Влияние соленосных глин на устойчивость горных выработок в условиях Верхнекамского месторождения калийных солей

• Автор: Чернопазов, Дмитрий Сергеевич
• Шифр специальности: 25.00.20
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Тула
• Количество страниц: 156 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Краткая характеристика Верхнекамского месторождения калийных и калийно-магниевых солей

1.2. Общая характеристика соленосных глин

1.3. Краткий обзор и критическая оценка известных в литературе результаты исследований поверхностей ослабления в породном массиве

Цель и задачи исследования

ГЛАВА 2. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ОЦЕНКИ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ПОДРАБОТАННОЙ ПОРОДНОЙ ТОЛЩИ И КОНСТРУКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК

2 | Физико-механические показатели пород продуктивной

толщи
, „ Реологические свойства пород соленосной толщи
ВКМКС
Оценка эффективности применения реологической мо-
2.3. дели деформирования и разрушения соляных пород
ВКМКС
2 ^ Постановка и алгоритм решения контактной задачи для
системы деформируемых тел
Выводы по главе
ГЛАВА 3. ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ГЛИНИСТЫХ КОНТАКТОВ НА СОСТОЯНИЕ ОТДЕЛЬНЫХ КОНСТРУКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК
3.1. Влияние прослоя глины на контакте «целик-кровля» ме-ждукамерного целика очистной выработки на его устойчивость
3.2. Оценка устойчивости подготовительной выработки с глинистым контактном в кровле
3.3. Влияние параметров анкерной крепи натяжного типа на устойчивость кровли подготовительных выработок при
наличии слабого контакта в кровле выработки
Выводы по главе
ГЛАВА 4. ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ МОЩНОСТИ ГЛИНИСТЫХ ПРОСЛОЕВ НА УСТОЙЧИВОСТЬ КОНСТРУКТИВНЫХ
ЭЛЕМЕНТОВ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК
4.1. Оценка срока устойчивого состояния защитной пачки в

кровле капитальной (подготовительной) выработки
4.2. Оценка срока устойчивого состояния защитной пачки в
кровле очистных выработок
4.3. Влияние параметров анкерной крепи натяжного типа на устойчивость кровли подготовительных выработок при
наличии слабого контакта в кровле выработки
4.4. Оценка влияния прослоя соленосной глины, расположенной в кровле капитальной (подготовительной) выработки
4.5. Оценка влияния формы выработок на срок устойчивого
состояния защитной пачки
Выводы по главе
ГЛАВА 5. МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИССЛЕДОВАНИЯ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ КОНСТРУКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ СИСТЕМЫ РАЗРАБОТКИ, ПОДРАБОТАННОЙ ПОРОДНОЙ ТОЛЩИ И ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ
5.1. Формы проявления горного давления при разработке
ВКМКС
5.2. Методика перспективной и ретроспективной геодинами-ческой оценки безопасности недр и земной поверхности
5.3. Пример применения методических основ прогнозного геомеханического мониторинга в условиях блока
рудника СКРУ-
Выводы по главе
Заключение
Список использованных источников

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность. Добыча калийных солей на Верхнекамском месторождении (ВКМКС) ведется подземным способом с применением камерной системы разработки. С течением времени происходит разрушение отдельных конструктивных элементов горных выработок, что приводит к потере их устойчивости в целом. Определение срока устойчивого состояния горных выработок, определяемых на этапе проектирования, является приоритетной задачей, повышенная точность решения которой требует учета максимального числа влияющих факторов.
Выполнение прогнозной оценки срока устойчивого состояния горных выработок в условиях ВКМКС осложнено необходимостью учета значительной вязкости соляных пород и низкопрочных глинистых прослоев. Последние, располагаясь вблизи контура выработки, активизируют процессы сдвига и последующего расслоения между отдельными породными блоками, что в свою очередь, приводит к потере устойчивости горных выработок в виде обрушения отслоившихся пород в отработанное пространство.
Современное промышленное освоение ВКМКС характеризуется разнообразием технологических схем, параметров горных выработок и применяемого проходческого оборудования. Такие условия ставят важные для практики ведения горных работ задачи разработки инженерных и методических средств оценки влияния прослоев соленосных глин на срок устойчивого состояния горных выработок в зависимости от горнотехнических и горно-геологических условий и определения их рациональных параметров.
Объект исследований. Породы продуктивной породной толщи Верхнекамского месторождения калийных солей.
Предмет исследований. Процессы деформирования и разрушения горного массива, вмещающего выработки различного назначения, ослабленного прослоями соленосных глин.

сти решения. Заметим, что существование и единственность обобщенного решения доказаны авторами работы [ 109] только для тех случаев, когда величина силы трения на поверхности контакта не зависит от решения (задачи с заданным нормальным давлением или заданным усилием трения). Кроме того, приведенная авторами формулировка условий трения на поверхности контакта:
N йг=о;
j ö"r! = | => ЗЛ> 0: йт=-Лаг (1-5)
не в полной мере тождественна закону трения Кулона, поскольку направления векторов перемещений й; и скорости могут отличаться.
Детальный анализ указанной проблемы был продолжен Главачеком, Гас-лингером и другими авторами в работе [110]. В частности, было доказано, что для случая, когда исследуемая область Q представляет собой бесконечную полосу можно определить значения коэффициента трения, при которых решение поставленной задачи существует. Однако практическое применение этой оценки не представляется возможным.
В работе A.C. Кравчука [111] была рассмотрена подобная дифференциальная постановка, получен вариационный аналог и предложена итерационная процедура отыскания решения. Относительно существования решения установлен следующий ограниченный результат: если коэффициент трения достаточно мал, то описанный итерационный процесс сходится к решению вариационной задачи. При этом отыскание верхней границы для допустимых значений коэффициента трения сам автор называет «трудной задачей».
Еще один интересный подход к решению упругой контактной задачи с ку-лоновским трением рассматривается в работе Ю.И. Няшина и С.А. Чернопазова [112]. С использованием ряда упрощений авторам удалось доказать существование и единственность обобщенного решения. Наиболее существенным упрощением является гипотеза о том, что траектории движения точек контактной поверхности по отношению к жесткой опоре являются прямыми. Авторы отмечают, что