CC BY
309
технические НАУКИ
- Горное дело -
УДК 622.283 М.М. Иудин
естественное напряженное СОСТОЯНИЕ МАССИВА горных пород
кимберлитовых месторождений
Выполнен анализ факторов формирования естественного напряженного состояния в массиве горных пород. Рассмотрено влияние глубокого карьера на исходное напряженное состояние породного массива вокруг кимберлитовой трубки. Новое состояние НДС массива следует учитывать через расчетный коэффициент бокового распора. Приведены граничные условия для расчета напряженного состояния массива.
Ключевые слова: массив горных пород, естественное напряженное состояние, нормальные и касательные напряжения, ким-берлитовая трубка, вес горных пород, напряженно-деформированное состояние.
Массивом горных пород называется часть земной коры в окрестности месторождения полезных ископаемых, размеры которых должны превышать зону развития физико-механических явлений и процессов в результате воздействия естественных или техногенных факторов разработки [1]. Ограниченный этим условием породный массив имеет одну существенную механическую особенность: до начала производства горных работ массив уже находится в естественном напряженном состоянии.
Естественное напряженное состояние породного массива в самом общем случае определяется геомехани-ческими факторами, которые являются функцией пространственных и временных координат. Поэтому гео-механические факторы целесообразно разделить на две группы: факторы, которые действуют постоянно и повсеместно в массиве, и факторы, влияющие на напряженно-деформированное состояние (НДС) массива временно и локально.
К первой группе факторов следует отнести: гравитационное и температурное поле Земли, механические свойства и структурно-механические особенности строения массива, рельеф земной поверхности. Основными в этой группе факторов являются: гравитационное поле Земли, механические свойства и структурно-механические особенности строения массива, от которых зависит величина и направление вектора главных напряжений НДС массива.
ИУДИНМихаил Михайлович - к.т.н., профессор ГРФ ЯГУ E-mail: [email protected]
Ко второй группе факторов относятся тектонические, гидродинамические, газодинамические и другие физикомеханические процессы в породном массиве. Наиболее значимыми факторами в этой группе являются тектонические процессы, от которых зависит соотношение вертикальных и горизонтальных составляющих главных напряжений в породном массиве. Считается, что тектонические напряжения в некоторых регионах могут превышать вертикальную составляющую напряжений от веса вышележащих толщ горных пород.
При рассмотрении напряженно-деформированного состояния массива горных пород будем считать, что в породном массиве стабилизировалось напряженно-деформированное состояние массива под влиянием длительного геологического периода. На основе теоретических и экспериментальных исследований Ю.Л. Ребецкий сформулировал основные положения развития напряжений в земной коре [2, 3]. В верхней части земной коры в изменяющемся поле напряжений геологическая среда формирует энергетически активные структуры, отвечающие принципу максимальной эффективной диссипации энергии, накапливаемой в процессе упругого деформирования горных пород. Этому принципу в наибольшей степени соответствует обобщение Дж. Байерли (закон Кулона), что определяет взаимосвязь нормальных си и касательных напряжений Т п на плоскости сформировавшегося разрыва перед разрушением:
Т п=Т с - кРп где ^ 0,Т п)° (1)
где т, к - предел внутренней прочности и внутреннего трения горных пород.
По результатам экспериментов Дж. Байерли предложил следующие оценки хрупкой прочности горных пород в земной коре:
Тс = 0, к!1 = 0.85 при Опп < 2кбар,
(2)
Тс = 0.5кбар, к. = 0.85 приОпп > 2кбар.
Дополнительные предположения о равенстве в изостатически скомпенсированных областях вертикальных напряжений, действующих на горизонтальных площадках, весу вышележащих пород (т.е. литостатическому давлению) и о гидростатическом законе распределения с глубиной флюидного давления записываются в виде:
Огг = -Р + - До Х* - (1 + До )& + 2/ 3До .1 (3)
н (3)
Т =-Я | Р (№, РА = Я?Р А
0
Использование закона Кулона вместе с дополнительными предположениями (3) позволяет получить выражение для оценки прочности (величин максимальных касательных напряжений) массивов горных пород:
Т =______Т с + к. (Рсг - Р Аг)Н8_________
С08еС2а^^к^^"^М-а)112^^(1+Да)1^+М-О]
(4)
при ctg2ас = к.
