CC BY
16
17. Kapphan M. Dobycha mela v zimnih usloviyah // Stroitel'nye ma-terialy. 2011. № 2. S. 25 - 29.
18. GOST 30416-2012 Grunty. Laboratomye ispytaniya. Obshchie polozheniya. M.: Standartinform, 2013. 15 s.
19. Lomtadze V.D. Fiziko-mekhanicheskie svojstva gomyh porod. Metody labora-tomyh issledovanij: uchebnoe posobie dlya vuzov. L.: Nedra, 1990. 328 s.
20. GOST 30416-2012 Grunty. Laboratomye ispytaniya. Obshchie polozheniya. M.: Standartinform, 2013. 15 s.
21. GOST 21153.3-85 Gomye porody. Metody opredeleniya predela prochnosti pri odnoosnom rastyazhenii. M.: Gosudarst-vennyj komitet SSSR po standartam, 1987. 11 s.
22. GOST 22690-88. Betony. Opredelenie prochnosti mekhanicheski-mi metodami nerazrushayushchego kontrolya. M.: Gosstroj SSSR, 1988. 19 s.
23. Pisarenko G.S., Lebedev A.A. Soprotivlenie materialov de-formirovaniyu i razrusheniyu pri slozhnom napryazhennom sostoyanii. K.: Naukova dumka, 1969. 209 s.
24. Boldyrev G.G. Metody opredeleniya mekhanicheskih svojstv gruntov s kommen-tariyami k GOST 12248-2010. M.: OOO «Prondo», 2014. 812 s.
УДК 624.191; 624.121.532
НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ КРЕПЕЙ И ОБДЕЛОК ТРАНСПОРТНОГО ТОННЕЛЯ В ИЗВЕСТНЯКАХ
М.О. Лебедев
Рассмотрено строительство железнодорожного тоннеля в известняках различной степени трещиноватости. По данным натурных исследований на опытных участках получены величины усилий в крепи и обделке. Выполнено сопоставление результатов натурных исследований с расчетными значениями усилий, полученными по различным методикам, и с фактическими инженерно-геологическими условиями строительства.
Ключевые слова: тоннель, обделка, напряжения, деформации, технология, расчеты, инженерно-геологические условия.
При строительстве транспортных тоннелей инженерно-геологические условия даже в пределах одной литологической разности могут значительно отличаться параметрами трещиноватости, что в конечном итоге предопределяет различную работу крепей и обделок в части их напряженно-деформированного состояния.
Нормирование по учету трещиноватости при расчете крепей и обделок транспортных тоннелей определяется по своду правил [1] для схемы заданных нагрузок, в зависимости от предела прочности пород на сжатие «в куске» и категории массива по степени трещиноватости. При этом корректирующий коэффициент принимает значение от 1,7 до 0,1. В расчетах методами механики сплошной среды трещиноватость массива часто учитывается корректировкой величины модуля общей деформации к приве-
денному модулю деформации [2-4], учитывающему как трещиноватость массива, так и его ползучесть.
Определить качественное и количественное влияние степени тре-щиноватости пород на фактическое напряженно-деформированное состояние крепей и обделок позволяет проведение натурных исследований в составе геотехнического мониторинга при строительстве подземных сооружений.
Так, при строительстве Олимпийских тоннелей на трассе Адлер -Альпика-Сервис, один из железнодорожных тоннелей строился в известняках различной степени трещиноватости. Длина тоннеля составляет 108,5 м (рис. 1).
В соответствии с инженерно-геологическими изысканиями на 40 % длины тоннеля породы трещиноватые до сильнотрещиноватых, закарсто-ванные, прочные. Коэффициент крепости по устойчивости 1=2,0-2,5. Известняки прочные как в водонасыщенном состоянии (Ясв=50,2-94,8 МПа, в среднем Ясв= 67,7 МПа) так и в воздушно-сухом (Яс=62,7-105,7 МПа, в среднем Яс= 82,36 МПа). Известняки неразмягчаемые.
