Факультет: Маркшейдерська справа
Спеціальність: Маркшейдерська справа
Гірничі роботи при підземній розробці родовищ корисних копалин супроводжуються негативними проявами гірського тиску. Вказані прояви проявляються у таких небезпечних явищах як раптові викиди вугілля, газу та породи, гірські удари, деформації гірничих виробок, обвалення покрівлі та ін.. Інтенсивність проявів залежить від величини напружень в гірському масиві та їх орієнтації. На сьогодні існує декілька різних методів оцінки пружно-деформованого стану масиву гірських порід. Проте всі ці методи є ненадійними і не забезпечують задовільну точність вимірів. Один із перспективних методів реставрації поля деформацій та напружень базується на дослідженні форми поперечного перерізу свердловин та шпурів після їх руйнування під дією цих напружень. Надійність результатів реставрації пружно-деформованого стану підвищується в результаті комплексування методів, наприклад, експериментального та розрахункового. Вдосконалення вказаного комплексного методу є актуальною задачею.Даний напрямок є складовою частиною перспективного наукового напрямку, що кілька десятиріч розвивається в ДонНТУ та на кафедрі маркшейдерської справи.
Мета роботи: Вдосконалення методики вивчення напружень масиву гірських порід для підвищення безпеки підземних гірничих робіт.
Задачі дослідження:
1).Огляд теорії пружності та міцності гірських порід;
2). Розробка пристрою для вимірювання діаметру свердловин;
3). Виконання шахтних інструментальних вимірів та аналіз експериментальних результатів;
4). Чисельне моделювання пружно-деформованого стану масиву гірських порід навколо шпуру та дослідження його руйнування;
5). Вдосконалення комплексної методики визначення параметрів гірського тиску.
Ідея роботи: Базується на комплексуванні методів натурних спостережень за деформаціями стінок шпурів та свердловин з методом чисельного розрахунку форми руйнування цих шпурів під дією гірського тиску. Об’єкт та предмет дослідження: Об'єктом досліджень є процес руйнування стінок шпуру під дією замежних напружень, предметом досліджень є напрямок та величини напружень.
H4> Основний змістПерша частина моєї роботи присвячена створенню приладу для вимірювання внутрішнього діаметру свердловини і визначення азимута руйнування. Руйнування свердловини є наслідком впливу нормальних напружень на стінки свердловини.
Для визначення місць і характеру руйнувань я пропоную використовувати свій прилад. Прилад є з чотирьох шарнірно з'єднаних планок які закріплені на кінцях двох трубок. Які вставлені одна в одну і вільно переміщаються щодо один одного. Основний принцип вимірювань заснований у визначенні напрямку руйнувань і по ньому визначення напрямку дії нормальних напружень.
Для цього необхідно за допомогою приладу знайти зону з максимальними руйнуваннями стінок свердловини, послідовно вимірюючи діаметр свердловини. І в місцях зміни діаметру в більшу сторону, визначити кут відхилення пари важелів від азимуту. Виміри проводяться поза зоною впливу вироблення і в межах одного шару породи. Кількість вимірів 5-10 свердловин на одній дільниці. Напрямок дії нормальних напружень буде перпендикулярно напрямку руйнування. Основною складністю вимірювань є проблема відмінностей руйнування стінок свердловини внаслідок розмивів, застосування прохідницьких інструментів і викошування порід від руйнувань внаслідок впливу гірського тиску.
Основними критеріями відбору є:
1. Один з двох вимірів на одній глибині повинен бути близькі до проектного діаметру свердловини
2. Верхня і нижня частина руйнування повинна чітко виділяться.
3. Діаметр заміру не повинен перевищувати діаметр свердловини більш ніж на 10%
4. Нахил свердловини не повинен перевищувати 10о.
5. Довжина зони руйнування повинна перевищувати 1 м.
Подібний метод визначення напруг широко застосовується за кордоном зокрема 19% виміряних показнику в базі даних світових напруг.
Друга частина моєї роботи присвячено моделюванню напруг деформованого стану масиву горни. Як об'єкт дослідження використовується не великий масив гірських порід (500-1000м.) З крутопадаючих пластами різної потужності і структури.
В геологічній історії утворювалося близько 20 тектонічних процесів. Ми моделюємо напружено-деформаційного стану масиву і спостерігаємо процеси при сучасному тектоногенезе Ця робота проробляється для кращого подання механізму утворення порушень в Земній корі, підняття і опускання великих площ грунту, горотворення і т.д. А також для вивчення відбуваються при цьому в товщі порід. Для виконання задуманої роботи створюється цифрова модель ділянки родовища. Приступаючи до роботи, визначаюся з розмірами моделі, діаметром свердловини і характеристиками масиву
При створенні моделі для кожного пласта в програму вводяться такі параметри:
• Коефіцієнт Пуассона;
• Модуль пружності;
• Зчеплення;
• Кут внутрішнього тертя;
• Кут плинності;
• Щільність;
Граничні умови реалізують шляхом закріплення умовних кордонів, створенням вільних кордонів, додаток навантаження на окремі кордону. В даному випадку дуже важливо моделювати тектонічні напруги, що легко дозволяє метод кінцевих елементів.
Граничні умови реалізують шляхом закріплення умовних кордонів, створенням вільних кордонів, додаток навантаження на окремі кордону. В даному випадку дуже важливо моделювати тектонічні напруги, що легко дозволяє метод кінцевих елементів.
Отримані моделі аналізуються.
Гірський інститут Донецького Національного Технічного Університету є однією з провідних наукових організацій, яка займається геомеханічні процеси, що відбуваються в вуглепородного масиві в результаті ведення підземних гірничих робіт. На маркшейдерських службу вугільних підприємств покладена відповідальність за безпечне та раціональне ведення гірських. На кафедрі маркшейдерської справи питаннями вивчення напруженого стану гірського масиву, його прогнозування та управління гірським тиском з метою безпечного ведення гірничих робіт займаються д.т.н. . проф. Назимко В.В.
На території України дослідженнями геомеханічних процесів, що відбуваються в вуглепородного масиві в результаті ведення підземних гірничих робіт, займаються науково-дослідний інститут УкрНДМІ НАН і відділення фізико-технічних проблем ДонФТІ НАН України.
Буде удосконалено методику визначення орієнтації і величини компонент гірського тиску комплексним методом.
При написанні даного автореферату робота ще не завершена. Остаточне завершення: грудень 2010р. Повний текст роботи та матеріали по темі можуть бути отримані у автора або у керівника після зазначеної дати.