Влияние массовых взрывов на распределение динамических явлений и афтершоков Кочуринского землетрясения в горной Шории

Серяков, Александр Викторович

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Влияние массовых взрывов на распределение динамических явлений и афтершоков Кочуринского землетрясения в горной Шории
ВАК РФ 25.00.20, Геомеханика, разрушение пород взрывом, рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика

Автореферат диссертации по теме "Влияние массовых взрывов на распределение динамических явлений и афтершоков Кочуринского землетрясения в горной Шории"

Серяков Александр Викторович

ВЛИЯНИЕ МАССОВЫХ ВЗРЫВОВ НА РАСПРЕДЕЛЕНИЕ

ДИНАМИЧЕСКИХ ЯВЛЕНИЙ И АФТЕРШОКОВ КОЧУРИНСКОГО ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ В ГОРНОЙ ШОРИИ

Специальность 25.00.20 — «Геомеханика, разрушение горных пород, рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика»

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Серяков Александр Викторович

ВЛИЯНИЕ МАССОВЫХ ВЗРЫВОВ НА РАСПРЕДЕЛЕНИЕ

ДИНАМИЧЕСКИХ ЯВЛЕНИЙ И АФТЕРШОКОВ КОЧУРИНСКОГО ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ В ГОРНОЙ ШОРИИ

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Работа выполнена в Институте горного дела Сибирского отделения Российской Академии наук

Научный руководитель — доктор технических наук

Еременко Андрей Андреевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Рыжков Юрий Александрович

доктор физико-математических наук Шер Евгений Николаевич

Ведущая организация — Институт комплексного освоения недр РАН

Защита диссертации состоится «24» марта 2006 г. в 11 часов на заседании диссертационного совета Д003.019.01 в Институте горного дела СО РАН (630091, г. Новосибирск, Красный проспект, 54)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИГД СО РАН.

Автореферат разослан «22» февраля 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, профессор

РОС НАЦИОНАЛЬНАЯ I БИБЛИОТЕКА |

ггзМи

Федулов А. И.

тел

чт

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы Важнейшей отраслью экономики России является металлургическая промышленность. В сейсмоактивной Алтае-Саянской складчатой области разрабатывается Таштаг ольское железорудное месторождение, которое поставляет качественное сырье для металлургических заводов Западной Сибири В настоящее время очистные и подготовительные работы ведутся на глубине 600-900 м и более от уровня земной поверхности. С увеличением глубины ведения горных работ происходит рост исходного поля напряжений горного массива. Проходка выработок и отработка рудных блоков вызывает дополнительную концентрацию напряжений в отдельных частях массива, и напряжения здесь могут в несколько раз превышать исходные значения. Их уровень сопоставим с пределами прочности горных пород на разрушение, поэтому после технологических и массовых взрывов, предшествующих отработке очередного блока, в рудном и вмещающем массивах регистрируется большое количество проявлений горного давления в динамической форме в виде горных ударов, микроударов, толчков и др.

Существенное осложнение геомеханической обстановки на месторождении вызвало Кочуринское землетрясение, произошедшее 5 02 1988 г. в нескольких километрах от отрабатываемого шахтного поля Землетрясение и его афтершоки ввиду непосредственной близости к району отработки технологических блоков влияют на формирование зон возникновения динамических явлений высоких энергетических классов. Массовые взрывы в свою очередь воздействуют на эпицентральную зону землетрясения, провоцируют афтершоки различной мощности. Поэтому изучение характера пространственно-временного распределения динамических явлений в шахтном поле, а также взаимовлияния эпицентральной зоны землетрясения и района проведения массовых взрывов на месторождении является актуальной научной и практической задачей

Целью работы является разработка и реализация экспериментально-аналитической модели пространственно-временного распределения динамических явлений в пределах шахтного поля месторождения и афтершоков Кочуринского землетрясения.

Идея работы заключается в учете скоростей развития квазистатических деформационных процессов в массиве горных пород, вызванных массовыми взрывами.

Задачи исследований:

— выявить характер пространственно-временного распределения динамических явлений в шахтном поле при массовых взрывах;

— создать программный комплекс расчета и анализа напряженно-деформированного состояния массива горных пород, вызванного динамической нагрузкой при взрыве технологических блоков, учитывающий временной характер процесса разрушения;

— установить особенности развития зон разрушений в окрестности отбиваемых рудных блоков при ведении очистных работ на различных глубинах;

— оценить скорости квазистатических деформационных процессов, вызванных отбойкой блоков, и их влияние на эпицентральную зону Кочуринского землетрясения.

Методы исследований включают анализ и обобщение экспериментальных данных микросейсмического контроля состояния породного массива; численные методы решения динамических задач механики горных пород; анализ расчетных и фактических данных; методы статистической обработки экспериментальных данных.

Основные научные положения, защищаемые автором:

— степень удароопасности участков месторождения определяется скоростью распространения квазистатических возмущений в массиве горных пород при массовых взрывах;

— особенности развития процесса разрушения в массиве горных пород с учетом последовательности отбойки рудных блоков устанавливаются с помощью разработанного программного комплекса расчетом значений интеграла повреждаемости для динамических полей напряжений;

— условия уменьшения зон разрушения и их смещения во вмещающие породы при отбойке рудных блоков на месторождении создаются при увеличении глубины ведения горных работ,

— оценка скоростей деформационных процессов в массиве горных пород, инициированных взрывами, достигается путем определения интенсивности динамического воздействия на различные участки

месторождения с учетом параметров афтершоков Кочуринского землетрясения.

Достоверность научных результатов, выводов и рекомендаций подтверждается использованием апробированных методик при обработке данных микросейсмической активности участков месторождения; корректной постановкой краевых задач механики горных пород; применением обоснованного и апробированного математического аппарата; соответствием результатов расчетов с установленными ранее закономерностями деформирования массива горных пород при динамических воздействиях; удовлетворительным согласованием полученных теоретических результатов с фактическими данными.

Научная новизна работы:

— разработан новый способ оценки удароопасности участков месторождения, основанный на определении скорости распространения квазистатических возмущений в массиве горных пород при массовых взрывах;

— создан программный комплекс, в возможности которого входит расчет динамических полей напряжений и моделирование развития процесса разрушения породного массива во времени с учетом последовательности отбойки рудных блоков;

— установлено, что увеличение глубины отработки месторождения приводит к уменьшению областей разрушений, вызванных действием волн напряжений, возникающих после взрыва технологических блоков, и смещению этих областей во вмещающий массив;

— определены диапазоны изменения скоростей квазистатических деформационных процессов в горных породах, инициированных взрывной отбойкой блоков на флангах месторождения.

Личный вклад автора состоит в разработке новых способов определения степени удароопасности участков отрабатываемых месторождений; в постановке динамических задач механики горных пород, разработке процедур и алгоритмов их численной реализации; в установлении закономерностей деформирования и разрушения породного массива после взрывов технологических блоков; в анализе пространственно-временного распределения сейсмических событий на Таштагольском месторождении.

Практическая ценность работы заключается в том, что:

— предложенный способ оценки степени удароопасности различных участков месторождения позволяет определить области массива, в которых будет происходить активизация сейсмических процессов, вызванных массовыми взрывами;

— разработанный комплекс программ дает возможность прогнозирования развития зон разрушений в массиве горных пород во время взрывной отбойки руды и при последовательной отработке расположенных рядом блоков;

— оценка скоростей квазистатических деформационных процессов, инициированных отработкой месторождения, позволяет прогнозировать время активизации областей концентрации динамических явлений и эпицентральной зоны Кочуринского землетрясения.

Реализация работы в промышленности. Научные результаты и практические рекомендации, разработанные автором, внедрены на удароопасном Таштагольском месторождении, экономический эффект от их внедрения составил более 160 тыс. руб. (в ценах 2005 г.).

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались на III Международной научно-пракгической конференпии "Наукоемкие технологии добычи и переработки полезных ископаемых" (Новосибирск, 2003 г.); Международном научном симпозиуме "Неделя горняка - 2004" (Москва, 2004 г.); IV Международной научной конференции "Физические проблемы разрушения горных пород" (Москва, 2004 г.); Международной конференции "Проблемы и перспективы развития горных наук", посвященной 60-летию Института горного дела СО РАН (Новосибирск, 2004 г.); Международном научном симпозиуме "Неделя горняка - 2005" (Москва, 2005 г.); Международной научной конференции "Геодинамика и напряженное состояние недр Земли" (Новосибирск, 2005 г.); Impact of Human activity on the Geological Environment — International symposium of the international society for rock mechanics — BRNO, Czech Republic, 18-20may 2005; Международном научном симпозиуме "Неделя горняка - 2006" (Москва, 2006 г.).

