Производственные процессы добычи руды, страница 26

Таким образом, зональная дезинтеграция горных пород в окрестности подземных выработок на больших глубинах есть одно из естественных состояний горного массива, находящегося под действием силового гравитационного и тектонического полей напряжений. С физической точки зрения формирование зон дезинтеграции зависит от наличия в среде микродефектов, которые под действием приложенного напряжения приводят к образованию макроскопических структур, в частности магистральных трещин [Ф.П. Глушихин, 1991], повторяющих форму выработки.

6.5. Условия возникновения горных ударов

Основными предпосылками, обусловливающими возникновение горных ударов, являются: способность высокомодульных пород аккумулировать потенциальную энергию упругих деформаций; блочное строение массива пород с разрывными нарушениями; склонность пород к хрупкому разрушению (жесткость массива); высокий уровень напряжений, действующих на контурах подготовительных, нарезных и очистных выработок.

Различают месторождения: неопасные, склонные и опасные по горным ударам.

К склонным по горным ударам относятся массив, который представлен породами, характеризующими высокими упругими свойствами и способностью к хрупкому разрушению.

Способность массива горных пород накапливать упругую энергию определяется соотношением упругой и полной (упругой и необратимой) деформации в момент разрушения породы на сжатие. Для этих целей проводят различного рода испытания. Порода считается потенциально опасной к горным ударам, если упругие деформации в момент разрушения превышают 70% от полных деформаций (суммы упругих и необратимых деформаций).

К опасным по горным ударам относятся месторождения, породы которого обладают склонностью к горным ударам, а действующие напряжения в горных конструкциях достигают максимального уровня, при котором происходит их хрупкое разрушение.

6.6. Прогноз удароопасности породного массива

Склонность пород к хрупкому (динамическому) разрушению устанавливается по соотношению модуля упругости Е и модуля спада М. Коэффициент удароопасности, К_у) характеризует запредельные деформации разрушающейся породы (рис. 6.10). Склонными к горным ударам считаются породы, у которых модуль спада превышает модуль упругости.

Ку1 = Е/М и Ку2 = εу/ εп,

(6.12)

где Е – модуль упругости породы, МПа;

М – модуль спада, МПа;

ε_у – упругая часть деформации, мм;

ε_п – полная деформация, мм.

Рис. 6.10. Соотношение модуля упругости Е и модуля спада М на стадиях упругого и запредельного деформирования на полной диаграмме деформирования породы.

Способность горных пород хрупко разрушаться устанавливают путем испытания образцов на специальных прессах. В результате получают полную диаграмму деформирования горных пород не только на упругой стадии до разрушения, но и за пределом прочности в ходе разрушения образца.

Потенциальная удароопасность пород устанавливается по наклонам диаграммы на упругой и запредельной стадиях. Если запредельная ветвь полной диаграммы деформирования круче, чем упругая, то есть М/Е ≥ 1, то такую породу признают склонной к горным ударам. На рис. 6.10 запредельная ветвь полной диаграммы деформирования положе, чем на упругой стадии (Е/М < 1), следовательно, испытанная порода не является склонной к горным ударам. Таким образом, породы относятся к удароопасным если К_у1 < 1,0 и К_у2 ≥ 0,7.