Научная статья на тему 'ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ СОСТОЯНИЯ НЕТРОНУТОГО ПОРОДНОГО МАССИВА НА КАЧЕСТВО РАЗРУШЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД ПРИ ПРОХОДКЕ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК'

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ СОСТОЯНИЯ НЕТРОНУТОГО ПОРОДНОГО МАССИВА НА КАЧЕСТВО РАЗРУШЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД ПРИ ПРОХОДКЕ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

CC BY
68
11
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ГОРНАЯ ПОРОДА / ТРЕЩИНОВАТОСТЬ / НАПРЯЖЕННОЕ СОСТОЯНИЕ / ВЗРЫВНЫЕ РАБОТЫ / ГОРНЫЕ ВЫРАБОТКИ / СТЕПЕНЬ ДРОБЛЕНИЯ

Аннотация научной статьи по энергетике и рациональному природопользованию, автор научной работы — Масаев Ю.А., Масаев В.Ю.

При разработке месторождений полезных ископаемых приходится проводить большое количество различных по размерам, расположению и направлениям горных выработок. Формирования горных пород происходило в течении длительного периода и постоянно происходило изменение их свойств, напряженного состояния и сплошности. В нетронутом массиве горные породы находятся в состоянии всестороннего объемного сжатия. При проведении горной выработки нарушаются условия равновесия и за счет этого в призабойной зоне образуется поле статических напряжений, вид и величина которых зависит от формы и размеров горной выработки и физико-механических свойств вмещающих горных пород. На состояние породного массива оказывает существенное влияние взрывание различных комплектов шпуровых зарядов ВВ. При проведении горных выработок в тех или иных горных породах встречается различная ориентация и интенсивность трещиноватости, с наличием в каждом забое трех близких к взаимно перпендикулярным и наиболее ярко выраженных систем трещин, за показатель трещиноватости должны быть приняты величины, характеризующие совокупное проявление как частоты трещин в системах, так и пространственное положение по отношению к оси выработки. Послойная трещиноватость значительно снижает прочностные свойства массива и предопределяет зону разрушения породы при взрывании. В статье рассмотрены процессы формирования системы трещиноватости пород, обусловленные внутренними силами Земли и внешними в поверхностных слоях земной коры, и оценочные критерии состояния породного массива перед проходкой горных выработок. Анализ результатов исследований, проведенных в лабораторных и производственных условиях, показал, что протяженность зоны ослабленных пород зависит от горно-геологических и горнотехнических факторов, основными из которых являются крепость горных пород, площадь поперечного сечения горной выработки, величина горного давления и первоначальное напряженное состояние нетронутого породного массива.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по энергетике и рациональному природопользованию , автор научной работы — Масаев Ю.А., Масаев В.Ю.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

INVESTIGATION OF AN INTACT ROCK MASSIF STATE INFLUENCE ON ROCK DESTRUCTION QUALITY DURING MINE WORKING HEADING

When developing mineral deposits, it is necessary to drive a large number of different in size, location and direction mine openings. The formation of rocks took place over a long period and con-stantly changed their properties, stress state and continuity. In an in-tact massif, rocks are in a state of all-round volumetric compression. When mining is carried out, the equilibrium conditions are violated and due to this, a feld of static stresses is formed in the face area, the type and magnitude of which depends on the shape and size of the mine oipening and the physical and mechanical properties of the enclosing rocks. The state of the rock mass is signifcantly in uenced by the blasting of various sets of blast-hole explosive charges. When carrying out mine workings in certain rocks, different orientation and intensity of crumbling occurs, with the presence in each face of three close to mutually perpendicular and most defned systems of cracks, the crumbling indicator should be taken as the values characterizing the cumulative manifestation as the frequency of cracks in systems, and the spatial position in relation to the axis of development. Layer-bylayer crumbling signifcantly reduces the strength properties of the rock massif and predetermines the rock destruction zone during blasting. The article discusses the rock crumbling system formation processes, caused by the internal forces of the Earth and external in the surface layers of the earth's crust, and the evaluation criteria for the state of the rock massif before the mine opening heading. The carried out in laboratory and production conditions study re-sults’ analysis showed that the length of weakened rock zone depends on mining-geological and mining-technical factors, the main of which are the rock strength, the mine working cross-sectional area, the rock pressure magnitude and the untouched rock massif initial stress state.

