Прогноз устойчивости подготовительных выработок при отработке первоочередного участка Яковлевского месторождения

• Автор: Синякин, Кирилл Геннадьевич
• Шифр специальности: 25.00.20
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 122 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ
1.1 Горногеологические и гидрогеологические условия Яковлевского месторождения
1.2 Физико-механические свойства руд и вмещающих пород
1.3 Анализ методов расчета НДС и оценки устойчивости подготовительных выработок под влиянием опорного давления
1.4 Цель, задачи и методы исследований
ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЧНОСТНЫХ И ДЕФОРМАЦИОННЫХ СВОЙСТВ ЗАКЛАДОЧНОГО МАССИВА
2.1 Лабораторные испытания образцов закладочного материала
2.2 Результаты определения прочности закладочного массива в шахтных условиях
2.3 Определение физико-механических свойств закладочного материала на образцах неправильной формы
ГЛАВА 3. МОДЕЛИРОВАНИЕ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ РУДНОГО МАССИВА, ВМЕЩАЮЩЕГО ПОДГОТОВИТЕЛЬНУЮ ВЫРАБОТКУ В ЗОНЕ ВЛИЯНИЯ ОЧИСТНЫХ РАБОТ
3.1 Исследование на объемной математической модели напряженно-деформированного состояния рудной потолочины
3.2 Анализ результатов расчёта напряжённо-деформированного состояния массива
3.3 Исследование на плоской математической модели напряженно-деформированного состояния рудного массива, вмещающего
подготовительную выработку в зоне влияния очистных работ при слоевой
системе разработки
3.4 Анализ результатов расчёта напряжённо-деформированного состояния
массива
ГЛАВА 4.РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ПОДДЕРЖИВАЮЩЕЙ КРЕПИ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ ВЫРАБОТОК
4.1 Натурные наблюдения за состоянием крепи и контура подготовительных выработок
4.2 Исследование характера формирования области предельного состояния
вокруг выработки
4.3. Расчет параметров поддерживающей крепи горизонтальных выработок в зонах ослаблений рудного массива
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы.
Яковлевское месторождение КМА по ценности и запасам богатых железных руд, по сложности горнотехнических, геологических и гидрогеологических условий является уникальным.
Богатые железные руды являются корой выветривания железистых кварцитов на глубине 480-590 м. Залегают в виде мощной, до 300 м, полосы клинообразной формы с углом падения 60-70°.
На Яковлевском месторождении существует два водоносных комплекса, в осадочном чехле и кристаллическом фундаменте. Наличие двух водоупоров препятствует воздействию большинства водонапорных горизонтов осадочного чехла на рудную залеж. Однако непосредственно над рудным телом располагается нижнекаменноугольный водоносный горизонт с напорами до 440 м.
Проходка горных выработок под неосушенными водоносными горизонтами сопоставима с ведением горных работ под водными объектами. Необходимость сохранения водозащитных свойств покрывающей рудной и породной толщи обуславливает высокие требования к качеству подготовительных, очистных и закладочных работ. На каждом этапе ведения горных работ должна обеспечиваться устойчивость обнажений подготовительных выработок в рудном массиве.
При подземной разработке месторождений полезных ископаемых ведение очистных работ значительно ухудшает состояние устойчивости горных выработок. На всех этапах добычи полезного ископаемого должно обеспечиваться эксплуатационное состояние подготовительных выработок в зоне влияния очистных работ.
В этой связи прогнозирование устойчивости рудных обнажений и выбор типов и параметров крепи выработок, находящихся под влиянием очистных работ соответствующих горно-геологическим и горно-техническим условиям

состояния на границах зон механических разрушений в образце, образующихся на контактах с инденторами. При этом была выявлена связь размеров зон механических разрушений с показателями предельного напряженного состояния на момент раскалывания образца [23]. На основании полученных результатов В. А. Коршуновым был предложен метод комплексного определения показателей паспорта прочности закладочного материала по результатам разрушения образцов сферическими инденторами, который позволил расширить возможности стандартного метода за счет дополнительного определения показателей объемной прочности (сцепления и углов внутреннего трения).
Учитывая доступность и высокую производительность описанного экспресс-метода, в научном центре СПГГИ проведены исследования, направленные на установление возможности использования этого метода для определения показателей прочностных свойств закладочного массива Яковлевского месторождения. Выполнены испытания образцов закладки, непосредственно отобранных из выработок, расположенных на горизонте -370 м. Для реализации метода использовалось нагрузочное устройство БУ-64, оснащенное в качестве нагрузочных элементов сферическими инденторами (рис. 2.11).
В соответствии с методом комплексного определения показателей прочности образец закладочного массива нагружали сферическими инденторами до раскалывания с фиксацией максимальной нагрузки. Затем в разрушенном образце измеряли размеры поверхности разрыва и обеих зон структурно-механических изменений (ЗСМИ) под инденторами. После этого вычисляли площади поверхностей разрыва Бр и ЗСМИ 5) и необходимые для определения значений растягивающего стр и радиального р напряжений на поверхности большей из ЗСМИ в момент раскалывания образца.