Геомеханическое обоснование мер безопасности при разработке жильных месторождений Восточного Приморья тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.20, кандидат технических наук Потапчук, Марина Игоревна

• Потапчук, Марина Игоревна
• кандидат технических наук
• 2012

Оглавление диссертации кандидат технических наук Потапчук, Марина Игоревна

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ОБОБЩЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ ГЕОМЕХАНИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ПРИ ОТРАБОТКЕ УДАРООПАС-НЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

1.1. Анализ состояния изученности вопросов динамических проявлений горного давления при разработке жильных месторождений Восточного Приморья

1.2. Обобщение представлений о механизме возникновения горных ударов на рудных месторождениях

1.3. Анализ методов изучения напряженного состояния разрабатываемого массива горных пород

2. ИЗУЧЕНИЕ ГЕОМЕХАНИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ ОТРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ С УЧЕТОМ ФАКТОРА ПРИУРОЧЕННОСТИ ИХ К ГЕОДИНАМИЧЕСКИ АКТИВНОМУ

2.1 Анализ современного поля напряжений в районе удароопасных месторождений Восточного Приморья

2.2. Исследование структурно-геологических и горнотехнических условий разработки месторождений

2.3. Изучение изменения физико-механических свойств руд и пород с увеличением глубины разработки

2.4. Анализ применяемых геотехнологий при отработке жильных месторождений Восточного Приморья

2.5. Типизация основных конструктивных элементов систем разработки (целиков) и оценка их с позиции степени потенциальной удароопасности

3. ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ФОРМИРОВАНИЯ ТЕХНОГЕННЫХ ПОЛЕЙ НАПРЯЖЕНИЙ ПОД ВЛИЯНИЕМ ГОРНЫХ РАБОТ НА МЕСТОРОЖДЕНИЯХ

ЖИЛЬНОГО ТИПА

3.1.

Обоснование методики математического моделирования напряженно-деформированного состояния разрабатываемого массива горных пород

3.2. Исследование особенностей формирования напряженно-деформированного состояния конструктивных элементов системы разработки месторождения Забытое

3.3. Исследование влияния параметров залегания рудных тел на напряженно-деформированное состояние разрабатываемого массива горных пород месторождения Южное

3.4. Оценка удароопасности конструктивных элементов системы разработки при отработке глубоких горизонтов Южного месторождения

4. Разработка рекомендаций по повышению безопасности горных работ при отработке удароопасных участков жильных месторождений Восточного Приморья

4.1. Обоснование и оценка способов предотвращения динамических проявлений горного давления при отработке жильных месторож- ^ дений

4.2. Разработка мер геомеханической безопасности при отработке ме-

сторождения системой подэтажных штреков

4.3. Разработка мер геомеханической безопасности при отработке месторождения системой с магазинированием руды

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Геомеханическое обоснование мер безопасности при разработке жильных месторождений Восточного Приморья»

ВВЕДЕНИЕ

Проблема опасных проявлений горного давления и удароопасности на подземных рудниках существует уже длительное время. Неизбежное при подземной разработке горное давление на глубоких горизонтах и в условиях действия высоких напряжений может проявляться в динамической форме и приводить к внезапным разрушениям горных конструкций и участков разрабатываемого массива, создавая серьезную угрозу жизни работающим, нарушая нормальный ход ведения горных работ и снижая эффективность горного производства.

Решение проблемы управления горным давлением, весьма актуальной для целого ряда подземных рудников Дальневосточного региона, во многом сдерживается из-за недостаточной изученности природы и механизма геомеханических процессов и явлений, возникающих с углублением горных работ в тектонически нарушенном массиве горных пород под влиянием многочисленных природных и техногенных факторов. Особенно сложная геомеханическая обстановка складывается при отработке жильных месторождений Восточного Приморья, подобных Южному полиметаллическому, на котором случаи горных ударов были отмечены уже на сравнительно небольшой глубине - около 170 м. Такие, свойственные именно жильным месторождениям, факторы как структурная неоднородность, сложная геометрия формирующихся выработанных пространств, наличие многочисленных и разнообразных целиков, могут приводить к перераспределению и опасной концентрации напряжений в разрабатываемом рудном массиве и в итоге могут являться дополнительными причинами динамических проявлений горного давления.