Текст научной работы на тему «ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ СОСТОЯНИЯ НЕТРОНУТОГО ПОРОДНОГО МАССИВА НА КАЧЕСТВО РАЗРУШЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД ПРИ ПРОХОДКЕ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК»

I. ПРОМЫШЛЕННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ И

ГЕОМЕХАНИКА I. INDUSTRIAL SAFETY AND GEOMECHANICS

■ Ю.А. Масаев // Yu.A. Masaev

I канд. техн.наук, профессор ФГБОУ ВО КузГТУ имени Т.Ф. Горбачева. Почетный член Академии горных наук Почетный работник высшего профессионального образования РФ.

Candidate of technical sciences, professor FGBOU VO KuzGTU named after T.F.Gorbachev Honorary Member of the Academy of Mining Sciences. Honorary Worker of Higher Professional Education of the Russian Federation.

■ В.Ю. Масаев // V.Yu. Masaev

канд. техн. наук, доцент ФГБОУ ВО КузГТУ имени Т.Ф. Горбачева, ФГБОУ ВО Кузбасская ГСХА candidate of technical sciences, assistant professor FGBOU VO KuzGTU named after T.F. Gorbachev

УДК 622.268.622.281

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ СОСТОЯНИЯ НЕТРОНУТОГО ПОРОДНОГО МАССИВА НА КАЧЕСТВО РАЗРУШЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД ПРИ ПРОХОДКЕ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК INVESTIGATION OF AN INTACT ROCK MASSIF STATE INFLUENCE ON ROCK DESTRUCTION QUALITY DURING MINE WORKING HEADING

При разработке месторождений полезных ископаемых приходится проводить большое количество различных по размерам, расположению и направлениям горных выработок. Формирования горных пород происходило в течении длительного периода и постоянно происходило изменение их свойств, напряженного состояния и сплошности. В нетронутом массиве горные породы находятся в состоянии всестороннего объемного сжатия. При проведении горной выработки нарушаются условия равновесия и за счет этого в призабойной зоне образуется поле статических напряжений, вид и величина которых зависит от формы и размеров горной выработки и физико-механических свойств вмещающих горных пород. На состояние породного массива оказывает существенное влияние взрывание различных комплектов шпуровых зарядов ВВ. При проведении горных выработок в тех или иных горных породах встречается различная ориентация и интенсивность трещиноватости, с наличием в каждом забое трех близких к взаимно перпендикулярным и наиболее ярко выраженных систем трещин, за показатель трещиноватости должны быть приняты величины, характеризующие совокупное проявление как частоты трещин в системах, так и пространственное положение по отношению к оси выработки. Послойная трещиноватость значительно снижает прочностные свойства массива и предопределяет зону разрушения породы при взрывании. В статье рассмотрены процессы формирования системы трещиноватости пород, обусловленные внутренними силами Земли и внешними в поверхностных слоях земной коры, и оценочные критерии состояния породного массива перед проходкой горных выработок. Анализ результатов исследований, проведенных в лабораторных и производственных условиях, показал, что протяженность зоны ослабленных пород зависит от горно-геологических и горнотехнических факторов, основными из которых являются крепость горных пород, площадь поперечного сечения горной выработки, величина горного давления и первоначальное напряженное состояние нетронутого породного массива.

