Введение к работе
Актуальность темы.- Кимберлитовые трубки Якутии вмещены в осадочные горные пород (доломиты, мергели, песчаники, каменная соль и т.д.), с высокой льдистостью. Мощность многолетней мерзлоты колеблется от 300 до 550 м. Подмерзлотные воды напорные, засолены, содержат растворенный сероводород. При переходе на подземный способ разработки кимберлита возникает проблема фундирования надшахтных сооружений (в частности, копров) и поддержания устьевых частей вскрывающих выработок, поскольку породы основания фундаментов при протаивании теряют несущую способность при больших просадках. Временный характер работы лиц, принимающих технические решения при проектировании подземных работ, приводит к необходимости решать удивительные текущие задачи: например в 20 м от оси клетьевого ствола рудника "Интернациональный обнаружена брошенная шейка ствола, заваленная строительным мусором, на который надо опирать здание вспомогательных служб рудника. Поэтому разработка мероприятий, направленных на сохранение или восстановление мерзлого состояния оснований фундаментов надшахтных сооружений является актуальной научной задачей, решение которой позволит безаварийно эксплуатировать подземные алмазодобывающие рудники.
Цепь работы: разработать методы сохранения мерзлого состояния оснований фундаментов надшахтных сооружений и восстановления его- в случае растепления без ущерба для прочности крепи стволов.
идея работы: путем проведения математических экспериментов с использованием разработанного в ЙГД Севера СО РАН математического обеспечения, адаптированного к условиям подземной разработки алмазов в г. Мирном, прогнозировать параметры охлаждающих основания фундаментов надшахтных сооружений алмазодобывающих рудников систем, экономически оптимальных.
Задачи исследований: А. Для рудника "Интернациональный:
1. Определиться с существующим температурным режимом оснований фундаментов надшахтных сооружений рудника,
-
Определить напряжения, возникающие при промораживании-протаивании околоствольного целика,
-
Рассчитать оптимальные параметры замораживающего комплекса,
-
Рассчитать необходимую глубину промораживания вмещающих пород,
-
Рассчитать несущую способность свай: а)для башенного копра,
б)для блока вспомогательных служб,
6. Разработать рекомендации по устройству оснований фундаментов
башенных копров и блока вспомогательных служб. Б.Для рудника "Мир": Для варианта башенных копров-:
1. Выбрать параметры для математической модели теплообмена воздуха на поверхности и в стволе, рядов термосифонов с основанием фундаментов копров 2.Провести вычислительный эксперимент
-
На основе анализа результатов вычислительного эксперимента по математическому моделированию теплового режима оснований фундаментов установить несущую способность свайных фундаментов башенных копров
-
Разработать рекомендации по устройству оснований фундаментов башенных копров
Для варианта копра типа "Север-2":
1. Выбрать параметры для математической модели, описывающей
теплообменные процессы в массиве горных пород в устьевой
части вертикального ствола, . 2. Провести вычислительный эксперимент, 3.Выбрать технологические параметры сезонно-охлаждающих
устройств и рассчитать несущую способность свайных оснований 4.Рассчитать необходимую глубину промораживания вокруг
клетьевого ствола,
5. Разработать рекомендации по устройству оснований
фундаментов копра,
Методы исследований: Основным методом исследования принят метод математического моделирования методом конечных разностей.
Основные научные положения, защищаемые в работе сводятся к следующему:
І.Для надежного опирання фундаментов надшахтных сооружений алмазодобывающих рудников необходимо сохранять мерзлое состояние оснований при помощи применения различных замораживающих систем. Выбор типа систем и их параметров следует определять математическим моделированием температурных полей оснований фундаментов.
-
Если основания фундаментов протаяли, то выбор режима восстановления мерзлого состояния следует производить на базе вариантного математического моделирования температурных полей оснований фундаментов.
-
Используемое в работе математическое обеспечение для ПЭВМ работает надежно и качественно.
Достоверность научных положений, выводов и результатов, полученных б диссертационной работе, подтверждается:
а)совпадением результатов математического моделирования температурных полей оснований фундаментов с измеренными температурами.
б)применением новейших алгоритмов расчета полей температур,
в)использованием адаптированных к конкретным условиям расчета математических моделей.
Практическое значение работы состоит в том, что разработаны надежные мероприятия для фундирования надшахтных сооружений алмазодобывающих рудников в сложнейших геотехнических условиях.
Научное значение работы состоит в практической проверке алгоритмов и программ для ПЭВМ, разработанных для решения вопросов устойчивости надшахтных сооружений и устьевых частей стволов подземных алмазодобывающих рудников, позволяющих решать любые задачи, возникающие при проектировании и строительстве надшахтных сооружений.
личный вклад автора состоит: -в оценке существующего температурного состояния оснований фундаментов копров, организации измерений и) обработки- их результатов,
-в проведении расчетов по комплексам программ, разработанных в ИГДС СО РАН и в их практической проверке при решении вопросов
устойчивости надшахтных сооружений и устьевых частей стволов
алмазодобывающих рудников,
-в разработке надежных мероприятий для фундирования надшахтных
сооружений алмазодобывающих рудников "Интернациональный" и
"Мир".
Реализация работы. Результаты исследований внедрены при строительстве алмазодобывающего рудника "Интернациональный" и при проектировании алмазодобывающего рудника "Мир". Общий экономический эффект составляет около 1,5 млрд. руб.
Апробация результатов: работа докладывалась на технических советах в АК "Алмазы России-Саха" и институте ЯкутНИПРОАлмаз ежегодно, начиная с 1988 г.
Автор выражает признательность работникам ИГДСевера СО РАН к. т. н. Слепцову Вас.И., д. т. н. Самохину А. В.д_ проректору~ЯГУ проф.Петрову Е.Е. работникам института Якутнипроалмаз Телеляеву В.М., Новику П. Е., и Зеленеву Г.М за помощь в работе.
Диссертация включает 130 стр. машинописного текста, х56 рис. , 62 таблицы, список литературы "из 41 наименования и 4 приложения на 34 стр. Общий об"ем 208 стр.