Рис. 1. Продольный разрез тоннеля и размещение опытных участков по трассе тоннеля: 1 - ПК 224+59,5; 2 - ПК 224+84; 3 - ПК 225+25;
4 - ПК 225+47,5
На 60 % длины тоннеля породы трещиноватые и слаботрещиноватые, прочные. Коэффициент крепости по устойчивости 1=6,0-8,0.Известняки прочные в водонасыщенном состоянии (Ясв=90,0-124,0
МПа, в среднем RcB= 102,7 МПа) и прочные и очень прочные при естественной влажности (R/=102,0-146,0 МПа, в среднем R/=115,8 МПа). Предел прочности на растяжение практически одинаков как для водона-сыщенных, так и для образцов при естественной влажности R/= 5,13МПа ^рв=4,5-6,2 МПа), Rре= 5,8 МПа ^ре =5,1-7,3 МПа). Плотность пород меняется незначительно (р = 2,61-2,69 г/см3,в среднем 2,65 г/см3. Известняки неразмягчаемые.
В табл. 1 представлены инженерно -геологические условия на опытных участках по проектным и фактическим данным.
Проходка железнодорожного тоннеля была разбита на два этапа, выполняемыми последовательно. Сначала была выполнена проходка ка-лотты со стороны северного портала на всю длину тоннеля. После завершения проходки калотты встречными забоями выполнили проходку нижней части тоннеля на всю его длину.
Проходку вели стреловым проходческим комбайном Alpine Miner АМ 75 и буровзрывным способом. Погрузка отбитой горной массы осуществлялась в подземные автопоезда МоАЗ 7405-9586 или погрузочно-доставочные машины.
Таблица 1
Инженерно-геологические условия строительства тоннеля
Опытный участок, ПК Инженерно-геологическая характеристика пород
По данным исполнительной геологии По данным сейсмоаку-стических исследований По проекту
Ео, МПа наруш./ест еств. V наруш./ест еств. Ео, МПа V
4+59,5 Окремненные известняки с примазками пластичных глин по трещинам. Слои до 30 см и более. Слаботрещиноватые. Породы устойчивые, £=6-8. 952/12014 0,38/0,31 3100 0,22
4+84 Известняки с примазками пластичных глин по трещинам. Слои по 1030 см. Слаботрещиноватые. Породы устойчивые, £=6-8. 952/12014 0,38/0,31 3100 0,22
5+25 Известняки с примазками пластичных глин по трещинам. Слои по 1030 см. Слаботрещиноватые. Породы устойчивые, £=6-8. 952/4120 0,38/0,33 1670 (тектоническая зона) 0,3
5+47,5 Известняки с примазками пластичных глин по трещинам. Слои по 1015 см. Слаботрещиноватые. Породы устойчивые, £=6-8. 952/4120 0,38/0,33 3100 0,22
Очистная подборка породы в труднодоступных для комбайнов местах, а также другие вспомогательные и погрузо-транспортные работы, производились маневренными машинами «TORO-301D».
Временная крепь на всей трассе тоннеля выполнена из двутавровых арок N20 с шагом 1,5м и заполнением межрамного пространства тяжелым
бетоном класса В25 либо набрызгбетоном такого же класса. При проходке калоттной части величина заходки равнялась шагу установки арок. Для проходки штроссовой части тоннеля использовалась та же техника, что и для проходки калоттной части тоннеля. Раскрытие штроссовой части буровзрывным способом осуществлялось на всю высоту заходками на 1 -3 метра с опережением разработки одной стороны тоннеля на величину заходки.
Постоянную обделку из монолитного железобетона возводили с использованием стальной передвижной опалубки на рельсовом ходу типа «SagaCogю». Перед монтажем арматурного каркаса постоянной обделки по внутреннему контуру временного крепления закрепляли рулонную гидроизоляцию.
Определение напряженно-деформированного состояния крепи и обделки, при строительстве тоннеля, выполнялось на опытных участках при помощи струнных датчиков, размещаемых на внешнем и внутреннем контурах калоттной и штроссовой частей (рис. 2).
