Геомеханическое обоснование способов обеспечения устойчивости выработок при проходке в рыхлых рудах вприсечку к закладочному массиву

• Автор: Синегубов, Вячеслав Юрьевич
• Шифр специальности: 25.00.20
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 198 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ
1.1. ОБЗОР НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ И ДАННЫХ ПРАКТИКИ ПО ТЕМЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1.1. Опыт разработки железорудных месторождений в сложных гидрогеологических условиях
1.1.2. Опыт горнорудной промышленности в обеспечении устойчивости выработок при проходке вприсечку к закладочному массиву
1.1.3. Опыт Яковлевского рудника по креплению выработок, пройденных по рыхлым рудам
1.2. ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ И ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ЯКОВЛЕВСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ БОГАТЫХ РУД
1.3. ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОРОД И РУД
1.4. АНАЛИЗ МЕТОДОВ ИЗУЧЕНИЯ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМАЦИОННОГО СОСТОЯНИЯ РУДНОГО МАССИВА ВОКРУГ ВЫРАБОТОК
1.4.1. Методы оценки устойчивости обнажений и расчета нагрузок на крепь выработок, проводимых в рыхлых рудах
1.4.2. Жесткопластические и упруго-пластические модели породных массивов
1.5. Выводы к главе
ГЛАВА 2. НАТУРНЫЕ НАБЛЮДЕНИЯ ЗА СОСТОЯНИЕМ ВЫРАБОТОК ПРИ ПРОХОДКЕ ВПРИСЕЧКУ К ЗАКЛАДОЧНОМУ МАССИВУ
2.1 АНАЛИЗ УСТОЙЧИВОСТИ ВЫРАБОТОК, ПРОЙДЕННЫХ ВПРИСЕЧКУ К ЗАКЛАДОЧНОМУ МАССИВУ
2.1.1. Измерение переборов руды за крепью зондированием закрепного пространства
2.1.2. Результаты зондирования закрепного пространства
2.1.3. Визуальные обследования очистных заходок (анкетирование)
2.2 ВЫВАЛООБРАЗОВАНИЕ В ВЫРАБОТКАХ, ПРОВОДИМЫХ ВПРИСЕЧКУ К ЗАКЛАДОЧНОМУ МАССИВУ
2.2.1. Наблюдение за вывалообразованием
2.2.3. Основные результаты наблюдений за вывалообразованием
ГЛАВА 3. МОДЕЛИРОВАНИЕ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИ РОВАННОГО СОСТОЯНИЯ РУДНОГО МАССИВА ПРИ ПРО-ХОДКЕ ВЫРАБОТОК ВПРИСЕЧКУ К ЗАКЛАДОЧНОМУ МАССИВУ

3.1. ОБОСНОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ВМЕЩАЮЩЕГО РУДНОГО МАССИВА
3.2. ОБЪЕМНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ГЕОМЕХАНИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ПРИ ОТРАБОТКЕ ВЕРХНЕГО СЛОЯ
3.2.1. Напряженно-деформационное состояние массива в зоне присечки рыхлых руд
3.2.2. Напряженно-деформированное состояние массива вокруг выработки, пройденной в рыхлых рудах вприсечку к закладочному массиву
3.3. Основные результаты исследований в главе
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО ПОВЫШЕНИЮ УСТОЙЧИВОСТИ
ВЫРАБОТОК, ПРОВОДИМЫХ ВПРИСЕЧКУ К ЗАКЛАДОЧНОМУ МАССИВУ
4.1. ПРИМЕНЕНИЕ АНКЕРНОЙ КРЕПИ В ВЫРАБОТКАХ, ПРОЙДЕННЫХ ВПРИСЕЧКУ К ЗАКЛАДОЧНОМУ МАССИВУ
4.2. МЕТОДИКА РАСЧЕТА ПАРАМЕТРОВ АНКЕРНОЙ КРЕПИ В ВЫРАБОТКАХ, ПРОВОДИМЫХ ВПРИСЕЧКУ К ЗАКЛАДОЧНОМУ МАССИВУ
4.2.1. Расчет параметров анкерной крепи по условию закрепления концов анкеров за пределами зоны нарушенных пород
4.2.2. Натурное испытание прочности закрепления анкеров в рудах Яковлевского месторождения
4.3. ОЦЕНКА УСТОЙЧИВОСТИ ВЫРАБОТКИ
4.4. ВЫБОР ТИПА И ПАРАМЕТРОВ КРЕПИ ОЧИСТНЫХ ЗАХОДОК, ПРОВОДИМЫХ
ВПРИСЕЧКУ К ЗАКЛАДОЧНОМУ МАССИВУ
4.5. ПРИМЕР РАСЧЕТА ПАСПОРТА КРЕПЛЕНИЯ ОЧИСТНЫХ ЗАХОДОК ВЕРХНЕГО СЛОЯ
4.5.1. Испытания прочности закрепления сталеполимерных анкеров в ГГМ рудах Яковлевского месторождения
4.5.2. Определение категории устойчивости выработки
4.5.3.0пределение параметров крепи:
4.5. Способы обеспечения устойчивости выработок, проводимых вприсечку к закладочному массиву
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ 1

