Научная статья на тему 'Натурные исследования параметров напряженно-деформированного состояния на Таштагольском железорудном месторождении'

Натурные исследования параметров напряженно-деформированного состояния на Таштагольском железорудном месторождении Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

CC BY
87
32
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по энергетике и рациональному природопользованию , автор научной работы — Синкевич Н. И.

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

Текст научной работы на тему «Натурные исследования параметров напряженно-деформированного состояния на Таштагольском железорудном месторождении»

1. Ильницкая Е.И и др. Свойства горных пород и методы их определения. - М.: Недра, 1969, -147 с.

2. Ставрогин А.Н., Тарасов Б.Г. Экспериментальная физика и механика горных пород. - СПб.: Наука, 2001.343 с.

3. Куваев Н.Н. Изучение механических свойств горных пород в натурных условиях. - Уголь, 1960, № 12.

4. Бич Я.А. Методические указания по проведению натурных испытаний механических свойств угля и пород с помощью давильной установки. - Изд. ВНИМИ, Л., 1966.

5. Нестеренко Г.Т, Палий В.Д., Орлов Ю.Д. и др. Некоторые результаты и пути совершенствования натурных испытаний прочностных и деформационных свойств крепких и весьма крепких пород./ Материалы четвертой всесоюзной конференции по механике горных пород. Современные проблемы механики горных пород./ -Л.: Наука, 1972, с 245 -249.

6. Джегер Ч. Механика горных пород. - М.: Мир, 1975, с. 255.

7. Нестеренко Г.Т„ Матвеев Б.В. Натурные методы изучения механических свойств структурно нарушенного массива для управления горным давлением и сдвижением горных пород./ Материалы четвертой всесоюзной конференции по механике горных пород. Современные проблемы механики горных пород./ -Л.: Наука, 1972, с 252 - 267.

8. Широков А.П. Анкерная крепь в горнодобывающей промышленности. Кемеровское книжное изд.-во., 1973, с. 150.

9. Шрейнер Л.А. Физические основы механики горных пород. -М.: Гостоптехиздат, 1950, с 136.

10. Шрейнер Л.А. и др. Механические и абразивные свойства горных пород. -М.: Гостоптехиздат, 1958.

11. Павлова Н.Н., Шрейнер Л.А., Портнова А.Т. Экспериментальные исследобания свойств горных пород при динамическом вдавливании. Сб. «Вопросы деформации и разрушения горных пород при бурении. ГОС-ИНТИ, 1961.

12. Шрейнер Л.А. Методическое пособие по использованию результатов испытаний механических свойств горных пород вдавливанию штампа. -М.: Недра, 1967.

13. Шрейнер Л.А., Байдюк Б.В., Павлова Н.Н. и др. Деформационные свойства горных пород при высоких давлениях и температурах. . -М.: Недра, 1968, с. 358.

14. Спивак А.И, Попов А.Н. Механика горных пород. -М.: Недра, 1975,200с.

15. Лурье А.И Пространственные задачи теории упругости. -М.: Недра, 1955, с. 570.

16. Широков А.П.. Писляков Б.Г. Расчет и выбор крепи сопряжений горных выработок. -М.: Недра, 1978,304 с.

17. Байдюк Б.В. Механические свойства горных пород. - М.: Недра, 1963, С.72-73.

|— Коротко об авторах ------------------------------------------------------------------------------

Ануфриев Виктор Евгеньевич - кандидат технических наук, старший научный сотрудник лаборатории горного давления. Институт угля и углекимии СО РАН.

Денискин Николай Федорович - кандидат технических наук, начальник отдела перспективного развития и новой техники, «Компания "Кузбассуголь”».

Федоринин Виктор Николаевич - кандидат технических наук, зам. директора по научной работ, конструкторско-технологический институт прикладной микроэлектроники СО РАН.

Цыцаркин Валентин Николаевич - кандидат технических наук, старший научный сотрудник Лаборатории геомеханики. Институт угля и углехимии СО РАН.

------Ф

^-------

---------------------------------- © Н.И. Синкевич, 2004

УДК 622.83

Н.И. Синкевич

НАТУРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ НА ТАШТАГОЛЬСКОМ ЖЕЛЕЗОРУДНОМ МЕСТОРОЖДЕНИИ

сновная цель экспериментально -производственных исследований в шахтных условиях заключается в нахождении эмпирических зависимостей между напряжен-

ным состоянием горных пород, их свойствами, производственно-техническими факторами и проявлении горного давления.

Таблица 1

Упругие характеристики пород в местах проведения экспериментов

Место измерения (горизонт, глубина) Тип горной породы Модуль упругости Е*106, Мпа Модуль сдвига 0*106, Мпа Коэф. Пуассона

1 2 3 4 5

гор. +70 м, ЮВШ уч. «Юго- Сланцы 1.14 0.54 0.04

Восточный» (Н=480 м) гор. +0 м, камера УПП уч. «Юго- Туфы 4.02 1.76 0.14

Восточный» (Н=550 м) гор. -70 м, камер расдат уч. «Юго- Сланцы 2.71 1.25 0.08

Восточный» (Н=630 м) гор. -280 м, уч. «Северо-Западный» Сланцы 3.40 1.40 0.21

СЗРШ-2 (Н=830 м) гор. -350 м, ств. «Сибиряк» новая Сланцы 3.15 1.28 0.23

пром. площадка (Н=900 м) Известняк 2.01 0.85 018

В процессе натурных исследований решаются следующие задачи:

• получение и уточнение инженерногеологических, гидрологических и производственно-технических данных;

• изучение состояния, степени, характера, форм и причин деформаций стволов и разрушения их крепи (частично армировки);

• получение фактических данных о величинах и интенсивности смещений, деформаций крепи и пород, выявления разрушающих деформаций, данных о нагруженности крепи и условиях в ее элементах;

• проверка в шахтных условиях новых технических решений.