When developing mineral deposits, it is necessary to drive a large number of different in size, location and direction mine openings. The formation of rocks took place over a long period and con-stantly changed their properties, stress state and continuity. In an in-tact massif, rocks are in a state of all-round volumetric compression. When mining is carried out, the equilibrium conditions are violated and due to this, a field of static stresses is formed in the face area, the type and magnitude of which depends on the shape and size of the mine oipening and the physical and mechanical properties of the enclosing rocks. The state of the rock mass is

significantly influenced by the blasting of various sets of blast-hole explosive charges. When carrying out mine workings in certain rocks, different orientation and intensity of crumbling occurs, with the presence in each face of three close to mutually perpendicular and most defined systems of cracks, the crumbling indicator should be taken as the values characterizing the cumulative manifestation as the frequency of cracks in systems, and the spatial position in relation to the axis of development. Layer-bylayer crumbling significantly reduces the strength properties of the rock massif and predetermines the rock destruction zone during blasting. The article discusses the rock crumbling system formation processes, caused by the internal forces of the Earth and external in the surface layers of the earth's crust, and the evaluation criteria for the state of the rock massif before the mine opening heading. The carried out in laboratory and production conditions study re-sults' analysis showed that the length of weakened rock zone depends on mining-geological and mining-technical factors, the main of which are the rock strength, the mine working cross-sectional area, the rock pressure magnitude and the untouched rock massif initial stress state.

Ключевые слова: ГОРНАЯ ПОРОДА; ТРЕЩИНОВАТОСТЬ; НАПРЯЖЕННОЕ СОСТОЯНИЕ; ВЗРЫВНЫЕ РАБОТЫ; ГОРНЫЕ ВЫРАБОТКИ; СТЕПЕНЬ ДРОБЛЕНИЯ.

Key words: ROCK; CRUMBLING; TENSE STATE; BLASTING WORKS; MINE WORKINGS; CRUSHING DEGREE.

аобыча любых полезных ископаемых подземным способом, а также сооружение каких-либо объектов, связана с проведением различных горных вы-различных по своим свойствам горных породах. При таких условиях необходимо знать энергетический потенциал применяемых взрывчатых веществ, обеспечивающих качественное разрушение горных пород. Чтобы достигнуть более эффективного разрушения породного массива необходимо уметь управлять действием взрыва в конкретных горногеологических условиях его производства. В нетронутом массиве горные породы находятся в состоянии всестороннего объемного сжатия. Напряженное состояние горных пород сказывается на их прочностных показателях и при этом важно знать вид поля напряжений. В условиях объемного напряженного состояния прочностные характеристики горных пород многократно возрастают, а соотношение пределов прочности на сжатие и растяжение уменьшается.

При проведении горной выработки нарушаются условия равновесия и за счет этого в призабойной зоне образуется поле статических напряжений, вид и величина которых зависит от формы и размеров горной выработки и физико-механических свойств вмещающих горных пород. На состояние породного массива оказывает существенное влияние взрывание различных комплектов шпуровых зарядов ВВ - врубовых, отбойных и оконтуривающих.

Состояние горных пород в тех или иных условиях залегания учесть очень сложно. Возраст наиболее древних пород земного шара, определенный геохронометрическими методами, достигает примерно 3.8 млрд. лет и в те-

чение всего геологического прошлого Земли и даже в историческое время земная кора непрерывно изгибалась, наклонялась, поднималась и опускалась. В результате этого изменялось относительное положение горных пород. Все такие движения объединяются понятием «тектонические движения» или «диастрофизм» и они могут иметь любое направление - вверх, вниз, быть наклонными или горизонтальными. Они могут протекать чрезвычайно медленно и постепенно, но могут быть внезапными и резкими. Все эти проявления вызывают образование трещин - нарушение сплошности горных пород, по которым не наблюдается заметного смещения, параллельного данному разрушению, хотя сами трещины могут быть открытыми кверху или зияющими. Трещины - проявление хрупкой реакции вещества на приложенные силы растяжения, сжатия или изгиба. Трещины растяжения широко распространены во всей земной коре, некоторые нарушения возникают в результате коробления и скручивания, которым подвергаются породы при тектонических движениях.

Состояние неоднородности породного массива в значительной степени влияет на эффективность действия взрыва в той или иной среде. На протяжении многих лет учеными различных направлений исследовались свойства горных пород и по размеру и виду дефектов неоднородность горных пород была разделена на пять уровней:

IV ур. - дефекты кристаллической решетки минералов: вакансии; межузельные атомы; дислокации и др.

