Производственные процессы добычи руды, страница 20

3.  Нарушенность массива пород – перераспределение действующих напряжений в массиве в результате техногенного воздействия. Интенсивность и порядок отработки оказывает существенное влияние на напряженно-деформированное состояние массива пород. При технологическом воздействии на массив в нем возникают участки повышенных (максимальных) концентраций напряжений и области пониженных напряжений (зоны разгрузки).

4.  Пространственно-геометрические параметры горных выработок – размеры и форма поперечного сечения, взаимное расположение выработок, параметры и конструктивное их оформление. Практика показывает, что криволинейная формы очертания выработок (круглая, эллиптическая, арочная, шатровая и.т.д.), обеспечивает повышенную их устойчивость.

6.2.4. Методы исследования напряженно-деформированного

состояния (НДС) массива пород

Для оценки горного давление применяются следующие методы: натурные производственно-экспериментальные, лабораторные методы (физическое моделирование) и теоретические (аналитические расчеты, численное моделирование). Преимуществом натурных исследований является получение более качественной и достоверной информации о физико-механических свойствах пород, видах разрушений, деформациях и смещениях массива, нагрузках на крепь и т.д. Основной их недостаток – высокая трудоемкость работ.

Лабораторные эксперименты, осуществляемые методами физического моделирования, позволяют получить прогнозные результаты но не всегда обеспечивают необходимую достоверность и выводов наблюдений. Сложность этих экспериментов состоит в корректном подборе и учете материалов, их свойств, а также масштабов моделирования и критериев подобия. Эффективность применения физического моделирования обеспечивается в тех случаях, когда прогнозируемые явления не поддаются наблюдению в натуре.

Математическое моделирование, в сравнении с выше приведенными методами, является более прогрессивным и позволяет резко сократить объем и время проведения экспериментов. Однако аналитические исследования позволяют получить лишь качественную картину изучаемых явлений.

Рассмотрим кратко содержание методов изучения горного давления.

Производственно-экспериментальные методы, основанные на наблюдениях и экспериментах в подземных условиях и на поверхности включают:

·  визуальные наблюдения проявления горного давления в натурных условиях;

·  маркшейдерские измерения сдвижения обнаженных поверхностей массива;

·  экспериментальное определение напряжений и смещений во времени отдельных точек (участков) массива;

·  оценка структурно-механического состояния массива геофизическими методами;

·  автоматизированная система геомеханического мониторинга;

·  определение давления горных пород на крепь;

·  оценка трещиноватости горных пород;

·  размеры устойчивых обнажений массива.

Приведем пример результатов визуального наблюдения за проявлением горного давления. При строительстве Николаевского рудника на глубинах 700-800 м было выявлено, что при проходке по направлению главных горизонтальных напряжений выработок сводчатой формы в кровле происходило заколообразование и разрушение горных пород, которое постепенно распространялась на боковые стенки. Придание выработке шатровой формы (рис. 6.4 б) обеспечило сохранность ее на длительный период.

а                                         б

Рис. 6.4. Состояние выработок сводчатой (а) и шатровой формы (б) на Николаевском месторождении.

При маркшейдерских измерениях определяют относительные смещения кровли и почвы (или бортов) выработок (вертикальную и горизонтальную конвергенцию). Замеряют эти смещения с помощью специальных измерительных стоек, реек и реперов.

В настоящее время в практике широко используют геофизические (звукометрические, электрофизические, сейсмоакустические, ультразвуковые, радиометрические) методы прогнозирования напряженности массива.