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 10 печатных работ.

Объем и структура диссертации.

Диссертация состоит из 4 глав, введения и заключения, изложенных на 167 страницах машинописного текста, содержит 133 рисунка, 3 таблицы, списка литературы из 112 наименований и 1 приложения.

Автор выражает искреннюю признательность научному руководителю д.т.н. Еременко А. А., сотрудникам лаборатории физико-технических геотехнологий за ценные замечания при обсуждении результатов исследований, а также работникам ВостНИГРИ, Таштагольского филиала ОАО "Евразруда" и службе ППГУ Таштагольского рудника за советы и помощь, оказанную при выполнении работы.

Содержание работы

В первой главе выполнен обзор и анализ работ, посвященных геомеханическим особенностям региона, в котором расположено Таштагольское месторождение, а также развитию представлений о механизме возникновения и способах прогноза сейсмических и динамических явлений.

Таштагольское железорудное месторождение разрабатывается в сейсмоактивной Алтае-Саянской складчатой области. Большой вклад в изучение геомеханического состояния массива в областях расположения рудных месторождений в Алтае-Саянском горном районе внесли. И. М. Батугина, С. А. Батугин, П. В. Егоров, А. А. Еременко, В. А. Квочин, М. В. Курленя, Л.М.Лазаревич, А.В.Леонтьев, Б. В. Шрепп, А. Т. Шаманская и др. В их работах определены направления действия и значения главных напряжений на различных глубинах. Установлено, что для Таштагольского месторождения главные напряжения на глубине 300-600 м находятся в соотношении с, :о2 :о3 = 2,5• 1,3:1,0. В зоне влияния очистной выработки происходит перераспределение исходного поля напряжений и величины главных напряжений имеют следующие значения: горизонтальные вкрест простирания - 5уН, горизонтальные по простиранию - 3,5уН, вертикальные -уН.

Добыча магнетитовой руды на месторождении осуществляется системой этажного принудительного обрушения с взрывной отбойкой блоков на компенсационные камеры и зажатую среду. Массовые взрывы, сейсмическая энергия которых достигает 109Дж, оказывают существенное влияние на блочную структуру массива в районе месторождения. В настоящее время очистные работы достигли глубины 1000 м и постоянно сопровождаются

проявлениями горного давления в динамической форме. Для Таштагольского месторождения установлено, что максимальные по энергетическим классам динамические явления в массиве возникают после проведения массовых взрывов по обрушению блоков. В связи с этим особую актуальность приобретает задача теоретического и экспериментального определения пространственно-временного распределения сейсмических событий в массиве после взрывной отбойки технологических блоков.

Значительный вклад в исследование сейсмической активности шахтных полей, деформационных процессов при добыче полезных ископаемых, причин возникновения горных ударов и механизма их проявления на различных месторождениях внесли российские и зарубежные ученые: И. М Батугина, П. В. Егоров, А. А. Еременко, А. А. Козырев, В. С. Куксенко, С. В. Кузнецов, А. М. Линьков, В. А Мансуров, А. А. Маловичко, И. М. Петухов, В. И. Панин, В. Н. Опарин, А. Д. Сашурин, О. А. Хачай, Н. Х1е, в. Рапзеаи и др. В их работах предложены и проанализированы теоретические модели разрушения горных пород, являющиеся основой для изучения и прогноза динамических явлений высоких энергетических классов, определены основные факторы, способствующие зарождению и развитию очагов динамических явлений, изучена роль естественных и техногенных полей напряжений. Установлена знакопеременная реакция массива на взрывное воздействие в ближней зоне и экспериментально доказано существование волн маятникового типа, представляющих собой класс медленных деформационных волн.

Изучение причин возникновений сейсмических событий тесно связано с разработкой моделей разрушения горных пород. В настоящее время предложен ряд гипотез разрушения геоматериалов (теория лавинно-неустойчивого трещинообразования; иерархическая модель блочной среды, развитая М А. Садовским; кинетическая теория прочности и др.). Наиболее полно отражает основные закономерности разрушения твердых тел при динамической и статической нагрузках кинетическая теория прочности, предложенная С. Н. Журковым.

Прогноз степени удароопасности при отработке месторождений часто осуществляется с помощью микросейсмического районирования. Для этой цели на многих удароопасных месторождениях построены сейсмостанции, позволяющие регистрировать сейсмические события в зоне ведения горных работ. Микросейсмическое районирование позволяет устанавливать области массива горных пород, где достигается предельное напряженное состояние

среды. Однако ответа на вопрос, что происходит в зоне повышенных напряжений, идет ли постепенная релаксация напряжений, или, напротив, уровень напряжений здесь повышается, получить пока не удается. Для этого привлекается анализ пространственно-временного характера распределения динамических явлений.

Известно несколько подходов, применяемых в стране и за рубежом. В одном из них, разработанном сотрудниками ГИ КНЦ РАН одновременно рассматриваются два однопараметрических критерия, отражающих временное и пространственное изменение микросейсмичности: вариацией временных интервалов между сейсмическими событиями и изменение их фрактального распределения. В другом подходе, развиваемом в КГАУ, используется двухстадийная модель разрушения. Предлагаемый алгоритм прогнозирования включает: выделение пространственных областей подготовки горного удара (кластера); прогноз времени разрушения. По окончании первой стадии выделяются независимые друг от друга пространственные области подготовки крупного разрушения. После этого анализируется геодинамическое состояние каждого кластера.

Вместе с тем, анализ работ, выполненных в последнее время в этом направлении, позволил выделить ряд обстоятельств, которые необходимо учитывать при проведении исследований геомеханического состояния среды в районе отработки удароопасных месторождений Во-первых, это факт существования в массиве волн с различными скоростями распространения за счет трансляционных и вращательных движений геоблоков. Во-вторых, формирование квазистатических деформационных процессов, инициируемых проведением технологических взрывов различной мощности.

Анализ состояния вопроса позволил сформулировать цель и задачи исследований.

Во второй главе изложены результаты экспериментального исследования сейсмической активности на месторождении после проведения массовых взрывов.

Для определения характера распределения динамических явлений в шахтном поле проведен анализ микросейсмической информации, полученной сейсмостанцией "Таштагол", после массовых взрывов в этаже -280--210 м. За период 1990-2005 гг на горизонте проведено обрушение технологических блоков №10-25.

Взрыв блока инициирует волну напряжений в массиве, распространяющуюся в радиальном направлении, после прохождения

которой начинается квазистатический процесс деформирования геологических структур. Характеристикой такого процесса может служить "радиальная" скорость распространения подвижек массива от места взрыва до очага динамического явления, вычисляемая по формуле:

^ (1)

где И, - расстояние от очага взрыва до 1-го динамического явления, ^ -время, прошедшее с момента взрыва до толчка

Поскольку промежуток времени ДТ с момента массового взрыва до первого технологического взрыва в шахте составляет примерно 12 суток, а распределение динамических явлений во времени не равномерное, то при определении УКж1 период АТ был разбит на следующие интервалы: — от 1 до 59 секунд, Д^ — от 1 до 59 минут, А1:, — от 1 до 24 часов, Д14 — от 1 до 12 суток. Выявлены особенности проявления динамических явлений в зависимости от района отработки на основе распределения скоростей У^ при обрушении блоков в центральной, северной и южной части месторождения Установлено, что изменение скоростей Уш в зависимости от времени 1 возникновения сейсмических событий аппроксимируется степенной функцией. Графики аппроксимирующих функций для скоростей распространения динамических явлений приведены на рис. 1, где кривые с номером 1,2.3 соответствуют северной, центральной и южной части месторождения. Рис. 1 а-г отвечают временным интервалам Д1,—М4.

На основе анализа экспериментальных данных микросейсмической активности установлено, что южный участок месторождения быстрее реагирует на взрывное воздействие. Это связано с монолитным строением массива горных пород данной области по сравнению с породным массивом всего месторождения Установлено, что скорости распространения динамических явлений УКд<, на северном фланге в 1,5-2 раза больше, чем в центральной и южной части месторождения, что объясняется наличием крупных тектонических нарушений и даек в этой области, а также неустойчивым состоянием блочного массива в связи с подработкой охранного целика под реку Кондома.