Во временной крепи датчики были установлены на ПК 4+59,5, ПК 4+84, ПК 5+25, ПК 5+47,5.
В постоянной обделке датчики установлены на ПК 4+59,3, ПК 4+88,9, ПК 5+25 и ПК 5+48,5.
На опытных участках в крепиизмерительными приборами оснащено четыре узла по два датчика (рис. 2). Из них два узла по два датчика при проходке калотты, и два узла по два датчика при проходке штроссы. В постоянной обделке в каждом сечении установлено 4 датчика - 2 датчика на внешнем контуре и 2 датчика на внутреннем контуре.
Рассмотрим результаты исследований для наиболее неблагоприятного участка - на ПК 5+25 (рис. 3).
б
а
Рис. 2. Проходка тоннеля: а - Поперечное сечение тоннеля с размещением датчиков в крепи и обделке; б - Разработка штроссовой части способом БВР; 1 - датчики в крепи калоттной части; 2 - датчики в крепи штроссовой части; 3 - датчики в обделке
Изначально калоттная часть здесь была разработана на высоту 5,6 м, а затем с отставанием забоя доработана до высоты 7,23 м. Процесс понижения калоттной части вызвал снижение и до того незначительных напряжений до нулевых значений. Затем напряжения начинают снова увеличиваться. Разработка штроссы оказала влияние на изменение усилий в крепи калоттной части, но не значительное. Отмечалось уменьшение напряжений на 1 МПа, а при отходе забоя штроссы напряжения вернулись к прежним значениям.
Возведение постоянной обделки вызвало увеличение нормальных тангенциальных напряжений в крепи за счет температурных градиентов. По мере набора прочности чистовым бетоном, напряжения в крепи возвращаются к своим прежним значениям.
Продолжительность наблюдений, дата.
-деф-я (внешний) —о—деф-я (внутренний)
-напр-е (внешний) —*— напр-е (внутренний)
Рис. 3. Кривые развития относительных деформаций и нормальных тангенциальных напряжений в бетоне временной крепи на ПК 5+25: 1 - доработка калотты на полное сечение; 2 - разработка штроссовой части; 3 - возведение постоянной обделки
За весь период исследований сжимающие нормальные тангенциальные напряжения в калоттной части крепи не превысили 2,5 МПа. С учетом средних напряжений в сечении крепи 1,8 МПа, нормальная сила составляет 396 кН.
Напряженно-деформированное состояние крепи штроссовой части тоннеля достаточно быстро стабилизировалось. Через 1,5 месяца после возведения крепи штроссовой части нормальные тангенциальные напряжения составляли 1,5 МПа. Возведение постоянной обделки вызвало увеличение нормальных тангенциальных напряжений в крепи штроссовой части на такие же величины, как и в калоттной части, а затем по мере набора
прочности чистовым бетоном, они вернулись к своим прежним величинам и далее стали стремиться к нулевым значениям.
Напряженно-деформированное состояние постоянной обделки (рис. 4) формируется достаточно длительное время - в течение одного года, после чего отмечается стабилизация. Нормальные тангенциальные напряжения за это время увеличиваются до 3 МПа на внутреннем контуре обделки. На внешнем контуре напряжения растяжения составляют около 1 МПа. При таком уровне напряжений нормальная сила составляет около 650 кН.
Рис. 4. Кривые развития деформаций и нормальных тангенциальных напряжений в бетоне постоянной обделки на ПК 5+25 а - вид на тоннель со стороны Южного портала б
Усилия в крепи и обделке формируются одинаково, относительно оси тоннеля, с правой и левой стороны. Коэффициент вариации не превышает 15%. Величины нормальных тангенциальных напряжений для всех опытных участков по длине тоннеля сведены в табл.2. Анализ величин напряжений и инженерно-геологических условий из табл.1 показывают, что для опытного участка на ПК 5+25 при видимых худших условиях расположения, напряжения в крепи меньше, чем на других опытных участках, а в обделке нормальные тангенциальные напряжения не превышают таких параметров на других опытных участках.
