллов Текст. / В. Н. Рожанский // Успехи физ. наук. 1958.- Вып. 3.- № 65. -С. 12-20.

109. Jeffries Z. The science of metals Text. / Z. Jeffries, R. S. Archer. New-York: Mc Graw Hill, 1924. - 460 p.

110. Elam C. The influence of rates of deformation on the tensile test with special reference to the yield point in iron and steel Text. / C. Elam // Proc. Roy. Soc.: Ser. A. London: S.n., 1938. - Vol. 165.- P. 568 - 592.

111. Безухов В. H. О характерном размере поликристаллического вещества в теории упругости и пластичности Текст. / В. Н. Безухов // Научные доклады высшей школы. Сер. Строительство. -1959. № 2. - С. 34 - 44.

112. Дарков А. В. Строительная механика Текст. / А. В. Дарков, Н. Н. Шапошников. СПб: Лань, 2005. - 656 с.

113. Ухов С. Б. Скальные основания гидротехнических сооружений Текст. / С. Б. Ухов. -М.: Энергия, 1975. 263 с.

114. Терновский И. Н. Исследование деформируемости блочной среды на физических моделях Текст. / И. Н. Терновский // Динамика и прочность механических систем: мезвуз. сб. науч. тр. / Пермский политехнический институт. Пермь, 1970. - С. 34 - 39.

115. Исследование механических свойств трещиноватой скалы Текст. / М. Н. Гольдштейн и др. // Международный конгресс по механике скальных пород, 1: докл. /НИИОиПС. -М., 1967.-С. 29-39.

116. Учет трещиноватости горных пород при оценке их устойчивости Текст. / Борщ-Компониец В. И. и др. // Колыма. 1963. - №3. - С. 20 - 22.

117. КолмогоровА. Н. О логарифмически-нормальном законе распределения частиц при дроблении Текст. / А. Н. Колмогоров // ДАН. -1941.- Т. 31, № 2.-С. 99-101.

118. Epstein В. The mathematical description of certain breakage mechanisms leading to the logarithmic-normal distribution Text. / B. Epstein // J. Franklin Inst. -1947. №. 244. - P. 471.

119. Рац M. В. Неоднородность горных пород и их физических свойств Текст. / М. В. Рац. М.: Наука, 1968.- 110 с.

120. Лобацкая Р. М. Структурная зональность разломов Текст. / Р. М. Ло-бацкая. М.: Недра, 1987. - 129 с.

121. Разломообразование в литосфере: зоны сдвига Текст. / С. И. Шерман и др.; отв. ред. Логачев Н. А.; Институт земной коры СО АН СССР. Новосибирск: Наука, 1991. - 256 с.

122. Разломообразование в литосфере: зоны растяжения Текст. / С. И. Шерман и др.; отв. ред. Логачев Н. А.; Институт земной коры СО РАН. Новосибирск: Наука, 1992.- 222 с.

123. Разломообразование в литосфере: зоны сжатия / С. И. Шерман и др.; отв. ред. Логачев Н. А.; Институт земной коры СО РАН. Новосибирск: Наука, -1994.-257 с.

124. Вотах О. А. Структурные элементы Земли Текст. / О. А. Вотах. -Новосибирск: Наука, 1979. 217 с.

125. Rabe D. D. Particle size distribution study of Fieldriver event Text. / D. D. Rabe // Proc. Symp. Eng. Nucl. Explosions: Vol. 2. Las Vegas: Springfield, 1970. - P. 888-908.

126. Корчевский В. В. Геотехническое исследование опытной плотины на реке Бурлыкия Текст. / В. В. Корчевский, Г. Н. Петров // Гидротехническое строительство. 1977. - №5. - С. 22 - 29.

127. Макарьев В. П. Определение оптимальной кусковатости горной массы на щебеночных карьерах Текст. / В. П. Макарьев, В. А. Михайлов // Разрушение горных пород. Л., 1984. - С. 28 - 41. - ( Записки / ЛГИ. - Т. 99).

128. О методике построения карт нарушенности массивов горных пород по данным геофизического каротажа: ч. 4: Некоторые практические приложения Текст. / М. В. Курленя и др. // Физ. техн. пробл. разраб. полез, ископаемых. - 1992. - №2. - С. 13 - 29.

129. Поплавский В. А. Изучение иерархии трещиноватости породных массивов Текст. / В. А. Поплавский // Физ.-техн. пробл. разраб. полез, ископаемых. 1996. - №1. - С. 37-44.