III ур. - неоднородность состава и структуры горных пород: неоднородность распределения цемента; различный характер контактов

между зернами; микротрещины, разделяющие отдельные кристаллы и незначительные участки горных пород при длине трещин от 0,01 мм до 10 см.

II ур. - неоднородность структуры и состава горных пород в пределах одной пачки, слоя: переслаивание пород разного состава; наличие тектонических и нетектонических дислокаций; наличие макротрещин протяженностью от 10 см до 100 м.

I ур. - неоднородность массива горных пород в пределах одной формации: зоны гидротермальных изменений; наличие различных по составу, структуре и текстуре горизонтов; тектонические разрывы с протяженностью от 100 м до 100 км.

0 ур. - крупные тектонические разрывы, связанные с региональными полями тектонических напряжений, разбивающие целые участки литосферы, вплоть до глубинных разломов.

На эффективность взрывных работ может оказывать существенное влияние лишь неоднородность II уровня, так как размеры трещин и блочность массива при этом соизмеримы с применяемыми параметрами и схемами буровзрывных работ.

Под трещиноватостью пород понимается совокупность всех трещин горного массива. Из общей трещиноватости массива, как правило, выделяются системы трещин. Системой трещин называется множество трещин, простирающихся примерно параллельно друг другу. Систему трещин характеризуют густота трещин, ширина, протяженность трещин в плоскости обнажения, угол падения системы, азимут падения плоскости трещин.

Сети трещин по геометрическим классификациям подразделяются на три типа:

1) системные сети, образованные несколькими системами различно ориентированных трещин;

2) хаотические сети, когда системы трещин не выделяются или число систем очень велико;

3) полигональные сети, когда все трещины параллельны одной линии, перпендикулярной плоскости наблюдения и образуют характерные замкнутые многоугольники с числом сторон, в среднем, более четырех.

Все породы по трещиноватости подразделяются на пять классов: чрезвычайно трещиноватые; сильнотрещиноватые; среднетрещинова-тые; малотрещиноватые и монолитные.

Горные породы Кузбасса отличаются раз-

нообразием строения, сложения и крепости в широких пределах. Частая смена слоев пород в массиве и слоистость внутри пластов создает условия образования поверхностей ослабления и является предпосылкой образования послойной трещиноватости, которая широко развита во всех угольных районах Кузбасса. Послойная трещиноватость значительно снижает прочностные свойства массива и предопределяет зону разрушения породы при взрывании.

Поскольку породный массив, как правило, имеет несколько систем трещин, каждая из которых характеризуется всеми отмеченными параметрами, для оценки совокупного действия всех систем трещиноватости на эффективность взрывных работ необходимо иметь цифровые характеристики состояния трещиноватости массива, которые могли бы учитываться при определении параметров буровзрывных работ.

Породные массивы, расположенные на разных глубинах, имеют разную систему трещин, зависящую от внутреннего происхождения.

Процессы, обусловленные внутренними силами Земли - тектоническими, магматическими, метафорическими процессами, вызывающими складчатость горных пород, медленные поднятия и опускания земной коры, вулканизм и землетрясения, относятся к эндогенным процессам и образованная трещиноватость характеризуется:

- выдержанностью простирания в пределах целых районов независимо от стратиграфической глубины;

- близким к взаимно перпендикулярному расположению относительно друг друга и относительно напластования. Эти трещины совместно с поверхностями напластования и послойными трещинами ограничивают отдельности в форме пластин, плит и параллелепипедов;

- зависимостью расстояния между трещинами одной системы от петрографического состава, степени метаморфизма и мощности слоев породы;

- независимостью частоты и количества систем трещин от тектонической обстановки.

Процессы, обусловленные внешними причинами и происходящими в поверхностных слоях земной коры в результате разрушающего или созидающего действия текучей воды, ветра, ледников, морского прибоя и других причин, относятся к экзогенным процессам, и образованная трещиноватость характеризуется:

- большим разнообразием ориентировки трещин;

- направлением расположения к пластам под острым углом;

- наличием на поверхностях трещин следов скольжения;

- отсутствием сцепления по поверхностям скольжения.

