Введение к работе
Актуальность работы. Повышение добычи медно-никелевых руд связано с увеличением глубины разработки полезных ископаемых. Практика показывает, что с увеличением глубины разработки условия поддержания выработок, подверженных действию массовых взрывов, резко ухудшаются. Обеспечение устойчивости горных выработок может достигнуто за счет расположения их за пределами зоны интенсивного действия взрыва или путем снижения массы зарядов. Однако, на больших глубинах располагать капитальные и подготовительные выработки на значительном расстоянии от руды тела за прелатами сейсмически опасной зоны экономически нецелесообразно, так как это приводит к увеличению эксплуатационных затрат.
Взаимодействие волны напряжений при массовых взрывах с горными выработками является достаточно сложной научной проблемой. Поэтому она до настоящего времени не получила еще своего решения. Не достаточно разработаны методы оценки устойчивости выработок, методы расчета зон разрушения вокруг них при действии массовых взрывов, требуют совершенствования способы и средства крепления горных выработок.
Поэтому научное обоснование способов повышения устойчивости выработок глубоких рудников при действии массовых взрывов является актуальной задачей.
Целью диссертационной работы является разработка способов и средств повышения устойчивости выработок глубоких рудников при действии массовых взрывов.
Идея работы заключается в выборе эффективных способов повышения устойчивости выработок, типов и параметров крепей на основе использования закономерностей распределения напряжений и механизма формирования зон разрушений вокруг выработок, подверженных действию массовых взрывов.
В соответствии с поставленной целью основными задачами исследования являлись:
выполнить натурные наблюдения за деформированием массива пород и образованием зон разрушения вокруг выработок в зоне действия массовых взрывов;
разработать метод расчета зон образования отколов и разрушений вокруг выработок при действии массовых взрывов;
разработать метод оценки устойчивости обнажений выработок глубоких рудников;
обосновать способы, типы и параметры крепи для обеспечения устойчивости горных выработок.
Методы исследований. При проведении исследований использовался комплекс методов, включающий обобщение результатов ранее выполненных работ, натурные обследования и инструментальные наблюдения, аналитические исследования с использованием методов механики горных пород и теории трещин.
Научные положения, выносимые на защиту: в механизм разрушения приконгурной зоны и формы потери устойчивости ортов и рудных штреков имеют различный характер: зона разрушения пород вокруг ортов располагается со стороны воздействия фронта сейсмической волны от массового взрыва, достигает 1,2-1,5 м и формируется под его воздействием; разрушения рудного тела вокруг рудных штреков происходят вверх по восстанию на глубину 1,3-1,9м путем его выдавливания в выработку и приурочены ко времени проведения массовых взрывов;
методика расчета зон разрушения вблизи выработок при воздействии на них массовых взрывов, учитывающая геостатические (от гравитационных сил) и растягивающие динамические напряжения от отраженных продольных волн, прочностные и структурные характеристики массива;
комплексный метод расчета устойчивости выработок, основанный на оценке напряженности массива с учетом влияния массовых взрывов, склонности обнажений к вывалообразованию, структурных и прочностных характеристиках горных пород.
Достоверность защищаемых положений, выводов и рекомендаций подтверждается комплексным характером исследований, использованием современных методов механики горных пород и механики хрупкого разрушения, сходимостью аналитических результатов с данными натурных наблюдений и положительным опытом использования результатов исследований на производстве.
Научная новизна результатов исследований:
геомеханическая модель формирования откола, основанная на зарождении на некотором расстоянии от контура выработки неустойчивых трещин отрыва под действием растягивающих напряжений от отраженной волны и их дальнейшем развитии при повторных взрывах;
метод расчета толщины отколов и зон разрушений для выработок различного очертания, учитывающий растягивающие динамические напряжения от отраженных волн, прочностные и структурные параметры пород.
Практическая значимость работы заключается в; и разработке методики расчета зон формирования отколов и разрушений вокруг выработок различного очертания при действии массовых взрывов; И разработке комшіексного метода оиенки устойчивости выработок глубоких
рудников; О обосновании раодональных типов и параметров крепей подготовительных выработок и эффективности перехода при больших глубинах на подготовку блоков выработками меньшего поперечного сечения.
Личный вклад автора диссертационной работы заключается в сборе и анализе результатов, постановке и проведении натурных и аналитических исследований, анализе полученных результатов и разработке практических рекомендаций.
Реализация результатов работы.
Результаты исследований диссертации составили основу «Инструкции по креплению горных выработок на подземных рудниках АО ГМК «Печенганикель» РАО «Норильский никель»», г. Заполярный, 1996 г. и использованы при разработке рекомендаций для рудников АО «Печенганикель» по переходу на подготовку блоков выработками меньшего поперечного сечения.
Апробация. Содержание и основные положения работы обсуждались на 11 -й Российской конференции по механике горных пород (г. С Петербург, 1997г.), конференции « Полезные ископаемые России и их освоение» (г. С Петербург, 1997 г.), на заседаниях кафедры Строительства горных предприятий и подземных сооружений Санкт-Петербургского государственного горного института (технического университета), на научно-технических советах АО ГМК «Печенганикель».
Публикации. Основные результаты диссертации опубликовано в четырех печатных работах.
Структура и объем работы. Диссертация включает введение, четыре главы, заключение, список литературы из 70 наименований. Объем диссертации 191 страниц машинописного текста, 44 таблиц, рисунков 32.