130. О новой шкале структурно-иерархических представлений как паспортной характеристике объектов геосреды Текст. / В. Н. Опарин и др. // Физ.-техн. пробл. разраб. полез, ископаемых. 1998. - № 5. - С. 16-33.

131. Ежов Б. В. Морфотектоника геодинамических систем центрального типа Текст. / Б. В. Ежов, Г. И. Худяков. Владивосток: ДВНЦ АН СССР, 1984.128 с.

132. Красный Л. И. Глобальная система геоблоков Текст. / Л. И. Красный. -М.: Недра, 1984. 220 с.

133. Саньков В. А. Глубины проникновения разломов Текст. / В. А. Саньков. Новосибирск: СО АН СССР, 1989. - 136 с.

134. Экспериментальные сейсмические исследования недр земли Текст. / JI. В. Антонов и др. М.: Наука, 1978. - 157 с.

135. Невский М. В. Рассеяние и поглощение продольных сейсмических волн в земной коре Текст. / М. В. Невский, А. В. Николаев, О. Ю. Ризниченко // Изв. АН СССР. Физика Земли. 1982. - № 10. - С. 20 - 30.

136. Шаумян Л. В. Физико-механические свойства массивов скальных горных пород Текст. / Л. В. Шаумян. М.: Наука, 1972. - 118 с.

137. Савич А. И. Исследование упругих и деформационных свойств горных пород сейсмоакустическими методами Текст. / А. И. Савич, 3. Г. Ященко. -М.: Недра, 1979. 214 с.

138. Комплексные инженерно-геофизические исследования при строительстве гидротехнических сооружений Текст. / А. И. Савич и др. М.: Недра, 1990. -461 с.

139. ЖурковС.Н. Образование субмикроскопических трещин в полимерах Текст. / С. Н. Журков, В. С. Куксенко, А. И. Слуцкер // Изв. АН СССР. Физика твердого тела. 1969. - Т. 11, вып. 1. - С. 297 - 303.

140. Соболев Г. А. О концентрационном критерии сейсмогенных разрывов Текст. / Г. А. Соболев, А. Д. Завьялов // ДАН, 1980. - Т. 252, вып. 1. - С. 69 -72.

141. Петров В. А. Размерный эффект концентрационного порога разрушения Текст. / В. А. Петров, Л. Ж. Горобец // Изв. АН СССР. Физика Земли. -1987.-№1.-С. 95 -98.

142. Журков С. H. Физические основы прогнозирования механического разрушения Текст. / С. Н. Жуков, В. С. Куксенко, В. А. Петров // ДАН. 1981.-Т.259, вып. 6.-С. 1350 - 1353.

143. Петров В. А. О механизме и кинетике макроразрушения Текст. / В. А. Петров // Изв. АН СССР. Физика твердого тела. 1979. - Т. 21, вып. 12. - С.-3681 - 3686.

144. Садовский М. А. Естественная кусковатость горной породы Текст. / М. А. Садовский // ДАН. 1979. - Т. 247. - № 4. - С. - С. 829 - 831.

145. Садовский М. А. Иерархия от пылинок до планет Текст. / М. А. Садовский // Земля и Вселенная. 1984. - № 6. - С. 4 - 9.

146. Курленя М. В. Проблемы нелинейной геомеханики Текст. : ч. 2 / М. В. Курленя, В. Н. Опарин // Физ.-техн. пробл. разраб. полез, ископаемых. -2000. №4. - С. 3 - 26.

147. Открытие: диплом № 400. Явление зональной дезинтеграции горных пород вокруг подземных выработок Текст. / Е. И. Шемякин и др. (СССР); № 11253; заявл. 12.12.85; опубл. 07.01.92, Бюл. №1. С. 3; приоритет от 09.02.92 (СССР).

148. Любу шин А. А. Иерархическая модель сейсмического процесса Текст. /

149. A. А. Любушкин //Изв. АН СССР. Физика Земли. 1987. - № 11. - С. 43 - 52.

150. Афанасьев С. Л. Определение геологического возраста по наноциклитам Текст. / С. Л. Афанасьев // Математические методы анализа цикличности в геологии. М.: Наука, 1984. - С. 6 - 26.

151. Курленя М. В. Об отношении линейных размеров блоков горных пород к величинам раскрытия трещин в структурной иерархии массивов Текст. / М.

