Геомеханические аспекты формирования природных напряжений в бетонной крепи шахтных стволов

В представленных исследованиях подтверждены закономерности формирования в массиве горных пород природных напряжений, являющихся суммой гравитационных, статических тектонических и переменных составляющих, имеющих переменную величину в результате равномерного периодического объемного расширения и сжатия Земли. Проблема устойчивости стволов обусловлена необходимостью решения задач по определению уровня напряженно-деформированного состояния и прочностных свойств в бетонной крепи. Параметры напряжений в крепи стволов и мониторинг их изменений определены с помощью нового метода измерения деформаций разгрузки. При сопоставлении полученных напряжений в бетонной крепи шахтных стволов с 2013 по 2019 гг. на экспериментальных полигонах в крепи, имеющих длину базисов 1600 и 70 мм, при количестве рангов геоблоков на данной базе, равным двум, установлена связь с результатами замеров в массиве горных пород на базе 50 м со средним размером структурных блоков 0,5 м и коэффициентом вложения λ = 5, что соответствует трем рангам геоблоков. На практике предложено использовать основные выявленные положения, а именно: напряженное состояние крепи шахтных стволов, формирующееся как функция их конструктивных параметров, полный тензор гравитационно-тектонических напряжений, действующих в массиве горных пород на момент начала исследований и переменных во времени, которые определяются натурными и аналитическими методами.

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

Сентябов С.В. Геомеханические аспекты формирования природных напряжений в бетонной крепи шахтных стволов // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2020. — № 3-1. — С. 199–207. DOI: 10.25018/0236-1493-2020-31-0-199-207.

Благодарности:

Исследования выполнены по государственному заданию №075—00581— 19—00 по теме № 0405—2019—0007.

Номер: 3
Год: 2020
Номера страниц:
ISBN:
UDK:
DOI:
Дата поступления: 21.11.2019
Дата получения рецензии: 21.02.2020
Дата вынесения редколлегией решения о публикации: 20.03.2020
Информация об авторах:

Сентябов Сергей Васильевич — кандидат технических наук, старший научный сотрудник лаборатории геодинамики и горного давления, Институт горного дела Уральского отделения Российской академии наук (ИГД УрО РАН), 620075 г. Екатеринбург, ГСП-219, Мамина-Сибиряка 58, е-mail: sentyabov1989@mail.ru.

Контактное лицо:
Список литературы:

1. Мясков А.В. Методологические основы эколого-экономического обоснования сохранения естественных экосистем в горнопромышленных регионах //Горный информационно –аналитический бюллетень. –2011. — № 1. — С. 399–401.

2. Мясков А.В. Современные эколого-экономические проблемы недропользования // Горный информационно-аналитический бюллетень. –2014. — № 2. — С. 157–160.

3. Timonin V.V., Kondratenko A.S. Process and measuring equipment transport in uncased boreholes // J. Min. Sci. 2015. Vol 51. no 5. pp. 1056–1061.

4. Сидоров Д.В., Потапчук М.И., Сидляр А.В. Прогнозирование удароопасности тектонически нарушенного рудного массива на глубоких горизонтах Николаевского полиметаллического месторождения // Записки Горного института. –2018. — Т. 234. – С. 604–611. 72

5. Еременко В.А., Гахова Л.Н., Семенякин Е.Н. Формирование зон концентрации напряжений и динамических явлений при отработке рудных тел Таштагольского месторождения на больших глубинах // ФТПРПИ. – 2012. — № 2. — С. 80–87.

6. 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.

7. Влох Н.П. Метод частичной разгрузки на большой базе // Диагностика напряженного состояния породных массивов. Новосибирск: ИГД СО АН СССР, 1980. C. 37–42.

8. 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.

9. Сентябов С.В. Учет иерархической блочности массива при решении геомеханических задач // ГИАБ. 2017. № 10. C. 161–166.

10. Бетоны. Методы определения прочности на сжатие и растяжение: ГОСТ 10180—76. М.: Госкомстройиздат, 1982. 23 с.

11. Сентябов С.В. Исследование и прогноз изменения напряженно-деформированного состояния крепи шахтных стволов на Гайском руднике // ГИАБ. 2018. № 10. C. 79–85.

12. Смирнов О.Ю. Отработка рудных месторождений в условиях повышенной напряженности // Известия вузов. Горный журнал. 2017. № 7. C. 29–35.

13. Зубков А.В. Закономерности формирования напряженного состояния массива горных пород в верхней части земной коры // Литосфера. 2015. № 6. C. 116–129.

14. Озорнин И.Л., Боликов В.Е. Мониторинг деформационных процессов в условиях вторичного структурирования приконтурного массива подземных сооружений // Проблемы недропользования. 2017. № 4. C. 81–88.

15. Зубков А.В. Методика определения природных напряжений в массиве по деформации карьера с использованием спутниковых навигационных систем / А.В. Зубков, К.В. Селин, С.В. Сентябов //Литосфера. — 2019. — № 5. — C. 767 — 779. — (DOI: 10.24930/1681—9004—2019—19—5-767—779.

16. Зубков А.В. Закон формирования природного напряженного состояния земной коры / А.В. Зубков // Доклады Академии наук. — 2018. -Т. 483. — № 3. — C. 1 — 11.

17. Yang Z.-S., Peng F.-L., Qiao Y.-K., Hu Y.-Y. A new cryogenic sealing process for the launch and reception of a tunnel shield // Tunnelling and Underground Space Technology. 2019, 85, pp. 406—417.

18. Hu X., Fang T., Chen J., Ren H., Guo W. A large-scale physical model test on frozen status in freeze-sealing pipe roof method for tunnel construction // Tunnelling and Underground Space Technology. 2018, 72, pp. 55—63.

19. Rib S.V. The influence of rock interlayer location on the stress-strain state of the rock massif near the underground mine // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2018. Vol. 206. Pp. 1—4 (012011) (accessed: http://library.sibsiu.ru).

20. Gell E.M., Walley S. M, Braithwaite C.H. Review of the Validity of the Use of Artificial Specimens for Characterizing the Mechanical Properties of Rocks // Rock Mechanics and rock Engineering, 2019, no 3, pp. 1–13.

21. Hong K., Han E., Kang K. Determination of geological strength index of jointed rock mass based on image processing // Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering. 2017.no 9. Pp. 702–708.

Наши партнеры

Подписка на рассылку

Раз в месяц Вы будете получать информацию о новом номере журнала, новых книгах издательства, а также о конференциях, форумах и других профессиональных мероприятиях.