Так, рудники Горной Шории, разрабатываемые и склонные к горным ударам, превратились в последние годы в своеобразные горные лаборатории.

Данные, получаемые из натурных исследований, позволяют типизировать изучаемые яв-Таблица 2

Данные о главных нормальных напряжениях с глубиной вне зоны влияния очистных работ Ташта-гольского месторождения

ления и процессы, уяснять их общий механизм и физическую сущность и проводить дальнейшие теоретические обобщения, устанавливать допустимую степень схематизации задач.

Отработка Таштагольского железорудного месторождения сопровождается проявлением горного давления в динамической форме различной величины и интенсивности.

В процессах горных работ чрезвычайно велико многообразие влияющих факторов. Это обусловлено, как большим разнообразием и изменчивостью горно-геологических условий, так и вариациями режимов ведения и параметров горных работ, а также тем, что горные работы постоянно развиваются и фронт их непрерывно перемещается в пространстве.

Предполагается, что разрезка массива на Юго-Восточном и Северо-Западном участках в этажах +70 + ±0 м, ±0 м + -70 м, -280 + -350 м внесет существенные изменения в напря-

Место измерения (горизонт, глубина) Вычисляемые параметры

Сті, Мпа ст2, Мпа о3, Мпа А, град

1 2 3 4 5

гор. +70 м, ЮВШ уч. «ЮгоВосточный» (Н=480 м) -36.2 -15.8 -11.3 344

гор. +0 м, камера УПП уч. «ЮгоВосточный» (Н=550 м) -24.8 -16.2 -11.5 343

гор. -70 м, камера расдатки уч. «Юго-Восточный» (Н=630 м) -46.0 -19.8 -15.0 352

гор. -280 м, уч. «Северо-Западный» СЗРШ-2 (Н=830 м) -68.6 -41.8 -21.0 356

гор. -350 м, ств. «Сибиряк» новая пром. площадка (Н=900 м) -53.9 -25.5 -19.8 356

женное состояние аномального поля месторождения.

Исследования проводились на гор. +70 м, ±0 м, -70 м, -280 м и -350 м. Испытанием кернов, полученных в ходе экспериментов в шахте, в лабораторных условиях были определены упругие характеристики пород, подсеченных скважиной (табл. 1).

В результате обработки данных на ЭВМ были получены полные тензоры главных нормальных напряжений (табл. 2).

Из табл. 2 видно, что исходное аномальное поле напряжений на гор. +70 м, ±0 м, -70 м, -280 м и -350 м характеризуется изменением своего состояния в массиве горных пород на всех стадиях ведения горных работ. При этом наиболее существенный рост напряжений образуется в зонах их концентрации и способствует сохранению последних у границ тектонических нарушений (разломов).

Так, в региональном плане, зона тектонического нарушения на гор. ±0 м прослеживается в диагональном направлении с падением на запад (угол падения 60 - 80 град.) от маркшейдерской точки 503 (плюс 40-160 метров), в этом диапазоне зона нарушений расщепилась на три ветви и имеет тоже направление и прослеживается вглубь массива. На гор. -70 м эта зона пересекает весь «Восточный» участок в том же направлении, с тем же падением на запад от маркшейдерской точки 746 (плюс 35-50 метров), на нижележащих горизонтах это диагональное тектоническое нарушение не прослеживается. На гор. ±0 ми -70 м зона тектонического нарушения (разлома) сопровождается интрузиями сланцевой толщи.

Вмещающими породами на исследуемых участках являлись сланцы серо-фиолетового цвета, хлорит - серицит - полевошпатового состава по порфиритам или их туфам, породы измененные, трещиноватые. Структура породы мелкозернистая, текстура мелкопятнистая, иногда разводоразличная, то преобладает процесс гематизации, то хлоритиза-ции. Сланцы слабо трещиноватые, трещины залечены кальцитом, хлоритом, мощность их

несколько мм. Характерной особенностью этих участков оказалась явно выраженная неоднородность упругих свойств сланцевой толщи, слагающей массив.

На Таштагольском месторождении характерно наличие высоких горизонтальных напряжений, значительной тектонической нарушенное™ массива и высокого уровня его напряженно - деформированного состояния.

Для контроля напряженно - деформированного состояния во времени на перекрепляемом участке ствола «Сибиряк» гор. -280 + -350 м в апреле 1991 года была оборудована комбинированная наблюдательная станция, состоящая из тензометрических платформ и контурных реперов, что позволило фиксировать нагрузки, передаваемые на крепь и возникающие при этом радиальные деформации.

По проведенным исследованиям установлено, что за период времени с 1991 по 1997 год нормальные и тангенциальные нагрузки, передаваемые на крепь в окрестности ствола «Сибиряк» на участке перекрепки, гасятся за счет податливой оболочки из термозита и буферного слоя пустотелых шлакоблоков с запасом прочности на сжатие 5 - 12 МПа.

Возрастающие и убывающие скорости относительной деформации свидетельствуют о кратковременности формирования структуры разрушения в горном массиве ствола на участке перекрепки.

Результаты натурных исследований параметров напряженно - деформированного состояния на Таштагольском месторождении позволили установить качественную оценку происходящему процессу, определяемую коэффициентом изменения (затухания) показателя скорости приращения относительной деформации (Уе), которая за период 92-869 (777) суток составляет 0.89 - 0.24, а за период 869 - 1318 (449) суток соответственно 0.18 - 0.22 и далее идет на убыль - за 1318 -1666 (348) суток - 0.08 - 0.17.

— Коротко об авторах ------------------------------

Синкевич Н.И — доцент, кандидат технических наук, СибГИУ.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.