В качестве другой характеристики пространственно-временного распределения динамических явлений была принята "относительная" скорость распространения динамических явлений, определяемая по формуле

' 1,1+1

где 1,1+1 — хронологически последовательные динамические явления, Я — расстояние и время между ними.

а б

явлений после обрушения блоков в северной (1), центральной (2) и южной (3) частях месторождения

Установлено, что изменение скоростей У^, после обрушения блоков, находящихся в северной, центральной и южной части месторождения носит импульсный характер, определяемый особенностью геологической структуры массива (рис. 2). Высокие значения УЯс] на северном фланге месторождения свидетельствуют о том, что в шахтном поле образуются места концентрации динамических явлений, а интенсивный импульсный характер поведения скорости на всей стадии процесса говорит о большой концентрации толчков. Скорости УЛс| на южном фланге в 2-3 раза больше, чем на северном, что указывает на образование областей концентрации динамических явлений меньшего объема. Отсутствие импульсных всплесков скорости на завершающей стадии процесса позволяет предположить, что зоны концентрации толчков интенсивно формируются в начальный момент времени и располагаются вплотную друг к другу.

Основные выводы, полученные при анализе параметров УЯа(, и УКе1, привели к задаче трехмерного исследования распределения сейсмических событий с учетом данных о геологическом строении породного массива Экспериментальные исследования проведены применительно к условиям обрушения блоков №15-19 в этаже -280 -210 м. По геологическим картам гор. -3 50--140 м определялись особенности строения массива горных пород в области локализации толчков. Зоны концентрации динамических явлений устанавливались методами кластерного анализа.

а б

Рис. 2. Характер изменения скорости УК£| после обрушения блоков в северной (а), центральной (б) и южной (в) части месторождения; Ив — номера сейсмособытий

Выделены четыре области концентрации динамических явлений на гор. -140 м, восемь на гор. -210 м, семь на гор -280 м и две области на гор. -350 м. Анализ геологического строения пород в областях концентрации толчков позволил дать геологическую классификацию структур массива, реагирующих на взрывное воздействие. Установлено, что ббльшая часть динамических явлений после отбойки блоков №15-19 произошла на горизонтах -210 и -280 м, то есть на той же глубине, что и отрабатываемые блоки.

Оценка степени удароопасности участков месторождения, содержащих области концентраций динамических явлений, проводилась с помощью следующих физических параметров:

1. Времени 10 с момента взрыва до момента регистрации первого события в соответствующей области;

2 Радиальной скорости У^ распространения возмущения при взрывах от центра взорванного блока до первого динамического явления в рассматриваемой области;

3. Относительной скорости У^, деформационных процессов вычисляемой по формуле (2) для хронологически последовательных событий в этой области;

4. Среднего энергетического класса К зоны концентрации динамических явлений, рассчитываемого как среднее арифметическое энергетических классов всех событий, входящих в эту зону.

Значения рассмотренных физических характеристик деформационных процессов в различных геологических структурах представлены в таблице 1.

Таблица 1

Область массива горных пород, реагирующая на взрывное воздействие Диапазон изменения Энергети-ческии класс К

У^,-1(Г2м/с у;е1,-ю-2м/с

Контакты руд и пород 4,5-52,3 0,06-10,0 2,6

Дайки 0,2-17,7 0,1-2,7 1,6

Трещины 0,5-37,2 0,05-1,6 3

Тектонические трещины 0,1-32,9 0,2-26,2 3

Установлено, что определяющее влияние на удароопасность массива горных пород месторождения оказывают деформационные процессы, вызванные массовыми взрывами. После взрывного воздействия в массиве активизируются геологические структуры, в которых начинается деформационный квазистатический процесс, вызывающий последующие динамические явления в данной области.

В третьей главе приведены результаты математического моделирования перераспределения динамических полей напряжений, а также развитие процесса разрушения в массиве горных пород при ведении очистных работ

на различных глубинах. Моделирование было проведено для условий плоской деформации (что обосновано результатами экспериментального исследования пространственно-временного распределения динамических явлений).

В систему уравнений, описывающих распространение волн напряжений в сплошной среде, входят: уравнения движения:

(3)

ск дх ду Л <3х ду

где и, V- компоненты скорости вдоль координат х,у соответственно, а^.а^

- нормальные, а^ - касательные компоненты тензора напряжений; уравнение неразрывности:

рЛ=Ру (4)

где р0,У0- начальная плотность и объем, р ,У -текущая плотность и объем; закон Гука:

где - компоненты девиатора тензора напряжений, <1[ - компоненты девиатора тензора скоростей деформации, О - модуль сдвига.

Для решения системы (3-5) использовалась разностная схема Уилкинса с реализацией граничных условий на основе метода свободных элементов. Разработан алгоритм и создана программа расчета динамических полей напряжений, возникающих при взрыве блока. Базовые расчеты перераспределения полей напряжений с течением времени осуществлялись для однородной упругой среды со свойствами:

Е = 60000 МПа V = 0,25 р0 =3500 кг/м3 а = 5000 м/с где Е - модуль Юнга, V - коэффициент Пуассона, а - скорость звука.

Взрывное воздействие на массив моделировалось заданием на контуре блока нормального давления. Размеры взрываемых блоков приняты равными 30x60 м, что соответствует размерам блоков, отбиваемых на месторождении.

В качестве критерия прочности использован временной критерий С. Н. Журкова:

х = х0.ехр(и^) (6)

где то — период тепловых колебаний атомов в кристаллической решетке, ио

— начальная энергия активации (начальный активационный барьер), у — структурный параметр, характеризующий скорость падения активационного

барьера с ростом напряжений, ст — напряжение, Т — температура, т — время до разрушения.

Значения коэффициентов в (б), характеризующие прочностные свойства горных пород, выбраны в соответствие с данными экспериментальных исследований, выполненных в КузГГУ: т0 =8,110~нс, ио= 1,578 10 "Дж, у = 2,3-10-21м\ В качестве а было использовано первое главное растягивающее напряжение ег,. Величина нормального давления на стенки обрушаемого блока в зависимости от времени определялась формулой, Р„ = Р0 ехр(~ й), где Р„ = 200МПа, к = 70.

На основе расчетов динамики напряженного состояния массива горных пород, установлены области разрушения в рудном теле и вмещающих породах при последовательном обрушении двух смежных блоков. Динамика изменения зон разрушения со временем при взрывном разрушении первого блока представлена на рис.3-

§й!й

ЩШ

Рис. 3- Развитие областей разрушения при последовательном обрушении двух смежных блоков; а-в — после 0,01 ; 0,04 и 10 секунд с момента взрыва первого блока; г-е — после 0,08 ; 0,1 и 10 секунд с момента взрыва второго блока; 1,2 — блоки; 3 — шахтное поле; 4 — области разрушения после отбойки первого блока; 5 — области разрушения после отбойки второго блока.

Значение интеграла повреждаемости [ в элементах фиксировалось и

учитывалось при расчете разрушения после взрыва второго блока. Установлено, что после взрывной отбойки второго блока процесс разрушения развивается в рудном теле сначала в сторону ведения очистных работ, а затем в противоположном направлении. Расчет процесса разрушения в среде, имеющей начальные напряжения и ст"а,, показал, что

последовательное развитие процессов разрушения в рудном теле сначала справа, затем слева от второго обрушаемого блока сохраняется.

Массовый взрыв разрезного блока №17, положивший начало отработке нового горизонта -350 м, еще более увеличил глубину очистных работ. В связи с этим было рассмотрено развитие областей разрушения, возникающих в массиве после взрывов блоков, при различном значении сжимающих напряжений о действующих вкрест простирания рудного тела.

Необходимость таких расчетов вызывается незначительной мощностью рудного тела и большой глубиной горных работ, при которых коэффициент концентрации этих напряжений растет нелинейно по мере увеличения глубины.

Расчеты, выполненные для различных значений увеличивающихся до величины напряжений оп, действующих по простиранию рудного тела, показали, что происходит пропорциональное уменьшение размеров области разрушения.

Дальнейший рост значений ст^ вызывает резкое уменьшение зон

разрушения во вмещающих породах, а их конфигурация становится близка к круговой (рис. Ц). Зоны разрушения располагаются преимущественно в областях рудного тела и вмещающих пород, прилегающих к углам отрабатываемого блока. Установленные особенности характера изменения зон разрушения вмещающего массива в результате мощного взрывного воздействия на разных глубинах качественно подтверждаются пространственным распределения динамических явлений при отбойке разрезных блоков на глубоких горизонтах месторождения.