С углублением горных работ на отдельных месторождениях Дальневосточного региона (Южное, Забытое и ряд других) наблюдается изменение горно-геологических условий их разработки, заключающееся в изменении параметров и элементов залегания рудных тел (мощности, угла падения,

морфологии жил и др.) и механических характеристик литологического ком-

4

плекса. Все эти факторы также могут оказывать непосредственное влияние на геомеханическое состояние массивов горных пород, учет которого необходим для разработки и обоснования мер безопасности при отработке ударо-опасных участков месторождений.

Геомеханическое обоснование мер безопасности при разработке ударо-опасных месторождений жильного типа, наиболее полно отвечающее установленным горно-геологическим и горнотехническим факторам, позволит разрабатывать эффективные технические и технологические решения, что является актуальной научной задачей, имеющей существенное научно-практическое значение для развития горнодобывающей отрасли нашей страны.

Работа основана на результатах исследований, выполненных при непосредственном участии автора по плановым темам НИР Института горного дела ДВО РАН: «Создание теоретических и методических основ прогнозирования геомеханических процессов для предупреждения горных ударов (техногенных катастроф) при подземном освоении месторождений твердых полезных ископаемых» (№ ГР 01200953151), а также в рамках проекта РФФИ № 09-05-00533-а «Выявление закономерностей и обоснование моделей формирования очагов горных и горно-тектонических ударов в природно-техногенных геодинамических системах», интеграционного проекта с СО и УрО РАН № 09-П-СУ-08-001 «Моделирование и экспериментальные исследования процессов формирования очагов горных и горно-тектонических ударов в геодинамически активных массивах горных пород» и проекта фундаментальных исследований молодых ученых ДВО РАН № 10-Ш-В-08-218, «Выявление закономерностей формирования техногенного поля напряжений удароопасного горного массива в условиях высокой изменчивости параметров рудных тел».

Цель работы состоит в разработке и геомеханическом обосновании мер безопасности при освоении жильных месторождений Восточного Приморья, склонных и опасных по горным ударам.

5

Идея работы заключается в том, чтобы на основе выявленных закономерностей формирования полей напряжений вокруг выработанных пространств в структурно неоднородном массиве горных пород жильных месторождений заблаговременно определить потенциально удароопасные участки и разработать комплекс профилактических мер безопасности.

Задачи исследований:

- изучить структурно-геологические, горнотехнические и геомеханические условия разработки месторождений Южное и Забытое, являющихся типовыми представителями жильных месторождений Восточного Приморья;

- обосновать граничные условия для численного моделирования напряженно-деформированного состояния (НДС) массивов горных пород, разработать и реализовать конечно-элементные модели для оценки техногенного поля напряжений;

- оценить степень влияния условий и элементов залегания рудных тел на величину и характер распределения напряжений в рудно-породном массиве;

- установить закономерности формирования природно-техногенных полей напряжений на различных стадиях отработки сложноструктурных жильных месторождений;

- разработать рекомендации по повышению безопасности горных работ в условиях динамических проявлений горного давления.

Методы исследований. В работе использован комплексный подход, который включает: анализ и обобщение данных о современных геодинамических процессах в восточной части Амурского геоблока, натурные и лабораторные исследования напряженного состояния и механических свойств пород и руд, численное моделирование напряженно-деформированного состояния массива горных пород в плоской и объемной постановке, статистический анализ полученных результатов.

Научные положения, защищаемые автором:

"' : V к»*- V у4' ' *''"'

1 . Геомеха^чеСййё условия отработай и'склонность к горном ударам жильных месторождений бостонного Приморья (Южное, Забытое и др.) определяются их приуроченностью к активным геодинамическим элементам Амурского геоблока, особенностями геолого-структурных характеристик и применяемых технологий разработки месторождений.

2. На напряженное состояние целиков и краевых частей рудного и породного массивов месторождений жильного типа определяющее влияние оказывает длина выработанного пространства и угол падения рудных тел, изменение которых приводит к увеличению в 2,5-3,0 раза уровня первоначальных напряжений в конструктивных элементах системы разработки подэ-тажными штреками.

