CC BY
21Journal of Advances in An DEVELOPMENT OF
Engineering Technology Vol. 1(3) 2020 i MINING DEPOSITS
DOI: 10.24412/2181-1431-2021-1-39-42 УДК 622.235:622.271
© Уринов Ш.Р., Нурхонов Х.А., Жумабаев Э.О., Арзиев Э.И., Махмудов Г.Б., Саидова Л.Ш.
ПРОГНОЗИРОВАНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ БОРТОВ КАРЬЕРА С УЧЕТОМ ВРЕМЕННОГО ФАКТОРА
Уринов Шерали Рауфович, профессор кафедры «Автоматизация и управление» Навоийского государственного горного института, докт. техн. наук, Нурхонов ОДсан Алмирза угли, старший преподаватель кафедры «Горное дело и геодезия» Каршинского инженерно-экономического института, Жумабаев Элбек Ойбек угли, ассистент кафедры «Автоматизация и управление» Навоийского государственного горного института, Арзиев Элдор Изам угли, ассистент кафедры «Автоматизация и управление» Навоийского государственного горного института, Махмудов Гиёсжон Бакоевич, ассистент кафедры «Автоматизация и управление» Навоийского государственного горного института, Саидова Лола Шодиевна, научный сотрудник Навоийского отделения АН РУз
Аннотация. Карьер томонларининг бар^арорлиги ва^т омилини х,исобга олган х,олда башорат ^илинган. Тог жинсларининг ирсий сиргалишини х,амда ва^т омилини х,исобга олган х,олда карьер ён ва ён багирларининг бар^арорлигини башорат ^илиш мумкинлиги ани^ланган.
Калит сузлари: карер контури, ^ияликларни шаклланиши, дастлабки ёри^лар х,осил булиши, я^инлашган зарядларни портлатиш, кучланиш тул^ини таъсирини экспериментал тад^и^ ^илиш, ёри^лар х,осил булишини тад^и^ ^илиш.
Аннотация. Произведено прогнозирование устойчивости бортов карьера с учетом временного фактора. Установлено, что, учитывая наследственную ползучесть горных пород, можно прогнозировать устойчивость бортов и откосов уступов карьера с учетом временного фактора.
Ключевые слова: контур карьера, формирование откосов, предварительное щелеобразование, взрывание сближенных зарядов, экспериментальные исследования действия волн напряжений, исследование трещинообразования.
Annotation. The stability of the quarry sides was predicted taking into account the time factor. It is established that, taking into account the hereditary creep of rocks, it is possible to predict the stability of the sides and slopes of the ledges of the quarry, taking into account the time factor.
Key words: open pit contour, slope formation, preliminary slit formation, blasting of close charges, experimental studies of the action of stress waves, crack formation research.
Методы прикладной теории упругости, предполагающие материал сплошным, изотропным и однородным, позволяют по тем или иным критериям, основанным на той или иной теории прочности, сравнивать между собой степень опасности различных напряженных состояний, которые подробно описан в работах [1-3].
Считая, что прочность материала зависит только от напряженного состояния, определяемого тензором напряжений [4-6]
Т =
1 п
CT Т Т
(1)
искомое условие прочности в общем виде можно выразить неравенством [7-9]
F(ст1,ст2,стз,mi) <= A, (2)
которое в трехмерном пространстве ст1,ст2,ст3
поверхностью, безопасных
А - критерий определенную максимальное напряжение, энергия
описывается предельной ограничивающей область напряженных состояний.
В уравнении (2) величина прочности - обычно имеет физическую интерпретацию: нормальное или касательное максимальное удлинение,
формоизменения и т.д.
Константы материала mi определяются по результатам испытаний при простейших нагружениях путем совместного решения уравнений, написанных в виде (2), применительно к каждому из проведенных испытаний.
Число констант, подлежащих определению, для большинства гипотез не превышает трех.
Для определения трех констант испытания материалов, как правило, проводятся при одноосном растяжении, сжатии и кручении. Для этих видов нагружений условие (2) запишется в виде уравнений
Система уравнений (3) позволяет исходные константы представить в виде функций пределов прочности при соответствующих видах нагружения.