Выделяется опытный участок на ПК 4+59,5, где в крепи напряженно -деформированное состояние больше, чем на других опытных участках в 23 раза. Такому напряженному состоянию способствовала б ольшая площадь поперечного сечения тоннеля на 20 %, связанная с раструбным участком у Южного портала и его расположения в зоне влияния склона (рис. 4б).
Из полученных результатов натурных исследований видно, что усилия в конструкции временной крепи и постоянной обделки весьма незна-
чительно отличаются при изменении степени трещиноватости вмещающего массива (рис. 5), представленного известняками.
Таблица 2
Результаты натурных исследований напряженно -деформированного состояния крепи и обделки на опытных участках
Опытный участок Глубина заложения (до шелы-ги), м Нормальные тангенциальные напряжения, МПа (на внешнем контуре/на внутреннем контуре)
В крепи калоттной части В обделке
После разработки калотты В калотте после разработки штроссы
ПК 4+59,5 20,0 5,0/5,8 6,3/7,5 2,2/2,0
ПК 4+84 32,0 1,3/0,8 2,3/1,0 -1,0/3,0
ПК 5+25 32,0 0,6/1,0 1,3/2,3 -1,0/3,0
ПК 5+47,5 28,0 1,6/2,0 2,0/2,6 -1,0/1,2
Примечание: знак «-» - растяжение; продолжительность наблюдений по постоянной обделке 1 год.
Рис. 5. Структура забоя в районе опытных участков
При проектировании транспортных тоннелей невозможно спрогнозировать трещиноватость массива по всей трассе тоннелей. Прогноз выполняется на основании инженерно-геологических изысканий, но как показывает практика строительства, фактическая структура массива может изменяться через каждые 10 метров и даже чаще, а также не соответствовать ожидаемым параметрам. Например, для рассматриваемого тоннеля, по результатам изысканий, породы в районе ПК 4+84 и ПК 5+25 являлись сильнотрещиноватыми, а по факту оказались слаботрещиноватыми. Но при этом на припортальных участках и в средней части тоннеля были зафиксированы и сильнотрещиноватые породы.
Неточный прогноз инженерно-геологических условий влияет и на результаты расчетов напряженно-деформированного состояния крепей и обделок. В зависимости от степени трещиноватости (структурной нару-
шенности массива) расчетная нагрузка на тоннели может изменяться в разы. Не менее значительное влияние на результаты расчетов оказывает выбор метода расчета.
Методам расчета напряженно-деформированного состояния крепей и обделок транспортных тоннелей посвящено большое число работ, обзор которых выполнен в работах [2-3, 5-8].
С развитием компьютерной техники наиболее распространенным методом расчета подземных сооружений стал метод численного моделирования. В настоящее время существует достаточно большое количество специализированного программного обеспечения, которое может успешно использоваться при проектировании.
Метод конечных элементов позволяет рассматривать подземные сооружения сложных пространственных форм, различные модели поведения грунтов, учитывать технологию строительства тоннелей и существующие инженерные сооружения.
Так, например, А. Томас в работе [9] отмечает, что метод конечных элементов позволяет выявить слабые места принимаемых проектных решений, однако достоверность полученных результатов обязательно должна быть подтверждена с помощью аналитических методов расчета и натурных наблюдений.
Не теряют своей актуальности методы расчета, основанные на теории сводообразования (по схеме заданных нагрузок). Отличаясь наглядностью и доступностью, вместе с тем, схемы заданных нагрузок не в полной мере отвечают требованиям, которые сегодня предъявляются к расчету подземных сооружений. Принципиальный недостаток состоит в том, что не в полной мере учитывается технология сооружения выработки, которая существенно влияет на величину нагрузок на крепь, а также физико -механические свойства вмещающего массива.
