Разработка метода прогноза нагрузок на крепь горных выработок, пройденных в хрупких скальных породах

• Автор: Таросян, Рубен Иванович
• Шифр специальности: 05.15.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Люберцы
• Количество страниц: 144 c. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ

1. ВВЕДЕНИЕ.

2. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННЫХ МЕТОДОВ РАСЧЕТА РАЗМЕРОВ НАРУШЕННЫХ ЗОН ВОКРУГ ПОДЗЕМНЫХ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ .
2.1. Состояние вопроса аналитической оценки размеров нарушенных зон вокруг подземных горных выработок .

2.2. Цель и задачи исследований

2.3. Выбор и характеристика объекта исследований

3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПРОЦЕССА ХРУПКОГО РАЗРУШЕНИЯ ТВЕРДЫХ ТЕЛ

3.1. Анализ основных положений механики хрупкого разрушения.

3.2. Хрупкое разрушение твердых тел в сложном напряженном состоянии

3.3. Статистические оценки процесса хрупкого

разрушения.
4. ИССЛЕДОВАНИЕ ХРУПКОГО РАЗРУШЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД
В ЛАБОРАТОРНЫХ УСЛОВИЯХ
4.1. Исследование характера деформирования пород
и руд Хибинских апатитовых месторождений .
4.2. Испытания уртитов на вязкость разрушения
4.3. Анализ результатов лабораторных исследований
5. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ РАСЧЕТА РАЗМЕРОВ НАРУШЕННЫХ ЗОН ВОКРУГ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК НА ОСНОВАНИИ ПОЛОЖЕНИЙ МЕХАНИКИ ХРУПКОГО РАЗРУШЕНИЯ .
5.1. Теоретические основы расчета размеров нарушен
ных зон вокруг горных выработок на основании
положений механики хрупкого разрушения
5.2. Расчет размеров нарушенных зон вокруг горных выработок для условий рудников ПО Апатит.
6. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДИКИ ВЫБОРА ПАСПОРТОВ КРЕПЛЕНИЯ ДЛЯ УСЛОВИЙ РУДНИКОВ ПО АПАТИТ .
6.1. Опыт крепления горизонтальных горных выработок на подземных рудниках ПО Апатит.
6.2. Рекомендации по составлению паспортов крепления горных выработок на основе разработанной
методики.
7. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


Обзор этих работ приводится в монографии В. И.Борщ-Компонийца |^ . В методах расчета, основанных на представлениях механики сплошной среды, форма и размеры нарушенных зон вокруг горных выработок определяются на основании анализа напряненно-дефор-мированного состояния массивов и применения различных теорий прочности, в качестве которых используются либо теория Кулона-Мора, либо критерии механики хрупкого разрушения. Первые работы, в которых расчет форм и размеров нарушенных зон проводился на основе представлений механики сплошной среды, принадлежат К. В.Руппенейту ? J . К.В. Руппенейт в работе |_ J рассматривал напрявенно-деформированное состояние массива вокруг выработки кругового поперечного сечения в предложении, что область неупругих деформаций охватывает весь контур выработки. При гидростатическом распределении напряжений in situ радиус нарушенной зоны (в долях радиуса выработки) согласно К. Р - реакция крепи. В более поздних работах исследователи, используя ЭВМ, смогли рассмотреть вопрос о формах и размерах нарушенных зон для более сложных случаев, когда точного решения не имеется. Так, в работе В#Ю. Рис. В качестве критерия прочности В. Ю.Изаксон использует условие специального предельного равновесия, в которое подставляются значения напряжений из решения задачи о распределении напряжений в упругой плоскости, имеющей круговое отверстие. Определение контура нарушенной зоны с помощью ЭВМ сводится к отысканию точек, в которых выполняется условие предельного равновесия. Проведя расчеты на ЭВМ, В. Ю.Изаксон получил зоны хрупкого разрушения для различных условий напряженного состояния и различных элементов залегания плоскостей ослабления (рис. Расчет форм и размеров разрушений вокруг горизонтальной выработки кругового поперечного сечения с одновременным учетом условий обыкновенного и специального предельного равновесия проведен в работе Ш. М.Айталиева и С. Для совершенствования существующих способов оценки размеров нарушенных зон вокруг подземных горных выработок В. И.Шейнин предлагает использовать метод, основанный на усреднении "параметра неразрушимости" [] . Сущность этого метода сводится к включению в зоны предельного равновесия не только тех участков массива, где выполнено условие разрушения, но и прилегающих участков так, чтобы для этого расширенного участка усредненные параметры напряженного состояния обеспечивали выполнение условия разрушения. По мнению В. И.Шейнина усреднение "параметра неразрушимости" позволит учесть динамические аспекты формирования нарушенных зон вокруг горных выработок, в частности, изменение граничных условий вследствие вывалообразования в приконтурной зоне. Представители первого направления рассматривают горную выработку в качестве первичного дефекта, инициирующего разрушение массива горных пород. Представители второго направления используют положения механики хрупкого разрушения для анализа процессов развития микротрещин в окрестности горной выработки. Первое направление оказалось целесообразным при изучении горных ударов. Анализ условий возникновения горных ударов с позиции механики хрупкого разрушения проведен в работах С. Г.Авершина и Г. П.Черепанова [1,,] . Второе направление, использующее критерии механики хрупкого разрушения в расчетных схемах напряженно-деформированного состояния горных пород вокруг подземных выработок, основано на анализе условий распространения микротрещин в результате перераспределения напряжений. Анализу динамических проявлений горного давления в рамках второго направления, использующего критерии хрупкого разрушения, посвящены работы Г. И.Кравченко, В. А.Асанова и др. В основании выступа возникают растягивающие напряжения, которые являются причиной развития трещин отрыва, ориентированных перпендикулярно действию этих напряжений. Такая трещина распространяется прямолинейно до области сжимающих напряжений у границ выступа, где меняет свое направление, становясь трещиной сдвига. В свою очередь, сдвиг приводит к появлению площадок отрыва, наклоненных относительно плоскости сдвига под углом °.