Развитие вторичного поля напряжений в условиях применения каркасной горной конструкции

Исследован процесс формирования вторичного поля напряжений для условий разработки мощных рудных месторождений с применением каркасной горной конструкции на примере подготовки и отработки единичного блока. Для количественной оценки степени изменения исходного поля напряжений при ведении горных работ вводятся новые показатели – коэффициент влияния и рейтинг устойчивости массива. По результатам численного моделирования с учетом калибровки модели при поэтапном построении горной конструкции определены диапазоны изменения параметров исходного поля напряжений, геометрия контуров зон растягивающих деформаций с границами участков массива, где регистрируются первые трещины. Основная трещиноватость развита от границы очистных пространств, выработок и камер до границы участка массива, где регистрируются первые трещины. Установлено, что наибольшее влияние на развитие вторичного поля напряжений и на объемы формируемых зон растягивающих деформаций оказывает проходка выработок и отработка очистных камер, но при закладке выработанного пространства вмещающий массив приходит в свое исходное состояние. Наилучшие показатели коэффициента влияния с точки зрения устойчивости вмещающего массива получены после закладки выработок и камер. Предлагаемый подход позволяет эффективно оценивать НДС вмещающего массива в условиях влияния на него очистных пространств с применением систем разработки различного класса, в т.ч. новых каркасных и сотовых горных конструкций, и на стадии проектирования горных работ определять оптимальные параметры конструктивных элементов горнотехнических систем.

Умаров А. Р., Еременко В. А. Развитие вторичного поля напряжений в условиях применения каркасной горной конструкции // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2023. – № 4. – С. 77–92. DOI: 10.25018/0236_1493_2023_4_0_77.

Умаров Абдулжалил Рамисович¹ — аспирант, e-mail: flek1231998@mail.ru,
Еременко Виталий Андреевич¹ — д-р техн. наук, профессор РАН, директор научно-исследовательского центра «Прикладная геомеханика и конвергентные горные технологии», профессор кафедры физических процессов горного производства и геоконтроля, e-mail: prof.eremenko@gmail.com,
¹ Горный институт, НИТУ «МИСиС».

Еременко В.А., e-mail: prof.eremenko@gmail.com.

1. Трубецкой К. Н., Галченко Ю. П. Геоэкология освоения недр Земли и экогеотехнологии разработки месторождений. — М.: Научтехлитиздат, 2015. — 360 с.

2. Трубецкой К. Н., Галченко Ю. П. Природоподобная геотехнология комплексного освоения недр: проблемы и перспективы. — М.: Научтехлитиздат, 2020. — 368 с.

3. Еременко В. А., Галченко Ю. П., Липницкий Н. А., Умаров А. Р. Каркасная горная конструкция при подземной разработке мощных рудных месторождений // Горный журнал. — 2021. — № 9. — С. 11—18. DOI: 10.17580/gzh.2021.09.02.

4. Castro R., Arancibia L., Gomez R. Quantifying fines migration in block caving through 3D experiments // International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. 2022, vol. 151, article 105033. DOI: 10.1016/j.ijrmms.2022.105033.

5. Shuai Xu, Ruiyu Liang, Fidelis T. Suorineni, Yuanhui Li Evaluation of the use of sublevel open stoping in the mining of moderately dipping medium-thick orebodies // International Journal of Mining Science and Technology. 2021, vol. 31, pp. 333—346. DOI: 10.1016/j. ijmst.2020.12.002.

6. Qingqing Jia, Ganqiang Tao, Yongjin Liu, Shanyong Wang Laboratory study on threedimensional characteristics of gravity flow during longitudinal sublevel caving // International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. 2021, vol. 144, article 104815. DOI: 10.1016/j.ijrmms.2021.104815.

7. Sarfarazi V., Babanouri N., Fattahi S., Asgari K. Study on failure mechanism of room and pillar with different shapes and configurations under uniaxial compression using experimental test and numerical simulation // Underground Space. 2023, vol. 9, pp. 105—121. DOI: 10.1016/j.undsp.2022.07.002.