щМшт?

Рис. Ч- Конфигурация зон разрушений (а,б) и распределение динамических явлений (в,г) после огбойки разрезных блоков на глубине 750-890 м; 1 — блок; 2 — зона разрушения; 3 — динамические явления; 4 — горные выработки.

В четвертой главе исследована сейсмическая активность эпицентральной зоны Кочуринского землетрясения и предложена математическая модель, позволяющая дать оценку воздействия массовых взрывов на очаг землетрясения.

Кочуринское землетрясение произошло 5.02.1988 г. в непосредственной близи от г. Таштагол силой 5 баллов и сейсмической энергией 109 Дж. Установлено, что эпицентр землетрясения находился в юго-восточной части г. Таштагол в долине реки Кочура на расстоянии 800 м от впадения ее в реку Кондома и 4 км от шахтного поля месторождения. На основе изучения данных сейсмостанции «Таштагол» установлено, что изменение энергии афтершоков от времени носит гиперболический характер, а скачкообразное изменение их длительности связано с сейсмическим воздействием массовых взрывов на окружающую среду. Количество афтершоков N за год, начиная с

1988 по 1992 гг. значительно уменьшилось до некоторого среднего значения, а с 1993 по 2003 гт. наблюдалось возрастание и убывание параметра N с периодом в 5 лет. Активизация эпицентра землетрясения происходит после мощного взрывного воздействия на блочный массив, интенсивность которого определяется массой ВВ и расположением блока в шахтном поле. Так, например, в течение 1998 и 1999 гг. активность землетрясения фиксировалась каждый месяц При этом массовые взрывы вызывали

отклик в эпицентральной зоне через 3-5 суток.

10 0 90 80 70 60 5.0 40 30 20 1 О 00

J К

й^й

д афгершоки массовые взрывы

Рис. Характер сейсмической активности Кочуринского

землетрясения в 1999 г при массовых взрывах; К - энергетический класс событий

Аналитическая оценка воздействия массовых взрывов на эпицентральную зону землетрясения, выполненная в работе, основана на явлении трансляционного и вращательного движения геоблоков, вызываемого действием волн напряжений. Интенсивность протекания квазистатических деформационных процессов в различных областях массива горных пород связывается с величиной максимального динамического воздействия на эту область. В случае меньших, более чем на порядок, пределов прочности межблочных контактов на сдвиг, чем на сжатие, в качестве такой величины принято максимальное касательное напряжение. С учетом временного характера процессов разрушения в межблочных контактах, зависимость времени реализации подвижек блоков I по межблочным контактам от величины касательных напряжений принята в виде;

где A, n — некоторые константы, большие нуля, т — максимальное касательное напряжение, достигаемое в данной точке за все время прохождения волнового возмущения.

На этой основе разработана математическая модель взаимодействия очагов взрывов и эпицентра Кочуринского землетрясения, включающая следующие этапы: а) определение в каждой расчетной точке максимальной величины т^, достигаемой здесь за все время прохождения волн напряжений (с помощью комплекса программ, устанавливающих распределение динамических напряжений в массиве горных пород после взрывов блоков); б) расчет с использованием зависимости (8) времени прихода квазистатической подвижки массива в каждую точку расчетной области; в) установление конфигурации границы распространения квазистатического деформационного процесса в любой момент времени.

Неизвестные параметры А и п в уравнении (8) были определены на основе уникальной геомеханической обстановки, сложившейся на месторождении после взрыва блока №13 в этаже -280—210 м. Через 25 с после отбойки блока в его ближайшей окрестности произошел горный удар с сейсмической энергией 2,3-10'Дж. Мощное динамическое воздействие на окружающий породный массив вызвало через 5 дней и 11 часов один из самых сильных афтершоков землетрясения, зарегистрированных за последние 10 лет (рис 5Т При решении системы из двух уравнений вида (8) для известных времен возникновения горного удара и афтершока землетрясения (соответственно 530000 и 25 с) и значениях касательных напряжений тш, достигаемых в области горного удара и эпицентра землетрясения (соответственно 0,1782МПа и 54,77 МПа), были получены следующие значения констант: А=28237; п=1,7.

На основе расчета пространственно-временного распределения т^ с помощью формулы (8) можно установить в любой момент времени границу распространения квазистатического деформационного процесса. Аналш расположения этой границы и пространственно-временного распределения динамических явлений после взрыва показал, что более половины всех динамических явлений связано с фактом прохождения деформационной волны через соответствующую область массива горных пород.

Рис Положение фронта деформационной волны и очаги сейсмических событий через 10 мин. после взрыва; I — отрабатываемый блок; II — фронт волны, III — горные выработки; 1-17 — хронологически последовательные динамические явления

Конфигурация фронта волны и местоположение динамических явлений на гор. -210 м через 10 мин. после взрыва приведено на рис 6. Определена скорость движения фронта волны в первые 10 мин. после взрыва, которая равна 32 10"2 м/с, что согласуется с радиальными скоростями распространения толчков У^ в массиве горных пород на месторождении.

Заключение

В диссертации, являющейся научно-квалификационной работой, содержится решение задачи создания и реализации экспериментально-аналитической модели пространственно-временного распределения сейсмических и динамических явлений на Таштагольском месторождении и в эпицентральной зоне Кочуринского землетрясения, имеющей существенное значение в области геомеханики, применительно к подземной разработке рудных месторождений.

Основные научные и практические результаты работы заключаются в следующем:

1. Предложен и апробирован новый способ оценки удароопасности участков месторождения, заключающийся в установлении радиальной и относительной скоростей распространения динамических явлений в горных породах после проведения массовых взрывов. Степень взрывного воздействия на окружающий массив определяется радиальной скоростью динамических явлений, изменение которой в координатах скорость-время описывается степенной функцией. Установлена зависимость значений радиальной скорости на северном и южном фланге месторождения от структуры массива и наличия в нем тектонических нарушений. Мерой интенсивности развития деформационных квазистатических процессов в зонах массива, активизированных взрывной волной, является относительная скорость распространения динамических явлений. Импульсный характер ее изменения во времени определяет наличие в массиве зон концентрации динамических явлений и их относительное расположение: рассредоточение зон концентрации толчков на северном фланге и сближение очагов динамических явлений на южном фланге месторождения.

2. Установлены сейсмоактивные зоны массива горных пород различных участков месторождения, которые реагируют на мощное взрывное воздействие. С помощью временных, скоростных и энергетических параметров, характеризующих сейсмический процесс в зонах концентрации динамических явлений, определены удароопасные участки в шахтном поле при отработке технологических блоков центральной части месторождения. Установлено, что определяющее воздействие на породный массив месторождения оказывают квазистатические деформационные процессы, распространяющиеся от границ взрываемого блока, поскольку значения относительной скорости в областях концентрации толчков в 5-10 раз меньше радиальной.

3. На основе разностной схемы Уилкинса и метода свободных элементов разработан комплекс программ, позволяющий проводить расчеты динамических полей напряжений, возникающих в массиве горных пород при последовательной отбойке рудных блоков. Вычисление интеграла повреждаемости согласно концепции длительной прочности С. Н Журкова и сохранение его значений при моделировании обрушения серии блоков, позволяет исследовать динамику процесса разрушения. Проведенные численные эксперименты показали, что созданный комплекс может эффективно использоваться при моделировании отработки рудных тел в удароопасных условиях.

4 С помощью математического моделирования установлена последовательность разрушения массива горных пород при понижении горных работ и их развитии на вновь вводимых горизонтах. Выявлено, что увеличение глубины отработки вызывает уменьшение зон разрушения и их смещение во вмещающие породы. При последовательной отработке блоков на начальном этапе динамического воздействия разрушение в горных породах развивается в направлении фронта ведения очистных работ, затем в противоположном направлении.

5. В рамках принятой теории временного накопления повреждаемости построена математическая модель распространения квазистатических деформационных процессов в массиве горных пород от очага взрыва до эпицентральной зоны землетрясения. Установлены особенности конфигурации фронта деформационной волны и определены значения скоростей ее движения в зависимости от времени, прошедшего с момента обрушения блока.

