Напряженное состояние массива горных пород с геологическими нарушениями вокруг очистных пространств

• Автор: Серяков, Виктор Михайлович
• Шифр специальности: 01.02.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 292 с. : ил.

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМІЯ НАУК СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ ИНСТИТУТ ГОРНОГО ДЕЛА

/з На правах рукописи

СЕРЯКОВ ВИКТОР МИХАЙЛОВИЧ
НАПРЯЖЕННОЕ СОСТОЯНИЕ МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД С ГЕОЛОГИЧЕСКИМИ НАРУШЕНИЯМИ ВОКРУГ ОЧИСТНЫХ ПРОСТРАНСТВ
Специальность: 01.02.07 - "Механика сыпучих тел. грунтов
и горных пород"
ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени доктора технических наук
Научный консуль таят: академик РАН М.В.Курленя
Новосибирск
Введение
Глава 1. Состояние вопроса
Постановка задачи о расчете напряженно-деформированного состояния массива горных пород в окрестности выработанного пространства
1.2. Учет при математическом моделировании геологических нарушений массива горных пород
1.3. Влияние на напряженно-деформированное состояние
массива горных пород технологии ведения очистных работ 2S
1.4. Оценка напряженно-деформированного состояния массива
с учетом последовательности отработки месторождения
1.0. Пели н задачи исследований
Глава 2. Моделирование механического поведения геологических
нарушений упругопластической средой
2.1. Тектонические нарушения и разломы
2.2. Плоскости напластования и контакты разномодульных горных пород
2.3. Описание закономерностей поведения геологических нарушений под нагрузкой упругопластической средой
2.4. Соотношения для определения векторов начальных
узловых сил
2.5. Анализ сходимости алгоритма на примерах решения
тестовых задач
2.6. Учет зависимости предела прочности контакта на сдвиг
от величины нормального давления
Глава 3. Разработка методов расчета, учитывающих
последовательность ведения горных работ
3.1. Анализ краевых условий на границах создаваемых
вьгоаботок
3.2. Алгоритм учета последовательности отраоотки при наделении расчетной области механическими свойствами нетронутого массива
3.3. Решение тестовых и модельных задач
3.4. Метод расчета, учитывающий контакт кровли и почвы выработанного пространства
3.5. Применение разработанного подхода для моделирования технологии ведения горных работ с закладкой выработанного пространства
Глава 4. Напряженно-деформированное состояние массива для условий отработки месторождений Норильских полиметаллических руд
4.1. Особенности напряженно-деформированного состояния горного и закладочного массивов для восходящей и
нисходяшей систем отработки месторождения
4.2. Оценка запасов упругой энергии массива, отвечающих различным системам отработки месторождения
4.3. Геомеханическое обоснование технологических
параметров отработки защитного слоя
4.4. Напряженное состояние горного массива при создании защитной выемки в крыльях тектонических нарушений
4.5. Особенности деформирования массива вблизи
тектонического нарушения в процессе отработки защитного слоя при преобладающих по величине исходных вертикальных напряжениях
4.6. Выводы и практические рекомендации
Глава 5. Закономерности деформирования горного массива при
отработке угольных месторождений Кузбасса
5.1. Моделирование процесса межслоевого разрушения в неоднооодном roDHOM массиве при его подоаботке
В одной из них последовательность учитывается путем решения ряда прямых задач. Под прямыми задачами понимаются такие, при постановке которых на внешних границах области решения задаются граничные усилия, соответствующие исходному состоянию горного массива. Затем путем вычитания и суммирования полученных решений определяются напряжения и деформации, действующие в той или иной области массива или сооружения.
Так, автор монографии Е23 отмечает, что учет этапов горных работ в тоннелестроении имеет большое значение и требует отдельного рассмотрения. Им разработан подход, в котором учитывается процесс сооружения тоннеля. Сначала определяется так называемое исходное состояние массива. Для этого возводимая крепь рассматривается в деформируемой системе, соответствующей случаю исходного напряженного состояния. Вслед за расчетом исходного состояния начинается определение итерационным методом поэтапной проходки тоннеля, в котором учитывается уже имеющиеся до данного этапа деформации поверхности выработки. Основная идея итерационного метода -расчетный фрагмент перемещается по мере проходки каждого участка выработки. Матрица жесткости всей расчетной системы после расчета исходного состояния не меняется. При учете зтапноети проходки тоннеля изменения касаются только усилий задаваемых в узлах, т.е. правой части решаемой системы уравнений. Однако данный метод применим только для условий проходки тоннелей, закрепляемых крепью. Кроме того, необходимо, чтобы сечение тоннеля в исследуемой области было постоянным, а горный массив однородным: не должна изменяться высота толщи пород и исходное напряженное состояние в направлении продвигания тоннеля.
Применительно к расчету напряжений и перемещений при строительстве подземного машинного зала ГЭС последовательность отработки также учитывается путем решения ряда прямых задач [76,773.