Разработка метода прогноза возможных сдвижений и деформаций земной поверхности над горизонтальными выработками (для условий Яковлевского месторождения КМА)

• Автор: Красовский, Александр Николаевич
• Шифр специальности: 05.15.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1983
• Место защиты: Белгород
• Количество страниц: 159 c. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ .
Глава I. ОБЗОР СОВРЕМЕННЫХ АНАЛИТИЧЕСКИХ МЕТОДОВ РАСЧЕТА СДВИЖЕНИЙ И ДЕФОРМАЦИЙ ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ, ВЫЗВАННЫХ ПОДЗЕМНЫМИ ГОРНЫМИ РАБОТАМИ .

I. Методы расчета, основанные на теории предельного равновесия сыпучей среды

2. Методы расчета, основанные на закономерности С.Г.Авершина об изгибе слоев пород,

прилегающих к земной поверхности

3. Методы расчета, основанные на использовании особых моделей деформируемой среды . . 4. Метод расчета, основанный на применении

уравнений случайных процессов .

5. Статистический метод расчета деформаций

земной поверхности

6. Метод расчета, основанный на применении

уравнений вязкопластического течения . 7. Метод расчета, основанный на применении
теории потенциала .
8. Метод расчета, основанный на представлении
горного массива в виде слоистой среды. . . 9. Методы расчета, основанные на применении
теории упругости
Глава П. МЕТОД РАСЧЕТА СДВИЖЕНИЙ И ДЕФОРМАЦИЙ ГОРНЫХ ПОРОД И ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ НАД ГОРИЗОНТАЛЬНЫМИ ВЫРАБОТКАМИ.
I. Характер сдвижения подработанной толщи при
горизонтальном и пологом залегании пластов
2. Модель БольцманаВольтерра как основа для
расчета сдвижений горных пород .
3. Постановка краевых условий для расчета
сдвижений горных пород .
4. Основные уравнения
5. Расчетная схема задачи. Определение сдви
жений и деформаций горных пород с учетом
упругих свойств среды .
6. Определение напряжений вмещающих пород над горизонтальной выработкой с учетом упругих
свойств среды .
7. Определение сдвижений и напряжений горных
пород с учетом реологических свойств среды
Глава Ш. ПРОСТРАНСТВЕННАЯ ЗАДАЧА РАСЧЕТА СДВИЖЕНИЙ И НАПРЯЖЕНИЙ ГОРНЫХ ПОРОД НАД ГОРИЗОНТАЛЬНЫМИ ВЫРАБОТКАМИ
I. Основные уравнения
2. Расчетная схема задачи. Определение сдвижений и деформаций горных пород и земной поверхности над горизонтальными выработками
3. Определение напряжений в массиве горных пород над горизонтальными выработками .
4. Определение напряженнодеформированного состояния массива горных пород над горизонтальной выработкой с применением гипотезы свободного проскальзывания кровли по пласту
Глава 1У. НЕКОТОРЫЕ ПРАКТИЧЕСКИЕ ПРИМЕНЕНИЯ РАЗРАБОТАННОГО МЕТОДА РАСЧЕТА СДВИЖЕНИЙ И ДЕФОРМАЦИЙ ГОРНЫХ
ПОРОД . II
I. Горногеологическое и гидрогеологическое строение массива и физикомеханические свойства горных
пород Яковлевского месторождения .
2. Прогноз сдвижений и деформаций земной поверхности и в толще горных пород при разработке первого
этапа Яковлевского месторождения .
3. Оценка точности предложенного метода расчета сдвижений и деформаций земной поверхности на примере
Карагандинского бассейна
Глава У. ПРОГНОЗ ДЕФОРМАЦИЙ МН0Й ПОВЕРХНОСТИ ПОД ВЛИЯНИЕМ ВОДОПОНИЖЕНИЯ НА ЯКОВЛЕВСКОМ ЖЕЛЕЗОРУДНОМ
МЕСТОРОЖДЕНИИ КМА
I.Основные положения технического проекта осушения
шахтного поля Яковлевского месторождения .
2. Постановка и метод решения задачи по оценке
деформаций в результате водопонижения .
3. Исходные дифференциальные уравнения. Расчетная
схема решения задачи
4. Определение перемещений и деформаций земной поверхности под влиянием глубокого водопонижения. 3 5. Результаты расчетов деформаций земной поверхности под влиянием глубокого водопонижения на Яковлевскоы
железорудном месторождении
ЗАКЛЮЧЕНИЕ .
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


