Математическое моделирование устойчивости копров вертикальных стволов глубоких алмазодобывающих рудников в многолетней мерзлоте

• Автор: Мордовской, Сергей Денисович
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Якутск
• Количество страниц: 232 с. : ил.

Введение.
1. Обзор проблем перехода на подземную добычу алмазов и методов математического моделирования процессов тепломассообмена в массивах многолетнемерзлых горных пород.

1.1 .Проблемы перехода на подземную добычу и пути их решения

1.1.1. Климат и криологическое состояние вмещающих пород алмазоносных трубок

1.1.2. Проблемы перехода на подземную добычу и пути их решения.

1.2.0бзор методов математического моделирования процессов тепломассообмена в массивах многолетнемерзлых горных пород.
1.2.1.Использование системного подхода при моделировании горнотехнологических объектов

1.2.2. Обзор математических моделей процесса промерзанияпротаивания

многолетнемерзлых горных пород

1.2 3. Построение разностных схем для фронтовой задачи

1.2.4. Модель образования двухфазной зоны.

Выводы по главе 1.
2. Разработка двумерных и трехмерных численных моделей тепломассообмена в ММГП
2.1. Осесимметричная модель теплообмена для вертикального ствола
2 2. Модель с произвольным расположением замораживающих устройств.
2 2.1. Постановка задачи и алгоритм численного решения.
2.2 2. Проведение тестовых расчетов
2 3. Развитие моделей тепломассообмена в ММГП.
2 3.1. Учет влияния фазового состава поровой влаги.
2 3 2 Трехмерная модель с произвольным расположением ОУ
2.4. Программный комплекс для решения многомерных задач теплообмена.
2.4.1. Требования к программному комплексу и описание программы
2.4.2 . Тестовые расчеты по программе.
Выводы по главе
3. Моделирование термомеханического состояния ММГП при проектировании замораживающих систем рудника Интернациональный
3.1. Прогноз динамики температурного поля основания скипового ствола в горизонтальном сечении.
3.1.1. Данные инженерногеологических изысканий и варианты расчетов.
3.1.2. Анализ работы системы охлаждающих устройств шатрового копра
3.1.3. Анализ работы системы охлаждающих устройств нестандартного копра
3.1.4. Анализ работы системы охлаждающих устройств укосинного копра.
3.2. Прогноз температурного поля основания скипового ствола в вертикальной плоскости
3.2.1. Расчет температурного ноля основания шатрового копра.
3.2.2. Расчет температурного ноля основания укосинного копра
3.3. Несущие способности свай основания для вариантов копров скипового ствола рудника Интернациональный
3.3.1. Результаты расчета несущей способности свай основания шатрового копра
3.3.2. Результаты расчета несущей способности свай фундаментов укосинного копра
Выводы по главе
4. Организация натурных измерений температу ры в ММГП
4.1 Анализ особенностей измерения температуры i i.
4.1.1. Условия измерения и требования к измерительным устройствам.
4.1.2. Влияние факторов на точность измерений.
4.2. Численный анализ влияния обсадной трубы на ошибки измерения температуры.
4.2.1. Математическая модель теплообмена в массиве с теплопроводящим включением
4.2.2. Методика численного решения и необходимые дополнения.
4.2.3. Расчет теплообмена для обсаженных вертикальных скважин
4.2.4.Горизонтальные шпуры
4.3. Натурные измерения температуры в основании копров рудника Интернациональный.
4.3.1. Организация измерительной системы и проведение измерений
4.3.2. Статобработка и анализ результатов измерений.
Выводы по главе 4.
5. Восстановление трехмерного температурного поля по данным натурных измерений.
5.1. Постановка задачи и методы решения.
5.2. Программа восстановления температурного поля.
5.2.1. Описание программы II.
5.2.2. Описание программного комплекса V.X
5.3. Результаты тестовых расчетов.
Выводы по главе 5.
Заключение
Литература