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы:
В настоящее время потребность предприятий России в железорудном сырье, получаемом из богатых руд Курской магнитной аномалии, очень велика. Обеспечить часть нужного объема руды призван Яковлевский рудник.
Основные технологические сложности при строительстве Яковлевского рудника связаны с уникальным геологическим строением глубокозалегающего месторождения богатых руд КМА. Сложные гидрогеологические условия Яковлевского месторождения обусловлены наличием в разрезе покрывающих пород девяти водоносных горизонтов, которые имеют значительные водообильности и высокие напоры. Необходимость сохранения водозащитных свойств покрывающей выработанное пространство рудной и породной толщи определяет высокие требования к ведению подготовительных и очистных (закладочных) работ.
Строительство искусственного перекрытия над участком первоочередной выемки богатых руд Яковлевского месторождения позволяет ускорить введение в эксплуатацию рудника и открывает перспективы создания аналогичных схем разработки для других предприятий по добыче богатых железных руд, запасы которых сосредоточены в Белгородской области.
Принятая на руднике слоевая система разработки с твердеющей закладкой в нисходящем порядке под защитным перекрытием, требует оценки напряженно-деформированного состояния вмещающего массива для обеспечения устойчивости очистных выработок.
Значительный вклад в исследование процесса деформирования и разрушения пород вокруг горных выработок, а также определения параметров напряженно-деформированного состояния в целиках между выработками внесли: К.А. Ардашев, И.В. Баклашов, Н.С. Булычев, И.Е. Долгий,
Б.А. Картозия, М.В. Карнилков, О.В. Ковалев, A.A. Козырев, К.П. Безродный, П.М. Цимбаревич, К.В. Руппенейт, Ф.П. Бублик, B.C. Сажин,
В сомнительных случаях необходимо оценивать устойчивость пород с учётом различных возможных форм нарушения устойчивости. При различных видах разрушения пород используется в качестве критерия устойчивости максимальный размер условной зоны неупругих деформаций (УЗНД) пород вокруг выработки. Под УЗНД понимается примыкающая к выработке область массива, в которой не выполняется условие прочности Кулона-Мора. Хотя эти зоны не могут быть полностью отождествлены с реальными зонами неупругих деформаций, тем не менее, их конфигурация и размеры позволяют судить о степени устойчивости породных обнажений [34].
Необходимо исследовать НДС массива вокруг выработок проводимых в таких сложных геологических условиях, как условия Яковлевского месторождения. При проведении выработок рыхлые и полурыхлые руды будут переходить в неустойчивое состояние. Для подтверждения этого перехода достаточно приблизительной оценки условий проведения выработок по общепринятому критерию <у2/Ясж (здесь ст.- нормальные напряжения возникающие в массиве при проходке выработки), который для этих разновидностей руд имеет значение от 5 до 20.
Определение характера деформирования пород вокруг выработок в условиях Яковлевского месторождения является основным вопросом ,от решения которого зависит выбор типа крепи и методики расчёта ожидаемых нагрузок на крепь. В обычных условиях эти задачи решаются на основе СНиП П-94-80.
Оценка устойчивости пород и руд по СНиП П-94-80 [351:
По СНиП, выбор типа и расчет параметров крепи горизонтальной и наклонной выработок следует производить в зависимости от категории устойчивости пород с учетом степени воздействия очистных работ и других выработок. В качестве критерия определения категорий устойчивость пород