На практике информативным методом с качественной и количественной точки зрения являются аналитические методы расчета, реализация которых в виде компьютерных программ, позволяет быстро выполнить многовариантные расчеты. Разработкой аналитических методов расчета обделок тоннелей и крепи капитальных горных выработок занимались многие ученые, но наибольших успехов в расчетах на различные нагрузки и воздействия добился коллектив авторов под руководством Н.Н. Фотиевой. В основу разработанных методов расчета [10-12] на различные виды воздействий для круговых и некруговых тоннелей, положены строгие аналитические решения соответствующих плоских задач теории упругости.
Аналитический метод расчета нагрузок на обделки тоннелей в физически нелинейных массивах рассмотрен в работе [13].
За рубежом широко применяются эмпирические методы расчета, основанные на предыдущем опыте их строительства в аналогичных условиях. Для определения нагрузок на обделку тоннеля используются различ-
ные классификации, рекомендующие в зависимости от горно -геологических условий и размеров тоннеля, определенный тип обделки тоннеля и формулы для расчета горного давления. Первоначально ориентированные на выработки, строящиеся горным способом, впоследствии эмпирические методы были модифицированы для тоннелей, сооружаемых с использованием тоннелепроходческих комплексов [14]. Статистика показывает, что построено большое количество тоннелей, при проектировании которых использовался эмпирический метод [15].
Для рассмотренного в данной статье тоннеля были выполнены расчеты напряженно-деформированного состояния крепи и обделки различными методами - методом заданных нагрузок (теория сводообразования), аналитическим методом и численным методом (методом конечных элементов). Результаты расчетов [16] показали, что наиболее точно работу крепи и обделки для приведенных инженерно-геологических условий отражает метод заданных нагрузок (метод Метрогипротранса).
По результатам натурных исследований с учетом фактических инженерно-геологических условий получено, что напряженно-деформированное состояние системы «обделка - крепь - вмещающий массив» незначительно изменяется по всей трассе тоннеля даже при изменении степени трещиноватости вмещающего массива, представленного известняками. Этому, по всей видимости, способствует относительно незначительная глубина заложения тоннеля.
Можно отметить, что теория сводообразования даже при своих известных недостатках, может давать наиболее правдоподобные результаты расчета по сравнению с аналитическими и численными методами.
Натурные исследования напряженно-деформированного состояния крепей и обделок, выполненные в различных инженерно -геологических условиях и для различных технологических схем строительства тоннелей, позволяют определить оптимальный метод расчета, который с достаточной для практики точностью, позволит рассчитывать несущие элементы подземных сооружений.
Список литературы
1. СП 122.13330.2012 Тоннели железнодорожные и автодорожные. Актуализированная редакция СНиП 32-04-97.
2. Баклашов И.В., Картозия Б.А. Механика подземных сооружений и конструкций крепей. М.: Недра, 1984. 415 с.
3. Булычев Н.С., Фотиева Н.Н., Стрельцов Е.В. Проектирование и расчет крепи капитальных выработок. М.: Недра, 1986. 288 с.
4. Протосеня А.Г. О постановке задач по расчету нагрузок на капитальные выработоки и тоннели // Устойчивость и крепление горных выработок. Крепление и поддержание горных выработок. Санкт-
Петербургский горный институт. С-Пб, 1992. С.4-8.
5. Булычев Н.С. Механика подземных сооружений: учебник для Вузов. -2-е изд., М.: Недра, 1994. 382 с.
6. Механика подземных сооружений. Пространственные модели и мониторинг / А.Г. Протосеня [и др.] // СПб: СПГГУ-МАНЭБ, 2011. 355 с.
7. Lunardi P. Design and Construction of Tunnels: Analysis of Controlled Deformations in Rock and Soils. (ADECO-RS). Berlin, Heidelberg: Springer, 2008. 576 p.
8. Xia-Ting Feng. Rock Mechanics and Engineering Volume 4: Excavation, Support and Monitoring 1st Edition. CRCPress. Taylor & Francis Group. 2017. 738 р.