В связи с тем, что различные материалы, подвергающиеся нагружению, имеют
соответствующую им остаточную деформацию
О
при разрушении, которая характеризует материал с точки зрения хрупкости и пластичности, теории прочности можно поделить на две группы - для хрупких и пластичных материалов.
Практически все породы, слагающие прибортовое пространство карьера, относятся к хрупким.
Во многих источниках можно найти рекомендации о целесообразности
использования применительно к хрупким материалам теории максимальных, нормальных напряжений (первая теория прочности) и теории максимальных, нормальных удлинений (вторая теория прочности). [10-12]
Как показывает анализ экспериментальных данных [13-15, 21, 22], теория максимальных нормальных напряжений применима только для таких очень хрупких материалов, как стекло, фарфор, и т.п., а использование теории максимального удлинения совершенно необоснованно.
Для характеристики прочности горных пород при расчете запаса устойчивости борта воспользовались теорией прочности Кулона-Мора, основные положения которого следующие:
1) путем сдвига по площадкам скольжения происходят деформации разрушения;
2) сцепление и трение препятствует сдвигу по площадке скольжения;
3) величиной только максимальных (ст1) и главных минимальных (ст3) напряжений определяется прочность материала, а средние по величине главные напряжения (ст2) на прочность не оказывают влияния.
Условие прочности Кулона-Мора имеет
вид [22]
= °n/c tg ф + С
(4)
где тс - касательные напряжения на площадках скольжения;
С - сцепление, МПа;
стп - нормальное напряжение на площадках скольжения;
Ф - угол внутреннего трения.
Уравнение (4) называется также условием предельного состояния, которое представляется в общем виде [25-28]
'V
1 / 2 J (( ах + &у) 5 т ф + 2 С с о б ф) — ( ах — ау)2 (5)
Модель Кулона-Мора может иметь две
прочностные характеристики пород: ф и С.
Следует отметить, что при всестороннем сжатии путем сдвига происходит разрушение
пород. Если появляются растягивающие напряжения, то разрушение происходит в виде отрыва по площадке, который перпендикулярен
направлению растягивающих напряжении. Данная теория сопровождается ограничением применения модели Кулона-Мора только областью сжимающих напряжении.
Поэтому в случае возникновения растягивающих напряжении в данной точке используется первая теория прочности.
Рассчитав поле напряжений в массиве, определяющееся конфигурацией границ исследуемой области и воздействующими на эти границы внешними силами, на основе критерия прочности Кулона-Мора строятся изолинии функции разрушения F. В точке (области) массива, где F^ max, происходит зарождение разрушения, квазистатическое развитие которого определяется изолиниями функции разрушения F.
Данный критерий определяет прочность для статического состояния породного массива.
Реальный породный массив под воздействием напряженного состояния изменяет свои свойства во времени, т.е. проявляет свойства наследственной ползучести. [18-20]
Феноменологическая теория
наследственной ползучести развита в трудах Ж.С. Ержанова, в которых рассматриваются различные типы ядер наследственной ползучести применительно к горным породам: экспоненциальная функция дробного порядка Ю.Н. Работнова; разностное степенное ядро типа Абеля. Указанная теория является завершенной и используется при описании ползучести изотропных, анизотропных и слоистых массивов горных пород [12, 13, 23, 24].
Нелинейный характер ползучести учитывается следующим образом
e(t) = E - 1 (a(t) + ^L(t-T)a(T)dr)
(6)
где
Е - модуль упругости; ст(т) - напряжение, действующее в течение времени dт;
L(t-т)=5(t-т)a - разностное ползучести типа Абеля;
а, 5 - постоянные, характерные определенного типа пород.
Перемещения, вызванные напряженным состоянием в массиве, имеют вид
ядро
для
Х,1
■ 1 /(4пг2) [pS(b4г2 lnr + Ъ5г2) +
Ру ГхГуЪ 5 ];
Iy,l -PlS = - 1 /(4nr2) [-РхГхГуЪ5 + Py(b4r2 lnr + Ъ5r2)],
где r = (r2+ry2 )0,5;
Ъ4 = (3 - Av)(1 + v)/(1 - v); Ъ5 = (1 + v)/(1 - v).
Согласно принципу Вольтерра-Работнова заменим в (6) упругие константы временными операторами [29-31]
Ё = Еехр(- ш • ß • t1_a);
v =
v[1 + (0,5/v - 1) exp( - ш • £ • t1-")].
Тогда коэффициенты, входящие в выражения, определяющие компоненты напряжений и перемещений, будут иметь вид
Ь1 = 3 + v/(1 - v); Ь2 = 2- 1/(1 - v); Ь3 = 1 + 3v/(1 - v); Ь4 = (3 - 4v)(1 + v)/(1 - v); b5 = (1+ v)/(1-v); ш = (1 - a)1""; £ = 5-
где Г - табулированная гамма-функция.
Таким образом, учитывая
наследственную ползучесть горных пород, можно прогнозировать устойчивость бортов и откосов уступов карьера с учетом временного фактора.
В [32, 33] приведены параметры ползучести а и 8 для широкого спектра горных пород, значения которых учитываются при моделировании.
Вывод
Произведено прогнозирование
устойчивости бортов карьера с учетом временного фактора. Установлено, что учитывая наследственную ползучесть горных пород, можно прогнозировать устойчивость бортов и откосов уступов карьера с учетом временного фактора.
Литература
[1]. Zairov, Sherzod Sharipovich; Urinov, Sherali Raufovich; and Nomdorov, Rustam Uralovich (2020) "Modelling and determination of rational parameters of blast wells during preliminary crevice formation in careers," Chemical Technology, Control and Management: Vol. 2020: Iss. 5 , Article 25.
DOI: https://doi.org/10.34920/2020.5-6.140-149. https://uzjournals.edu.uz/ijctcm/vol2020/iss5/25
[2]. Zairov, Sh.Sh.; Urinov, Sh.R.; Tukhtashev, A.B.; and Borovkov, Y.A. (2020) "Laboratory study of parameters of contour blasting in the formation of slopes of the sides of the career," Technical science and innovation: Vol. 2020: Iss. 3, Article 14. https://uzjournals.edu.uz/btstu/vol2020/iss3/14
[3]. Urinov Sh.R., Saidova L.Sh. Theoretical studies of the influence of deep pit parameters on the choice of technological schemes for transporting rock mass. Solid State Technology, Volume: 63 Issue: 6, 2020, pp.429-433.
https://www.solidstatetechnology.us/index.php/JSST /article/view/1549
[4]. Urinov Sherali Raufovich, Zairov Sherzod Sharipovich, Ravshanova Muhabbat Husniddinovna, Nomdorov Rustam Uralovich. (2020). Theoretical and experimental evaluation of a static method of rock destruction using non-explosive destructive mixture from local raw materials. PalArch's Journal of Archaeology of Egypt / Egyptology, 17(6), 14295-
14303.
https://archives.palarch.nl/index.php/jae/article/view/ 4186
[5]. Urinov Sh.R., Saidova L.Sh. Theoretical studies of the influence of deep pit parameters on the choice of technological schemes for transporting rock mass. European Journal of Molecular and Clinical Medicine, Volume: 7 Issue: 2, 2020, pp. 709-713. https://ej mcm.co m/article_2124.html
[6]. Zairov Sherzod Sharipovich, Urinov Sherali Raufovich, Ravshanova Muhabbat Husniddinovna, Tukhtashev Alisher Bahodirovich. (2020). Modeling of creating high internal pressure in boreholes using a non-explosive destructive mixture. PalArch's Journal of Archaeology of Egypt / Egyptology, 17(6), 14312-14323. Retrieved from https://archives.palarch.nl/index.php/jae/article/view/ 4189
[7]. Zairov S.S., Urinov S.R., Nomdorov R.U. Ensuring Wall Stability in the Course of Blasting at Open Pits of Kyzyl Kum Region. Gornye nauki i tekhnologii = Mining Science and Technology (Russia). 2020;5(3):235-252. https://doi.org/10.17073/2500-0632-2020-3-235-252
[8]. Urinov Sherali Raufovich, "Theoretical and experimental evaluation of the contour explosion method for preparing slopes in careers", JournalNX -A Multidisciplinary Peer Reviewed Journal, Volume 6, Issue 11, ISSN : 2581-4230, Page No. 461-467. https://journalnx.com/papers/20152085-contour-explosion-method.pdf
[9]. Urinov Sherali Raufovich, "Determination of rational parameters of blast wells during preliminary crevice formation in careers", JournalNX - A Multidisciplinary Peer Reviewed Journal, Volume 6, Issue 11, ISSN : 2581-4230, Page No. 468-479. https://journalnx.com/papers/20152086-rational-parameters.pdf
[10]. Норов Ю.Д., Уринов Ш.Р., Хасанов О.А., Норова Х.Ю. Исследование закономерности изменения угла естественного откоса грунтовой обваловки траншейных зарядов выброса в зависимости от их массовой влажности, угла внутреннего трения и величины сопротивления сдвига грунтового массива в лабораторных условиях// Сборник №129/86 (2020г.) Теория и практика взрывного дела. // https://sbornikvd.ru/vd_12986/index.html
[11]. Заиров Ш.Ш., Уринов Ш.Р., Равшанова М.Х., Номдоров Р.У. Физико-техническая оценка устойчивости бортов карьеров с учетом технологии ведения буровзрывных работ. // Бухоро, изд-во «Бухоро», 2020. - 175 с.
[12]. Заиров Ш.Ш., Уринов Ш.Р., Равшанова М.Х. Обеспечение устойчивости бортов карьеров при ведении взрывных работ. - Монография. - LAP LAMBERT Academic Publishing. - Germany, 2020. -175 с.
[13]. Ивановский Д.С., Насиров У.Ф., Заиров Ш.Ш., Уринов Ш.Р. Перемещение разнопрочных горных пород энергией взрыва // Монография. - ^^ LAP LAMBERT Academic Publishing. - Germany, 2020. - 116 с. ^
[14]. Насиров У.Ф., Заиров Ш.Ш., Уринов Ш.Р., Ивановский Д.С. Управление перемещением разнопрочных горных пород энергией взрыва на сброс // Бухоро, изд-во «Бухоро», 2020. - 116 с.
[15]. Заиров Ш.Ш., Уринов Ш.Р., Тухташев А.Б. Теоретическое обоснование методов оценки устойчивости откосов трещиноватых пород // Научно-практический электронный журнал «ТЕСНика». - Нукус, 2020. - №2. - С. 50-55
[16]. Тухташев А.Б.. Уринов Ш.Р., Заиров Ш.Ш. Разработка метода формирования конструкции и расчета устойчивости бортов глубоких карьеров // Научно-практический электронный журнал «ТЕСНика». - Нукус, 2020. - №2. - С. 56-58
[17]. Уринов Ш.Р., Номдоров Р.У., Джуманиязов Д.Д. Исследование факторов, влияющих на устойчивость бортов карьера // Journal of advances in engineering technology ISSN:2181-1431, 2020, No.1, pp.10-15
[18]. Заиров Ш.Ш., Уринов Ш.Р., Номдоров Р.У. Карер бортларининг тургунлигини бош^ариш усулларини ишлаб чи^иш // International Journal Of Advanced Technology And Natural Sciences, Vol. 1 № 1 (2020), pp.51-63. DOI: 10.24412/2181-144X-2020-1-51-63
[19]. Заиров Ш.Ш., Махмудов Д.Р., Уринов Ш.Р. Теоретические и экспериментальные исследования взрывного разрушения горных пород при различных формах зажатой среды // Горный журнал. - Москва, 2018. - №9. - С. 46-50. DOI: 10.17580/gzh.2018.09.05
[20]. Норов Ю. Д., Умаров Ф. Я., Уринов Ш. Р., Махмудов Д. Р., Заиров Ш. Ш. Теоретические исследования параметров подпорной стенки при различных формах зажатой среды из взорванной горной массы // «Известия вузов. Горный журнал», Екатеринбург, 2018.- №4. - С. 64-71. DOI: 10.21440/0536-1028-2018-4-64-71
[21]. Заиров Ш.Ш., Уринов Ш.Р. Действие взрыва оконтуривающих скважинных зарядов взрывчатых веществ в приконтурной зоне карьера // Бухоро, изд-во «Бухоро», 2014. - 127 с.