3. Повышение геомеханической безопасности горных работ при отработке месторождений жильного типа обеспечивается применением установленного комплекса профилактических мер, состав и параметры которых определены в зависимости от величины и направления действия главных напряжений в разрабатываемом массиве горных пород и от особенностей применяемых геотехнологий.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечивается: достаточным объемом экспериментальных данных, корректным выбором используемых математических моделей геомеханического состояния горного массива, комплексной постановкой исследований и хорошей сходимостью полученных результатов (теоретические расчеты концентраций напряжений подтверждаются визуальными наблюдениями за проявлениями горного давления).

Научная новизна выполненных исследований состоит в следующем:

- установлена взаимосвязь исходного напряженного состояния массивов месторождений Южного и Забытое с особенностями структурных элементов и региональных геодинамических процессов в восточной части Амурского геоблока;

- определены характеристики и особенности изменения с глубиной физико-механических свойств литологического комплекса нижней части месторождения Южное;

- установлена зависимость уровня напряжений в целиках от высоты столба магазинированной руды при системе разработки с магазинированием руды блоками;

- выявлены закономерности формирования техногенного поля напряжений в конструктивных элементах системы разработки подэтажными штреками в условиях высокой изменчивости элементов залегания рудных тел;

- получены количественные зависимости, связывающие коэффициенты концентрации нормальных напряжений с наиболее значимыми параметрами элементов залегания рудных тел;

- разработаны меры безопасности и рекомендации по повышению уда-робезопасности при очистной выемке рудных тел.

Личный вклад автора заключается в:

- постановке задач, их решении и анализе полученных результатов по вопросу изучения изменений геомеханического состояния массивов горных пород в процессе разработки жильных месторождений Восточного Приморья;

- проведении экспериментальных исследований удароопасности массива месторождений, включая изучение механических свойств горных пород;

- обосновании граничных условий, разработке объемных конечно-элементных моделей и выполнении расчетов напряженно-деформированного состояния разрабатываемого массива горных пород;

- выявлении закономерностей формирования природно-техногенных полей напряжений при отработке жильных месторождений Южное и Забытое в условиях высокой изменчивости параметров и элементов залегания рудных тел;

- разработке мер безопасности и рекомендаций по управлению динамическими проявлениями горного давления на месторождениях Южное и Забытое.

Практическая ценность работы заключается в использовании полученных результатов при обосновании технологических решений и планировании горных работ на месторождениях Южном, Забытом и других, характеризующихся сходными горно-геологическими и геомеханическими условиями. Предложенные рекомендации по управлению горным давлением направлены на повышение геомеханической безопасности горных работ и существенно снижают риск динамических проявлений горного давления.

Реализация работы. Полученные результаты исследований использованы при составлении «Указаний по безопасному ведению горных работ на Николаевском и Южном месторождениях (ОАО «ГМК «Дальполиметалл»), опасных по горным ударам», а также при разработке проектно-технической документации на отработку удароопасных участков месторождений Южное и Забытое.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на: 5-ой и 7-ой Международной научной школе молодых ученых и специалистов «Проблемы освоения недр в XXI веке глазами молодых» (г. Москва, 2008, 2010 гг.); международной конференции «Современные проблемы геомеханики, горного производства, маркшейдерского дела и недропользования» (Санкт-Петербург, 2009 г.); IX, X краевых конкурсах молодых ученых (г. Хабаровск, 2009 и 2010 гг.); III и IV Всероссийской научной конференции с участием иностранных ученых «Проблемы комплексного освоения георесурсов» (г. Хабаровск, 2009 и 2010 гг.); IV всероссийской молодежной научно-практической конференции «Проблемы недропользования» (г. Екатеринбург, 2010 гг.); XXI-ой международной научной школе им. академика С.А. Христиановича «Деформирование и разрушение материалов с дефектами и динамические явления в горных породах и выработках» (Симферополь, 2011 г).

Автор считает своим долгом выразить благодарность д-ру техн. наук Г.А. Курсакину, д-ру техн. наук И.Ю. Рассказову, д-ру геол.-минер. наук Б.Г. Саксину, канд. техн. наук В.И. Мирошникову и другим коллегам из ИГД ДВО РАН за ценные советы и помощь при подготовке диссертационной работы, а также инженерно-техническим работникам и специалистам ОАО «ГМК «Дальполиметалл» за содействие в проведении экспериментальных исследований и внедрении полученных результатов и рекомендаций.