9. New challenges in numerical modeling / A.H. Thomas // Proc. of the 11th Int. Conf. 'Transport and City Tunnels', Prague 14-16 June 2010. Prague: Czech Tunnel Association ITA-AITES. P. 721-725.
10. Фотиева Н.Н. Расчет обделок тоннелей некругового поперечного сечения. М.: Стройиздат, 1974. 240 с.
11. Саммаль А.С., Фотиева Н.Н., Петренко А.К. Расчет многослойных тоннельных обделок переменной толщины на статические и сейсмические воздействия // Известия Тульского государственного университета. Серия «Геомеханика. Механика подземных сооружений». Вып. 2. 2004. С. 231-240.
12. Саммаль А.С., Анциферов С.В., Деев П.В. Аналитические методы расчета подземных сооружений. Тула: ТулГУ, 2013. 111 с.
13. Протосеня А.Г., Лебедев М.О. Расчет нагрузок на обделки тоннелей метрополитенов, сооружаемых в физически нелинейных грунтовых массивах // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. Новосибирск, 2002. № 5. С. 41-44.
14. Barton N. Geotechnical Design. World tunneling, November 1991. P. 410 - 416.
15. Technical manual for design and construction of road tunnels - Civil elements / US department of transportation, highway administration. New York, 2009. 702 р.
16. Lebedev M.O. Choosing a calculation method for stress-deformed state of supports and lining of transport tunnels / Integrated Underground Solutions for Compact Metropolitan Sities // 16 th World Conference of the Associated Research Centers for the Urban Underground Space (ACUUS) 5-7 November 2018. Hong Kong. P. 678 - 687.
Лебедев Михаил Олегович, канд. техн. наук, доц., зам. ген. директора по научно-исследовательской работе, lebedev-lmgt'a yandex.ru, Россия, Санкт-Петербург, ОАО НИПИИ «Ленметрогипротранс»
THE STRESS-STRAIN CONDITION OF TRANSPORT TUNNEL FRAMING AND LINING
IN LIMESTONE ROCK
M. O. Lebedev
The paper examines the construction of a railway tunnel in limestone rock with different degrees of fracture density. As a result of field observations at the test sites, the stress intensity values for framing and lining were obtained. The results of the field observations were compared with the calculated intensity values obtained through an implementation of various methods, as well as with the actual engineering geological construction conditions.
Key words: tunnel, lining, stress, strain, technology, calculation, engineering geological conditions.
Lebedev Mikhail Olegovich, Candidate of Technical Sciences, Assistant Professor, Deputy Director General for research activities, lebedev-lmgt@yandex. ru, Russia, Saint Petersburg, Research and Survey Planning Institute OJSC NIPII "Lenmetrogiprtrans"
Reference
1. SP 122.13330.2012 Tonneli zheleznodorozhnye i avtodorozh-nye. Aktualiziro-vannaya redakciya SNiP 32-04-97.
2. Baklashov I.V., Kartoziya B.A. Mekhanika podzemnyh sooruzhe-nij i konstrukcij krepej. M.: Nedra, 1984. 415 s.
3. Bulychev N.S., Fotieva N.N., Strel'cov E.V. Proektirovanie i raschet krepi kapital'nyh vyrabotok. M.: Nedra, 1986. 288 s.
4. Protosenya A.G. O postanovke zadach po raschetu nagruzok na ka-pital'nye vyrabotoki i tonneli // Ustojchivost' i kreplenie gornyh vyrabotok. Kreplenie i podderzhanie gornyh vyrabotok. Sankt-Peterburgskij gornyj institut. S-Pb, 1992. S.4-8.
5. Bulychev N.S. Mekhanika podzemnyh sooruzhenij: uchebnik dlya Vuzov. -2-e izd., M.: Nedra, 1994. 382 s.
6. Mekhanika podzemnyh sooruzhenij. Prostranstvennye modeli i monitoring / A.G. Protosenya [i dr.] // SPb: SPGGU-MANEB, 2011. 355 s.