Здесь Рс, р]1 - средняя плотность столба горных пород и флюида мощностью Н; 1к (к = 1,3) - косинусы углов между осями алгебраически максимального и минимального из главных напряжений и с осью на зенит; р
- всестороннее давление; р - поровое давление. Тогда эффективное давление р = р - р .
Выполним расчеты для оценки касательных напряжений в массиве вокруг кимберлитовых трубок. Максимально расчетную глубину примем равной 2000 м, что позволит оценить влияние подземных горных работ, которые планируются до глубины 1000 м, на напряженное состояние массива горных пород. Средний удельный вес горных пород равен на этих глубинах 0,027 МН/м3. Тогда с учетом зависимости Дж. Баейрли для глубины до 2000 м максимальные касательные напряжения или оценка прочности горных пород в массиве имеют следующие значения (табл. 1).
Расчеты показали, что максимальные касательные напряжения с глубиной существенно возрастают, а величина прочности горных пород на глубине 2000 м по оценке касательных напряжений стремится к величине вертикальной гидростатической гравитационной составляющей напряженного состояния массива. Поэтому оценку естественного напряженного состояния массива на глубинах более 1500 м следует производить с учетом развития в горных породах существенных касательных напряжений, соизмеримых с прочностью горных пород, и с учетом возможности формирования нескольких сопряженных систем напряжений в массиве.
Таблица 1
Изменение касательных напряжений по глубине массива
Глубина, Н, м 100 500 1000 1500 2000
Напряжения без наличия флюида т, МПа 2,6 12,8 25,5 38,2 51
Напряжения с учетом флюида в массиве т, МПа 1,7 8,5 17,0 25,5 34,0
В районах распространения сплошной мерзлоты на кимберлитовых месторождениях (мощностью до 700-1000 м) обычно выделяют три зоны в массиве горных пород. Первая зона относится к слою массива пород, прилегающих к дневной поверхности, и называется зоной сезонных годовых колебаний температуры пород. В этой зоне колебания температуры горных по-а д= кбусловлены внешними факторами (тепловым режимом атмосферы, солнечной радиацией и т.д.). Мощность данной зоны составляет 10-20 м в зависимости от географического района расположения месторождения. В этой зоне, которая, в основном, сложена дисперсными грунтами, четвертичными отложениями, формирование НДС в мерзлой части промерзающих дисперсных пород связано с развитием таких сложных физико-химических процессов, как кристаллизация воды в порах и распучива-ние породы, миграция незамерзшей воды, расклинивающее действие тонких пленок воды и др. [4]. В данной зоне роль температурного фактора весьма значительна в формировании НДС массива пород при проведении выработки.
Вторая зона определяется естественным состоянием температурного режима многолетнемерзлого породного массива. В этой зоне практически не сказывается тепловое влияние атмосферы и глубинного тепла Земли.
Третья зона является переходной между зоной многолетнемерзлых горных пород и талым состоянием нижних слоев массива. Температура пород в этой зоне имеет значения, близкие к нулевой изотерме, хотя мощность зоны существенным образом определяется величиной теплового потока ядра Земли.
При решении геомеханических задач массив горных пород моделируется упругим полупространством или полуплоскостью, обладающий свойствами упругости, сплошности, однородности и изотропности. До выполнения горных работ (открытых и подземных) породный массив испытывает начальные напряжения, вызываемые собственным весом горных пород, и напряжения, определяемые тектоническими процессами. Следует различать формирование начального поля напряжений в непосредственной близости к земной поверхности и на глубине в массиве пород.
Напряжения в толще грунтового массива возникают главным образом под действием веса горных пород. Вместе с тем важную роль при анализе напряженного состояния играют подземные воды, влияние которых обычно проявляется в действии гидростатических и гидродинамических сил. Кроме того, необходимо учитывать рельеф дневной поверхности. На глубине влияние этих факторов исчезает, и только собственный вес горных пород является причиной начального напряженного состояния массива осадочных пород.
Вертикальная составляющая напряжений от собственного веса горных пород будет расти по мере удаления от дневной поверхности и на некоторой глубине массива составит:
о = |у (z)dz . (5)
0
Горизонтальные составляющие напряжений в массиве пород при условии отсутствия горизонтальных деформаций будут равны:
н
о Х0) = о уо) = X1у ^ )dz , (6)
0
где 1 - коэффициент бокового давления (распора) в массиве.
Открытая и подземная разработка кимберлитовых месторождений вызывает дополнительное техногенное влияние на напряженное состояние верхней части земной коры. От правильной организации ведения открытой и подземной отработки кимберлитовых трубок зависит степень данного техногенного влияния [5].
Глубина открытой разработки месторождений полезных ископаемых (МПИ) составляет 400-600 м, проектная отметка подземной отработки кимберлитовых трубок планируется до 1000 метров от дневной поверхности. Длительные сроки открытой разработки кимберлитовых трубок и связанные с ней большие объемы (сотни миллионов кубометров) горной массы способствовали нарушению естественного напряженно-деформированного состояния (НДС) земной коры в районе месторождений. В результате такого воздействия наряду с естественными геомеханическими процессами возможно возникновение наведенных геомеханических процессов, вызванные техногенной деятельностью человека [6]. Опасность таких процессов усугубляется тем, что они происходят в областях концентрации экономической деятельности человека. Проявление наведенных геомеханических процессов в земной коре способно произвести серьезные нарушения жилых и промышленных объектов.
В качестве основного фактора техногенного воздействия человека на земную кору выступает перемещение масс горных пород (выемка из карьеров и подземных разработок и складирование вскрышных пород и отходов обогащения в отвалы). Вторичное поле напряжений в окрестности МПИ формируется за счет образования вы-
емок и пустот в горном массиве и за счет изостатическо-го нарушения равновесия НДС вследствие перемещения больших объемов горных пород, особенно при открытых разработках. Разработка кимберлитовых месторождений осложняется дополнительными факторами в виде падения уровня подземных вод, образования депрессионных воронок в породном массиве.
При рассмотрении исходного напряженного состояния породного массива в упругой постановке считают, что основная сила, формирующая распределение напряжений, определяется весом горных пород, которая направлена к центру Земли и перпендикулярно к земной поверхности. Тогда по условию зависимости между напряжениями и деформациями с учетом изотропности свойств упругих горных пород определяется исходное напряженное состояние породного массива (гипотеза А.Н. Динника) в виде:
о г = уЯ, о, = о ^ =-^—jH = ХуН. (7)
1 -v
Гипотеза А.Н. Динника остается справедливой для отдельных регионов платформенного типа, в том числе для большинства осадочных, отсюда можно предположить, что и для кимберлитовых месторождений [7]. С другой стороны, есть и другие гипотезы (относительно коэффициента бокового отпора): гипотеза гидростатического распределения напряжений, гипотеза, учитывающая тектоническую составляющую горизонтальных напряжений. Считается, что земная кора представляется своеобразной динамической, механической системой, на которую действуют разные силы геологической природы [7]. Многочисленные экспериментальные данные о коэффициенте бокового распора на разных месторождениях не дают достоверных оснований рассчитывать естественное напряженное состояние на конкретном месторождении по гипотезе Динника.
В соответствии с гипотезой А.Н. Динника коэффициент бокового распора находится по формуле:
Х = - , (8)
1 -v
где v - коэффициент Пуассона горных пород.
Если коэффициент Пуассона равен 0,5, то это означает, что объемные деформации отсутствуют и коэффициент бокового распора равен единице.
При релаксации напряжений за длительный геологический период формируется начальное напряженное состояние с коэффициентом бокового распора, близким к единице. В разрушенных породных массивах с прочностью пород, близкой к нулю, коэффициент бокового распора равен:
Х = 1 - sin р , (9)
1 + sin р
где р - угол внутреннего трения разрушенной породной массы.
Взаимодействие внутренних полей напряжений при разгрузке в процессе генезиса осадочной породы препятствует полному освобождению накопленной энергии упругих деформаций [8]. Из области механики грунтов известно положение об одновременном действии двух систем напряжений: эффективных, связанных с передачей давления от внешней нагрузки нижележащим слоям породы, и нейтральных, связанных с гидростатическим напряжением. Поэтому в системе уравнений «напряжение-деформация» должен быть еще один компонент, учитывающий это взаимодействие двух систем напряжений, сформированный в процессе образования осадочной горной породы. Если преобразовать уравнения (7) через разницу главных напряжений, например, (а2-ах), то коэффициент бокового отпора можно будет интерпретировать следующим образом:
X =
1 - 2v 1 -V
(10)
Проанализируем изменение коэффициента бокового отпора в зависимости от коэффициента Пуассона. Выполненные расчеты коэффициента бокового отпора по формулам (7, 10) приведены в табл. 2.
Таблица 2
Значения коэффициента бокового отпора
Коэффициент бокового отпора Коэфс іициент Пуассона V
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5
По формуле (5) 0 0,11 0,25 0,43 0,67 1
По формуле (6) 1 0,88 0,75 0,57 0,33 0
Результаты работы А.И. Мороз [8] подтверждают, что в процессе снятия внешней нагрузки взаимодействие систем напряжений, действующих в горной породе, приводит к тому, что коэффициент Пуассона зависит от коэффициента Пуассона слагающих ее фракций. С другой стороны, породный массив в естественном состоянии находится в относительно устойчивом равновесии и постоянном нагружении силой тяжести горных пород, что формирует величину коэффициента бокового отпора в значении константы на период устойчивого равновесия исходного поля напряжений.
Следовательно, при коэффициенте бокового отпора вида (10) напряженное состояние породного массива в естественном залегании будет определяться следующим образом:
о z = Ун,
1 - 2у 1 -V
уН.
(11)
Характерная особенность выражений (10) в отличие от (7) заключается в том, что для малых значений коэффициента Пуассона горных пород наблюдается на-
пряженное состояние, близкое к гидростатическому состоянию нетронутого массива (табл. 2).
Гипотеза о гидростатическом напряженном состоянии нетронутого массива горных пород, как правило, учитывается, когда возможно деформирование горных пород в виде пластичности и ползучести [9]. Для условий многолетнемерзлых пород из-за наличия льда в своем составе считается необходимым применение гипотезы гидростатического распределения напряжений, что сделано В.Д. Барышниковым и др. [10] при прогнозе НДС массива при отработке трубки Ботуобинская подземным способом в варианте камерно-целиковой системы разработки.
В этих условиях с учетом сказанного можно предложить, что в многолетнемерзлом породном и грунтовом массиве (ввиду неоднозначности формирования исходного напряженного поля в процессе генезиса породы) целесообразно использовать формулу (10) в качестве граничных условий при расчете НДС массива вокруг горных выработок для малых значений коэффициента Пуассона. А формулу (7) - для больших значений коэффициента Пуассона.
Для условий месторождения «Интернациональный» В.Д. Барышниковым [11] натурными измерениями определены следующие параметры напряженного состояния породного массива. На глубине около 800 м вертикальная компонента напряжений в массиве горных пород составила 27-28,3 МПа, горизонтальная компонента напряжений в породном массиве изменяется в пределе 21,5-22,5 МПа. Отношение горизонтальных напряжений к вертикальным напряжениям в массиве горных пород равно 0,8. В то же время отмечено превышение вертикальной компоненты напряжений над величиной уН (22 МПа, вес налегающей толщи пород) на 23-28%.
О.В. Овчаренко и др. [12] при математическом моделировании изменения НДС рудного массива и вмещающих пород в ходе ведения горных работ с закладкой на различных этапах отработки трубки «Мир» граничные условия определялись при коэффициенте бокового распора, равном 0,4. В то же время для условий месторождения «Ботуобинская» при расчете НДС массива горных пород методом граничных интегральных уравнений в качестве исходного напряженного состояние массива принималось гидростатическое распределение напряжений О ж = а = —уН, что объяснялось наличием льда в многолетнемерзлых породах [10]. Таким образом, в вопросе определения исходного напряженного поля в породном массиве кимберлитовых месторождениях единое мнение отсутствует.
Строительство новых подземных рудников на ким-берлитовых месторождениях осуществляется после отработки трубки открытым способом. Поэтому на напряженное состояние массива вмещающих пород вокруг кимберлитовых трубок существенное влияние оказывает наличие глубоких карьеров. Например, открытая разра-
ботка на трубке «Мир» закончилась на глубине 525 м от дневной поверхности [12]. Параметры карьера образовали в массиве горных пород конусообразную полость с размерами: диаметр по поверхности составляет 800 м, на глубине 525 м диаметр подошвы конуса равен 150 м. Чтобы оценить влияние глубокого конусообразного карьера на изменение исходного напряженного состояния породного массива воспользуемся следующими соображениями.
При образовании глубокого карьера исходное напряженное состояние породного массива изменяется. В окрестностях полости происходит перераспределение компонентов горизонтальных напряжений, особенно активно на контуре породного обнажения карьера. Одна компонента горизонтальных напряжений будет равна нулю на контуре обнажения, другая компонента стремится к максимальному значению. По мере удаления от породного обнажения в глубь массива обе компоненты горизонтальных напряжений стремятся к величине исходного напряженного состояния.
Тогда напряженное состояние на контуре породного обнажения будет иметь вид:
а г = уЯ, а с = 0, а у = 2£уЯ ,
(12)
Анализ результатов расчета показывает, что при допустимой погрешности 10% зависимость вида М1 выходит за рамки результатов теоретических исследований, т.к. зона влияния карьера составит порядка 750 метров на глубине 525 м.
При зависимости вида М3 зона влияния карьера быстро стремится к стабилизации, например, по расчетам составит 150 м. Только при зависимости М2 (квадратичная функция) распределение напряжений будет наиболее соответствовать результатам теоретических и натурных исследований. Например, для геомеханических условий трубки «Мир» на глубине 525 м зона влияния изменений напряженного состояния в породном массиве составит порядка 250-300 м.
Таким образом, изменения напряженного состояния в породном массиве вокруг глубокого карьера на кимбер-литовых месторождениях следует рассчитывать по формулам:
а г = уЯ,
а.
= ВД1 + -4
(14)
Коэффициенты изменения горизонтальных напряжений по координатам х и у составят:
где у - плотность горных пород, МН/м3; Н - расстояние от дневной поверхности до места определения напряжений, м; к - коэффициент, определяющий величину горизонтальных напряжений как долю от вертикальной составляющей.
Зона влияния карьера будет формироваться характером изменения горизонтальных напряжений внутри этой зоны.
Так как не известна функция изменения напряженного состояния в зоне влияния карьера, предположим следующие зависимости, которые должны удовлетворять граничным условиям (6, 12):
М1 = 1 ± -, М2 = 1 ± -1, М3 = 1 ± 1 , (13)
(15)
Неравнокомпонетность горизонтальных составляющих напряжений будем учитывать через коэффициент бокового распора X В соответствии с формулой (14) коэффициент Хху в зоне влияния карьера на напряженное состояние породного массива определится следующим образом:
(16)
Таблица 4
Изменение коэффициента X в зоне влияния карьера
где х - безразмерная координата, отнесенная к радиусу карьера. На контуре породного обнажения карьера координата х равна 1.
Расчет функций по формуле (13) приведен в табл. 3.
Таблица 3
Коэффициент изменения напряженного состояния
Пара- метр М Координата х
1 1,5 2,0 2,5 3,0 4,0 5.0 6,0
М 2 1,67 1,5 1,4 1,33 1,25 1,2 1,16
М2 2 1,44 1,25 1,16 1,11 1,06 1,04 1,03
М, 2 1,29 1,13 1,06 1,03 1,01 1,0 1,0
х 1 1,5 2 3 4 5 6
X щ 0 0,4 0,6 0,8 0,9 0,92 0,95
Из табл. 4 видно, что коэффициент Хху не зависит от коэффициента к, поэтому определяет неравномерность распределения горизонтальных напряжений в породном массиве в окрестностях глубокого карьера. Этот коэффициент характеризует техногенное напряженное состояние породного массива вокруг карьера, которое является исходным напряженным состоянием в массиве при последующей отработке кимберлитовой трубки подземным способом. Следовательно, при определении НДС породного массива в процессе подземной отработки кимберлитовых трубок необходимо оценивать коэффициент X .
X
В пределах зоны влияния карьера исходное напряженное состояние породного массива определяется граничными условиями (14). За зоной влияния карьера на напряженное состояние породного массива коэффициент Хху стремится к единице, поэтому если вскрывающие и подготовительные горные выработки располагаются вне этой зоны, то исходное поле напряжений описывается условиями (11).
Коэффициент k не связывается с коэффициентом Хху геомеханическими факторами. Например, для условий рудника «Интернациональный» на глубине 800 м коэффициент к составляет 0,8 [11]. Можем отметить, что на этой глубине влияние карьера практически не сказывается на исходном напряженном состоянии породного массива, поэтому коэффициент Хху следует принять равным
1. Коэффициент k принят равным 0,4 для условий рудника «Мир» на глубине 600 м, где сказывается влияние карьера, что не соответствует реальному исходному напряженному состоянию породного массива по аналогии с месторождением «Интернациональный». Но с учетом возможной величины коэффициента Хху от влияния карьера на исходное напряженное состояние породного массива суммарное значение коэффициента к может быть равным 0,4, что подтверждает возможность применения граничного условия (14) для расчета исходного напряженного состояния.
Многочисленные исследования подтверждают гипотезу о существовании связи полей напряжений с геологическими структурами массива горных пород, о неравномерности распределения напряжений в окрестности геологических структур. Большинство горных пород имеет неоднородную структуру и текстуру, от которых существенно зависят деформационные свойства, определяющие распределение напряжений в породном массиве [13, 14]. Как полагают Л.Н. Репников и др. [15], в реальном геологическом процессе в горной породе формировалось специфическое напряженное состояние, обусловленное последовательностью возникновения структуры под давлением (одна система напряжений) и омоноличивания этой структуры цементирующими веществами (другая система напряжений). Следовательно, деформационные свойства горных пород определяются этими совмещенными системами напряжений в горной породе, а их изучение традиционными методами не дает адекватной оценки полноты и достоверности распределения данных свойств в массиве горных пород.
Таким образом, современные представления о природном поле напряжений, действующих в верхних слоях земной коры, учитывают два фактора, формирующие начальное напряженное состояние массива горных пород [14]. Основной фактор относится к весу горных пород, который определяет естественное напряженное состояние земной коры. Второй фактор, определяющий природное поле напряжений, относится к проявлениям тектонических процессов, которые вызывают появление
тектонических (дополнительных) напряжений в земной коре. Взаимодействие двух видов напряженного состояния порождает полное напряженное состояние массива горных пород в окрестностях месторождения.
Выводы
1. Формирование естественного напряженного состояния массива горных пород в кимберлитовых месторождениях на больших глубинах происходит под воздействием нескольких сопряженных систем напряжений. Значительное влияние приобретает рост касательных напряжений в массиве по величине соизмеримых с прочностью горных пород.
2. При отработке кимберлитовых трубок открытым способом глубокие карьеры создают перераспределение естественного напряженного состояния массива. Новое состояние НДС массива следует учитывать через расчетный коэффициент бокового распора, учитывающий возникновение структуры под давлением (одна система напряжений) и омоноличивание этой структуры цементирующими веществами (другая система напряжений).
Л и т е р а т у р а
1. Голик В.И., Исмаилов Т.Т. Управление состоянием массива. - М.: МГГУ, 2005. - 374 с.
2. Ребецкий Ю.Л. Напряженное состояние и прочность массивов горных пород в условиях естественного залегания // Исследование в области геофизики. - М.: ОИФЗ РАН, 2004. -С. 360-362.
3. Ребецкий Ю.Л. Оценка величин тектонических напряжений на основе данных об ориентации главных осей напряжений, закона Дж. Байерли и идей Р. Сибсона // Тектоника и геодинамика континентальной литосферы: материалы XXXVI тектонического совещания. - М.: ГЕОС, 2003. - XII.
- С. 140-144.
4. Дядькин Ю.Д. Основы горной теплофизики для шахт и рудников Севера. - М.: Недра, 1968. - 255 с.
5. Клишин В.И., Филатов А.П. Подземная разработка алмазоносных месторождений Якутии. - Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2008. - 337 с.
6. Сашурин А.Д., Панжин А.А. Наведенные геомеханиче-ские процессы от масштабной техногенной деятельности по добыче полезных ископаемых // Материалы X межотраслевого координационного совещания по проблемам геодинамиче-ской безопасности. - Екатеринбург: Изд. Уро СО РАН, 1997.
- С.35-41.
7. Курленя М.В., Кулаков ГИ. Напряженное состояние породных массивов в верхних слоях земной коры // ФТПРПИ. -1998. - № 3. - С. 3-9.
8. Мороз А.И. К вопросу об определении коэффициента Пуассона осадочной горной породы // ФТПРПИ. - 2006. -№ 4. - С. 59-68.
9. Ставрогин А.Н., Протосеня А.Г. Прочность горных пород
и устойчивость выработок на больших глубинах. - М.: Недра, 1985. - 271 с.
10. Барышников В.Д., Гахова Л.Н., Крамсков Н.П. Геомеха-ническое обоснование параметров камерно-целиковой системы разработки на стадии геолого-разведочных работ // Актуальные проблемы разработки кимберлитовых месторождений: современное состояние и перспективы развития: материалы международ. научн.-практич. конф. «Мирный - 2001». - М.: Руда и металлы, 2002. - С. 185-189.
11. Барышников В.Д., Болтенгаген И.Л., Коврижных А.М. Определение напряжений методом щелевой разгрузки // Комбинированная геотехнология: развитие способов добычи и безопасность горных работ: материалы международной науч.-техн. конференции 26-29 мая 2003 г. - Магнитогорск: МГТУ, 2004. - С. 142-150.
12. Овчаренко О.В., Айнбиндер И.И., Шилин К.Ю., Крам-
сков Н.П. Геомеханическое обоснование параметров подземного способа разработки кимберлитовой трубки «Мир» // ФТПРПИ. - 2002. - № 6. - С. 8-13.
13. Томилин А.В. Закономерности влияния структурнотекстурных особенностей горных пород на их деформационные свойства // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2009. - № 3. - С. 169-170.
14. Курленя М.В., Миренков В.Е., Сердюков С.В. Взгляд на природу напряженно-деформированного состояния недр Земли и техногенные динамические явления // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2008. - № 8. -С. 5-19.
15. Репников Л.Н., Мороз А.И. Механизм образования двух совмещенных систем напряжений в горной породе различного генезиса // Механика композиционных материалов и конструкций. - 2005. - № 2. - Т.11. - С. 258-265.
М.М. 1шИи
Natural stress conditions in kimberlitic deposits’ rock mass
In the article the analysis of factors of formation of natural stress conditions in kimberlitic deposits’ rock mass was carried out. The author examines the influence of deep open pit on initial stress condition in rock mass around kimberlitic pipe. New conditions of mass’ deflected mode should be taken into account through design factor of horizontal stress. Boundary conditions for calculation of mass stress condition are also given in the article.
Key words: rock mass, natural stress condition, normal and shear stress, kimberlitic pipe, rock weight, deflected mode.