1. Обобщение результатов исследований геомеханических процессов при отработке удароопасных месторождений

1.1. Анализ изученности вопросов геомеханического состояния массива горных пород и динамических проявлений горного давления при подземной разработке месторождений

В процессе подземной разработки месторождений полезных ископаемых, неизбежно сопровождаемой горным давлением, с переходом горных работ на большие глубины зачастую сталкиваются с серьезной проблемой - с динамическими проявлениями горного давления, нередко приводящими к катастрофическим последствиям. Одной из самых опасных динамических форм проявлений горного давления является горный удар.

Согласно современным представлениям горной геомеханики, горный удар представляет собой взрывоподобное разрушение хрупких горных пород, проявляющееся в виде их выброса в подземные выработки [95]. Удары сопровождаются резким звуком, образованием пыли, воздушной волной и сотрясением массива горных пород и часто приводят к нарушению крепи и целостности выработок, к смещению машин, механизмов, оборудования и т.п. [95,131].

Горные удары, как геомеханические явления, в ряде горнопромышленных районов мира известны более двух столетий. В 1900 г. описан случай проявления сильного горного удара (энергией до 106 Дж) в угледобывающем районе, который сопровождался сейсмическими колебаниями, разрушившими сооружения на поверхности [1]. К наиболее удароопасным районам мира в разные годы относили Индию, ЮАР, США, Россию, Канаду, угольные бассейны и рудные поля Польши и др. Так, в Индии на руднике «Майсор» (месторождение Колар) в 1930 г. произошел очень сильный горный удар, охвативший 374 м по вертикали. Он вызвал разрушение выработок в рабочих горизонтах, а сотрясения на поверхности ощущались в радиусе 16 км. После первого самого сильного удара в течение 32,5 ч ощущалось более 56 толчков, всего сейсмостан-цией было зарегистрировано 156 толчков. Из 200 человек, находящихся под землей во время горного удара, 16 человек погибли и четверо были тяжело ранены.

11

После горного удара в очистных забоях кварцевая руда отрывалась от массива и разлеталась кусками в очистном пространстве. Там же на руднике «Чемпион Риф» в 1952 г. произошел мощный горно-тектонический удар, при котором было сильно повреждено более 100 зданий на поверхности.

Около 62 % всех несчастных случаев со смертельным исходом на золотодобывающих предприятиях ЮАР в 1979 г. признаны результатом горных ударов. Горные удары, с сотрясением земной поверхности до 7 баллов и ощутимые на расстоянии до 10 км, отмечены на руднике Витватерсранд еще в 1924 г. Во Франции (Лотарингия) после горного удара на руднике, эксплуатирующем месторождение железа, на поверхности появились трещины шириной до 1 м. Радиус действия этого горного удара - 400 км. Воздушная волна в выработках сдвинула с места предметы весом 15 т, и были разрушены целые выемочные поля [54].

На угольных месторождениях Китая в 1950-60 гг. и позднее сотрясения земной поверхности при горных ударах сопровождались разрушением домов (на Си-Шаньском месторождении, например, было разрушено 80 домов) [79].

В России первые горные удары были зарегистрированы в 1940-е г. на шахтах Кизеловского каменноугольного бассейна, отличающегося высокой прочностью и упругостью углей и вмещающих пород - кварцевых песчаников - при сильной тектонической нарушенное™ массива. Также горные удары были отмечены на месторождениях Кузбасса, Воркуты и на отдельных шахтах Донбасса [83, 20]. Одним из наиболее удароопасных регионов, по данным ВНИМИ, является Кузбасс, на угольных и рудных шахтах которого было зарегистрировано более 5470 динамических и газодинамических явлений [19].

В 1960-е гг. горные удары были зарегистрированы при разработке рудных месторождений, расположенных в СССР. На таких месторождениях как Североуральское бокситовое, железорудные месторождения Горной Шории и Хакасии, Хибинское и Ловозерское (Кольский полуостров) и др. были зафиксированы все формы динамических проявлений горного давления: от стреля-

8 12

ний до горно-тектонических ударов с энергией 10-10 Дж.

