Научное обоснование методики прогноза и обеспечения устойчивости комплексов капитальных выработок в скальных высоконапряженных массивах пород : На примере рудников Хибинских апатитовых месторождений

• Автор: Мальцев, Виктор Анатольевич
• Шифр специальности: 05.15.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Апатиты
• Количество страниц: 197 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ПРОГНОЗА, КОНТРОЛЯ И МЕР ПО СНИЖЕНИЮ ОПАСНОСТИ ПРОЯВЛЕНИЙ ГОРНОГО ДАВЛЕНИЯ ПРИ СООРУЖЕНИИ КОМПЛЕКСОВ КАПИТАЛЬНЫХ ВЫРАБОТОК В ВЫСОКОНАПРЯЖЕННЫХ МАССИВАХ ПОРОД
1.1. Особенности проявлений горного давления при сооружении комплексов капитальных выработок в скальных высоконапряженных породах
1.2. Критерии разрушения хрупких скальных пород и методики прогноза устойчивости выработок
1.3. Состояние проблемы обеспечения устойчивости выработок в тектонически напряженных массивах
1.4. Цель и задачи исследований
2. ОБОСНОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ОБЩЕЙ МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1. Методы определения напряженного состояния массива пород на стадии проектирования сооружения выработок
2.2. Способы и методики определения напряженного состояния и устойчивости выработок при проходке на участках
высоко напряженных удароопасных пород
2.3. Совершенствование аппаратуры и методики для исследования
процессов разрушения во времени и определения времени отстоя забоя
2.4. Совершенствование методики прогноза вывалообразования из забоя рудоспусков при проходке на участках нарушенных пород
3. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ГЕОМЕХАНИЧЕСКОЙ ДИФФЕРЕНЦИАЦИИ ТЕКТОНИЧЕСКИ НАПРЯЖЕННЫХ МАССИВОВ ПО УСЛОВИЯМ УСТОЙЧИВОСТИ ВЫРАБОТОК

3.1. Методические принципы прогноза условий устойчивости выработок в скальных тектонически напряженных массивах пород
3.2. Изменение напряженного состояния массива пород с глубиной в условиях гористого рельефа на Хибинских рудниках
3.3. Влияние факторов слоистости массива, изменения упругих свойств
пород и трещиноватости на изменение напряжений в массиве пород
3.4. Прочностные и упругие свойств пород и их изменение под воздействием факторов минерального состава и степени трещиноватости
3.5. Закономерности распределения напряжений на контуре горных выработок в тектонически напряженных массивах пород
3.5.1. Распределение напряжений на контуре горных выработок за пределами влияния забоя
3.5.2. Закономерности распределения напряжений в призабойной зоне выработок
3.6. Исследование влияния разгрузочных щелей на перераспределение напряжений в приконтурной зоне выработки
3.7. Дифференциация участков массива по условиям устойчивости пород и формам проявления горного давления
4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ФОРМИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ И РАЗРУШЕНИЯ ПОРОД ПРИ СООРУЖЕНИИ И ЭКСПЛУАТАЦИИ КАПИТАЛЬНЫХ
РУДОСПУСКОВ НА ЦЕНТРАЛЬНОМ РУДНИКЕ ОАО”АПАТИТ”
4.1. Определение и анализ исходных геомеханических условий массива
пород в районе сооружения рудоспусков
4.1.1. Особенности геологического строения массива пород
4.1.2. Физические свойства пород
4.1.3. Напряженное состояние нетронутого массива пород в районе сооружения рудоспусков
4.1.4. Исследование влияния рельефа дневной поверхности на
изменение напряженного состояния массива пород

4.1.6. Дифференциация массива по условиям устойчивости и формам
проявления горного давления
4.2. Экспериментальные исследования распределения напряжений в призабойной зоне рудоспуска
4.3. Изучение процессов разрушения пород в призабойной зоне рудоспуска
во времени
4.4. Инструментальный контроль изменений напряженного состояния и разрушения пород во времени в различно ориентированных стенках рудоспусков в период проходки
4.5. Диагностика состояния пород в призабойной зоне выработки при проходке на участках сильно трещиноватого и нарушенного массива
4.6. Оценка сейсмической опасности массовых взрывов в карьере Центрального рудника
4.7. Закономерности разрушения рудоспусков в процессе их эксплуатации
4.7.1. Особенности разрушения бункеров по данным специальных
съемок и наблюдений
4.7.2. Анализ причин разрушения стволов и бункеров рудоспусков
4.7.3. Причины разрушения нижней части бункеров рудоспусков в
районе выпускных устройств
5. ОБОСНОВАНИЕ И ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ СПОСОБОВ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЯВЛЕНИЯМИ ГОРНОГО ДАВЛЕНИЯ И ПОВЫШЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ РАБОТ ПРИ СООРУЖЕНИИ КАПИТАЛЬНЫХ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК
5.1. Выбор оптимальных конструкций вертикальных выработок, расположения крепления проходческого комплекса и армировки
5.2. Обеспечение устойчивости комплексов горизонтальных выработок
5.3. Повышение устойчивости призабойной зоны горных выработок
5.4. Примеры практического применения разработанных рекомендаций
5.4.1. Геомеханическое обеспечение сооружения рудоспусков №№ 4 и
5 Центрального рудника ОАО”Апатит”

V, это влияние велико, а при V-0 практически перестает сказываться и значения Кб
уже имеют более стабильную величину в пределах 1.32ч-1.35.
Та же тенденция увеличения значений с увеличением у отмечается и для коэффициента концентрации осевого напряжения (Кос), хотя и с меньшим разбросом значений.
Во всех работах приводятся значения Кб и Кос только для центральной точки забоя и не рассматривается распределение напряжений по всей плоскости забоя.
Наиболее эффективным средством снижения напряжений в приконтурном массиве является создание специальных разгрузочных щелей (полостей, зон), располагаемых в кровле или стенках выработок, в зависимости от вида напряженного состояния пород нетронутого массива. Теоретической основой этого способа является разгрузка приконтурной области от высоких напряжений путем перемещения зоны высоких их концентраций с контура выработки в глубь массива за счет образования при помощи камуфлетного взрыва или бурения специальных скважин зоны раздробленных пород. Для этого способа разработаны технология и паспорта БВР для многих горно-геологических условий /99-101/. Как правило, эти разработки применимы к пройденным выработкам и оформленным целикам. В процессе же проходки выработок возникают определенные трудности в обеспечении безопасности горнорабочих, вынужденных находиться непосредственно на удароопасных участках в призабойной зоне. Дополнительно, в силу целого ряда недостатков, предложенные до сих пор технические решения не дают оптимальные параметры щелевой разгрузки.
В /102/ предложено использовать горизонтальные щели для защиты сопряжения ствола с горизонтальной выработкой, а /103/ горизонтальные щели в стенках ствола, при только действии вертикальной нагрузки. Однако разгрузка достигается только на удалении от щели на 2.5 ее глубины.
При действии в массиве горизонтальных напряжений в работе /104/ вначале измеряют действующие в окружающем выработку массиве напряжения. Затем при помощи камуфлетного взрывания в стенках горной выработки создают щели. При этом щели располагают в плоскости, параллельной направленно наибольших (в описываемом способе -торизонтальных) напряжений. Глубину щелей выбирают, исходя из уровня действующих напряжений и категории удароопасности горной выработки