Основные факторы, влияющие на устойчивость массивов в критериях Бенявского (RMR) и Бартона (q)

Зенько Денис Константинович; Узбекова Алина Рашидовна

УДК 622.272

Д.К. Зенько, А.Р. Узбекова

ОСНОВНЫЕ ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА УСТОЙЧИВОСТЬ МАССИВОВ В КРИТЕРИЯХ БЕНЯВСКОГО (КИЯ) И БАРТОНА (®

Семинар № 13

сновной популярностью за рубежом при выборе крепления выработок пользуются 2 критерия по устойчивости массивов: классификация Бенявского (КМЯ) и критерий Бартона (О).

Геомеханическая классификация (рейтинг горных пород - КМЯ) была предложена Беняв-ским в 1973 г. В систему вносили изменения, по мере поступления новых данных, полученных в ходе исследований. Одна из последних версий КМЯ была принята в 1989 г.

В классификации массивов используются следующие 6 параметров: 1А1 - прочность пород на одноосное сжатие; 1А1 -показатель качества пород (критерий устойчивости Дира, определяемый по данным трещиноватости при керновом бурении); 1А3 -расстояние между трещинами; 1А4 -условия трещиноватости (наличие заполнителя, шероховатость поверхностей трещин); 1А5 -наличие водопритоков; 1в -направление трещин (относительно проходки выработок).

Сумма рейтинговых значений этих показа-

телей в совокупности дают общий рейтинг массива.

ЕМК = За1+'^А2+'^АЗ+'^А4+'^А5+'^В

Значения рейтинга варьируются от 8 до 100, при этом, породы определенных категорий делятся на 5 классов по устойчивости.

Для определенных пролетов обнажения были предложены варианты крепления согласно классу пород. Позже появились графики, учитывающие также и время устойчивости для определенных обнажений (рис. 1).

Как уже упоминалось ранее, классификация претерпевала различные изменения в ходе анализа и учета опытных данных. Общая картина эволюции рейтинговых показателей и модификаций значений определенных факторов классификации КМЯ представлены в табл. 1.

Классификация О или N01 - (Норвежского геотехнического института) была разработана Бартоном, Лиеном и Люндом в 1974 г. Численное значение индекса О варьирует от 0,001 до 1000 по логарифмической шкале и определяется по формуле:

X-

(3)

Зп За БКР

где КОР - модель качества породы; Зп - количество систем трещин; Зг - показатель шероховатости трещин; За - показатель изменения числа трещин; -

фактор, сокращения - по наличию воды в трещинах; БЕР -фактор сокращения давления.

10 100 1000 Время устойчивости, ч

Рис. 1. Соотношение между временем устойчивости, пролетом

0,1

Индекс качества породного массива Q =

RQD Jr

Jw

БКР

Категории крепления

1) без крепления

2) рассосредоточенное аикероваиие

3) систематическое аикероваиие

4) систематическое аикероваиие с 40-100мм толщиной набрызгбетона

Рис. 2. Выбор крепления по показателю индекса качества массива Q

ки и предлагается крепление по полученным данным.

В 1980 г., Бартон по проанализированным данным получил соотношение для расчета длин анкера.

Длина анкеров определяется исходя из данных ширины выработки В и времени существования выработки ЕБЯ.

5) фибробетон,толщиной 50-90мм и анке

6) фибробетон 90-120мм, анкера

7) фибробетон 120-150мм, анкера

8) фибробетонированный каркас (>150мі анкера

9) бетонирование

L

2 + 0.15В

(1)

В порядке отношения подсчитанного значения О к требованиям крепления подземных выработок, Бартон, Лиен и Люнде в 1974 г предложили использовать отношение пролета выработки (диаметр, м) к коэффициенту необходимого времени устойчивости крепления ЕБК Этот показатель получил название «эквивалентный диаметр» (Рe).

ESR - коэффициент, относящийся к характеру использования выработки и времени, необходимому для обеспечения устойчивости обнажения.

По табл. 2, выявляется категория выработ-

ESR

Максимальный устойчивый пролет обнажения 1тах оценивается с помощью следующей

формулы:

(пах - 2ESR • 004 (2)

По графику, представленному на рис. 2, выбирается крепление для выработок.

Классификации Бенявского и Бартона учитывают информацию о прочности нетронутого породного массива, о числе и свойствах поверхностей трещин и их густоте, а также влияние подземных вод, напряжений нетронутого массива, пространственное расположение и простирание основных систем трещин.

Обе классификации О и ЯМЯ основаны на

Таблица 1

Корректировка максимальных рейтинговых показателей в классификации Бенявского ЯИЯ

1973 1976 1975 1976 1989

Прочность массива 10 10 15 15 15

ЯОЭ 16 20 20 20 20

Расстояние между трещинами 30 30 30 30 20

Длина трещин 5

Подземные воды 10 10 10 10 15

Выветривание 9

Условия трещиноватости 15 30 25 30

Ориентация трещин (простирание и падение) 15

Ориентация по отношению к проходке 3-15 0-12 0-12 0-12

Таблица 2

Показатель Е8Я по категориям выработок

Категория выработок ЕЄЯ

а) временные выработки 3-5

б) водосборные выработки (исключая высоконапорные хранилища), постоянные выработки, пилотные выработки, штреки 1,6

г) хранилища-камеры, камеры околоствольного двора, вскрывающие выработки 1,3

д) электростанции, откаточные выработки, электровозные, порталы, сопряжения 1,0

е) подземные атомные хранилища, обогатительные фабрики 0,8

Таблица 3

Удельный вес основных свойств массивов в классификациях (1988)

0 ИМИ (1976)

Пределы значений 0,001-1000 8-100

Прочность 19% 16%

Крупность блоков 44% 54%

Свойства трещиноватости 39% 27%

Таблица 4

Зависимости между ЯМЯ и Q (Шоке и Хаджиджоржу (1993))

Зависимость Источник Область применения

ЯМЯ=9 1п д+44 Различ. Туннелестроение

ЯМЯ=5 1п д+60.8 Юж. Африка Туннелестроение

ЯМЯ=43,89-9,19 1п д Испания Разработка мягких пород

ЯМЯ=10,5 1п д+41,8 Испания Разработка мягких пород

ЯМЯ=8,7 1п д+38 Канада Туннелестроение, работы в породах осадочного типа

ямя=101п д+39 Канада Разработка твердых пород

рейтингах, во главе которых рассматриваются основные характеристики горного массива (прочность нетронутого массива, фрикционные свойства, структура блоков, ограниченных трещинами и трещиноватость внутри блоков). Все эти показатели имеют несколько различный вес в рассматриваемых системах. В табл. 3 представлены основные показатели, используемые в системах, и степень их значимости в критериях.

Часто предпринимались попытки связать системы, по корелляционным зависимостям

между ними. Наиболее популярным является соотношение:

КМК = 9 1п б+44

Одним из наиболее существенных отличий в системах О и ИМЯ можно считать расстояние между трещинами. Если система ЯМЯ достаточно чувствительна к данному показателю, то при наличии более 3 систем трещиноватости с большим расстоянием между ними, в системе Бартона достаточно сложно отобразить их влияние на массив.

В табл. 4 приведены основные соотношения между системами.

Кроме данных классификаций имеется несколько модифицированных рейтинговых критериев, которые приобретают большую популярность и учитывают дополнительно несколько параметров, влияющих на устойчивость массивов, и используются не только для выбора крепления выработок, но и для обоснования параметров систем разработки.

Таким образом, вследствие того, что разные системы классификаций делают различные ударения на определенные параметры, рекомендуется использовать, по крайней мере, несколько систем на ранних стадиях проектирования.

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

Зенъко Денис Константинович — доцент, кандидат технических наук,

Узбекова Алина Рашидовна — ассистент кафедры «Технология, механизация и организация подземной разработки руд»,

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

Московский государственный горный университет.

Похожие темы научных работ по энергетике и рациональному природопользованию , автор научной работы — Зенько Денис Константинович, Узбекова Алина Рашидовна

Текст научной работы на тему «Основные факторы, влияющие на устойчивость массивов в критериях Бенявского (RMR) и Бартона (q)»