Одним из самых удароопасных рудных месторождений России является Североуральское бокситовое. С начала 1980-х годов на этом объекте про-

исходили мощные горно-тектонические удары, которые ощущались за многие километры от эпицентра. Динамические проявления с разрушением массива горных пород здесь стали проявляться с глубин 350-400 м. Микроудары, толчки и стреляния регистрируются и в настоящее время [19, 121]. На Кольском полуострове сильные горные удары отмечены в пределах Хибинского и Ловозерского массивов. В Хибинском массиве крупные удары отмечены не только на Кировском руднике, но также на карьере Центральном [47,122].

В последние 20-25 лет, в связи с переходом горных работ на большие глубины, резко ухудшаются условия эксплуатации рудных месторождений различных регионов России [84, 87,108].

Проблема удароопасности на рудниках Дальневосточного региона впервые возникла в 1970-е гт. при строительстве Николаевского рудника ПО «Дальполи-металл», где были отмечены динамические проявления горного давления. В настоящее время целый ряд подземных рудников Дальнего Востока и Забайкалья уже отнесен к опасным или склонным к горным ударам [48]. На одних рудниках наблюдается весь спектр динамических форм горного давления, вплоть до сильных горных и горно-тектонических ударов с тяжелыми последствиями. На других же отмечены лишь отдельные их случаи, но с увеличением глубины и объемов горных работ прогнозируется рост интенсивности и масштабов этих опасных явлений, что в результате приведет к снижению эффективности горного производства [108].

В горнорудной промышленности Дальнего Востока и других регионов особую группу представляют жильные месторождения, характеризующиеся весьма разнообразными, а иногда - сложными горно-геологическими условиями разработки. Мощность жил изменяется от нескольких сантиметров до 3...5 м, углы падения 0...900; часто мощность и угол падения в пределах одного выемочного блока резко меняются. Для жильных месторождений характерны сложная морфология рудных тел, прерывистость оруденения, ветвление основного рудного тела, наличие апофиз и параллельных сближенных жил, неравномерное оруденение и непостоянное, иногда гнездовое содержание металла в руде, наличие тектонических нарушений, разнообразие физико-механических свойств руды и вмещающих пород [32, 64]. К наиболее уда-

роопасным жильным месторождениям, характеризующихся высокой изменчивостью элементов залегания рудных жил, относится Южное полиметаллическое месторождение.

Первые сильные горные удары на Южном месторождении произошли на глубине 170-180 м. В период 1986-1991 гг. при ведении очистных работ были зафиксированы 6 значительных горных ударов, более 20 толчков, и около 150 стреляний пород. При анализе условий и причин возникновения горных ударов на Южном месторождении обращают на себя внимание их относительно небольшая глубина, а также практически полное отсутствие первичных признаков повышенной напряженности массива при ведении горных работ выше гор. 760 м. Горным ударам были подвержены в основном над- и подштрековые целики при отработке очистных блоков в направлении снизу вверх на уменьшающейся целик, в форме стреляний разрушаются внутриблоковые целики вблизи рудных восстающих. Особенностью и уникальностью этого месторождения явилось и то обстоятельство, что горные удары наблюдались выше дна долин, где преимущественно действует гравитационное поле напряжений [39, 47, 122]. С глубины 180 м месторождение было отнесено к опасным по горным ударам.

Замена первоначально применявшейся системы разработки с магазини-рованием руды на технологию отработки очистных блоков системой подэ-тажными штреками с отработкой подэтажей сверху вниз позволила снизить степень удароопасности.

В 2009-2010 гг. на Южном месторождении очистные работы велись преимущественно на горизонте +480 м в блоках 5-217, 6-217 и 7-217, на горизонте 440 м выполнялись горно-подготовительные работы. С переходом на достигнутые глубины наблюдается рост количества стреляний и толчков горных пород, при этом часто отработка очистных блоков сопровождается динамическими проявлениями горного давления и внешними признаками удароопасности, наблюдающимися, как правило, в период проходки выработок и после проведения взрывных работ. Горно-подготовигельные работы на горизонте 440 м и отработка вышележащих горизонтов часто ведутся с перерывами на несколько часов, необходимых для проведения выработки в безопасное со-

стояние [125]. Широкое развитие получило шатрообразование подэтажных выработок, которое на вышележащих горизонтах проявлено в значительно меньшей степени, а также обрушения в ходовых восстающих.

