Дослідження впливу тріщинуватості скельного гірського масиву на коефіцієнт структурного ослаблення
DOI:
https://doi.org/10.26642/ten-2022-2(90)-183-192Ключові слова:
скельний гірський масив; гірська порода; коефіцієнт структурного ослаблення; міцність; модуль тріщинуватості; межа міцності; ступінь порушеності масивуАнотація
Представлено основні характеристики гірських порід, які визначають їх міцнісні показники, та зазначено, що здебільшого в розрахунках використовують межу міцності на стиснення. Наведено фактори, що впливають на міцність та стійкість неоднорідного скельного гірського масиву, та зазначено, що тріщинуватість порід є визначальним показником міцності усього масиву, яку можна враховувати коефіцієнтом структурного ослаблення або закордонними його аналогами. За результатами аналізу різноманітних підходів і методик встановлення коефіцієнта структурного ослаблення скельного гірського масиву та їх закордонних аналогів запропоновано поділити їх на три групи. До першої групи рекомендовано внести табличні та графічні способи визначення коефіцієнта структурного ослаблення залежно від тріщинуватості гірського масиву. Другу групу можуть складати аналітичні формули з визначення цього коефіцієнта лише за значенням модуля тріщинуватості гірських порід. До третьої групи зараховують вирази з розрахунку коефіцієнта структурного ослаблення, які, крім тріщинуватості, містять додаткові фактори, що впливають на міцність гірського масиву. Для перших двох груп на одному графіку виконано суміщення усіх представлених графічних залежностей зміни чисельних значень коефіцієнта структурного ослаблення від модуля тріщинуватості скельного гірського масиву. Встановлено закономірності їх зміни та побудована загальна залежність в результаті їх апроксимації, для якої отриманий аналітичний вираз у вигляді поліному 3-го степеня. Вибір кривої апроксимації проведено для умов отримання максимального значення показника достовірності апроксимації, який у такому разі становить 0,891. Виявлено, що із загального характеру змін випадають дві залежності, які, для мало- та середньотріщинуватих порід, показують більш інтенсивне зниження коефіцієнта структурного ослаблення. Після виключення їх з загального аналізу максимальний показник достовірності апроксимації склав 0,9383.
Посилання
Shashenko, A.N., Sdvizhkova, E.A. and Gapeev, S.N. (2008), Deformiruemost' i prochnost' massivov gornykh porod, monogr., NGU, D., 224 p.
Katkov, G.A., Tolmachev, S.A., Bedarev, N.T. and Petukhov, S.V. (2003), «Otsenka strukturnogo oslableniya gornykh porod», Gornyi informatsionno-analiticheskii byulleten', No. 2, pp. 32–35.
Bel'tek, M.І. and Frolov, O.O. (2021), «Analіz metodik viznachennya koefіtsієntu strukturnogo oslablennya gіrs'kogo masivu», Perspektyvy rozvytku girnychoi' spravy ta racional'nogo vykorystannja pryrodnyh resursiv, tezy VIII Vseukr. nauk.-prak. konf. stud., aspir. ta molodyh vchenyh, 21–22 zhovtnja, Zhytomyrs'ka politehnika, Zhytomyr, pp. 8–11.
Bіlets'kij, V.S. (ed.) (2007), Mala gіrnicha entsiklopedіya u 3 tomach, Vol. 2 (L-R), 670 p.
Frolov, O.O., Bel'tek, M.І. and Jevpak, N.A. (2022), «Analіz faktorіv, shcho vplivayut' na mіtsnіst' trіshchinuvatogo gіrs'kogo masivu», tezy Vseukr. nauk.-prak. online-konf. zdobuvachyv vish. osvіti і molodykh uchenykh, prisvyach. Dnyu nauky, 16-20 travnya, Zhуitomirs'ka polіtekhnіka, Zhуtomir, pp. 129–130.
SNiP II-94-80, (1982), «Podzemnye gornye vyrabotki», Gosstroi SSSR, Stroiizdat, M., 31 p.
Instruktsiya pro proektirovaniyu krepei kapital'nykh gornykh vyrabotok dlya uslovii ugol'nykh shakht Kuzbassa (1978), KuzNII Nakhtostroi, Kemerovo, 42 p.
Erofeev, L.M. and Miroshnikova, L.A. (1988), Povyshenie nadezhnosti krepi gornykh vyrabotok, Nedra, M., 245 p.