В главе четвертой показана возможность практического использования полученных результатов. На основе разработанного математического аппарата произведен расчет сдвижений и деформаций для условий отработки первого этажа вновь осваиваемого Яковлевского месторождения КМ. Здесь же дается оценка точности предложенного метода расчета путем сравнения теоретических величин сдвижений и деформаций с экспериментальными на примере Карагандинского угольного бассейна. В главе пятой дано развитие изложенного способа расчета сдвижений и деформаций земной поверхности для случая глубокого водопоникения. Методом интегрального преобразования Ханкеля решается осесимметричная задача для слоя со смешанными граничными условиями в предположении моделирования горного массива упругой средой. На базе полученных формул дается расчет сдвижений и деформаций для промплощадки Яковлевского рудника, вызванных деформированием нижнего комплекса водоносных пород при их осушении. Диссертационная работа выполнена в лаборатории горного давления и сдвижения горных пород института ВИОГЕМ г. Белгород в период гг. Аналитические методы расчета сдвижений горных пород и земной поверхности, вызванных подземными горными работами, начали разрабатываться сравнительно недавно. Задача этих методов расчета состоит в определении распределения смещений на верхней границе полуплоскости или полупространства при заданных смещениях внутри полуплоскости или полупространства. Задача эта чрезвычайно трудная, поскольку горный массив представляет собой весьма сложную среду, процесс деформирования которой осложняется наличием кливажа, тектонических нарушений, расслоений пород, упорядоченной и неупорядоченной трещиноватостью, обводненностью, различными недостаточно изученными реологическими свойствами. В нашей стране первые теоретические работы в этом направлении принадлежат профессору С. Г.Авершину, который применил для решения поставленной задачи методы механики сплошной среды. В настоящее время существует много различных предложений по определению деформаций земной поверхности аналитическими методами на основе различных моделей массива горных пород. Впервые методы теории предельного равновесия сыпучей среды для расчета деформаций горных пород и земной поверхности применил С. Г.Авершин И И . Рассматриваются только точки среды, достаточно удаленные от выработки и находящиеся вне зоны обрушения пород. Предполагается, что движущаяся масса горных пород не увеличивается в объеме. Распределение скоростей перемещений совпадает с распределением величин перемещений. В сдвигающихся породах, близких к земной поверхности, можно принять направления главных нормальных напряжений такими, какими они были до сдвижения, то есть совпадающими с вертикальными и горизонтальными направлениями. На основании этих допущений С. Ж9Ш1сЦ XхтНУ9. Здесь Ъх вертикальная составляющая скорости сдвижения вдоль оси X 2Ф горизонтальная составляющая скорости сдвижения вдоль оси У угол между направлениями линии скольжения первого семейства в данной точке и осью абсцисс. Подставляя 1. ШтЩс0. Решение этой системы производится путем нахождения особых линий, называемых характеристиками данной системы. Характеристики у С. Г.Авершина имеют определенный физический смыслони совпадают с физическими линиями скольжений. Система 1. Ъу, 1х,ХУ у7 . У ы,созш г С0УГу
здесь применены следующие обозначения рис. Полученное решение 1. Появление этой теории явилось большим шагом вперед в изучение процесса сдвижения и впервые позволило исследовать общие закономерности с движений в толще пород. Маловероятно, чтобы весь объем породы до поверхности находился в состоянии предельного равновесия. Состояние предельного равновесия это состояние разрушения и в этом состоянии. Здесь же рассматривается область породы, прилегающая к поверхности и, повидимому, нельзя ожидать разрушения породы во всех точках этой области. Допущение о том, что линии скольжения во всем рассматриваемом объеме породы являются прямыми Усопс , представляется недостаточно обоснованным. Как показывает анализ уравнений 1. Угол между этими двумя направлениями равен .