Всего за период с сентября 2009 по ноябрь 2010 гг. на Южном месторождении было зарегистрировано 124 случая динамических проявлений горного давления, в том числе: 12 толчков и 39 стреляний пород (рис. 1.1). Более 80 % динамических проявлений регистрировалось в течение от нескольких до первых десятков минут после проведения взрывных работ. Помесячное распределение динамических проявлений горного давления приведено на рис. 1.2. Максимальное число динамических проявлений, толчков и стреляний зарегистрировано в период с апреля по июль 2010 г., в начале года такой активности не наблюдалось.

■ стреляние в толчок СЗзаколообразование

Рисунок 1.1. Проявления горного давления, зарегистрированные в период с сентября 2009 г. по ноябрь 2010 г. на Южном месторождении

Причины возникновения на Южном месторождении проявлений горного давления в динамической форме, достоверно не установлены. Предварительный анализ результатов геомеханических исследований дает основание предположить, что, помимо повышенных тектонических напряжений, возможно воздействие других природных факторов: изменяющихся параметров и элементов залегания рудных тел.

Напряженное состояние рудовмещающего массива оказывается под воздействием тектонических нарушений, характеризующихся повышенной степенью трещиноватости горных пород, к районам которых приурочено

значительное число динамических явлений; в последнее время количество их растет в области геодинамически активного разлома «Восточного» (рис. 1.3).

9 9 9

сентябрь октябрь ноябрь декабрь янаарь феараль март апрель май июнь июль август сентябрь октябрь ноябрь декабрь

■ толчок ■ стреляние с интенсивное заколообразование

Рисунок 1.2. Помесячное распределение проявлений горного давления в период 2010-2011 гг. на Южном месторождении

Так 23 января 2011 г. в блоке 6-217 горизонта 480 м был зарегестриро-ван микроудар (как взрыв ВВ), в результате произошел выброс породы в выработанное пространство, целик разрушился в форме языка.

Нельзя исключить и влияния техногенных (или технологических) факторов: очистной выемки, приводящей к дополнительной пригрузке конструктивных элементов системы разработки в зоне опорного давления; высокой изрезанности горного массива на участках сближенных выработок и их сопряжений; наличия различного рода целиков.

0 100 м

1 I I

— очаги горных ударов;

— очаги микроударов

| • ] — очаги толчков в массиве за весь период отработки до 2007 г.;

|—_ тектонические нарушения%: 1 - в зоне разломов "Эльдорадо":

_I 2 - в зоне разломов "Восточная"; 3 - в зоне разломов "Западная"

красным цветом выделены очаги динамических проявлений, зарегистрированных на Южном месторождении в 2007-08 гг., синим цветом в 2008-2010 гг., зеленым 2011 г. соответственно

Рисунок 1.3 - Схема расположения очагов динамических проявлений горного давления в массиве Южного месторождения (в проекции на рудную жилу № 4)

Подавляющее большинство толчков пространственно приурочено к району ведения очистной выемки в блоках (рис. 1.3). В 63 % случаев на руднике целики выступали как объекты динамических проявлений горного давления, а оценка их потенциальной удароопасности, проведенная по результатам бурения скважин на дискование керна, показала, что 75 % обследованных целиков характеризуются категорией «опасно», согласно [48].

В этом же районе располагается жильное месторождение вольфрамовых руд Забытое, находящееся на начальной стадии освоения и имеющее схожее геологическое строение, при разработке которого также прогнозируются опасные проявления горного давления.

Принимая во внимание рост количества и интенсивности динамических проявлений горного давления с углублением горных работ на Южном месторождении, и прогнозируемую ситуацию на месторождении Забытое, возникла необходимость выявить потенциально удароопасные участи в шахтном поле рудного и породного массивов, установить особенности перераспределения напряжений в зоне опорного давления при отработке очистных блоков.

Таким образом, возникает необходимость постановки научной задачи изучения влияния изменчивости параметров и элементов залегания рудных тел на удароопасность конструктивных элементов систем разработки в условиях отработки глубоких горизонтов месторождений, входящих в группу жильных месторождений Восточного Приморья.

