CC BY
176
3. Маркович Э.С. Курс высшей математики с элементами теории вероятности и математической статистики. М.: Высшая школа. 1972. 285 с.
4. Математическая статистика/ В.А. Иванова и [др.] М.: Высшая школа. 1981. 371 с.
V.V. Korol, A.E. Pushkarev
IDENTIFYING RATIONAL PARAMETERS OFDISINTEGRATING MASSIF BY PLOW HYDROMECHANICAL CUTTERS
Analyzing series of experiments was made. Dependence of thickness ratio facing from water pressure, interim uniaxial compressive resistance and cutting step providing disintegrating coal massif by minimal power inputs was defined.
Key words: plow, hydromechanical disintegrating coal, hydromechanical cutter.
Получено 20.04.11
УДК 622.256.75:622.831:622.012.2
А.Д. Куранов, асп/, (8812) 328-8625, kuranov555
(Россия, Санкт-Петербург, СПГГУ),
Д.В. Сидоров, канд. техн. наук, зав. лаб. горных ударов,
(8812) 321-8440, [email protected] (Россия, Санкт-Петербург,
НЦ геомеханики и проблем горного производства СПГГУ)
ОЦЕНКА НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ МЕЖДУШТРЕКОВЫХ ЦЕЛИКОВ НА РУДНИКАХ ОАО «АПАТИТ»
Определены величины напряжений в целиках между сближенными параллельными горизонтальными выработками при отработке апатито-нефелиновых руд месторождении ОАО «Апатит» в зависимости от глубины ведения работ и размеров междуштрековых целиков. Расчет выполнен с учетом тектонического поля напряжении, действующего в массиве и опорного давления, формирующегося к моменту отработки блока.
Ключевые слова: целик, численное моделирование, влияние очистных работ, тектонические напряжения, опорное давление, подэтажное обрушение.
Подземная отработка запасов апатито-нефелиновых месторождений ОАО «Апатит» осуществляется в сложных горно-геологических и горнотехнических условиях, обусловленных возникновением опасных концентраций напряжений при развитии подземных горных работ, склонностью руд и вмещающих пород к горным ударам [1].
В соответствии с требованиями [2] при проектировании должны учитываться следующие основные факторы, определяющие специфические условия и представляющие опасность при ведении горных работ: изменение физико-механических свойств массива горных пород в зоне влияния подземной разработки с образованием зон сдвижения земной
поверхности, трещин, воронок и провалов; склонность месторождения и массива горных пород или их части к горным ударам.
Основными системами разработки на рудниках ОАО «Апатит» являются системы подэтажного обрушения с выпуском руды и пород на траншейное днище или с торцевым выпуском, требующие проведения большого количества сближенных параллельных горизонтальных выработок (траншейные штреки, буродоставочные штреки, погрузочные заезды и др.) с формированием междуштрековых целиков. С учетом вышеизложенного оценка напряженного состояния междуштрековых целиков является необходимой для определения их устойчивости и обеспечения безаварийной работы рудника.
Для выявления закономерностей распределения напряжений в массиве горных пород с учетом ведения очистных работ выполнено компьютерное моделирование методом конечных элементов. Для анализа принималась схема подэтажного обрушения с торцевым выпуском с отбойкой блока по простиранию. Типичный разрез приведен на рис. 1.
Рис. 1. Разрез вкрест простираниярудного тела
Решение задачи реализовано в объемной постановке. Расстояние между сближенными параллельными горизонтальными выработками и глубина заложения верхнего подэтажа рассматриваемого блока в постановке задачи являлись переменными величинами. В ходе подготовки исходной информации был разработан ряд конечно-элементных моделей, размерами 600x205x340 ... 450x205x340 м, с минимальным линейным размером элементов 1,5.2 м, максимальным - 20 м. Тип элементов - четырехузловые тетраэдры, число элементов в моделях 1,6...2,4 млн элементов. Все горные породы в модели задавались как весомые, однородные, изотропные, линейно деформируемые материалы. На все грани модели, кроме верхней, накладывались запреты перемещений по соответствующим направлениям. Природное поле напряжений задавалось в соответствии с величинами тектонических напряжений [3]. Граничные условия по верхней грани задавались в форме распределенных нагрузок, соответствующих ве-
су вышележащих пород, с учетом сформировавшегося к моменту отработки блока давлению подработанных пород.
Общий вид объемной модели представлен на рис. 2.
Анализ результатов компьютерного моделирования показал, что максимально нагруженными в блоке являются целики расположенные вблизи висячего бока (ВКРТ), и максимально приближенный к краевой части рудной залежи, то есть в зоне влияния обрушенных пород.
Рис. 2. Общий вид модели: а), б) - пространстеенноерасположениемассиеое используемых материалов; в), г) - общий вид сетки конечных элементов
На рис. 3 приведена принципиальная расчетная схема.
Рис. 3. Принципиальнаярасчетная схема:
PH - вес вышележащих пород; - давление подработанных пород;
P - вес материалов модели; <увкрест, &прост - составляющие поля
тектонических напряжений, ориентированных соответствено вкрест
и по простиранию
Вместе с тем следует отметить, что применение ТОЛЬКО МКЭ ДЛЯ решения конкретных задач горного дела, например по определению оптимальных расстояний между сближенными параллельными горизонтальными выработками, является недостаточным, так как при наличии пластических зон вокруг выработок требуется очень мелкая разбивка пластических зон на элементы с характерным размером 0,2...0,3 м.
Для оценки изменения напряженного состояния целиков в зависимости от их положения на подэтаже, глубины горных работ и размеров целиков, на рис. 4 приведен график зависимости интенсивности прироста главных сжимающих напряжений в целиках от величины глубины горных работ.
Применение в расчетной модели дополнительной разбивки сетки конечных элементов приводит к ее неоднородности, что существенно влияет на устойчивость системы и точность решения. Следует отметить, что, помимо вышеупомянутых трудностей, увеличение количества расчетных элементов для адекватного описания модели, необходимость учета широкого диапазона горно-геологических и горнотехнических факторов требует значительных технических и временных ресурсов.
я
= 1.1
i I §
= - я
я £ Й
| S s
11 « X X %
а tj в
N = =
I = и
1 I 2
= в о — м “
^ Я S
Рч В и
35
30
25
20
15
10
целик 6 м
100
целик 13 м
целик 31 м
300 500
Глубина, м
700
Рис. 4. Интенсивность прироста главных напряжений в целиках
Таким образом, МКЭ был выбран для общей оценки напряженного состояния в краевой части рудной залежи.
Список литературы
1. Шадрин М.А., Широков A.B., Сидоров Д.В., Зилеев А.Г. Геоме-ханическое обоснование вскрытия и отработки прибортовых запасов Ко-ашвинского месторождения апатито-нефелиновых руд// Рудник будущего:
проекты, технологии, оборудование: сб. трудов Междунар. научно-практ. конф. ООО «Проектное бюро «Рейкьявик». 2009. С 31-35.
2. «Инструкция по безопасному ведению горных работ на рудных и нерудных месторождениях, объектах строительства подземных сооружений, склонных и опасных по горным ударам» (РД 06-329-99). Сер. 06. Вып. 1. 2-е изд. М.: Государственное унитарное предприятие «Научнотехнический центр по безопасности в промышленности Госгортехнадзора России», 2003. 88 с.
3. Указания по безопасному ведению горных работ на месторождениях, склонных и опасных по горным ударам. Апатиты-Кировск, 2002.
A.D. Kuranov, D.V. Sidorov
EVALUATION OF PILLAR STRESS STA TE ON MINES «APA TIT»
The values of the stresses in the pillars between the approximated parallel horizontal entries at developing apatite-nepheline ore deposits "Apatite", depending on the depth of work and pillars size. The calculation was performed taking into account the tectonic stress field acting in the array and the reference pressure, which is formed at the time of block.
Key words: arch, numerical simulation, the effect of treatment works, tectonic stresses, bearing pressure.
Получено 20.04.11
УДК 532
Н.С. Леонтьев, асп., (920) 753-44-04, [email protected],
А.Е. Пушкарев, д-р техн. наук, проф., (4872) 33-69-46, [email protected] (Россия, Тула, ТулГУ),
A.B. Чеботарев, (4872) 33-69-49,
B.А. Кузьмичев, (4872) 33-69-49 (Россия, Тула, ООО "БЕЛРА-Центр")
СТЕНДОВЫЕ ИСПЫТАНИЯ ГИДРОСЪЕМНИКА ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ
Представлен стенд и описаны испытания по определению зависимостей, характеризующих режимы работы и позволяющие обосновать рациональные параметры гидросъемника высокого давления. Проанализированы результаты стендовых испытаний гидросъемника и установлены зависимости потери мощности на трение от возрастающего давления.
Ключевые слова: гидроструйная технология, стендовые испытания, гидросъемник, потеримощности, давление.
В настоящее время в горной промышленности большое внимание уделяется развитию технических средств и технологий разрушения породного массива, повышающих эффективность и безопасность производства горных работ.
