Горный журнал УГГУ - Результаты поиска для: Протосеня А. Г.

Практика проектирования крепи подземных выработок опирается на рекомендации нормативных документов. Определяющим параметром является смещение пород массива в сторону выработанного пространства. Для его оценки предлагается комплект номограмм и поправочных коэффициентов, выбор которых достаточно субъективен, что снижает надежность расчетов. В работе на основании теоретических и экспериментальных исследований дается методика оценки коэффициента структурного ослабления породного массива и концентрации напряжений на контуре подземной выработки, основанной на фрактальных исследованиях геометрии выработки. Расчетные формулы адаптированы к различным типам трещинной структуры породных массивов: с параллельной и хаотичной системой трещин, пересекающихся трещин, формирующих блочную структуру массива. Предлагаемые методики не противоречат рекомендациям нормативных документов и существенно расширяют расчетную базу проектирования нагрузки на крепь подземных выработок.

Рассмотрен метод прогноза прочностных характеристик блочного горного массива с помощью численного моделирования методом конечных элементов. Показаны преимущества такого подхода к решению поставленной задачи по определению механических характеристик горного массива, основные этапы создания численной геомеханической модели горного массива и проведения численного эксперимента. Для получения зависимости напряжений от де-формаций при нагружении численной модели и определения параметров количественной оценки влияния ориентации системы трещиноватости на величину предела прочности про-ведено численное моделирование блочного горного массива. Результаты численного эксперимента сопоставлены с данными натурных исследований. Полученные результаты расчетов показывают их качественное совпадение с результатами проведенных натурных экспериментов по испытанию трещиноватого горного массива.

Приведены натурные измерения по перемещению пород вокруг выработок в шахтах угольного бассейна Куангнинь (Вьетнам). Измерение смещений массива горных пород окружающих выработок производилось с помощью глубинных реперов. Определены изменения коэффициента разрыхления вокруг выработки. В результате расчетов получены зависимости перемещения контура выработки от размера зоны предельного состояния и от физико-механических свойств пород. Приведены расчеты перемещений горных пород вокруг выработок с учетом разрыхления, результаты которых согласуются с данными натурных наблюдений. Даны рекомендации по выбору параметров крепи выработок. Результаты исследований и параметры крепи предлагаются для использования при проектировании шахт угольного бассейна Куангнинь.

Методом конечных элементов выполнено численное моделирование одиночной подготовительной выработки, пройденной в зоне тектонического нарушения на месторождении Плато Расвумчорр. Геометрические размеры модели: 70 м по горизонтальной оси; 60 м по вертикальной оси. Породный массив в пространстве модели представляет собой упруго-пластичную дискретную среду, состоящую из отдельных блоков. Средний линейный размер блока принят равным 0,4 х 0,6 м. Граничными условиями для модели являются эквивалентные нагрузки от собственного веса вышележащих пород на глубине 500 м в нетронутом массиве. Прогноз области вывалообразования выполнен для двух вариантов расположения зоны тектонического нарушения относительно рассматриваемой выработки. Геометрические размеры вывала определены по величине перемещения блоков, образующих трещины разрыва, по контактам плоскостей ослабления. Приведены краткие рекомендации по определению основных параметров анкерной крепи.

Представлен анализ влияния величины пригруза забоя и физико-механических свойств грунтов на оседания земной поверхности при строительстве тоннелей метрополитена в сложных инженерно-геологических и градостроительных условиях с использованием тоннелепроходческих механизированных комплексов с пригрузом забоя. Приведено численное решение пространственной упруго-пластической задачи, моделирующей геомеханические процессы при строительстве тоннеля. Методом конечных элементов получен ряд графических зависимостей, отражающих процессы развития смещений; предложена оптимальная величина пригруза забоя по заданным предельно допустимым осадкам земной поверхности. Установлено влияние основных прочностных показателей теории прочности Кулона–Мора на устойчивость забоя тоннеля и необходимую величину пригруза. Результаты исследований будут использованы при проектировании и проходке метрополитена в Ханое (Вьетнам).

Выполнено моделирование блочного массива горных пород методом конечных элементов для условий Хибинского месторождения апатито-нефелиновых руд. Геомеханическая модель одиночной выработки имеет блочное строение. Размеры моделируемой выработки и модели составляют 4,5 х 5,0 и 55 х 55 м соответственно. Напряженное состояние массива пород на месторождении образуется в результате действия двух силовых полей: гравитационного и тектонического. Моделирование выполнено для пяти систем трещиноватости, отличающихся размерами блоков приконтурного массива в пределах от 0,07 х 0,12 до 0,4 х 0,6 м. По результатам конечно-элементного моделирования получены значения смещений контура по периметру выработки. На основании анализа максимальных смещений массива горных пород определен коэффициент относительного деформирования, дополняющий коэффициент структурного ослабления при прогнозировании устойчивости обнажений. Приводится графическая зависимость коэффициента от трещиноватости пород для глубины разработки месторождения 300 м, а также раскрывается его физический смысл при граничных значениях 0 и 1. В заключительной части приводятся значения коэффициента относительного деформирования дополнительно для глубины 500 м, прогнозируется устойчивость трещиноватого блочного массива при определенных его значениях. На основании полученных данных о возможных местах возникновения вывалов и образования заколов даются рекомендации по креплению выработок, пройденных в блочном массиве.

Приведена пространственная геомеханическая модель взаимодействия вертикального ствола и горизонтальной выработки на участке сопряжения. Определена зона взаимного влияния выработок в узле сопряжения в горно-геологических условиях шахты «Нуйбео» (Вьетнам). Получены компоненты напряжений вокруг выработок. Выполнена оценка горного давления на крепь ствола, вызванного ползучестью горных пород. Для решения задачи использован метод конечных элементов с применением лицензионного программного комплекса Аbaqus. Анализ результатов расчета показывает, что при вводе крепи в работу с массивом нагрузка на крепь будет наибольшей при установке крепи сразу после обнажения забоя. Большое влияние на величину нагрузки на крепь ствола оказывает забой, изменяя расстояние до забоя, можно управлять нагрузкой на крепь ствола.

Приведены натурные наблюдения за разрушением пород вокруг выработок в шахтах угольного бассейна Куангнинь (Вьетнам). Определена зона предельного состояния вокруг выработок с использованием метода конечных элементов. Расчеты выполнялись для двух случаев: в среднеустойчивой однородной среде и в нарушенном массиве. В результате расчетов получены зависимости наибольших размеров зоны предельного состояния от глубины заложения выработок и от физико-механических свойств пород (сцепление, коэффициент бокового распора). Полученные результаты расчетов зоны предельного состояния вокруг выработок в качественном отношении согласуются с данными натурных наблюдений. Приведены рекомендации по выбору параметров крепи выработок. Результаты исследований и параметры крепи предлагаются для использования при проектировании шахт угольного бассейна Куангнинь.

Для Яковлевского железорудного месторождения выполнена оценка напряженного состояния рудного массива, сложенного различными типами руд. Установлено скачкообразное изменение напряженного состояния нетронутого работами массива на контактах различных типов руд. Закономерности распределения напряжений в неоднородном рудном массиве с наличием более «жестких» включений показывают, что породные включения и вмещающие породы являются концентраторами напряжений, а массив мартит-гидрогематитовых руд является зоной повышенных напряжений по сравнению с массивом богатых железных руд.

Обосновывается актуальность создания способов оценки прочности ленточных целиков в запредельном состоянии. Установлено, что у края целика в запредельном состоянии напряжение sу равно остаточной прочности при одноосном сжатии. Для разных условий нагружения получены зависимости прочности целика от отношения его ширины к высоте.

Страница 1 из 3