152. B. Курленя, В. Н. Опарин, А. А. Еременко // Физ.-техн. пробл. разраб. полез, ископаемых.- 1993. №3. - С. 3 - 10.

153. Шемякин Е. И. О свободном разрушении твердых тел Текст. / Е. И. Шемякин // ДАН. 1988. - Т. 300. - №5. - С. 1090 - 1094.

154. Шемякин Е. И. О свободном разрушении твердых тел II Текст. / Е. И. Шемякин//ДАН. - 1991.-Т. 316. - №6. - С. 1371 - 1373.

155. Курленя М. В. О масштабном факторе зональной дезинтеграции горных пород и канонических рядах атомно-ионных радиусов Текст. / М. В. Курленя, В. Н. Опарин // Физ.-техн. пробл. разраб. полез, ископаемых. 1996. - № 2.-С. 6- 16.

156. Хакен Г. Синергетика Текст. : пер. с англ. / Г. Хакен. М.: Мир, 1980. -404 с.

157. Родионов В. Н. Диссипативные структуры в геомеханике Текст. / В. Н. Родионов // Варшава: Успехи механики. 1979. - Т. 2, № 4. - С. 97 - 111.

158. Ревуженко А. Ф. Диссипативные структуры в сплошной среде Текст. / А. Ф. Ревуженко // Изв. вузов. Физика. 1992. - №4. - С. 94 - 104.

159. Новое в синергетике. Загадки мира неравновесных структур Текст. М.: Наука, 1996. - 48 с.

160. Писаренко В. Ф. Поведение деформируемого массива подвижных элементов Текст. / В. Ф. Писаренко, И. М. Примаков, М. Г. Шнирман // Дискретные свойства геофизической среды. М.: Наука, 1989. - С. 76 - 85.

161. Дрешер А. Проверка механической модели течения гранулированного материала методами фотоупругости Текст. / А. Ж. Дрешер, Ж. де Йонг Йо-селен // Определяющие законы механики грунтов. М.: Мир, 1975. - С. 144 - 165.

162. Ревуженко А. Ф. О механизме деформирования сыпучего материала при больших сдвигах Текст. / А. Ф. Ревуженко, С. Б. Стажевский, Е. И. Шемякин // Физ.-техн. пробл. разраб. полез, ископаемых. 1974. - № 3. - С. 130 — 133.

163. Бобряков А. П. Однородный сдвиг сыпучего материала. Дилатансия Текст. / А. П. Бобряков, А. Ф. Ревуженко // Физ.- техн. пробл. разраб. полез, ископаемых. 1982. - № 5. - С. 23 - 29.

164. Бобряков А. П. Однородный сдвиг сыпучего материала. Локализация деформаций Текст. / А. П. Бобряков, А. Ф. Ревуженко, Е. И. Шемякин // Физ.-техн. пробл. разраб. полез, ископаемых. 1983. - № 5. - С. 17 - 21

165. Бобряков А. П. О временных структурах в процессах деформирования сыпучей среды Текст. / А. П. Бобряков, В. П. Косых, А. Ф. Ревуженко // Физ.-техн. пробл. разраб. полез, ископаемых. 1990. - № 2. - С. 29 - 39.

166. Эффект самоорганизации искусственных массивов с образованием ячеистых структур в виде пассивного ядра и активной несущей оболочки Текст. / М. В. Курленя и др. // ДАН. 1992. - Т. 323, № 6. - С. 1072 - 1077.

167. Панин Е. И. Структурные уровни деформации твердых тел Текст. / Е. И. Панин, В. А. Лихачев, Ю. В. Гриняев. Новосибирск: Наука, 1985. - 247 с.

168. Структурные уровни пластической деформации и разрушения Текст. / В. Е. Панин и др. Новосибирск: Наука, 1990. - 255 с.

169. Родионов В. Н. Основы геомеханики Текст. / Н. В. Родионов, И. А. Сизов, В. М. Цветков. М.: Недра, 1986. - 301 с.

170. Николис Г. Самоорганизация в неравновесных системах Текст. / Г. Ни-колис, И. Пригожин. М.: Мир, 1979.- 300 с.

171. Адушкин. В. В. Особенности деформирования блочной среды при взрыве Текст. / В. В. Адушкин, А. А. Спивак // Физ.-техн. пробл. разраб. полез, ископаемых. 1990. - № 2. - С. 46 - 52.

172. Спивак А. А. Дифференциальные движения блочных структур при внешних воздействиях Текст. / А. А. Спивак // Геоэкология, инженерная геология, гидрогеология, геокриология. 1999. - № 1. - С. 62 - 76.

