Прогноз устойчивости подготовительных выработок в нелинейно-деформируемых средней прочности и прочных рудах : на примере Яковлевского рудника

• Автор: Семенов, Виталий Игоревич
• Шифр специальности: 25.00.20
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 138 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ
1Л Опыт ведения горных работ в условиях обводненности под водозащитной потолочиной
1.2 Горногеологические и гидрогеологические условия Яковлевского месторождения 1
1.3 Физико-механические свойства руд и вмещающих пород
1.4 Анализ моделей нелинейного деформирования материалов и руд
1.5 Анализ методов оценки устойчивости обнажений подготовительных горных выработок
1.6 Выводы по главе
ГЛАВА 2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СРЕДНЕЙ ПРОЧНОСТИ И ПРОЧНЫХ РУД ЯКОВЛЕВСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ
2.1 Методика экспериментальных исследований руд на прессовом оборудовании
2.2 Обработка результатов
2.3 Выводы по главе
ГЛАВА 3 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ВОКРУГ ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫХ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК В РУДНОМ МАССИВЕ
3.1 Исследование на плоской конечно-элементной модели напряженно-деформированного состояния физически-нелинейного массива, вмещающего выработку с поперечным сечением круглой формы
3.2 Анализ результатов расчёта напряжённо-деформированного состояния массива
3.3 Исследование на плоской конечно-элементной модели напряженно-деформированного состояния физически-нелинейного массива, вмещающего выработку с поперечным сечением сводчатой формы
3.4 Анализ результатов расчёта напряжённо-деформированного состояния массива
3.5 Исследование на плоской конечно-элементной модели напряженного состояния вокруг подготовительной выработки, заложенной в физически-нелинейном рудном массиве в зоне влияния очистных работ при слоевой системе разработки..
3.6 Анализ результатов расчёта напряжённо-деформированного состояния массива
3.7 Исследование на объемной конечно-элементной модели напряженно-деформированного состояния рудного массива, вмещающего подготовительные выработки в зоне влияния очистных работ
3.8 Анализ результатов расчёта напряжённо-деформированного состояния массива
3.9 Выводы по главе
ГЛАВА 4 СОПОСТАВЛЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И РАЗРАБОТКА РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЮ
4.1 Визуальные обследования подготовительных выработок
4.2 Исследование характера формирования зоны пластических деформаций вокруг подготовительной выработки
4.3 Расчет параметров поддерживающей крепи подготовительных выработок
4.4 Выбор типа и параметров крепи подготовительных выработок
4.5 Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы исследования
В основных направлениях экономического развития Российской Федерации обеспечение сырьевой базы черной металлургии является одной из приоритетных задач.
На месторождениях Курской магнитной аномалии добывается более половины отечественного железорудного сырья.
Яковлевское месторождение богатых железных руд, наряду с другими месторождениями КМА, уникально как по качеству железорудного сырья, так и по сложности горно-геологических и гидрогеологических условий. Поэтому не всегда удается воспользоваться апробированными на практике решениями, так как аналоги отсутствуют. Это требует изучения существующих подходов к анализу напряжение-деформированного состояния железорудного массива, а также проведения теоретических и экспериментальных исследований.
В этой связи особое значение приобретает обеспечение эксплуатационного состояния подготовительных выработок. Требуется разработка методики прогноза устойчивости подготовительных выработок и способов обеспечения их эксплуатационного состояния.
Решение перечисленных проблем возможно только при комплексном подходе, который позволит учесть влияющие факторы, как правило, находящиеся в сложной взаимосвязи. Поэтому, разработка адекватной методики оценки устойчивости обнажений железорудного массива с учетом физически-нелинейного характера деформирования является актуальной задачей.
Существенный вклад в исследование процесса деформирования и разрушения пород вокруг капитальных горных выработок внесли Протодьяконов М.М., Безродный К.П., Булычев Н.С., Картозия Б.А., Руппенейт К.В, Цимбаревич П.М. и многие другие.

Для того чтобы усилие, создаваемое клином 10 и грузом 11, не передавалось на образец, на цилиндре 8 гидродомкрата закреплен цанговый элемент 12, создающий силу трения между корпусом 2 и цилиндром 8, достаточную для нейтрализации этого усилия.
Для увеличения скорости истечения рабочей жидкости из полости гидродомкрата после каждого рабочего импульса использована упругая мембрана 14, уплотненная резиновым кольцом 15 и образующая герметичную рабочую полость гидродомкрата. При подаче в нее рабочей жидкости мембрана упруго деформируется, передавая усилие на дно цилиндра гидродомкрата. При сбросе давления жидкость из полости вытесняется мембраной, возвращающейся в исходное положение.
Величину деформации образца за один рабочий импульс в пределах от 0.001 мм до 0.05 мм можно регулировать величиной объема порции жидкости, подаваемой в гидродомкрат. Задавая величину объема порции жидкости и частоту пульсации, скорость деформации образца можно менять в пределах нескольких десятичных порядков. Минимальная длительность опытов 5 с, что соответствует скорости деформации не более 10 ‘3 с
Винт 3 служит для выбора зазоров при установке образца, а винт 17 - для разгрузки образца и возвращения клиньев В в исходное положение.
Регистрация продольной и поперечной деформаций образца осуществляется с помощью экстензометров 18 и 19. Погрешность измеряемых величин составляет 1 %. Нагрузка на образец регистрируется динамометром 4. Характеристика жесткости динамометра 10й Н/м, погрешность регистрации усилия 3 %.
Максимальная нагрузка, развиваемая прессом - 500 кН. Габариты пресса: 350x500x500 мм. Размер испытываемых образцов - диаметр 30 мм, длина 60 мм.
Экстензометр для регистрации поперечной деформации образца (рисунок 2.2,
а) представляет собой стальное упругое полукольцо (скобочку) 1, на концах которого закреплены опорные элементы в виде шариков 2 и регулировочного винта 3.