Земная кора не находится в покое, постоянно происходят подземные толчки из-за происходящих землетрясений. В среднем, в год происходит 15-20 сильных и разрушительных землетрясений, а сравнительно небольших толчков в год бывает до миллиона и чуть ли не каждую минуту где-то на Земле происходят сотрясения, и Земля находится в состоянии постоянной дрожи. Перестройка земной коры и более глубоких оболочек идет почти непрерывно, поэтому землетрясения - обычное и частое явление, и их воздействие определяется по изменениям, которые подземный толчок производит в горных породах и в почвенном слое на земной поверхности.

Для определения степени трещиновато-сти пород применяются различные методы, в основу которых входят определенные оценочные критерии.

Одним из простейших количественных показателей трещиноватости является коэффициент, определяемый подсчетом количества трещин, приходящихся на единицу длины. В зависимости от избранного для подсчета трещиноватости направления различаются:

- удельная трещиноватость - количество видимых трещин всех систем, приходящихся на 1 м обнажения горных пород в направлении, перпендикулярном плоскости трещин;

- модуль трещиноватости - число трещин на 1 м обнажения;

- частота трещин - среднее количество трещин, приходящихся на 1 м геологического разреза в направлении, перпендикулярном трещинам.

Все отмеченные показатели, выступающие под разными терминами, выражаются одним коэффициентом

1 п 1

>

где Т- удельная трещиноватость, м-1; п - количество систем трещин;

I - среднее расстояние между трещинами /-той системы.

Данный показатель характеризует трещиноватость только в одном направлении и не отражает влияния всего многообразия плоскостей

ослабления.

В геологической литературе отмечаются так называемые площадные показатели тре-щиноватости, характеризующиеся отношением суммарной длины следов трещин и суммарной площади раскрытых трещин к единице площади обнажения. К ним относятся:

- удельная пустота трещин, это число трещин на единице обнажения;

- удельная плотность трещин, это суммарная длина следов трещин на единице площади обнажения;

- коэффициент трещинной пустотности -отношение площади трещин к площади обнажения.

Площадные коэффициенты, как и линейные, зависят от ориентировки площади обнажения и не могут учесть трещин, плоскости которых параллельны плоскости обнажения.

Некоторые авторы считают, что наиболее удобными критериями оценки трещиноватости являются объемная плотность трещин (/) и удельный объем трещинных пустот (П):

(2)

где 5. - площадь трещин /-той системы в объеме

V;

е. - ширина раскрытых трещин /-той системы.

Показатели данной группы не учитывают сомкнутые трещины и почти не характеризуют объемное состояние массива.

Рядом исследователей было предложено использовать показатель нарушенности массива, представляющего из себя суммарную площадь видимых трещин в единице объема для обобщенной оценки дробимости пород взрывом:

Пн

С =

(3)

где С - обобщенный показатель дробимости пород;

/- коэффициент крепости горных пород по шкале проф. М. М. Протодьяконова; Пн - показатель нарушенности породного массива.

Однако, показатель нарушенности учитывает не все системы трещин, а коэффициент крепости не может служить надежным критерием дробимости горных пород взрывом. В практике производства взрывных работ интенсивность трещиноватости иногда выражается через объем структурного блока

W = 1

V

(4)

При вычислении объема структурного блока во внимание принимаются только три системы трещин при условии, что они примерно перпендикулярны друг другу.

Для пластовых месторождений предлагается определять коэффициент объемной тре-щиноватости по замерам в трех направлениях - по простиранию, по падению и по мощности, напластования с введением среднего значения

в каждой точке:

Кр = -1

Р с ср

(5)

где Кр - коэффициент трещиноватой раздробленности, определяемой количеством площадок, образованных следами трещин на 1м2 плоскости пластов; 8р - средняя площадь ячейки в плоскости пласта.

От этого коэффициента можно перейти к объему структурного блока

1

ср 111 ср

где шср - среднее расстояние между трещинами напластования.

Характеристикой объема структурного блока или блочности является средний размер естественной отдельности, который используют при изучении эффективности дробления. Для оценки доли работы взрыва, расходуемой на дробление естественной отдельности, вводится понятие коэффициента дробления:

к%=— (7)

<*Ъ

где - диаметр средней отдельности в массиве; - средний диаметр кусков в развале.

