Апробация модели зонального разрушения сильно сжатого массива в условиях шахты им. Артема (Приморский край) Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

8. Степанов В. Н. Океаносфера. — М.: Мысль, 1983. — 270 с.

9. Бык С.Ш., Макогон Ю.Ф., Фомина В.И. Газовые гидраты. М. Недра. 1999.

10. Hirohama, S.; Shimoyama, Y.; Wakabayashi, A.; Tatsuta, S.; Nishida, N. Conversion of CH4-hydrate to CO2-hydrate in liquid CO2. J. Chem. Eng. Jpn. 1996, 29, 1014-1020.

11. Masanori Kurihara. Gas production from methane hydrate reservoirs. Waseda University. 2011.

УДК 622:510.67 © Л.С. Ксендзенко, 2013

АПРОБАЦИЯ МОДЕЛИ ЗОНАЛЬНОГО РАЗРУШЕНИЯ СИЛЬНО СЖАТОГО МАССИВА В УСЛОВИЯХ ШАХТЫ ИМ. АРТЕМА (ПРИМОРСКИЙ КРАЙ)2

На основе результатов экспериментов с образцами и метода определения параметров модели зонального разрушения массива горной породы в условиях больших глубин [1,3] спрогнозированы характеристики зонального разрушения на примере пород шахты им. Артема (Приморский край).

Ключевые слова: зональное разрушение, сильно сжатый массив, блочная иерархическая среда, образец горной породы

Массив горной породы рассматривается как иерархически блочная среда, на которой вводится иерархия уровней в зависимости от размеров блоков. В естественных условиях среда является неоднородной, содержит большое количество дефектов. В таких средах на I иерархическом уровне рассматриваются деформирующиеся объекты горной породы (блоки), размеры которых сопоставимы с размерами минерального зерна (кристалла).

2 Работа выполнена при поддержке Федеральной целевой программы «Кадры» (грант № 14.А18.21.1980 от 15 ноября 2012г.).

Микродефекты — отдельные дислокации; на мезо уровне — структуры, порожденные взаимодействующими дислокациями. На макро уровне — макротрещина, пересекающая кристалл.

На II иерархическом уровне рассматриваются деформирующиеся объекты горной породы (блоки), размеры которых сопоставимы с размерами образца горной породы. Внутренняя структура образца по величине дефекта подразделяется на масштабные уровни: микро, мезо и макро.

Микродефект — это сдвиговый одиночный дефект. Мезоде-фекты — это мезо трещины по границам минеральных зерен с размерами от максимального диаметра минерального зерна

до (5 - 10)dmax,

где dmax : (~ 1-10-7 * 1-10-3 i ).

Макродефект — это макро трещина, рассекающая образец горной породы и имеющая размеры от (5 *10) dmax до критической длины макро трещины 21*, где

I - E

* 4(1-v2 Ь-с '

где h* - максимальное расхождение берегов в центральной части длинной мезотрещины, ac - предел прочности на одноосное сжатие, МПа; E - модуль Юнга, МПа; v- коэффициент Пуассона; Yj - безразмерный параметр.

К III иерархическому уровню принадлежат объемы (блоки) горной породы, окружающие горную выработку. Размеры III иерархического уровня сопоставимы с размерами массива горной породы вокруг одиночной выработки и могут быть самыми разнообразными и зависят как от строения, свойств и динамики горно-геологической среды так и условий, в которых протекает процесс деформирования.

Микродефекты — это микротрещины по границам минеральных зерен. Нижний размер микро дефекта совпадает с диаметром минерального зерна dmax , а верхний равен (5 *10) dmax , где

dmax : (110-7 * 110-3 i ).

Мезодефекты — это мезотрещины по границам блоков, сопоставимых с образцами горной породы. Величина мезотрещины изменяется от Сблока ■ ( ■ 10) с!блока .

Макродефект — это трещина, проходящая между границами блоков и имеющая размеры от (5 ■ 10)с!блока до критической длины макродефекта 21Масс , где

^МаСС т-'оброчага

Iмасс _ им 'Е_

* "4(1 -V2)У1 'аС '

где ИММасс — максимальное расхождение берегов в центральной части длинной в массиве, м; а'с — остаточное напряжение в образце, МПа; Еобр °чага — модуль Юнга в очаге образца, МПа; V — коэффициент Пуассона; — безразмерный параметр.

На основе предложенной в [1,3] методики произведем оценку зонального разрушения сильно сжатого массива на примере пород шахты им. Артема (Приморский край).