Galaev, N.Z. (1990), Upravlenie sostoyaniem massiva gornykh porod pri podzemnoi razrabotke rudnykh mestorozhdenii, Nedra, M., 176 p.
Sakurai, S. (1982), Ispytaniya osnovnykh porod v massive i otsenka rezul'tatov ispytanii, Dzaure, Vol. 31, No 347, pp. 759–768.
Latyshev, O.G., Sokolov, V.V. and Matveev A.A. (2010), «Otsenka strukturnogo oslableniya gornykh porod v massive», Dobycha, obrabotka i primenenie prirodnogo kamnya, Sb. nauch. tr., MGTU, Magnitogorsk, pp. 279–285.
Instruktsiya po krepleniyu gorizontal'nykh gornykh vyrabotok i ikh sopryazhenii na zhelezorudnykh shakhtakh Urala i Kazakhstana (1986), IGD MChM SSSR, Sverdlovsk, 40 p.
Rekomendatsii po opredeleniyu mekhanicheskikh svoistv treshchinovatogo massiva, (1992), NGU, SPb, 14 p.
Issledovanie ustoichivosti gornykh vyrabotok glubokikh gorizontov i razrabotka nauchno-tekhnicheskikh predlozhenii po upravleniyu gornym davleniem pri dobyche muskovita s glubin ot 200 do 400 metrov, (1985), Otchet po NIR, GIPRONINEMETALLORUD, L., 107 p.
Kim, D.N. (1969), «Vliyanie struktury na sdvigovuyu prochnost' massiva i opredelenie raschetnykh mekhanicheskikh kharakteristik», Gornoe davlenie, sdvizhenie gornykh porod i metodika marksheiderskikh rabot, Sb. nauchn. tr., VNIMI, L., No.72, pp.568–585.
Sleptsov, M.N., Azimov, R.Sh. and Moshnets, V.N. (1986), Podzemnaya razrabotka mestorozhdenii tsvetnykh i redkikh metallov, Nedra, M., 205 p.
Shashenko, A., Kovrov, A. and Rakishev, B. (2016), «Kriterii razrusheniya strukturno neodnorodnykh materialov», Mining of Mineral Deposits, No. 10 (3), pp. 84–89.
Frolov, O.O. and Bel'tek, M.І. (2020), «Vyznachennja radiusa zony vybuhovogo rozpushennja trishhynuvatogo skel'nogo girs'kogo masyvu pry pidryvanni sverdlovynnogo zarjadu», Tehnichna inzhenerija, Zhytomyrs'ka politehnika, Zhytomyr, No. 2 (86), рр. 179–184.
Mosinets, V.N. and Abramovn, A.V. (1982), Razrushenie treshchinovatykh i narushennykh gornykh porod, Nedra, M., 248 p.
Shashenko, O.M., Sdvyzhkova, O.O. and Gapjejev, S.M. (2008), Deformovanist' ta micnist' masyviv girs'kyh porid, monogr., NGU, D., 224 p.
Palmstrom, A. (1996), «RMI – A system for characterising rock mass strength for use in rock engineering», J. of RockMech. and Tunneling Tech., India, No. 1 (2), pp. 69–108.
Hoek, E., Carranza-Torres, C.T. and Corkum, B. (2002) «Hoek-Brown Failure Criterion – 2002 Edition», Proceedings of the 5th North American Rock Mechanics Symposium, Toronto, 7–10 July, pp. 267–273.
Список використаної літератури:
Шашенко А.Н. Деформируемость и прочность массивов горных пород : монография / А.Н. Шашенко, Е.А. Сдвижкова, С.Н. Гапеев. – Д. : Национальный горный университет, 2008. – 224 с.
Оценка структурного ослабления горных пород / Г.А. Катков, С.А. Толмачев, Н.Т. Бедарев, С.В. Петухов // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2003. – № 2.
Бельтек М.І. Аналіз методик визначення коефіцієнту структурного ослаблення гірського масиву / М.І. Бельтек, О.О. Фролов // Перспективи розвитку гірничої справи та раціонального використання природних ресурсів : тези VIІІ Всеукраїнської науково-практичної конференції студентів, аспірантів та молодих вчених, 21–22 жовтня. – Житомир : Житомирська політехніка. – 2021. – С. 8–11.
Мала гірнича енциклопедія : у 3 т. / за ред. В.С. Білецького. – Д. : Донбас, 2007. – Т. 2 (Л-Р). – 670 с.