Степень трещиноватости горного массива положена в основу деления горных пород по категории взрываемости, где в качестве классификационного признака использовали такие показатели, как среднее расстояние между трещинами, средний диаметр отдельности или содержание фракций в массиве.

Однако все методики определения трещиноватости пород и связь их с буровзрывными работами были предложены для условий открытых горных работ, не учитывают анизотропию трещиноватости в различных направлениях и не могут дать удовлетворительных результатов в условиях проведения подземных горных выработок, так как в этих условиях интересуют не только

степень дробления отбиваемой породы, но и величина ухода за взрыв, коэффициент использования шпуров, удельный заряд ВВ, степень оконтуривания горных выработок, нарушенность законтурного массива и другие показатели. Степень дробления массива из-за малого масштаба взрыва в условиях проведения горных выработок почти всегда удовлетворительная.

В связи с тем, что при проведении горных выработок в тех или иных горных породах приходится встречаться с самой разнообразной ориентировкой и интенсивностью трещиноватости, с наличием, как правило, в каждом забое трех близких к взаимно перпендикулярным и наиболее ярко выраженных систем трещин, за показатель трещиноватости должны быть приняты величины, характеризующие совокупное проявление как частоты трещин в системах, так и пространственное положение по отношению к оси выработки.

Учесть внутреннее состояние нетронутого породного массива очень трудно и для достижения эффективного разрушения и дробления породного массива необходимо уметь управлять действием взрыва в конкретных горногеологических условиях его производства.

При расчете параметров взрывных работ в учет принимается лишь первоначальное напряженное состояние нетронутого массива горных пород, которое характеризуется вертикальной и горизонтальными составляющими ах и ау тензора напряжений, выраженными через упругие характеристики породного массива:

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

(8)

где ц - коэффициент Пуассона; А - боковой отпор.

При спокойном ненарушенном состоянии горной породы величина вертикальной составляющей равна произведению

а2 =уН

(9)

где у - объемный вес толщи вышележащих горных пород; Н - глубина заложения горной выработки.

При производстве взрыва шпуровых зарядов ВВ образующиеся волны напряжений изменяют состояние породного массива и изменяется напряженное состояние в зависимости от существующих систем трещин окружающих горных пород. С целью изучения характера распределения напряжений впереди забоя проводимой горной выработки были проведены лаборатор-

ные и производственные исследования.

Лабораторные эксперименты были проведены методом моделирования на эквивалентных материалах, а производственные - ультразвуковым и методом активного электрического поля.

Анализ экспериментальных исследований показал, что в непосредственной близости от забоя горной выработки образуется зона ослабленных пород, напряжения в которой ниже напряжений нетронутого массива. По мере удаления от забоя вглубь массива, напряжения увеличиваются и переходят в область концентрации напряжений.

На некотором расстоянии от забоя выработки породный массив не испытывает влияния выработки и напряжения принимают значения, характерные для нетронутого массива.

Таким образом, породы, прилегающие к забою горной выработки, оказываются частично разгруженными от горного давления, при этом создаются предпосылки более эффективного использования энергии для разрушения породного массива в объеме заходки ограниченной зоной пониженных напряжений, протяженность которой в призабойной области выработки не одинакова. Наибольшая величина зоны пониженных напряжений отмечается по оси выработки, а минимальная протяженность зоны разгруженных пород находится в расположении угловых частей выработки.

Вертикальные нормальные напряжения в центральной части в непосредственной близости от плоскости забоя выработки составляют (0,65+0,8) уН, а в зоне углов выработки - (0,9+1,3) уН. Максимальные напряжения в зоне концентрации зависят, главным образом, от прочностных свойств горной породы и по данным лабораторных исследований составляют - (1,05+1,3) уН и для более крепких пород характерны повышенные коэффициенты концентрации.

Анализ характера распределения сжимающих напряжений впереди груди забоя показывает, что при проведении горных выработок буровзрывным способом для обеспечения высокой эффективности взрыва зарядов ВВ во врубовых шпурах формирования максимальной глубины врубовой полости целесообразно врубовые шпуры располагать в центральной части забоя, величина зоны ослабленных пород имеет максимальное значение.