173. Козырев С. А. Особенности сейсмического действия массовых взрывов в блочных высоконапряженных массивах Текст. / С. А. Козырев, С. В. Луки-чев // Физ.-техн. пробл. разраб. полез, ископаемых. 1995. - № 1. - С. 51 - 57.

174. Курленя М. В. Проблемы нелинейной геомеханики Текст. : ч. 1 / М. В. Курленя, В. Н. Опарин // Физ.-техн. пробл. разраб. полез, ископаемых. -1999. -№3. С. 12-26.

175. Петухов И. А. Учет дискретности процесса сдвижения при прогнозировании деформаций земной поверхности Текст. / И. А. Петухов, Л. П. Чепен-ко // Сдвижение земной поверхности и устойчивость откосов: сб. тр. / ВНИ-МИ.-Л., 1980.-С. 10-17.

176. КвочинВ.А. Управление сдвижением и удароопасностью горного массива при разработке железорудных месторождений Сибири на основе изучения их геодинамики Текст. : автореф. дис. . д-ра техн. наук / В. А. Кочин; ВостНИГРИ. Новокузнецк, 2000. - 78 с.

177. Геомеханические процессы взаимодействия породных и закладочных массивов при отработке пластовых рудных залежей Текст. / М. Т. Курленя и др. Новосибирск: Наука, 1997.- 175 с.

178. Решение плоской задачи теории упругости для многосвязных областей Текст. : программа 3395.00001-011201-ЛУ/ ИГД СО АН СССР. Рук. Машу-ков В.И. Новосибирск, 1981. - 57 с.

179. Зубков А. В. Зависимость напряженного состояния кровли и стенок камеры от ее трехмерности Текст. / А. В. Зубков // Физ.- техн. пробл. разраб. по-лезн. Ископаемых. 1987. - № 5. - С. 11 - 16.

180. Зубков А. В. Геомеханика и геотехнология Текст. / А. В. Зубков. Екатеринбург: УрО РАН, 2001. - 335 с.

181. Боликов В. Е. Хромитовые месторождения Уральского региона Текст. / В. Е. Боликов, В. X. Беркович,А. Е. Балек // Изв. вузов. Горный журнал. -1997. -№3-4. С. 36-48.

182. Инструкция по наблюдениям за сдвижением горных пород и земной по-, верхности при подземной разработке рудных месторождений Текст. : утв. 03.07.86 Госгортехнадзором СССР. М.: Недра, 1988. - 112 с.

183. Соловьев Ю. А. Системы спутниковой навигации Текст. / Ю. А. Соловьев. М.: Эко-Тренд, 2000. - 268 с.

184. WAVE Software User's Guide Text. / Trimble Navigation Limited Surveying & Mapping Division. Sunnyvale: S. п., 1996. - pag. var.

185. ГеникеА. А. Глобальная спутниковая система определения местоположения GPS и ее применение в геодезии Текст. / А. А. Генике, Г. Г. Побе-динский. М.: Картгеоцентр - Геодезиздат, 1999. - 272 с.

186. Балек А. Е. Натурные исследования процесса деформирования горного массива как диссипативной системы Текст. / А. Е. Балек // Геомеханика в горном деле 2000: докл. междунар. конф. / ИГД УрО РАН. - Екатеринбург, 2000.-С. 9-18.

187. Геомеханические проблемы при проходке и креплении капитальных горных выработок на шахте Центральная Текст. / В. Е. Боликов, А. Е. Балек и др. // Горный журнал. 1998. - № 6. - С. 15-17.

188. Board М. P. In situ measurements and preliminary design analysis for deep mine shafts in highly stressed rock Text. / M. P. Board, M. J. Beus // Rept. Invest./ Bur. Mines US Dep. Inter. 1989. N 9231.- P. 1 - 46.

189. Балек А. Е. Натурные исследования деформирования горного массива в условиях запредельного напряженного состояния Текст. / А. Е. Балек // Геомеханика в горном деле: сб. науч. тр. / ИГД УрО РАН. Екатеринбург, 1999. - С. 129- 140.

190. Разработка наклоннопадающих рудных тел камерами увеличенных размеров Текст. / Н. П. Влох, А. В. Зубков, А. Е. Балек и др. // Горный журнал. 1986.- №8.- С. 26-28.