Экономический эффект от внедрения результатов исследований на Таштагольском месторождении ОАО "Евразруда" составил более 160 тыс. руб. (в ценах 2005 г.)

Основные научные и практические результаты диссертации изложены в следующих опубликованных работах:

1. Серяков В. М. Напряженное состояние вмещающих пород при отработке участков Шерегешевского месторождения. [Текст] / В. М. Серяков, А. В. Пестерев, А. В. Серяков // Горный инф.-аналитический бюллетень.— 2002 —№2.

2. Серяков В. М. Геомеханическое обоснование параметров скважинных зарядов при отбойке напряженного массива [Текст] / В. М. Серяков, Г. Н. Волченко, А. В. Серяков // ФТПРПИ. — 2003. — №5 — С. 23-29

3. Серяков В. М. Геомеханическое обоснование параметров скважинных зарядов при отбойке блоков на глубоких горизонтах железорудных месторождений [Текст] / В. М. Серяков, Г. Н. Волченко, А. В. Серяков // Горный инф.-аналитический бюллетень.— 2004 — № 10. — С. 98-103

4. Еременко А. А Исследование микросейсмических полей для оценки опасности горных ударов [Текст] / А А.Еременко, В.А.Еременко, А. В. Серяков, В. В. Дорогунцов, В. Н. Филиппов // Горный инф.-аналитический бюллетень.— 2004 — №11. — С. 60-63

5. Серяков В. М. Геомеханическое обоснование схем отбойки рудных блоков, учитывающих перераспределение статического поля напряжений при короткозамедленном взрывании [Текст] / В. М. Серяков, Г. Н. Волченко, А. В. Серяков // ФТПРПИ. — 2005. — №1 — С. 46-52

6. Еременко А. А. Исследование процесса распределения динамических явлений при массовых взрывах [Текст] / А. А. Еременко, В. А. Еременко,

A.B. Серяков, В. В. Дорогунцов // Труды международной конференции "Проблемы и перспективы развития горных наук", ИГД СО РАН (1-5. 11. 2004 г.) — Т. 1.: Геомеханика — Новосибирск: ИГД СО РАН —- 2005. — С. 266-272

<. 7. Серяков В. М. Реализация новых постановок задач механики горных

пород [Текст] / В. М. Серяков, А. В. Серяков // Труды международной конференции "Проблемы и перспективы развития горных наук", ИГД СО РАН (1-5.11. 2004 г.) — Т. 1.: Геомеханика — Новосибирск: ИГД СО РАН — 2005.—С. 273-277

8. A. A. Eremenko Response of Rock mass to technological explosions in Mining the rockburst-hazardous Iron-ore deposits [Text] / A. A. Eremenko, V. A. Eremenko, A. V. Seryakov, V. Ya. Keller,V. V. Erastov // Impact of Human activity on the Geological Environment. Proceedings of the international symposium of the international society for rock mechanics — EUROCK 2005 — BRNO, May 18-20,2005 — P. 105-108

9. Серяков В. M. Геомеханическое обоснование порядка отработки технологических блоков в районе контакта рудных участков Шерегешевского месторождения [Текст] / В. М. Серяков, А. В. Серяков,

B. Я. Келлер // Вестник РАЕН, Западно-Сибирское отделение — Томск: ТПИ — 2005 — вып. 7 — С.169-173

10. Серяков А. В. Расчет зон разрушения в массиве горных пород при отбойке технологических блоков на железорудных месторождениях [Текст] / А. В. Серяков // Горный инф.-аналитический бюллетень.— 2005 — № 9. —

C. 101-108

Подписано к печати 15.02.2006 г

Формат 60x84/16 Печ. л. 1. Тираж 100 экз. Заказ № 2

Институт горного дела СО РАН Красный проспект, 54, 630091, Новосибирск

¿№A

P- 42 7 &

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Серяков, Александр Викторович

Введение

Содержание

Глава I. Обзор и анализ современных представлений о механизме и способах предупреждения динамических явлений в массиве горных пород при разработке рудных месторождений

1.1. Геомеханические условия отработки Таштагольского месторождения

1.2. Модели деформирования массива горных пород, описывающие возникновение и развитие динамических явлений

1.3. Региональный прогноз удароопасности с помощью микросейсмического районирования

1.4. Способы прогноза и предупреждения динамических явлений на рудных месторождениях

1.5. Учет пространственно-временного характера распределения сейсмических событий при прогнозе удароопасности

Глава II. Экспериментальное исследование пространственно-временного распределения динамических явлений

2.1. Техническое и методическое обеспечение экспериментального определения параметров динамических явлений на месторождении

2.2. Анализ кинематических параметров распределения динамических явлений в массиве горных пород

2.3. Кластерный анализ распределения динамических явлений в пределах шахтного поля месторождения

2.4. Выводы

Глава III. Математическое моделирование процесса деформирования и разрушения массива горных пород в районе отработки Таштагольского месторождения

3.1. Математическая модель и постановка краевой задачи

3.2. Тестовые расчеты

3.3. Динамические поля напряжений в массиве горных пород при отбойке технологического блока

3.4. Особенности применения кинетической теории прочности

3.5. Расчет зон разрушения при развитии очистных работ

3.6. Выводы

Глава IV. Влияние отработки Таштагольского месторождения на эпицентральную зону Кочуринского землетрясения

4.1. Характер и особенности сейсмического процесса в районе Кочуринского землетрясения

4.2. Математическая модель геомеханического состояния массива горных пород при воздействии взрывов на эпицентральную зону землетрясения

4.3. Методика определения входных параметров модели на основе фактических данных

4.4. Результаты математического моделирования воздействия взрывной отбойки рудных блоков на вмещающий массив горных пород и эпицентральную зону землетрясения

4.5. Выводы

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Влияние массовых взрывов на распределение динамических явлений и афтершоков Кочуринского землетрясения в горной Шории"

Актуальность темы Важнейшей отраслью экономики России является металлургическая промышленность. В сейсмоактивной Алтае-Саянской складчатой области разрабатывается Таштагольское железорудное месторождение, которое поставляет качественное сырье для металлургических заводов Западной Сибири. В настоящее время очистные и подготовительные работы ведутся на глубине 600-900 м и более от уровня земной поверхности. С увеличением глубины ведения горных работ происходит рост исходного поля напряжений горного массива. Проходка выработок и отработка рудных блоков вызывает дополнительную концентрацию напряжений в отдельных частях массива, и напряжения здесь могут в несколько раз превышать исходные значения. Их уровень сопоставим с пределами прочности горных пород на разрушение, поэтому после технологических и массовых взрывов, предшествующих отработке очередного блока, в рудном и вмещающем массивах регистрируется большое количество проявлений горного давления в динамической форме в виде горных ударов, микроударов, толчков и др.

Существенное осложнение геомеханической обстановки на месторождении вызвало Кочуринское землетрясение, произошедшее 5.02.1988 г. в четырех километрах от отрабатываемого шахтного поля. Землетрясение и его афтершоки ввиду непосредственной близости к району отработки технологических блоков влияют на формирование зон возникновения динамических явлений высоких энергетических классов. Массовые взрывы в свою очередь воздействуют на эпицентральную зону землетрясения, провоцируют афтершоки различной мощности. Поэтому изучение характера пространственно-временного распределения динамических явлений в шахтном поле, а также взаимовлияния эпицентральной зоны землетрясения и района проведения массовых взрывов на месторождении является актуальной научной и практической задачей

Задачи исследований: выявить характер пространственно-временного распределения динамических явлений в шахтном поле при массовых взрывах; создать программный комплекс расчета и анализа напряженно-деформированного состояния массива горных пород, вызванного динамической нагрузкой при взрыве технологических блоков, учитывающий временной характер процесса разрушения; установить особенности развития зон разрушений в окрестности отбиваемых рудных блоков при ведении очистных работ на различных глубинах; оценить скорости квазистатических деформационных процессов, вызванных отбойкой блоков, и их влияние на эпицентральную зону Кочуринского землетрясения.

Основные научные положения, защищаемые автором: степень удароопасности участков месторождения определяется скоростью распространения квазистатических возмущений в массиве горных пород при массовых взрывах; особенности развития процесса разрушения в массиве горных пород с учетом последовательности отбойки рудных блоков устанавливаются с помощью разработанного программного комплекса расчетом значений интеграла повреждаемости для динамических полей напряжений; условия уменьшения зон разрушения и их смещения во вмещающие породы при отбойке рудных блоков на месторождении создаются при увеличении глубины ведения горных работ; оценка скоростей деформационных процессов в массиве горных пород, инициированных взрывами, достигается путем определения интенсивности динамического воздействия на различные участки месторождения с учетом параметров афтершоков Кочуринского землетрясения.