Общий анализ результатов исследований, проведенных в лабораторных и производственных условиях, показал, что протяженность зоны

ослабленных пород зависит от горногеологических и горнотехнических факторов, основными из которых являются крепость горных пород, площадь поперечного сечения горной выработки, величина горного давления и первоначальное напряженное состояние нетронутого породного массива.

В горных выработках с площадью поперечного сечения 5=9-24 м2, проводимых на глубине 150-250 м по породам с коэффициентом крепости /=6-8 величина зоны пониженных напряжений изменяется от 0,9 м до 1,65 м, а в породах выше средней крепости с / = 8, изменяется с 0,65 до 1,2 м. При увеличении глубины расположения горной выработки до 400 м величина зоны пониженных напряжений увеличивается незначительно.

Вид напряженного состояния нетронутого породного массива характеризуется величиной бокового отпора X, которая изменяется от 0 до 1,0. В соответствии с этим, напряженное состояние нетронутого массива изменяется от одноосного до гидростатического, что оказывает определенное влияние на интенсивность изменения зоны пониженных напряжений. С увеличением бокового отпора при прочих равных условиях эта величина снижается в небольших пределах.

Комплексный анализ результатов исследований позволил установить зависимость величины зоны пониженных напряжений от указанных факторов:

Р-1,4/^1

(10)

где 5 - площадь поперечного сечения горной выработки.

Наибольшее влияние на формирование зоны пониженных напряжений оказывает прочность породного массива (52%) и площадь поперечного сечения горной выработки (43%). При изменении глубины расположения проводимой горной выработки от 150 до 400 м и бокового отпора от 0,4 до 1,0 зона пониженных напряжений оценивается до 5%.

При проведении горных выработок в различных горногеологических условиях расчет параметров взрыва должен производиться не только на основе существующего напряженного состояния породного массива, но и на основе взаимодействия волн напряжения, возбуждаемых при взрыве комплекта шпуровых зарядов ВВ. Кроме того, при сооружении горных выработок, особенно с длительным сроком службы, необходимо учитывать степень нарушенности законтурного массива горных пород.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Масаев Ю. А. О механизме взаимодействия взрыва зарядов взрывчатых веществ с породным массивом при сооружении горных выработок / Ю. А. Масаев, А. И. Копытов, В. Ю. Масаев, Н. В. Мильбергер // Вестник Научного центра по безопасности работ в угольной промышленности: - Кемерово, ООО «ВостЭКО», вып. 1, 2017. - С. 80-87.

Опарин В. Н. Развитие метода автоматизированного контроля газодинамической активности призабойной зоны угольного пласта при проведении подготовительных выработок / Вестник научного центра по безопасности работ в угольной промышленности: - Кемерово, ООО «ВостЭКО», вып. 2, 2014. - С. 23-29. Масаев Ю. А. Исследование условий формирования зон трещинообразования в породном массиве при сооружении горных выработок с применением взрывных работ / Ю. А. Масаев, В. Ю. Масаев // Вестник научного центра по безопасности работ в угольной промышленности: - Кемерово, ООО «ВостЭКО», вып. 1, 2020. - С. 17-22. Доманов В. П. Исследование условий формирования зоны нарушенности законтурного, массива и ее влияние на устойчивость горных выработок / В. П. Доманов, Ю. А. Масаев, В. Ю. Масаев, Е. Н. Балаганская // Вестник Научного центра по безопасности работ в угольной промышленности: - Кемерово, ООО «ВостЭКО», Вып. 1, 2015. - С. 16-20.

Опарин В. Н. Зональная дезинтеграция горных пород и устойчивость подземных выработок / В. Н. Опарин, А. П. Тапсиев, М. А. Розенбаум, В. Н. Рева, Б. П. Батдиев, Э. А. Троп, А. И. Чернышев: - Новосибирск, Изд-во СО РАН, 2008. - 278 с.

