Исследование напряженно-деформированного состояния пород в бортах глубокого карьера при действии тектонических напряжений : на примере карьера "Ковдорского ГОКа"

• Автор: Аветисян, Иван Михайлович
• Шифр специальности: 25.00.20
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Апатиты
• Количество страниц: 153 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ОБОСНОВАНИЕ ЦЕЛИ И ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЙ
1.1. Актуальность проблемы исследования напряженно-деформированного состояния прибортового массива в окрестности глубокой карьерной выемки на отечественных и зарубежных рудниках
1.2. Горно-геологические, геомеханические и горнотехнические условия отработки Ковдорского месторождения
1.2.1. Общие сведения о Ковдорском месторождении
1.2.2. Горно-геологические и геомеханические условия
1.2.3. Горнотехнические особенности
1.3. Описание механизма обрушения участков бортов карьера
1.4. Обзор методов исследований устойчивости бортов и уступов карьера
1.4.1. Исследования устойчивости бортов и уступов карьера натурными методами
1.4.2. Исследования устойчивости бортов и уступов карьера аналитическими методами
1.4.2.1. Метод предельного напряженного состояния
1.4.2.2. Метод предельного равновесия
1.4.3. Исследования устойчивости бортов и уступов карьера численными методами
1.5. Обоснование цели и задач исследований
ГЛАВА 2. ОБОСНОВАНИЕ ПРИМЕНЯЕМОГО МЕТОДА ИССЛЕДОВАНИЙ И ВЫЯВЛЕНИЕ НАИБОЛЕЕ ЗНАЧИМЫХ ФАКТОРОВ, ВЛИЯЮЩИХ НА УСТОЙЧИВОСТЬ БОРТОВ И УСТУПОВ КАРЬЕРА
2.1. Обоснование выбора метода исследований
2.2. Основы метода конечных элементов
2.3. Описание программного комплекса Б1§шаОТ
2.4. Основные геологические, геомеханические и горнотехнические факторы, учтенные при моделировании
2.4.1. Геологическая структура месторождения
2.4.2. Механические свойства горных пород

2.4.3. Тип исходного НДС массива
2.4.4. Рельеф местности
2.4.5. Перераспределение напряжений в массиве пород под влиянием карьерной выемки
2.5. Критерии оценки устойчивости бортов и уступов глубокого карьера в высоконапряженном скальном массиве
2.6. Выводы по 2 главе
ГЛАВА 3. ВЫЯВЛЕНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ В БОРТАХ И УСТУПАХ ГЛУБОКОГО КАРЬЕРА ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ЧИСЛЕННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ
3.1. Создание численной модели напряженно-деформированного состояния массива горных пород в окрестности карьера рудника «Железный» ОАО «Ковдорский ГОК»
3.1.1. Построение сетки конечных элементов
3.1.2. Данные натурных измерений и их интерпретация
3.1.3. Постановка граничных условий
3.2. Анализ результатов численного моделирования напряженно-деформированного состояния массива горных пород в окрестности карьера рудника «Железный» ОАО «Ковдорский ГОК»
3.2.1. Напряженно-деформированное состояние однородного массива горных пород в окрестности карьерной выемки
3.2.1.1. Анализ распределения максимальной и минимальной компонент главных нормальных напряжений
3.2.1.1.1. Массив без карьерной выемки
3.2.1.1.2. Массив с карьерной выемкой глубиной 340 м
3.2.1.1.3. Массив с карьерной выемкой глубиной 1000 м
3.2.1.2. Анализ распределения максимальных касательных напряжений
3.2.1.3. Напряженно-деформированное состояние в уступах карьера
3.2.2. Напряженно-деформированное состояние массива горных пород в окрестности карьерной выемки при учете ослабленной зоны в юго-восточном
борту карьера
3.2.2.1. Анализ распределения максимальной и минимальной компонент главных

нормальных напряжений
3.2.2.2. Анализ распределения максимальных касательных напряжений
3.3. Выводы по 3 главе
ГЛАВА 4. СОПОСТАВЛЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ЧИСЛЕННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ С ДАННЫМИ НАТУРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ПРОГНОЗА УСТОЙЧИВОСТИ УЧАСТКОВ БОРТОВ ГЛУБОКОГО КАРЬЕРА
4.1. Сопоставление результатов численного моделирования напряженно-деформированного состояния массива пород в окрестности Ковдорского карьера с данными натурных исследований
4.1.1. Мониторинг за состоянием берм и откосов уступов
4.1.1.1. Результаты работ по мониторингу за состоянием берм и откосов уступов
4.1.1.2. Сопоставление с данными численного моделирования
4.1.1.3. Определение возможности разрушений в массиве пород под объектами промплощадки
4.1.2. Сопоставление результатов численного моделирования с данными микросейсмического мониторинга
4.2. Методика прогноза устойчивости участков борта глубокого карьера в высоконапряженном скальном массиве
4.3. Выводы по 4 главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

нормативном документе [46]. Механико-математической основой данных методов расчета является теория предельного равновесия грунтовых масс или так называемой сыпучей среды. Основное условие предельного равновесия по любой площадке может быть выражено уравнением Кулона-Мора (1.2.).
т = а&р + К, (1.2.)
где г - касательное напряжение по заданной площадке; а„ - нормальное напряжение по заданной площадке; р - угол внутреннего трения; К - сцепление.
Расчетные методы определения и оценки параметров устойчивых откосов можно разделить на две основные группы:
1. методы решения задач, в которых условие предельного равновесия удовлетворяется в каждой точке некоторой области (методы предельного напряженного состояния);
2. упрощенные и приближенные методы решения задач, в которых условие предельного равновесия удовлетворяется не во всех точках некоторой области массива, а лишь по ее внутренней границе (методы предельного равновесия).
1.4.2.1. Метод предельного напряженного состояния
Метод предельного напряженного состояния наиболее обоснован в теоретическом и математическом отношениях и применим для расчетов откосов в изотропной среде. Созданию и развитию данного метода посвящены работы В.В. Соколовского, С.С. Голушкевича и др. [15, 75]. При расчетах по данному методу строится сетка поверхностей скольжения, в каждой точке которой удовлетворяется условие (1.2.).
При решении задач методом предельного напряженного состояния вводят понятие условных (приведенных) величин напряжений (рис.1.7.).