Научная новизна работы: разработан новый способ оценки удароопасности участков месторождения, основанный на определении скорости распространения квазистатических возмущений в массиве горных пород при массовых взрывах; создан программный комплекс, в возможности которого входит расчет динамических полей напряжений и моделирование развития процесса разрушения породного массива во времени с учетом последовательности отбойки рудных блоков; установлено, что увеличение глубины отработки месторождения приводит к уменьшению областей разрушений, вызванных действием волн напряжений, возникающих после взрыва технологических блоков, и смещению этих областей во вмещающий массив; определены диапазоны изменения скоростей квазистатических деформационных процессов в горных породах, инициированных взрывной отбойкой блоков на флангах месторождения.

Практическая ценность работы заключается в том, что: предложенный способ оценки степени удароопасности различных участков месторождения позволяет определить области массива, в которых будет происходить активизация сейсмических процессов, вызванных массовыми взрывами; разработанный комплекс программ дает возможность прогнозирования развития зон разрушений в массиве горных пород во время взрывной отбойки руды и при последовательной отработке расположенных рядом блоков; оценка скоростей квазистатических деформационных процессов, инициированных отработкой месторождения, позволяет прогнозировать время активизации областей концентрации динамических явлений и эпицентральной зоны Кочуринского землетрясения.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались на III Международной научно-практической конференции "Наукоемкие технологии добычи и переработки полезных ископаемых" (Новосибирск, 2003 г.); Международном научном симпозиуме "Неделя горняка - 2004" (Москва, 2004 г.); IV Международной научной конференции "Физические проблемы разрушения горных пород" (Москва, 2004 г.); Международной конференции "Проблемы и перспективы развития горных наук", посвященной 60-летию Института горного дела СО РАН (Новосибирск, 2004 г.); Международном научном симпозиуме "Неделя горняка - 2005" (Москва, 2005 г.); Международной научной конференции "Геодинамика и напряженное состояние недр Земли" (Новосибирск, 2005 г.); Impact of Human activity on the Geological Environment — International symposium of the international society for rock mechanics — BRNO, Czech Republic, 18-20may 2005; Международном научном симпозиуме "Неделя горняка - 2006" (Москва, 2006 г.).

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 10 печатных работ.

1. Обзор и анализ современных представлений о механизме и способах предупреждения динамических явлений в массиве горных пород при разработке рудных месторождений

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

4.5. Выводы

1. Установлено, что зависимость энергии афтершоков Кочуринского землетрясения от времени в 1988-1990 гг. имеет гиперболический характер, а изменение длительности сейсмических событий связано с проведением массовых взрывов на месторождении. При этом эпицентральная зона землетрясения активизировалась через 3-10 дней после взрывного обрушения блоков.

2. Установлено, что количество зарегистрированных афтершоков N уменьшилось с 1988 г по 1992 г до некоторого среднего значения, а с 1993 по 2003 гг. наблюдалось возрастание и убывание параметра N с периодом в 5 лет. Выявлено, что в периоды повышенного уровня сейсмической активности землетрясения афтершоки, связанные с обрушением блоков на месторождении, проявляются через 3-5 суток после массовых взрывов, а в периоды затишья — от 1 до 3 месяцев.

3. Мощное сейсмическое воздействие на массив горных пород в районе г. Таштагол после Алтайского землетрясения вызывало разгрузку массива в эпицентральной зоне Кочуринского землетрясения через серию афтершоков с уменьшающейся энергией. Такой же характер поведения эпицентральной зоны выявлен при горных ударах, происходящих сразу после обрушения блоков.

В рамках принятой теории временного накопления повреждаемости построена математическая модель распространения квазистатических деформационных процессов в массиве горных пород от очага взрыва до эпицентральной зоны землетрясения. Выявлены особенности конфигурации фронта деформационной волны и определены расстояния от него до очага взрыва и до динамических явлений в различные моменты времени. Установлено, что более 60% динамических явлений в шахтном поле связано с фактом прохождения деформационного квазистатического процесса через соответствующую область массива. Определены значения скоростей движения деформационной волны в зависимости от времени, прошедшего с момента обрушения блока: через 25 с деформационная волна движется со скоростью 1,95 м/с; через Юмин. — 0,32 м/с; через 1 час — 0,18 м/с; через 5 дней — 0,0075 м/с.

151

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные научные и практические результаты работы заключаются в следующем:

3. На основе разностной схемы Уилкинса и метода свободных элементов разработан комплекс программ, позволяющий проводить расчеты динамических полей напряжений, возникающих в массиве горных пород при последовательной отбойке рудных блоков. Вычисление интеграла повреждаемости согласно концепции длительной прочности С. Н. Журкова и сохранение его значений при моделировании обрушения серии блоков, позволяет исследовать динамику процесса разрушения. Проведенные численные эксперименты показали, что созданный комплекс может эффективно использоваться при моделировании отработки рудных тел в удароопасных условиях.

4. С помощью математического моделирования установлена последовательность разрушения массива горных пород при понижении горных работ и их развитии на вновь вводимых горизонтах. Выявлено, что увеличение глубины отработки вызывает уменьшение зон разрушения и их смещение во вмещающие породы. При последовательной отработке блоков на начальном этапе динамического воздействия разрушение в горных породах развивается в направлении фронта ведения очистных работ, затем в противоположном направлении.

154

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Серяков, Александр Викторович, Новосибирск

1. Кузнецов В. А. Геотектоническое районирование Алтае-Саянскойскладчатой области // Вопросы геологии Азии. — М.: Изд-во АН СССР, 1954

2. Железорудные месторождения Сибири/ А. С. Калугин, Т. С. Калугина, В. И. Иванов и др. — Новосибирск: Наука, 1981.

3. Кононов А. Н., Шрепп Б. В., Кононов О. А. и др. Явление ► пульсационного горизонтального напряжения в горных породах и рудахэксплуатируемых железорудных месторождений юга Сибири // Горн, журнал. — 1995. —№8. —С. 9-11.

4. Шрепп Б. В., Квочин В. А., Бояркин В. И., Кононов А. Н. Исследование геомеханических процессов для проектирования отработки глубоких горизонтов Абаканского месторождения // Колыма. — 1982. — № 7. — С. 1417.

5. Егоров П. В., Петров А. И., Егошин В. В. Предупреждение горных ^ ударов на шахтах Кузбасса. Кемерово, 1987.- 144 с.

6. Жадин В. В. Природа сейсмических проявлений на руднике «Таштагол» в 1981-1983 гг. //ФТПРПИ. — 1985. — № 1.-С. 52-59.

7. Геодинамическое районирование недр: Методические указания. / • ВНИМИ, КузПИ. — Л., 1990. — 129 с.

8. Шрепп Б. В., Захарюта Г. В., Королев Н. Д. и др. Особенности отработки новых рудных горизонтов с увеличением глубины на Таштагольском месторождении // Горн, журнал. — 1975. — № 6. — С. 30-32.

9. Влох Н. П. Управление горнам давлением в крепких породах на основе исследования закономерностей формирования их напряжённого состояния.ф Автореф. дисс. докт. техн. наук. — Л., 1973. — 45 с.

10. Шрепп Б. В., Шапошников В. Д., Королев Н. Д., Гайдин П. Т. Пути снижения потерь скважин в отрабатываемом рудном массиве // Горн, журнал. — 1972. — № 10. — С. 33-35.

11. Курленя М. В., Еременко А. А., Шрепп Б. В. Геомеханические проблемы разработки железорудных месторождений Сибири. Новосибирск: Наука, 2001. — 184 с.

12. Инструкция по безопасному ведению горных работ на рудных и нерудных месторождениях (объектах строительства подземных сооружений), склонных к горным ударам. ВНИМИ. - Ленинград, 1989. — с. 55.

13. Указания по безопасному ведению горных работ на месторождениях Горной Шории, склонных к горным ударам / ВосиНИГРИ, ВНИМИ. — Новокузнецк, 1991. — 90с.

14. Шрепп Б. В., МозолевА. В., Бояркин В. И. и др. Напряжённо-деформированное состояние массива в зоне очистной выемки // Горный журнал. —1979.—№ 12. —С. 41-43.