Масаев Ю. А. Исследование влияния волн напряжений на формирование полей напряжения в массиве и разрушение горных пород / Ю. А. Масаев, А.А. Зенкова // Инновации в угольной отрасли и экономике Кузбасса. IV межрегиональная научно-практическая конференция с международным участием. Сб. статей часть 1.: - Бело-во, 2011. - С. 122-126.

Масаев Ю.А. Влияние технологии взрывных работ на состояние окружающей среды в Кузбассе / Копытов А.И., Масаев Ю.А., Масаев В.Ю. Уголь. 2020. № 5 (1130). С. 57-62.

REFERENCES

Masaev, Yu.A., Kopytov, A.I., Ma-saev, V.Yu., & Milberger, N.V. (2017). O mekhanizme vzaimodeystviya vzryva zary-adov vzryvchatykh veshchestv s porodnym massivom pri sooruzhenii gornykh vyrabotok [On the mechanism of explosive charges blast interaction with the rock massif during mine working construction]. Vestnik nauchnogo tsentra po bezopasnosti rabot v ugolnoi promysh-lennosti - Herald of Safety in Mining Industry Scientific Center,1, 80-87 [in Russian].

Oparin, V.N. (2014). Razvitiye metoda avtomatizirovannogo kontrolya gazodinamicheskoy aktivnosti prizaboynoy zony ugol'nogo plasta pri provedenii podgotovitel'nykh vyrabotok [Gas-dynamic activity at the coal seam face area while preparatory working head-ing automated control method development].Vestnik nauchnogo tsentra po bezopasnosti rabot v ugolnoi promysh-lennosti - Herald of Safety in Mining Industry Scientific Center, 2, 23-29 [in Russian]. Masaev, Yu.A. & Masaev, V.Yu. (2020). Issledovaniye usloviy formirovaniya zon treshchinoobrazovaniya v porodnom massive pri sooruzhenii gornykh vyrabotok s primeneniyem vzryvnykh rabot [Study of the cracking zone formation conditions in the rock massif during the mine workings' con-struction using blasting operations]. Vestnik nauchnogo tsentra po bezopasnosti rabot v ugolnoi promysh-lennosti - Herald of Safety in Mining Industry Scientific Center, 1, 17-22 [in Russian].

Domanov, V.P., Masaev, Yu.A., Masaev, V.Yu., & Balaganskaia, Ye.N. (2015). Issledovaniye usloviy formiro-vaniya zony narushennosti za-konturnogo, massiva i yeye vliyaniye na ustoychivost' gornykh vyrabotok [Condition investigation of the massif disturbed contour zone formation and its influence on the mine workings' stability]. Vestnik nauchnogo tsentra po bezopasnosti rabot v ugolnoi promysh-lennosti - Herald of Safety in Mining Industry Scientific Center, 1, 16-20 [in Russian].

Oparin, V.N., Tapsiev, A.P., Rosen-baum, M.A., Reva, V.N., Batdiev, B.P., Trop, E.A., & Chernyshev, A.I. (2008). Zonal'naya dezintegratsiya gornykh porod i ustoychivost' podzemnykh vyrabotok [Zonal disintegra-tion of rocks and stability of under-ground workings]. Novosibirsk: SB RAS [in Russian].

Masaev, Yu.A., & Zenkova, A.A. (2011). Issledovaniye vliyaniya voln napryazheniy na formirovaniye poley napry-azheniya v massive i razrusheniye gornykh porod [Investigation of stress waves' influence on the stress field formation in the rock massif and de-struction of rocks]. Proceedings from: Innovations in the coal industry and the economy of Kuzbass. IV mezhregional'naya nauchno-prakticheskaya konferentsiya s mezhdunarodnym ucha-stiyem - IV interregional scientific and practical conference with international participation (122-126). Belovo [in Russian]. Masaerv, Yu.A., Kopytov, A.I., & Ma-saev, V.Yu. (2020). Vliyaniye tekhnologii vzryvnykh rabot na sos-toyaniye okru-zhayushchey sredy v Kuzbasse [Impact of blasting technology on the environment in Kuzbass]. Ugol - Coal, 5 (1130), 57-62 [in Russian].

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.