8. Nan Zhou, Erbao Du, Meng Li, Jixiong Zhang, Chaowei Dong Determination of the stability of residual pillars in a room-and-pillar mining goaf under eccentric load // Energy Reports. 2021, vol. 7, pp. 9122—9132. DOI: 10.1016/j.egyr.2021.11.140.

9. Агошков М. И. Конструирование и расчеты систем и технологии разработки рудных месторождений. — М.: Наука, 1965. — 220 с.

10. Барях А. А., Ломакин И. С., Самоделкина Н. А., Тенисон Л. О. Оценка степени нагружения междукамерных целиков при отработке двух пластов на Верхнекамском месторождении солей // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2023. — № 1. — С. 5—19. DOI: 10.25018/0236_1493_2023_1_0_5.

11. Журавлева О. Г., Жукова С. А., Аветисян И. М., Дмитриев С. В. Исследование сейсмической активности при отработке месторождения встречными фронтами // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2022. — № 12-1. — С. 143—154. DOI: 10.25 018/0236_1493_2022_121_0_143.

12. Господариков А. П., Зацепин М. А., Выходцев Я. Н., Нгуен Чи Тхань Численное моделирование воздействия сейсмических волн на породный массив, вмещающий подземные сооружения // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2022. — № 7. — С. 116—130. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_7_0_116.

13. Бокий И. Б., Зотеев О. В., Пуль В. В. Прогноз положения границ зоны опасных сдвижений при дальнейшей отработке кимберлитовой трубки «Мир» // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2022. — № 5-2. — С. 48—57. DOI: 10.25018/0236_ 1493_2022_52_0_48.

14. Курленя М. В., Серяков В. М., Еременко А. А. Техногенные геомеханические поля напряжений. — Новосибирск: Наука, 2005. — 264 с.

15. Борщ-Компониец В. И. Практическая геомеханика горных пород. — М.: Изд-во «Горная книга», 2013. — 322 с.

16. Рыбин В. В., Константинов К. Н., Каган М. М., Панасенко И. Г. Принципы организации комплексной системы мониторинга устойчивости объектов горнодобывающего предприятия // Горный журнал. — 2020. — № 1. — С. 53—57. DOI: 10.17580/gzh. 2020.01.10.

17. Еременко В. А., Галченко Ю. П., Косырева М. А., Умаров А. Р. О структуре техногенно измененных недр как нового литосферного объекта // Фундаментальные и прикладные вопросы горных наук. — 2021. — Т. 8. — № 1. — С. 60—65. DOI: 10.15372/ FPVGN2021080108.

18. Stacey T. R. A simple extension strain criterion for fracture of brittle rock // International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. 1981, vol. 18, pp. 469—474. DOI: 10.1016/0148-9062(81)90511-8.

19. Ndlovu X., Stacey T. R. Observations and analyses of roof guttering in a coal mine // Journal of the South African Institute of Mining and Metallurgy. 2007, vol. 107, no. 8, pp. 477— 492.

20. Лушников В. Н., Сэнди М. П., Еременко В. А., Коваленко А. А., Иванов И. А. Методика определения зоны распространения повреждения породного массива вокруг горных выработок и камер с помощью численного моделирования // Горный журнал. — 2013. — № 12. — С. 11—16.

21. Еременко В. А., Галченко Ю. П., Косырева М. А. Оценка влияния геометрических параметров традиционно применяемых и природоподобных систем подземной разработки рудных месторождений на исходное поле напряжений // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. — 2020. — № 3. — С. 98—109. DOI: 10.15372/ FTPRPI20200310.

22. Галченко Ю. П., Еременко В. А., Янбеков А. М. Обоснование новых возможностей использования энергии гравитационного поля Земли при подземной разработке рудных месторождений конвергентными горными технологиями // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. — 2022. — № 3. — С. 87—96. DOI: 10.15372/ FTPRPI20220309.

23. Курцев Б. В., Федотов Г. С. Геомеханическое сопровождение горных работ с использованием ГГИС Micromine // Горный журнал. — 2022. — № 1. — С. 45—50. DOI: 10.17580/gzh.2022.01.08.