На иерархическом уровне образца горной породы (аргиллиты) определяем предел прочности на одноосное сжатие ас _ 8 МПа; коэффициент Пуассона V _ 0,15; модуль Юнга

л з

Е _ 500 МПа, объемный вес пород уи _ 2,5 '103 кг/м3; максимальный диаметр минерального зерна !тах _ 0,1 мм ; критическое расхождение берегов в центральной части мезотрещины

м ^ ^

И ~ 0,1/ / ; верхнюю границу полудлины мезотрещины С™ _ 0,0005/ . Радиус выработки г0 = 2 м.

Между положением середины первой зоны разрушения массива вокруг горной выработки, измеряемой в относительных к радиусу выработке единицах, и пределом прочности пород на одноосное сжатие установлена линейная зависимость:

г */г0 _ 0,0083ас + 0,748. (1)

Подставляя в (1) ас _ 8 МПа, находим положение середины первой зоны разрушения г */лл _ 0,821, считая от контура выра-

ботки. По таблице при известном радиусе выработки и положению первой зоны разрушения находим параметр периодичности модели у = 14.773 .

Вычислим критическую полудлину макротрещины в образце

.„ 0.0001- 250 0 0032,

при одноосном сжатии 131 I* = —.-т-и0,0032/ .

4 (1 - 0.152 )0.25 - 8

Полагаем, что нижняя граница мезо трещины в массиве горных пород (III иерархический уровень) имеет размер, совпадающий с критической длиной макротрещины в образце, т.е. = I",

т.е. с:: = П6р = 0,0032 м.

Модуль Юнга в массиве горных пород определяем через модуль Юнга в очаге образца из равенства

Еочага 250

Емаса"а = = ^2- = 125 МПа . Зная критическую полудлину

макротрещины в образце, определяем верхнюю границу мезо-трещины в массиве горной породы по формуле

СрГе = ^ -5 = 0,0032-5 = 0,016 м .у3 = 0,2 стс = 0,8 МПа .

Для определения глубины выхода зон разрушения вносим все необходимые параметры в модель массива горной породы и в результате вычислений получаем прогнозные значения появления зон разрушения (табл. 1).

Таблица 1

Глубина появления зон разрушения для горных пород шахты им. Артема

№ зоны разрушения а выхода, МПа а ас Глубина появления зоны разрушения, м Расстояние от центра выработки до середины зоны разрушения, на момент ее появления, м

I 0,77 0,97 31 3,59 м

II 1,61 2,01 64,4 5,24 м

III 2,39 2,99 95,6 6,90 м

Слияние кон- 2,32 2,89

турной и пер-

вой зон раз-

рушения

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Ксендзенко Л.С. Методика получение параметров математической модели массива горной породы на основе математической модели образца горной породы. Горный информационно-аналитический бюллетень, Моск. госуд. горный университет, Москва 2011г. — № 8. — С. 382—385.

2. Гузев М.А., Макаров В.В. Деформирование и разрушение сильно сжатых горных пород вокруг выработок. — Владивосток: Дальнаука, 2007. — 232 с.

3. Ксендзенко Л. С., Макаров В.В. Метод определения параметров математической модели сильно сжатого массива по данным экспериментов. Горный информационно-аналитический бюллетень, Моск. госуд. Горный университет, М., 2012. — № 8. — С. 382—385.

УДК 622.233/235 © В .И. Иванов, В. Д. Кульнев, 2013

ПЕРСПЕКТИВЫ ВЕДЕНИЯ ВЗРЫВНЫХ РАБОТ С ПРИМЕНЕНИЕМ КОНВЕРСИОННЫХ ВВ НА КАРЬЕРАХ ПРИМОРЬЯ

Рассматриваются перспективы практического применения в качестве промышленного взрывчатого вещества для скважинных зарядов конверсионных взрывчатых веществ, обеспечивающих необходимые взрывчатые характеристики заряда и надежность его детонации. На примере Первореченского месторождения порфиритов показана эффективность дробления скальных пород зарядами Гексотала, подчеркивается возможность снижения выхода негабарита.

Ключевые слова. Взрывные работы, взрывчатые вещества, безопасность, заряды скважинные, дробление, негабарит, горногеологические условия.

Основным направлением развития горной отрасли является эффективное использование новых технологий. В сложных и разнообразных горно-геологических условиях карьеров Приморья наиболее актуальным остается вопрос взрывной подготовки