191. Шуплецов Ю. П. Оценка модуля деформации скального массива по результатам шахтных измерений Текст. / Ю. П. Шуплецов // Физ.-техн. пробл. разраб. полез, ископаемых. 1990. - №1. - С. 28 - 31

192. Гмурман В. Е. Теория вероятностей и математическая статистика Текст. / В. Е. Гмурман. М.: Высшая школа, 1999. - 382 с.

193. Шемякин Е. И. Пространственное напряженно-деформированное состояние в окрестностях горных выработок Текст. / Е. И. Шемякин // Механика горных пород и механизированные крепи: сб. ст. / ИГД СО АН СССР. Новосибирск, 1985.-С. 7- 10.

194. Исследование прочности и деформируемости горных пород Текст. / А. И. Берон и др.; под ред. Берона А. И. М.: Наука, 1973. - 207 с.

195. Глушко В. Т. Оценка напряженно-деформированного состояния массивов горных пород Текст. / В. Т. Глушко, С. П. Гавеля. М.: Недра, 1986. -221с.

196. Введение в механику скальных пород Текст. : пер. с англ. / Д. X. Трол-лоп и др. М.: Мир, 1983. - 276 с.

197. Расчет крепи и охранных целиков подготовительных выработок Текст. / П. В. Егоров и др. М.: Недра, 1995. - 126 с.

198. Сашурин А. Д. Геомеханические модели и методы расчета сдвижения горных пород при разработке месторождений в скальных массивах Текст. : дис. . д-ра техн. наук / А. Д. Сашурин; ИГД УрО РАН. Екатеринбург, 1995.-357 с.

199. Одинцев В. Н. Отрывное разрушение массива скальных горных пород Текст. / В. Н. Одинцев. М: ИПКОН РАН, 1996. - 166 с.

200. Nikolaidis R. Observation of Geodetic and Seismic Deformation with the Global Positioning System Text. : A dissertation for the degree Doctor of Philosophy in Earth Sciences / R. Nikolaidis; University of California. San Diego, 2002. - 275 p.

201. Исследования сдвижения горных пород и проявлений горного давления на железорудных месторождениях Урала Текст. : отчет о НИР / Уральский филиал ВНИМИ; рук. Дьяковский Б. Б. Свердловск, 1965.- 145 с.

202. Обоснование к проекту правил охраны сооружений и природных объектов от вредного влияния подземных разработок на железорудных месторождениях Урала Текст. : отчет о НИР / Уральский филиал ВНИМИ; рук. Дьяковский Б. Б. Свердловск, 1971. - 43 с.

203. Закономерности сдвижения горных пород при подземной разработке месторождений руд черных металлов Урала и Казахстана Текст. : отчет о НИР / ИГД МЧМ СССР; рук. Сашурин А. Д. Свердловск, 1988. - 145 с.

204. Исследование влияния подземной разработки Сарановского месторождения на устойчивость мачты РРС-27а Текст. : отчет о НИР / ИГД УрО РАН; рук. Сашурин А. Д. Екатеринбург, 2002. - 21 с.

205. Балек А. Е. Исследование закономерностей распределения напряжений в элементах камерной системы разработки Текст. / А. Е. Балек; Изв. вузов. Горный журнал. Свердловск, 1987. - 34 с. - Деп. в Черметинформ. 26.01.87, №3779.

206. Балек А. Е. Совершенствование конструкции податливых поддерживающих целиков Текст. / А. Е. Балек; Изв. вузов. Горный журнал. Свердловск, 1987. - 30 с. - Деп. в Черметинформ. 10.02.87, № 3808.

207. А. с. 1508645 СССР, Е 21 С 41/06. Податливый поддерживающий целик Текст. / А. Е. Балек (СССР). № 4345690; заявл. 18.12.87; опубл. 27.05.2000, Бюл. № 15. - С. 469.

208. А. с. 1293340 СССР, МКИ Е 21 С 41/06. Податливый поддерживающий целик Текст. / А. В. Зубков, А. Е. Балек (СССР). № 3965031; заявл. 14.10.85; опубл. 28.02.87, Бюл. № 18. - С. 133.

209. А. с. 1153065 СССР, МКИ Е 21 С 41/06. Податливый поддерживающий целик Текст. / А. В. Зубков, А. Е. Балек, И. П. Лубенец (СССР). № 3679797; заявл. 26.12.83; опубл. 30.04.85, Бюл. № 16. - С. 112.

210. Балек А. Е. Управление горным давлением при камерной системе разработки Текст. / А. Е. Балек// Физ.-техн. пробл. разраб. полез, ископаемых. -1988.-№ 1.-С. 25-31.