15. Бояркин В. И., Шрепп Б. В., Захарюта Г. В. и др. Характер проявления горного давления в стволах на Таштогольском месторождении // Шахтное строительство. — 1973. — № 10. — С. 16-17.

16. Петухов И. М., Егоров П. В., Винокур Б. Ш. Предотвращения горных ударов на рудниках. М.: Недра, 1984. — 230 с.

17. Прогноз и предотвращение горных ударов на рудниках. Под ред. И. М. Петухова, А. М. Ильина, К. Н. Трубецкого. Изд-во академии горных наук. Москва, 1997, 380 с.

18. Петухов И. М. Горные удары в угольных шахтах М.: Недра, 1972.

19. Петухов И. М., Линьков А. М. Механика горных ударов и выбросов М: Недра, 1982, 279 с.

20. Мячкин В. К., Костров Б. В., Соболев Г. А., Шамина О. Г. Основы физики очага и предвестника землетрясений // Физика очага землетрясений. М.: Наука, 1975 с 6-29.

21. Панасюк В. В. Предельное равновесие хрупких тел с трещинами. Киев: Наукова думка, 1968, 246 с.

22. Мартынюк П. А., Шер Е. Н. Статистическая модель разрушения горных пород при сжатии // ФТПРПИ, 2002, №6.

23. РегельВ. Р., Слуцкер А. К., Томашевский Э. 3. Кинетическая природа прочности твердых тел. М.: Наука, 1974.

24. Ставрогин А. Н., Протосеня А. Г. Прочность горных пород и устойчивость выработок на больших глубинах. — М.:Недра, 1985, 271 с.

25. Никифоровский В. С., Шемякин Е. И. Динамическое разрушение твердых тел. — Новосибирск: Наука, 1979.

26. Садовский М. А. Естественная кусковатость горной породы // ДАН. — Т. 247.—№4.

27. Указания по безопасному ведению горных работ на месторождениях Горной Шории, склонных к горным ударам. ВостНИГРИ. Новокузнецк, 1991, 63 с.

28. Журков С. Н., Куксенко В. С., Петров В. А. Физические процессы прогнозирования разрушения. ДАН АН СССР. Т. 259 — №6, с. 1350-1353.

29. Melnikov N. N., KozyrevA. A. and PaninV. I. Induced Se. Large-scale Mining in the Kola Peninsula and Monitoring. Informative Precursors, 1996, PAGOEOPH. — V. 147, №2.

30. Козырев А. А., Панин В. И., Мальцев В. А., Аккуратов М. В. Прогноз горно-тектонических ударов и сильных землетрясений на Хибинских апатитовых рудниках.

31. Xie Н., Pariseau W. G. Fractal character and mechanism of rock bursts. International Journal of Rock Mechanics and Mining Science, 1993, V.30, №4.

32. Герман В. И., Мансуров В. А. К вопросу о формализации процедуры прогнозирования динамических явлений в массиве горных пород. Труды межд. конф. "Геодинамика и напряженное состояние недр Земли" (2-4 октября 2001 г.) Новосибирск, 2002, с. 368-375.

33. Герман В. И., Мансуров В. А. Мониторинг индуцированной сейсмичности и процедура выделения очагов горных ударов. ФТПРПИ, 2002, №4. с. 28-37.

34. Mansurov V. A. Laboratory experiments: their role in the problem of rock burst prediction. Comprehesive Rock Engineering< Pergamon Press, Oxford, 1993, Vol.3.

35. Мансуров В. А. Прогнозирование разрушения горных работ. Фрунзе: Илим, 1990.

36. Томилин Н. Г. Иерархические свойства акустической эмиссии при разрушении горных пород. СПб, 1997 (Препринт РАН, ФТИ, № 1692).

37. Дамаскинская Е. Е., Куксенко В. С., Томилин Н. Г. Двухстадийная модель разрушения горных пород// Физика Земли. 1994, №10.

38. КурленяМ. В., Опарин В. Н., Ревуженко А. Ф., Шемякин Е. И. О Ъ некоторых особенностях реакции горных пород на взрывное воздействие вближней зоне// ДАН. — 1987. — Т.293 — №1.

39. Курленя М. В., Опарин В. Н., Еременко А. А. Об отношении линейных размеров блоков горных пород к величинам раскрытия трещин в структурной иерархии массивов. ФТПРПИ, 1993, №3.

40. Курленя М. В., Опарин В. Н., Востриков В. И. Волны маятникового типа, ч. 1: Состояние вопроса и измерительно-вычислительный комплекс. ФТПРПИ, 1996, №3.

41. Курленя М. В., Опарин В. Н., Востриков В. И. Волны маятникового типа, ч. 2: Методика эксперимента и основные результаты физического моделирования. ФТПРПИ, 1996, №4.

42. Курленя М. В., Опарин В. Н., Востриков В. И. Волны маятникового # типа, ч. 3: Данные натурных наблюдений// ФТПРПИ, 1996, №5.

43. Опарин В. Н., Акинин А. А., Востриков В. И. и др. О деформационных процессах, индуцированных технологическими взрывами. Труды Международной конференции "геомеханика и напряженное состояние недр Земли", Новосибирск, 2002.

44. Юшкин В. Ф., Опарин В. Н., Жигалкин В. М. и др. Особенности ^ разрушения одномерной модели блочных сред при длительном одноосномнагружении. ФТПРПИ, 2002, №4.

45. Юшкин В. Н., Акинин А. А., Востриков В. И. и др. Нелинейные деформационные процессы в окрестности выработок: ч. 1,2, ФТПРПИ, 2003, №4,6.

46. Курленя М. В., Опарин В. Н. Проблемы нелинейной геомеханики, ч. 1, 2. ФТПРПИ, 1999, №3, 2000, №4.

47. Востриков В. И., Акинин А. А. Измерительный комплекс для регистрации смещений и деформаций в массиве горных пород. ФТПРПИ, 2003, №4.

48. Востриков В. И., Акинин А. А. Система дистанционного геомониторинга деформационно-волновых процессов в горном массиве. ФТПРПИ, 2004, №6.

49. Опарин В. Н., Тапсиев А. П., Востриков В. И. и др. О возможных причинах увеличения сейсмической активности шахтных полей рудников "Октябрьский" и "Таймырский" Норильского месторождения в 2003 г. Ч. 1: Сейсмический режим.

50. Опарин В. Н., Тапсиев А. П., Востриков В. И. и др. О возможных причинах увеличения сейсмической активности шахтных полей рудников "Октябрьский" и "Таймырский" Норильского месторождения в 2003 г. Ч. 2: Рудник "Октябрьский".

51. Опарин В. Н., Тапсиев А. П., Востриков В. И. и др. О возможных причинах увеличения сейсмической активности шахтных полей рудников

52. Октябрьский" и "Таймырский" Норильского месторождения в 2003 г. Ч. 3: Рудник "Таймырский".

53. Александрова Н. И. О распределении упругих волн в блочной среде при импульсном нагружении. ФТПРПИ, 2003, №6.

54. Александрова Н. И., Шер Е. Н. Моделирование процесса распространения волн в блочных средах. ФТПРПИ, 2004, №6.

55. Адушкин В. В., Спивак А. А. Геомеханика крупномасштабных взрывов. М.: Недра, 1993.

56. Адушкин В. В., Спивак А. А. Разрушающее действие взрыва в предварительно напряженной среде. ФТПРПИ, 2002, №4.

57. Еременко А. А. Геомеханическое обоснование разработки рудных месторождений на больших глубинах в регионе повышенной сейсмической активности. / Автореф. дисс. докт. техн. наук, Новосибирск, 1995.

58. Курленя М. В., Опарин В. Н., Еременко А. А. О методах сканирования шахтной микросейсмической информации. ДАН, 1993, Т. 333, №6.

59. Еременко А. А., Еременко В. А., Филиппов П. А. и др. Крупномасштабные взрывы на удароопасных месторождениях. Горный журнал, 2002, №4.

60. Еременко А. А., Еременко В. А., СеряковА. В., Дорогунцов В. В., Филиппов В. Н. Исследование микросейсмических полей для оценки опасности горных ударов // Горный инф.-аналитический бюллетень.— 2004 — №11. — С. 60-63.

61. Дюран Б., Оделл П. Кластерный анализ. М., Статистика, 1977.

62. Седов JI. И. Механика сплошной среды. Т. 1,2. М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы. 1970.