[22]. Норов Ю.Д., Уринов Ш.Р. Методы управления направлением взрыва траншейных зарядов выброса в грунтах // Ташкент, Фан, 2007, 135 с.
[23]. Yakubov S.X., Urinov Sh.R., Latipov Z.Y., Abduraufova M.Sh., Kholiyorova Kh.K., Abduraufov A.Sh. Making decisions in computer-aided design systems // POLISH SCIENCE JOURNAL (ISSUE 3(36), 2021) - Warsaw: Sp. z o. o. "iScience", 2021. Part 1, pp.91-98.
[24]. Заиров Ш.Ш., Уринов Ш.Р., Эломонов Ж.С., Тошмуродов Э.Д. Исследование конструкции бортов и вычисление напряжений в массиве горных пород месторождения Кокпатас // Journal of Advances in Development Of Engineering Technology Vol.2(2) 2020, стр. 26-32. DOI 10.24412/2181-1431 -2020-2-26-32
[25]. Норов Ю.Д., Уринов Ш.Р. Геометрические ^^ размеры трапециевидной формы грунтовой
обваловки траншейного заряда ВВ. Научно-технический и производственный журнал
«Горный Вестник Узбекистана» №2 июнь 2004 г. 29-30 с.
[26]. Норов Ю.Д., Уринов Ш.Р. Разработка эффективных параметров грунтовой обваловки траншейных зарядов выброса физическим моделированием. Научно-технический и производственный журнал «Горный Вестник Узбекистана» №4 декабрь 2005 г. 34-38 с.
[27]. Норов Ю.Д., Уринов Ш.Р. Исследование закономерности изменения угла внутреннего трения грунтовой обваловки траншейных зарядов выброса в зависимости от их угла естественного откоса. Научно-технический и производственный журнал «Горный Вестник Узбекистана» №3 сентябрь 2006 г. 33-35 с.
[28]. Норов Ю.Д., Уринов Ш.Р. Исследование траншейных зарядов выброса в зависимости от размеров и форм грунтовой обваловки. Горный информационно-аналитический бюллетень. Взрывное дело. Отдельный выпуск 5, 2007. 400409 с. https://www.elibrary.ru/item.asp?id=15198026
[29]. Бибик И.П., Ивановский Д.С., Заиров Ш.Ш., Уринов Ш.Р. Определение коэффициента сброса при перемещении разнопрочных горных пород взрывами скважинных зарядов взрывчатых веществ в промышленных условиях. Научно-технический и производственный журнал «Горный Вестник Узбекистана» №3 сентябрь 2010., 19-23 с.
[30]. Уринов Ш.Р., Норов Ж.А., Халимова Н.Д. Ослабление прочности горных пород в подземных условиях. Научно-технический и производственный журнал «Горный Вестник Узбекистана» №1 март, 2012., 41-43 с.
[31]. Уринов Ш.Р., Эгамбердиев О.М. Методика физического модерирования действия траншейных зарядов выброса. Научно-технический и производственный журнал «Горный Вестник Узбекистана» №3 сентябрь 2013., 55-57 с.
[32]. Сувонов О.О., Заиров Ш.Ш., Уринов Ш.Р., Носирова Ш.Н., Норов А.Ю. Теоретическое исследование разрушения продуктивного пласта урана взрывом камуфлетного скважинного заряда взрывчатых веществ. Научно-технический и производственный журнал «Горный Вестник Узбекистана» №3 сентябрь 2014., 32-37 с.
[33]. Норов Ю.Д., Заиров Ш.Ш., Уринов Ш.Р. Разработка математической модели действия щелевого заряда взрывчатых веществ в массиве горных пород. Научно-технический и производственный журнал «Горный Вестник Узбекистана» №3 сентябрь 2015., 32-37 с.