Фролов О.О. Аналіз факторів, що впливають на міцність тріщинуватого гірського масиву / М.І. Бельтек, Н.А. Євпак, О.О. Фролов // Тези Всеукраїнської науково-практичної online-конференції здобувачів вищої освіти і молодих учених, присвяченої Дню науки 16–20, 26 травня. – Житомир : Державний університет «Житомирська політехніка». – 2022. – С. 129–130.
СНиП II-94-80. Подземные горные выработки / Госстрой СССР. – М. : Стройиздат, 1982. – 31 с.
Инструкция про проектированию крепей капитальных горных выработок для условий угольных шахт Кузбасса. – Кемерово : КузНИИ Нахтострой, 1978. – 42 с.
Ерофеев Л.М. Повышение надежности крепи горных выработок / Л.М. Ерофеев, Л.А. Мирошникова. – М. : Недра, 1988. – 245 с.
Галаев Н.З. Управление состоянием массива горных пород при подземной разработке рудных месторождений / Н.З. Галаев. – М. : Недра, 1990. – 176 с.
Сакураи С. Испытания основных пород в массиве и оценка результатов испытаний / С.Сакураи. – Дзауре. – 1982. – Т. 31, № 347. – С. 759–768.
Латышев О.Г. Оценка структурного ослабления горных пород в массиве / О.Г. Латышев, В.В. Соколов, А.А. Матвеев // Добыча, обработка и применение природного камня : сб. науч. тр. – Магнитогорск : МГТУ, 2010. – С. 279–285.
Инструкция по креплению горизонтальных горных выработок и их сопряжений на железорудных шахтах Урала и Казахстана. – Свердловск : ИГД МЧМ СССР, 1986. – 40 с.
Рекомендации по определению механических свойств трещиноватого массива. – СПб, 1992. – 14 с. [Электронный ресурс]. – Режим доступа : https://mooml.com/d/direktivnye-pisma-polozheniya-rekomendatsii-i-dr/12472.
Исследование устойчивости горных выработок глубоких горизонтов и разработка научно-технических предложений по управлению горным давлением при добыче мусковита с глубин от 200 до 400 метров // Отчет по НИР. – Л. : ГИПРОНИНЕМЕТАЛЛОРУД, 1985. – 107 с.
Ким Д.Н. Влияние структуры на сдвиговую прочность массива и определение расчетных механических характеристик / Д.Н. Ким // Горное давление, сдвижение горных пород и методика маркшейдерских работ : сб. научн. тр. – Л. : ВНИМИ, 1969. – № 72. – С. 568–585.
Слепцов М.Н. Подземная разработка месторождений цветных и редких металлов / М.Н. Слепцов, Р.Ш. Азимов, В.Н. Мошнец. – М. : Недра, 1986. – 205 с.
Шашенко А. Критерий разрушения структурно неоднородных материалов / А.Шашенко, А.Ковров, Б.Ракишев // Mining of Mineral Deposits. – 2016. – № 10 (3). – С. 84–89.
Фролов О.О. Визначення радіуса зони вибухового розпушення тріщинуватого скельного гірського масиву при підриванні свердловинного заряду / О.О. Фролов, М.І. Бельтек // Наук. видання Державного ун-ту «Житомирська політехніка». Сер. : Технічна інженерія. – 2020. – № 2 (86). – С. 179–184.
Мосинец В.Н. Разрушение трещиноватых и нарушенных горных пород / В.Н. Мосинец, А.В. Абрамов. – М. : Недра, 1982. – 248 c.
Шашенко О.М. Деформованість та міцність масивів гірських порід : монографія / О.М. Шашенко, О.О. Сдвижкова, С.М. Гапєєв. – Д. : Національний гірничий університет, 2008. – 224 с.
Palmstrom A. RMI – A system for characterising rock mass strength for use in rock engineering / A.Palmstrom // JRMTT. – India. – 1996. – № 1 (2). – Р. 69–108.
Hoek E. Hoek-Brown Failure Criterion – 2002 Edition / E.Hoek, C.T. Carranza-Torres, B.Corkum // Proceedings of the 5th North American Rock Mechanics Symposium 7–10 July. – Toronto, 2002. – Р. 267–273.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2022 Олександр Олександрович Фролов, Микита Ігорович Бельтек
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
Автор, який подає матеріали до друку, зберігає за собою всі авторські права та надає відповідному виданню право першої публікації, дозволяючи розповсюджувати даний матеріал із зазначенням авторства та джерела первинної публікації, а також погоджується на розміщення її електронної версії на сайті Національної бібліотеки ім. В.І. Вернадського.