7. Lunardi P. Design and Construction of Tunnels: Analysis of Con-trolled Deformations in Rock and Soils. (ADECO-RS). Berlin, Heidelberg: Springer, 2008. 576 p.
8. Xia-Ting Feng. Rock Mechanics and Engineering Volume 4: Exca-vation, Support and Monitoring 1st Edition. CRC Press. Taylor & Francis Group. 2017. 738 r.
9. New challenges in numerical modeling / A.H. Thomas // Proc. of the 11th Int. Conf. 'Transport and City Tunnels', Prague 14-16 June 2010. Prague: Czech Tunnel Association ITA-AITES. P. 721-725.
10. Fotieva N.N. Raschet obdelok tonnelej nekrugovogo poperechnogo secheniya. M.: Strojizdat, 1974. 240 s.
11. Sammal' A.S., Fotieva N.N., Petrenko A.K. Raschet mnogoslojnyh tonnel'nyh obdelok peremennoj tolshchiny na staticheskie i sejsmicheskie vozdejstviya // Izvestiya Tul'skogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya «Geomekhanika. Mekhanika podzemnyh sooruzhenij». Vyp. 2. 2004. S. 231 - 240.
12. Sammal' A.S., Anciferov S.V., Deev P.V. Analiticheskie metody rascheta podzemnyh sooruzhenij. Tula: TulGU, 2013. 111 s.
13. Protosenya A.G., Lebedev M.O. Raschet nagruzok na obdelki ton-nelej met-ropolitenov, sooruzhaemyh v fizicheski nelinejnyh gruntovyh massivah // Fiziko-tekhnicheskie problemy razrabotki poleznyh iskopae-myh. Novosibirsk, 2002. № 5. S. 41 - 44.
14. Barton N. Geotechnical Design. World tunneling, November 1991. P. 410 - 416.
15. Technical manual for design and construction of road tunnels - Civil elements / US department of transportation, highway administration. New York, 2009. 702 r.
16. Lebedev M.O. Choosing a calculation method for stress-deformed state of supports and lining of transport tunnels / Integrated Underground Solu-tions for Compact Metropolitan Sities // 16 th World Conference of the Associ-ated Research Centers for the Urban Underground Space (ACUUS) 5-7 November 2018. Hong Kong. P. 678 - 687.
УДК 622.2
ОЦЕНКА НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ОЧИСТНЫХ ВЫРАБОТОК ПОЛИГОНАЛЬНОЙ ФОРМЫ ПРИ РАЗРАБОТКЕ НЕУСТОЙЧИВЫХ ЖЕЛЕЗНЫХ РУД
В.Л. Трушко, К.В. Созонов
Рассмотрен способ отработки запасов богатых неустойчивых железных руд Яковлевского месторождения очистными выработками полигональной формы сечения в нисходящем порядке с закладкой выработанного пространства. Обоснованы геометрические параметры очистных и подготовительных выработок, обеспечивающие безопасность и эффективность при ведении очистных работ. Выявлены закономерности формирования зон предельного состояния вокруг горных выработок с учетом различных физико-механических свойств вмещающего массива.
Ключевые слова: железорудное месторождение, моделирование, зона предельного равновесия, напряженно-деформированное состояние, устойчивость горных выработок.
Введение
На сегодняшний день около 12 % запасов богатых железных руд, с содержанием Fe в руде более 60 %, не требующих обогащения [5], залегают на больших глубинах или расположены в сложных горногеологических условия. Слоевые система разработки, применяемая на Яковлевском месторождении, не позволяют обеспечить требуемый уровень производительности очистной добычи.
Одним из вариантов повышения производительности очистных работ является переход на слоевую систему отработки очистными выработками полигональной формы сечения с шахматным порядком отработки и закладкой выработанного пространства твердеющими смесями [4].
Выполненное геомеханическое обоснование безопасных параметров очистных выработок полигональной формы [1] подтвердило возможность перехода к отработке запасов мартитовых и гидрогематито-мартитовых железных руд вариантом слоевой системы с камерами увеличенных размеров.