63. Тимошенко С. П., Гудьер Дж. Теория упругости. М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы. 1975.

64. Безухов Н. И. Основы теории упругости, прочности и ползучести. М.: Высшая школа, 1968.

65. Уилкинс М. Л. Расчет упругопластических течений/ Вычислительные методы в гидродинамике М., Мир, 1967. — 383с.

66. Фомин В. М., Гулидов А. И., Сапожников Г. А. и др. Высокоскоростное взаимодействие тел. Новосибирск, издательство СО РАН, 1999, 600с.

67. Лурье А. И. Операционное исчисление и его приложение к задачам механики М.-Л., Гостехиздат, 1950.

68. Краснов М. Л., Макаренко Г. И. Операционное исчисление. Устойчивость движения. М., "Наука", 1964.

69. Араманович И. Г., Лунц Г. Л., Эльсгольц Л. Э. Операционное исчисление. М., "Наука", 1968.

70. Диткин В. Л., Кузнецов П. И. Справочник по операционному исчислению. М.-Л., Гостехиздат, 1951.

71. Деч Г. Руководство к практическому применению преобразования Лапласа. М., "Наука", 1965.

72. Падуков В. А., Маляров И. П. Механика разрушения горных пород при взрыве М.:Недра, 1985.

73. Машуков В. И. Действие взрыва на окружающую среду и способы управления им. М.: Недра, 1976, 247 с.

74. Сборник трудов 3-ей международной научной конференции 9-14 сентября 2002 г. Абаза Новосибирск, "Наука", 2003.

75. Курленя М. В., Еременко А. А., Цинкер Л. М., Шрепп Б. В. | Технологические проблемы разработки железорудных месторождений

76. Сибири. Новосибирск, "Наука", 2002.

77. Казаков Н. Н. Взрывная отбойка руд скважинными зарядами. М.: Недра, 1975, 191 с.

78. Закалинский В. М. Научные основы управления действием взрыва параллельно-сближенных скважинных зарядов при подземной добыче руд. Автореф. дисс. доктора техн. наук. — М., 1999 — 34 с.

79. Закалинский В. М., Пыпсьянов В. Я. О механизме управления энергией взрыва в горном массиве параллельно-сближенными зарядами. ФТПРПИ, 2003, №4.

80. Седов Л. И. Методы подобия и размерности в механике. М.: Наука, 1967.

81. Щ 85. Турчанинов И. А., ИофисМ. А., Каспарьян Э. В. Основы механикигорных пород. Л.: Недра, 1989, 488 с.

82. Баклашов И. В., Картозия Б. А. Механика горных пород. М.: Недра, 1975.

83. Поль Б. Макроскопические критерии пластического течения и хрупкого разрушения. В кн.: Разрушение. Т. 2. М., "Мир", 1975, с. 336-520.

84. Ф 88. Филоненко-Бородич М. М. Механическая теория прочности. М., изд.1. МГУ, 1961,92 с.

85. Ханукаев А. Н., Беляцкий А. П., Ионин А. А., Рыскунов А. Д. Прочность горных пород на разрыв при взрывном нагружении. ФТПРПИ, 1975, №3, с. 60-63.

86. Ягодкин Г. И., Мохначев М. П., Кунтыш М. Ф. Прочность и деформируемость горных пород в процессе их нагружения. М., "Наука", 1971, 148 с.

87. Журков С. Н., Нарзуллаев Б. Н. Временная зависимость прочности твердых тел. ЖТФ, 1953, т. 23, вып. 10, с. 1677-1689.

88. Шер Е. Н. Влияние иерархии дефектов на процесс их накопления в нагруженном твердом теле. ФТПРПИ, 2003, №3.

89. Окатов Р. П., Низаметдинов Ф. К., Цай Б. Н., Бондаренко Т. Г. Учет временного и температурного факторов при построении критериев прочности горных пород. ФТПРПИ, 2003, №2.

90. Филимонов К. Л. Исследование процесса разрушения кровли пологих пластов при очистной выемке длинными забоями. Автореф. дисс. на соискание уч. степени кандидата тех. наук. Кемерово, 2003.

91. Серяков А. В. Расчет зон разрушения в массиве горных пород при отбойке технологических блоков на железорудных месторождениях // Горный инф.-аналитический бюллетень.— 2005 — № 9. — С. 101-108.

92. Батугина И. М., Петухов И. М. Геодинамическое районирование месторождений при проектировании и эксплуатации рудников. М.: Недра, 1988,— 165 с.

93. Еременко А. А., Курленя М. В. Разработка железорудных месторождений в зонах повышенной сейсмической активности. ФТПРПИ, 1990, №2, с. 3-11.

94. Еременко А. А., Еременко В. А., Скляр Н. И. и др. Влияние промышленных взрывов на распределение сейсмических и динамических явлений в массиве горных пород. Горный журнал, 2002, № 1. С. 40-43.

95. РогожинЕ. А., Овсюченко А. Н., ГеодаковА. Р. О сильном землетрясении на Алтае. Вестник РФФИ, №2(36), 2004.

96. Викторов С. Д., Кочанов А. Н. Изучение процессов разгрузки образцов горных пород после взрывного нагружения. ФТПРПИ, 2004, №2.

97. Рыжков Ю. А., Еременко А. А., Гоголин В. А., Ермакова И. А. Оценка устойчивости очистных блоков и компенсационных камер при увеличенных размерах этажа // Вестник КузГТУ — №1 , 2005 — С. 29-32.

98. Рыжков Ю. А., Ермакова И. А., Гоголин В. А Геомеханическое обоснование способов выпуска руды в системах разработки с обрушением руды и вмещающих пород. В сб. Вестник РАЕН, Западно-Сибирское отделение, Томск: ТЛИ, 2005. — вып. 7. — С. 139-148.

99. Шрепп Б. В., Квочин В. А., Бояркин В. И., Костоглюд Б. М. Условия формирования очагов горных ударов на железорудных месторождениях Сибири // Безопасность труда в пром-сти. — 1984 — №8 — С. 56-57

100. КурленяМ. В., АдушкинВ.В., ГарновВ. В. и др. Знакопеременная реакция горных пород на динамическое воздействие // докл. АН СССР. — 1992. — Т. 323, №2. — С. 263-265.

101. Введение в механику скальных пород / Д. X. Троллон, X. Бок, Б. С. Бест и др. — М.: Мир, 1983.

102. Витке В. Механика скальных пород — М.:Недра, 1990.

103. Курленя М. В., Серяков В. М., Еременко А. А. Техногенные геомеханические поля напряжений — Новосибиркс: Наука, 2005.

104. Александрова Н. И., ШерЕ. Н. Моделирование разрушения блочных горных пород взрывом цилиндрического заряда // ФТПРПИ, 2006, №1.

105. Каспарьян Э. В. Устойчивость выработок в скальных породах — JI.: Наука, 1985.

106. Кузнецов С. В., Одинцев В. Н., Слоним М. Э., Трофимов В. А. Методология расчета горного давления — М.:Наука, 1981.утверждаю: зазруда ^¿Цхнический директор lO «Евразруда»

107. Мюих А.Ф. «Ю »ли&ьрЯ 2006 г.1. Расчетэкономической эффективности.

108. Крепление выработок железобетонной крепью в районе ортов на гор. -280 м.

109. Перестилка рельсовых путей34 = (/, -12 )-кг к2 • к, -к4-к5 = (200 60) • 7,2 • 6,93 • 2,03 • 1,3 • 1,2 = 25063 руб., где /,,/2 — соответственно протяженность выработок, оборудованных рельсовыми путями до и после внедрения рекомендаций.

110. Суммарный экономический эффект (только по заработной плате) составил:

111. Э, = Э, + Э2 + Э, + Э4 = 29100 + 64622 + 42476 + 25063 = 161261 руб. (сто шестьдесят одна тысяча двести шестьдесят один рубль).

112. Расчет составили: Зав. лабораторией физико-техническихгеотехнологии, д.т.н. Аспирант

113. Зам. главного инженера по ГУ Таштагольского филиала ОАО «Евразруда»1. Еременко А. А.1. Серяков А. В.1. Климко В. К.

Информация о работе

Серяков, Александр Викторович
кандидата технических наук
Новосибирск, 2006
ВАК 25.00.20

Диссертация

Влияние массовых взрывов на распределение динамических явлений и афтершоков Кочуринского землетрясения в горной Шории - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы