CC BY
59
A. O. Novikov
TO CALCULATION OF THE IS INTENSE DEFORMED CONDITION OF THE ROCKY MASSIF REINFORCED BY ROOF BOLTING ROUND OF MINING TAKING INTO ACCOUNT THE CREEP PHENOMENON
The method of calculation of the is intense-deformed condition of the rocky massif, reinforced by roof bolting round of mining taking into account creep is resulted, which allows calculation of parameters roof bolting lining.
Key words: calculation, intense-deformed condition, rocky massif reinforced by roof bolting, creep phenomenon.
Получено 20.04.11
УДК 622.26.01:622.341
Д.Н. Петров, канд. техн. наук, доц., (8812) 328-8625, petrovgs@mail.ru,
А.Д. Куранов, асп., (8812) 328-8625, кшапру555@mail.ru (Россия, Санкт-Петербург, СПГГУ)
ФОРМИРОВАНИЕ ЗОИ НЕУПРУГИХ ДЕФОРМАЦИЙ ВОКРУГ ВЫРАБОТОК, ПРОЙДЕННЫХ В ГИДРОГЕМАТИТОВЫХ РУДАХ ЯКОВЛЕВСКОГО РУДНИКА
Установлены особенности формирования областей пластического деформирования в массиве, вмещающем горные выработки в условиях разработки железных руд Яковлевского месторождения. На основании полученных данных выявлены зависимости объемов вывалов в выработки в зависимости от их формы и глубины заложения.
Ключевые слова: зоны неупругих деформации, гидрогематитовые руды, рудник.
Яковлевское железорудное месторождение, в основном, представлено двумя типами железных руд: железослюдково-мартитовыми и гидро-гематитовыми. Объем проведения выработок в гидрогематитовых рудах составляет порядка 20...30 %. Ввиду сложных горно-геологических условий, проходка горных выработок зачастую сопровождается вывалообразо-ваниями и разрушением контуров выработок [1, 2]. В этой связи прогнозирование параметров напряженно-деформированного состояния рудного массива и зон разрушения вокруг выработок, пройденных в гидрогематитовых рудах, является актуальной задачей.
В качестве метода исследования принято численное моделирование методом конечных элементов. Разработан ряд плоских конечноэлементных моделей. Размеры моделей составляли 60*60 м и учитывали геометрические параметры применяемых поперечных сечений выработок, параметры напряженно-деформированного состояния массива. Горные породы в моделях задавались как упруго - пластические, изотропные однородные весомые материалы.
Прочностные и деформационные свойства гидрогематитовых руд, используемые в моделях, приняты как средневзвешенные по данным исследований ВИОГЕМ, ВНИМИ, СПГГИ(ТУ): плотность ^=3400 кг/м3; модуль упругости Е=20000 МПа; коэффициент Пуассона у=0,26; угол внутреннего трения ф=35 град; сцепление С=2,4 МПа. Принципиальная расчетная схема и фрагмент конечно-элементной модели приведены на рис. 1.
Рассматривались сводчатые выработки с площадями поперечных сечений 11,2 м2, 13,6 м2, 18,8 м2 и 16,71 м2, что соответствует геометрическим параметрам поперечных сечений выработок Яковлевского рудника. Для каждого сечения выработки и различного напряженно-деформированного состояния массива определялись размеры области неупругого деформирования, формирующихся в боках и своде выработок.
На рис. 1 приведены размеры зон предельного состояния для одного из расчетных вариантов.
Рп
Рис. 1. Общий вид конечно-элементных .моделей: а) - сетка конечных элементов; б) - принципиальнаярасчетная схема; Рп - вес вышележащих пород; Р - вес материалов модели
На рис. 2 приведены размеры зон предельного состояния для одно -го из расчетных вариантов.
Для каждой из рассматриваемых моделей определены величины площадей поперечного сечения областей пластических деформаций в боках выработок. Выявлены закономерности изменения размеров зоны пла-
стического деформирования массива в зависимости от напряженно-деформированного состояния массива (рис. 3).
а
в
щ
1,58 2,64
Рис. 2. Области пластического деформирования массива в боках выработки площадью поперечного сечения £ = 18,8 м2 при различных
вертикальных напряжениях: а - 6 МПа; б - 9 МПа; в -12 МПа; г -15 МПа; цифрамиуказано
расстояние в метрах
Вертикальные напряжения в нетронутом массиве, МПа
Рис. 3. Зависимость площади поперечного сечения области пластического деформирования массива от глубины заложения выработки: 1 - при площади поперечного сечения выработк:
£ = 11,2м2; 2 - £ = 13,6м2; 3 - £ = 18,8м2; 4 - £ = 16,71 м2
Результаты моделирования позволяют заключить следующее:
- при минимальной площади сечения выработок £ = 11,2 м2, площадь поперечного сечения области пластического деформирования, а значит и объем потенциального вывала с увеличением глубины растут линейно, для других сечений выработок эта зависимость нелинейна;
- с точки зрения увеличения объемов вывала в выработку, самым неблагоприятным поперечным сечением является сечение площадью £ =
16,71; на это указывает наибольший прирост объемов вывала с увеличением глубины заложения выработки.
Очевидно, что указанная особенность влияния формы выработки на размеры области пластического деформирования является качественной. Для конкретизации степени влияния формы выработки на размеры зоны потенциального вывала, выявлена зависимость отношения площади поперечного сечения области пластического деформирования в боках выработки к площади сечения выработки (рисунок 4).
Анализ полученных результатов позволяет сделать следующие выводы:
- самой благоприятной, при минимальных объемах разрушенных пород на контуре выработки, является выработка с площадью поперечного сечения £ = 13,6 м ; на это указывают минимальные значения и минимальный прирост объема вывала с увеличением вертикальных напряжений в массиве;
- самой неблагоприятной, при максимальных объемах разрушенных пород на контуре выработки, является выработка с площадью поперечного сечения £ = 16,71 м2; на это указывают максимальные значения и максимальный прирост объема вывала с увеличением глубины заложения выработки.
0.05 -I
6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
Вертикальные напряжения в нетронутом массиве. МПа
Рис. 4. Зависимость площади поперечного сечения области пластического деформирования массива от глубины заложения выработки: 1 - при площади поперечного сечения выработки:
£ = 11,2м2; 2 - £ = 13,6м2; 3 - £ = 18,8м2; 4 - £ = 16,71 м2
Полученные результаты исследования могут способствовать более обоснованному выбору размеров поперечных сечений выработок с целью минимизации размеров областей пластических деформаций вокруг выра-
боток, что позволит повысить безопасность и эффективность ведения проходческих работ и снизить затраты на обеспечение устойчивости выработок.
Список литературы
1. Петров Д.Н., Зыков Д.Б. Исследование прочностных и деформационных свойств гидрогематитовых руд Яковлевского месторождения / Записки горного института/ СПГГИ (ТУ). 2006. Т. 167. С. 141-144.
2. Попов М.Г., Протосеня А.Г. Оценка напряженного состояния нетронутого горными работами неоднородного рудного массива // Изв. вузов. Горный журнал. Екатеринбург, 2009. №6. С. 36-40.
D.N. Petrov, A.D. Kuranov
FORMATION OF INELASTIC DEFORMATION AROUND ENTRIES COVERED METAL ORES YAKAULEUSKIMINE
The peculiarities of the formation of regions of plastic deformation in the array, which seats the mine workings in the development of iron ore deposits Yakovlevski. Based on these data revealed depending on the volume of dumped in a generation, depending on their shape and depth of burial.
Key words: inelastic deformation zone, hydrohematite ores, mine.
Получено 20.04.2011
УДК 624.191.8:696.134.1
A.C. Саммаль, д-р техн. наук, проф., (4872)33-22-98,
О.М. Левищева, асп., (4872)33-22-98,
Ю.И. Климов, канд. техн. наук, доц. , (4872)33-22-98 (Россия, Тула, ТулГУ)
ГЕОМЕХАНИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ПО ВОССТАНОВЛЕНИЮ ОБДЕЛОК КОЛЛЕКТОРНЫХ ТОННЕЛЕЙ БЕСТРАНШЕЙНЫМ СПОСОБОМ С ПРИМЕНЕНИЕМ ТРУБ ПВХ
Излагается аналитический метод расчета обделок коллекторных тоннелей, восстанавливаемых бестраншейным способом. В основу предлагаемого метода положено соответствующее решение плоской задачи теории упругости для трехслойного кольца со слоями переменной толщины, подкрепляющего отверстие в весомой линейно-деформируемой среде. Приводится примеррасчета.
Ключевые слова: аналитический метод, расчет, обделка, коллекторный тоннель, плоскаязадача, теорияупругости.
В результате длительной эксплуатации канализационных тоннелей происходит повреждение их обделок вследствие газовой и биохимической коррозии бетона в сводовой части или истирания сточными водами,