Свежий воздух при сквозной схеме проветривания поступает от временного ствола по квершлагу к уклону, затем через уклон поступает в очистные слои, из которых но вентиляционным восстающим в торцах слоев выдается на горизонт 0 м и далее через вентиляционный уклон в карьерное пространство. Такая схема проветривания будет использоваться до пуска в эксплуатацию главного скипового ствола, после чего он станет воздухоподающим, а ВВС воздуховыдающим. После отработки под защитой дренажного комплекса и рудной подкарьерной корки толщиной м запасов горизонтов м и закладки выработанного пространства твердеющей смесью может решаться вопрос доработки предохранительной корки и затопления карьера. На месторождении Айхал, расположенном в 0 км к северу от г. Мирный, карьер достиг проектной глубины 0 м. Дальнейшая отработка месторождения до глубины 0 м намечается подземным способом. Для обеспечения непрерывности добычи руды на месторождении трубки Айхал принято решение о создании опытнопромышленного участка ОПУ для отработки части подкарьерных запасов открыто подземным способом на глубину м от дна карьера. В соответствии с проектом института Якутии проалмаз отработка запасов ОПУ предусматривается по системе с открытым выработанным пространством. Эта схема перехода с открытых на подземные работы практикуется на алмазных рудниках ЮАР как наиболее производительная и экономичная. Необходимо отметить, что месторождение трубки Айхал, несмотря на тяжелые климатические условия, имеет более благоприятные горногеологические условия разработки по сравнению с месторождениями трубок Мир и Интернациональная. Окончательное решение о вскрытии подкарьерных запасов трубки Айхал в интервале отметок 5 0 м наклонными съездами, которые являются основными вентиляционными выработками принятого в проекте нагнетательного способа проветривания. Запасы в отметках 0. Проектная годовая производительность рудника на первом этапе принята 0. За этот период при развитии очистных работ по всей площади залежи естественно ожидать частичное или значительное обрушение бортов карьера. В процессе опытнопромышленных работ при выемке запасов Северовосточного рудного тела было установлено, что по мере отработки запасов системой иодэтажного обрушения с открытым очистным пространством в Северозападном рабочем борту карьера зона активного развития деформаций вметающих горных пород приурочена к участкам, ослабленным вертикальными тектоническими трещинами северовосточного простирания и углами падения . В результате деформаций нарушается сцепление берегов трещин, и прибортовой массив разделяется на отдельные блоки с постепенным их расслоением в сторону выработанного пространства Глубина зоны наблюдаемых отслоений достигает м от контура карьера. Имели место случаи крупных обрушений бортов в зоне ведения горных работ. Воздействие осадков в весеннелетний период при наличии горизонтальных прослоек гипса и мергелей, а также взрывных работ при отбойке руды приводят к ослаблению отделившихся блоков, нарушению монолитности, что создает условие крупных самообрушений. При этом реально полученные показатели полноты и качества выемки руды существенно отличаются от проектных. В весеннелетний период осыпь, которой засыпаны все предохранительные бермы карьера, с водой поступает на дно карьера в виде селевых потоков Дно карьера затоплено замерзшей осыпью толщиной более 1 м. Технология разработки с открытым выработанным пространством эффективна при значительной высоте отработки подэтажей. При открытом выработанном пространстве намечается оставлять руды в гребнях и траншеях над буродоставочными выработками. После прохождения фронта очистных работ оставшаяся руда в весеннелетний период может насыщаться водой и заиливаться мелкой фракцией осыпи. С наступлением холодов влажная и заиленная отбитая руда будет смерзаться. Доступ и извлечение смерзшейся руды, находящейся в выработанном пространстве затруднены и практически не осуществимы, что приведет к ее потерям. В зимний период невозможно обеспечить надежную изоляцию подземных горных работ от выработанного пространства карьера, следовательно, невозможно создать нормальные санитарнотехнологические условия работы персонала.