Напружено-деформований стан гірського масиву навколо камер другої черги відпрацювання

Abstract

Виконані аналітичні дослідження напружено-деформованого стану масиву навколо камер другої черги відпрацювання за допомогою термодинамічного методу. Актуальністю досліджень є те, що вилучення запасів руд з камер другої черги відпрацювання здійснюється як правило, в оточенні закладного масиву, при цьому спостерігаються найбільші показники втрат і збіднення руди закладним матеріалом. У зв’язку з цим інтерес представляє дослідження НДС закладного масиву для встановлення шляхів підвищення його стійкості. Розроблено розрахункову схему моделювання термодинамічних процесів у масиві гірських порід навколо камер для подальшого дослідження полів напружень навколо камери та виявлення закономірностей зміни радіальних напружень у масиві закладки, що оточує камеру. До моделювання брали камеру з усередненими геотехнічними умовами поверху 740-840 м: глибина розташування очисної камери, кут падіння покладу, горизонтальна потужність покладу, міцність на стиск гірських порід висячого, лежачого боків і закладки. У результаті дослідження встановлено області розтягуючих напружень у породах лежачого боку, у масиві руди та закладки, а також їх параметри (розміри, максимальні значення напружень), отримані емпіричні рівняння залежностей радіальних напружень від відстані до камер другої черги відпрацювання L. Встановлено області руйнівних деформацій і їх розміри у масиві закладки, що оточує очисні камери другої черги відпрацювання поверху 740-840 м. Отримані максимальні значення напружень, що діють у масиві закладки, які перевищують межу його міцності на розтяг та призводять до його руйнування у очисний простір камер другої черги.

Выполнены аналитические исследования напряженно-деформированного состояния массива горных пород вокруг камер второй очереди отработки с помощью термодинамического метода. Актуальностью данных исследований является то, что извлечение запасов руд из камер второй очереди отработки производится как правило, в окружении закладочного массива, при этом наблюдаются наибольшие показатели потерь и засорения руды закладочным материалом. В связи с этим интерес представляет исследование напряженно-деформированного состояния закладочного массива и установление путей повышения его устойчивости. Разработана расчетная схема моделирования термодинамических процессов в массиве горных пород вокруг камер для исследования полей напряжений и выявления закономерностей изменения радиальных напряжений в массиве закладки окружающего камеры. К моделированию принимали камеру с усредненными геотехническими условиями этажа 740-840 м: глубина расположения очистной камеры, угол падения залежи, горизонтальная мощность залежи, прочность горных пород висячего бока на одноосное сжатие, прочность горных пород лежачего бока на одноосное сжатие, прочность закладки на одноосное сжатие. В результате исследования установлены области растягивающих напряжений в породах лежачего бока, в массиве руды и закладки, а также их параметры (размеры, максимальные значения напряжений) полученные эмпирические уравнения зависимостей радиальных напряжений от расстояния до камер второй очереди отработки L. Установлены области разрушающих деформаций и их размеры в массиве закладки, окружающего очистные камеры второй очереди отработки этажа 740-840 м. Получены максимальные значения напряжений, действующих в массиве закладки, которые превышающих предел его прочности на растяжение и приводят к его разрушению в очистное пространство камер второй очереди. Для предотвращения разрушений закладочного массива рекомендуется на высоте 2/3 камеры возводить упрочненный слой твердеющей закладки для противодействия повышенным растягивающим напряжениям и достижению устойчивости закладочного массива.

A stress-strain state of the rock mass around the chambers of the second stage of mining was analyzed with the help of thermodynamic method. This study is the question of the day as the ore reserves in the chambers of the second stage of mining are, as a rule, extracted being surrounded by the filling mass, and due to this the highest rates of the ore losses and contamination with the filling mass are observed. In connection with this, the study of the stress-strained state of the filling mass and establishment of a method for improving the massif stability presents a great interest today. A calculation scheme for modeling thermodynamic processes in the rock mass around the chambers was developed with the purpose to study the stress field and determine principles of radial stress changing in the filling mass of the surrounding chamber. A chamber in the layer at the depth of 740-840 m was simulated with the following average geotechnical conditions: depth of the extraction chamber, angle of the deposit depression, horizontal thickness of deposit, rock strength in the hanging layer against uniaxial compression, rock strength in the bottom layer against uniaxial compression, and stowing strength against uniaxial compression. The study determined areas with tensile stress in the rocks of the bottom layer, ore mass and filling mass, and their parameters (size, maximum tension) and formulated empirical equations for the dependences between radial tensions and distance to the chambers L of the second stage of mining. The areas of destructive deformation and their dimensions in the stowing mass around the chambers of the second stage of mining at the level 740-840 m were established. Maximum values are defined for the stresses acting in the stowing mass which, exceeding the ultimate strength, cause the mass failure into the space of the chamber of the second stage. In order to prevent the stowing mass failure it is recommended to make a consolidating layer of the solid stowing at the 2/3 height of the chamber in order to resist the high tensile stresses and to ensure the mass stability.