211. Балек А. Е. Обеспечение устойчивости горных выработок путем регулируемых подвижек консолидированных породных блоков Текст. / А. Е. Балек // Геомеханика в горном деле 2005: докл. междунар. конф. / ИГД УрО РАН. - Екатеринбург, 2005. - С. 200 - 210.

212. А. с. 1608343 СССР, Е 21 с 41/06. Способ разработки месторождений полезных ископаемых камерной системой Текст. / А. А. Зубков, А. Е. Балек (СССР). № 4612594; заявл. 05.12.88; опубл. 23.11.90, Бюл. № 43. - С. 125.

213. Spang К. Action of fully-grouted bolts in jointed rock and factors of influence Text. / K. Spang, P. Egger // Rock Mechanics and Rock Engineering. 1990. -Vol.23.-№3.- P. 201 -229.

214. Газиев Э. Г. Роль пассивного анкера в восприятии сдвигающих усилий в скальной трещине Текст. / Э. Г. Газиев, JI. В. Лапин // Скальные основания гидротехнических сооружений. М., 1984. - С. 125 - 132. - (Сб. тр. / Гидропроект. - Вып. 95).

215. Кулаков В. Н. Исследование и выбор параметров механического упрочнения целиков анкерами Текст. / В. Н. Кулаков, Н. В. Ноздричев // Физ-техн. пробл. разраб. полез, ископаемых. 1985. - № 4. - С. 68 - 73.

216. Балек А. Е. Процессы самоорганизации в иерархически блочной геомеханической среде при техногенном воздействии Текст. / А. Е. Балек, А. Л. Замятин // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2006. - № 7.- С. 145 - 153.

217. Современная геодинамика и проблемы геомеханики в горном деле Текст. / А. Д. Сашурин, В. Е. Боликов, А. Е. Балек и др. // Горный журнал. -2005. № 12. - С. 102 - 107.

218. КурленяМ. В. Об эффекте аномально низкого трения в блочных средах Текст. / М. В. Курленя, В. Н. Опарин, В. И. Востриков // Физ.-техн. пробл. разраб. полез, ископаемых. 1997. - № 1. - С. 3 - 16.

219. Сейсмическое воздействие взрывов на конструктивные элементы камерной системы разработки Текст. / А. X. Дудченко и др. // Разработка рудных месторождений: респ. межвед. науч. техн. сб.- Вып. 32. Киев: Техника, 1981.-С. 40-44.

220. Балек А. Е. Натурные исследования по обеспечению устойчивости капитальных выработок в условиях запредельного напряженного состояния Текст. / А. Е. Балек // Известия / УГГГА. Серия: Горное дело. Екатеринбург. - 2000. - Вып. 11. - С. 209 - 214.

221. Правила охраны сооружений и природных объектов от вредного влияния подземных разработок на месторождениях руд черных металлов Урала и Казахстана Текст. : утв. Минметом СССР 02.08.90. Свердловск: ИГД Мин-мета СССР, 1990.-64 с.

222. Инструкция о порядке утверждения мер охраны зданий, сооружений и природных объектов от вредного влияния горных разработок Текст. : утв. Госгортехнадзором РФ 28.03.96. М., 1996. - 26 с.

223. Исследование НДС массива вокруг ствола Южная-2, камер дробилки и дозаторной гор. -320 м с целью обеспечения устойчивости крепи Текст. : отчет по НИР/ ИГД УрО РАН; рук. Балек А. Е. Екатеринбург, 2001. - 43 с.

224. Зубков А. В. Новый метод управления горным давлением Текст. / А. В. Зубков, А. Е. Балек, И. П. Лубенец // Горный журнал. 1988. - № 1. - С. 54 -57.

225. Балек А. Е. Управление напряженно-деформированным состоянием скального массива путем регулируемых подвижек консолидированных геоблоков Текст. / А. Е. Балек // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2005. - № 6. - С. 164 - 170.

226. Прочность, структурные изменения и деформация бетона Текст. / НИ-ИЖБ; под ред. А. А. Гвоздева. М.: Стройиздат, 1978. - 299 с.

Информация о работе

Балек, Александр Евгеньевич
доктора технических наук
Екатеринбург, 2006
ВАК 25.00.20

Диссертация

Управление напряженно-деформированным состоянием скального массива при подземной разработке рудных месторождений системами с обрушением - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы