2019-4-2

 

ISSN 0536-1028 (Print)              ISSN 2686-9853 (Online)  
УДК 622.232:622.341 DOI: 10.21440/0536-1028-2019-4-12-23

 

Зубков А. В., Феклистов Ю. Г., Сентябов С. В. Особенности формирования напряженно-деформированного состояния в бетонной крепи стволов Донского и Гайского ГОКов // Известия вузов. Горный журнал. 2019. № 4. С. 12–23. DOI: 10.21440/0536-1028-2019-4-12-23

Цель исследования. Изучение напряженно-деформированного состояния (НДС) бетонной крепи стволов Донского и Гайского ГОКов. На Донском ГОКе в начале 1980-х гг. происходило спонтанное разрушение крепи стволов. Наибольшие объемы вывалов породы были отмечены в скипо-клетевом и клетевом стволах шахты «Центральная», где было обследовано 4 ствола, и 2-х стволах шахты «Молодежная». На Гайском ГОКе с 2013 г. ведутся исследования формирования НДС крепи с целью прогноза устойчивости стволов и предупреждения аварийных ситуаций.
Методика исследования. Проблема устойчивости стволов обусловила необходимость решения задачи по определению уровня НДС и прочностных свойств в бетонной крепи. Параметры НДС крепи стволов и мониторинг их изменений впервые в отечественной практике определены щелевой разгрузкой – модернизированным методом измерения деформаций разгрузки. Использованы также методы лабораторных исследований и аналитического моделирования.
Анализ результатов. Установлено, что неравномерность распределения НДС в крепи по периметру ствола обусловлена анизотропией поля напряжений в массиве пород. При этом положение зон с наибольшим вывалообразованием хорошо согласуется с максимальными сжимающими напряжениями, действующими в крепи и в окрестном массиве пород.
Выводы. На практике предложено использовать основные выявленные положения, а именно: напряженное состояние крепи шахтных стволов формируется как функция их конструктивных параметров, полного тензора гравитационно-тектонических напряжений, действующих в массиве пород на момент начала исследований и переменных во времени, которые определяют натурными и аналитическими методами. Обязателен также учет физико-механических свойств породного массива и бетона крепи.

Ключевые слова: бетонная крепь стволов; напряженно-деформированное состояние; вывалообразование; устойчивость; щелевая разгрузка; деформации разгрузки; физико-механические свойства.

Работа выполнена при поддержке программы фундаментальных исследований УрО РАН, проект № 18-5-5-51.

 

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Влох Н. П., Зубков А. В., Феклистов Ю. Г. Совершенствование метода щелевой разгрузки // Диагностика напряженного состояния породных массивов. Новосибирск: ИГД СО АН СССР, 1980. С. 30–35.
2. Влох Н. П. Метод частичной разгрузки на большой базе // Диагностика напряженного состояния породных массивов. Новосибирск: ИГД СО АН СССР, 1980. C. 37–42.
3. Зубков А. В., Зубков Ю. М. Модуль деформации массива горных пород – функция рангов слагающих ее блоков // Геомеханика и напряженное состояние земных недр: матер. Междунар. конф. (Новосибирск, 4–7 октября 1999 г.). Новосибирск, 1999. С. 65–70.
4. Brown E. T. Trends in relation between measured in situ stresses with depth // Int. J. Rock Mech. Min. Sci & Geomech. 1978. Vol. 15. No. 4. Р. 211–215.
5. Kanagawa T. In situ stress measurements in the Japanese Island, over–coring results from a multielement gauge used at 23 sites // Int. J. Rock Mech. Min. Sci. & Geomech. Abstract. 1986. Vol. 23. No. 1. Р. 29–39.
6. Lean J. L. Cycles and trends in solar irradiance and climate // John Wiley & Sons. Ltd. Climat change. 2010. Vol. 1. No. 1. P. 111–122.
7. Sugawara K. Measuring rock stress and rock engineering in Japan // Proc. Int. Symp. Rock Stress, Kumamoto: Department of Civil Engineering and Architecture, Japan. Balkema: S.n., 1997. Vol. 15–24. No. 1. Р. 473.
8. Бетоны. Методы определения прочности на сжатие и растяжение: ГОСТ 10180-76. М.: Госкомстройиздат, 1982. 23 с.
9. Смирнов О. Ю. Отработка рудных месторождений в условиях повышенной напряженности // Известия вузов. Горный журнал. 2017. № 7. C. 29–35.
10. Зубков А. В. Закономерности формирования напряженного состояния массива горных пород в верхней части земной коры // Литосфера. 2015. № 6. C. 116–129.
11. Озорнин И. Л., Боликов В. Е. Мониторинг деформационных процессов в условиях вторичного структурирования приконтурного массива подземных сооружений // Проблемы недропользования. 2017. № 4. C. 81–88.
12. Сентябов С. В. Учет иерархической блочности массива при решении геомеханических задач // ГИАБ. 2017. № 10. C. 161–166.
13. Сентябов С. В. Исследование и прогноз изменения напряженно-деформированного состояния крепи шахтных стволов на Гайском руднике // ГИАБ. 2018. № 10. C. 79–85.

Поступила в редакцию 27 декабря 2018 года