Горные работы при подземной разработке месторождений полезных ископаемых сопровождаются негативными проявлениями горного давления. Указанные проявления проявляются в таких опасных явлениях как внезапные выбросы угля, газа и породы, горные удары, деформации горных выработок, обрушение кровли и др.. Интенсивность проявлений зависит от величины напряжений в горном массиве и их ориентации. На сегодня существует несколько различных методов оценки напряженно-деформированного состояния массива горных пород. Однако все эти методы являются ненадежными и не обеспечивают удовлетворительную точность измерений. Один из перспективных методов реставрации поля деформаций и напряжений основан на исследовании формы поперечного сечения скважин и шпуров после их разрушения под действием этих напряжений. Надежность результатов реставрации напряженно-деформированного состояния повышается в результате комплексирования методов, например, экспериментального и расчетного. Совершенствования указанного комплексного метода является актуальной задачею.Даний направление является составной частью перспективного научного направления, несколько десятилетий развивается в ДонНТУ и на кафедре маркшейдерского дела
Совершенствование методики изучения напряжений массива горных пород для повышения безопасности подземных горных работ.
1). Обзор теории упругости и прочности горных пород;
2). Разработка устройства для измерения диаметра скважин
3). Выполнение шахтных инструментальных измерений и анализ экспериментальных результатов
4). Численное моделирование напряженно-деформированного состояния массива горных пород вокруг шпура и исследование его разрушения
5). Совершенствование комплексной методики определения параметров горного давления
Базируется на комплексирования методов натурных наблюдений за деформациями стенок шпуров и скважин с методом численного расчета формы разрушения этих шпуров под действием горного давления.
Объектом исследований является процесс разрушения стенок шпура под действием замежних напряжений, предметом исследований является направление и величины напряжений.
Первая часть моей работы посвящена созданию прибора для измерения внутреннего диаметра скважины и определения азимута разрушения. Разрушение скважины является следствием воздействия нормальных напряжений на стенки скважины.
Для определения мест и характера разрушений я предлагаю использовать свой прибор. Прибор представляет собой из четырех шарнирно соединенных планок которые закреплены на концах двух трубок. Которые вставлены одна в одну и свободно перемещаются относительно друг друга. Основной принцип измерений основан в определении направления разрушений и по нему определения направления действия нормальных напряжений.
Для этого необходимо при помощи прибора найти зону с максимальными разрушениями стенок скважины, последовательно измеряя диаметр скважины. И в местах изменения диаметра в большую сторону, определить угол отклонения пары рычагов от азимута. Измерения проводятся вне зоны влияния выработки и в пределах одного слоя породы. Количество измерений 5-10 скважин на одном участке. Направление действия нормальных напряжений будет перпендикулярно направлению разрушения. Основной сложностью измерений является проблема отличий разрушения стенок скважины вследствии размывов, применения проходческих инструментов и выкашивания пород от разрушений вследствии воздействия горного давления.
Основными критериями отбора являются:
1. Один из двух замеров на одной глубине должен быть близки к проектному диаметру скважины
2. Верхняя и нижняя часть разрушения должна четко выделятся.
3. Диаметр замера не должен превышать диаметр скважины более чем на 10%
4. Наклон скважины не должен превышать 10о.
5. Длина зоны разрушения должна превышать 1 м.
Подобный метод определения напряжений широко применяется за рубежом в частности 19% измеренных показателе в базе данных мировых напряжений.
Вторая часть моей работы посвящена моделированию напряжений деформированного состояния массива горны. В качестве объекта исследования используется не большой массив горных пород (500-1000м.) с крутопадающими пластами различной мощности и структуры.
В геологической истории образовывалось около 20 тектонических процессов. Мы моделируем напряженно-деформационное состояние массива и наблюдаем процессы при современном тектоногенезе, эта работа проделывается для лучшего представления механизма образования нарушений в Земной коре, поднятия и опускания больших площадей почвы, горообразование и т.д. А также для изучения происходящих при этом процессов в толще пород. Для выполнения задуманной работы создается цифровая модель участка месторождения. Приступая к работе, определяюсь с размерами модели, диаметром скважины и характеристиками массива
При создании модели для каждого пласта в программу вводятся такие параметры:
• Коэффициент Пуассона;
• Модуль упругости;
• Сцепление;
• Угол внутреннего трения;
• Угол текучести;
• Плотность;
Граничные условия реализируют путем закрепления условных границ, созданием свободных границ, приложение нагрузки на отдельные границы. В данном случае очень важно моделировать тектонические напряжения, что легко позволяет метод конечных элементов.
Граничные условия реализируют путем закрепления условных границ, созданием свободных границ, приложение нагрузки на отдельные границы. В данном случае очень важно моделировать тектонические напряжения, что легко позволяет метод конечных элементов.
Полученные модели анализируются.
Горный институт Донецкого Национального Технического Университета является одной из ведущих научных организаций, которая занимается геомеханическими процессами, происходящими в углепородном массиве в результате ведения подземных горных работ. На маркшейдерскую службу угольных предприятий возложена ответственность за безопасное и рациональное ведение горных. На кафедре маркшейдерского дела вопросами изучения напряженного состояния горного массива, его прогнозирования и управления горным давлением с целью безопасного ведения горных работ занимаются д.т.н. проф. Назимко В.В.
На территории Украины исследованиями геомеханических процессов, происходящими в углепородном массиве в результате ведения подземных горных работ, занимаются научно-исследовательский институт УкрНИМИ НАН и отделение физико-технических проблем ДонФТИ НАН Украины.
Будет усовершенствована методика определения ориентации и величины компонент горного давления комплексным методом
При написании данного автореферата работа еще не завершена. Окончательное завершение: декабрь 2010 г. Полный текст работы и материалы по теме могут быть получены у автора или у руководителя после указанной даты.