1.2. Условия возникновения горных ударов на рудных месторождениях и представления о их механизме.

Изучению механизма и условий проявления горных ударов на рудных месторождениях посвящены работы Авершина С.Г., Айтматова И.Т., Ботаева А., Довбы A.C., Егорова П.В., А.П. Запрягаева, А.Н. Зорина, В.П.Кузнецова, Н.Кука, А.М. Линькова, Мансурова В.А., Л.И. Сосновского, А.Н.Ставрогина, A.A. Филинкова и многих других.

По мнению большинства авторов, общими для формирования горных ударов на рудных месторождениях являются следующие условия [1,3,95,115]:

- напряженное состояние массива горных пород;

- склонность горных пород к накоплению упругой энергии деформации и хрупкому разрушению (как правило, горные удары приурочены к прочным и средней прочности породам).

Другое необходимое условие формирования горных ударов: породный массив должен находиться в состоянии трехосного неравнокомпонент-

ного сжатия, причем хотя бы одна из действующих сжимающих сил должна

18

превосходить предел прочности пород данного типа на одноосное сжатие. Такие условия создаются в верхней части земной коры во всех крепких и средней крепости горных породах на больших глубинах, при общем горизонтальном перемещении породных плит и блоков. Нередко достаточным условием является и ситуация, когда хотя бы одна из действующих сжимающих сил внезапно исчезает, либо снижается до критической величины. При этом массив не в состоянии сопротивляться, а главная действующая сила изменяется на растягивающую силу; оставшиеся две сжимающие силы имеют в своем составе силу, превосходящую предел прочности горных пород на одноосное сжатие.

Необходимые и достаточные условия для возникновения горного удара складываются чаще всего при ведении взрывных работ. Установлена связь между горными ударами и взрывами. В результате предыдущей отбойки перед фронтом очистных работ на больших пространствах неотработанных рудных тел и окружающих пород наводится поле технологической трещино-ватости [33]. Следствием этого является увеличение площади вновь обнаженной поверхности, а также мгновенное существенное снижение прочности окружающего массива горных пород, снижение бокового отпора и значительное перераспределение напряжений [118]. Наблюдения за поведением массива показывают, что большинство динамических явлений провоцируются взрывными работами. Фрейдиным A.M. и Шалауровым В.А. установлено, что около 70 % всех случаев проявлений горного давления происходит в первые сутки после технологических взрывов с максимумом в интервале от 3 до 6 ч. В дальнейшем интенсивность проявлений прямо пропорционально снижается [96,108].

Другой причиной возникновения опасных проявлений горного давления может являться особенность производства подземных горных работ, которые часто ведутся на нескольких горизонтах одновременно. В результате на некоторые охранные, панельные или опорные целики, иногда вне зависимости от глубины разработки, внезапно добавляется нагрузка, вызванная от-

19

бойкой не только непосредственно соседствующих участков массива, но и на большом расстоянии от них. Трещиноватый массив переводится в перенапряженное состояние, в результате чего давление налегающих пород превосходит предел прочности пород на сжатие. Достаточным же условием в данном случае является наличие множества имеющихся трещин, которые являются свободными поверхностями.

Одним из часто встречаемых технологических факторов, способствующим возникновению горных ударов при отработке месторождений является оставление целиков в отработанном пространстве. Примером может служить исследуемое Южное месторождение, технология отработки на котором предусматривает оставление междукамерных целиков, которые нередко испытывают значительные нагрузки, близкие к пределу прочности слагающих их пород, что говорит об их высокой удароопасности [107].

Считается, что для возникновения горных ударов необходимо наличие следующих условий [1,15, 57]:

- горная порода должна быть склонна к хрупкому разрушению;

- возникающие в краевых частях массива нагрузки должны быть достаточными, чтобы смогло произойти разрушение определенного объема породы (руды) и высвобождение накопленной энергии.

Но кроме этих условий значительное влияние на удароопасность массива горных пород оказывают его структуры. По мнению Мансурова В.А., опасными местами концентрации напряжений при прочих равных условиях являются: жесткие прочные породы и их прослои; контакты различных слоев и тектонические нарушения, особенно их окончания; лежачие бока тектонических нарушений; замки и ненарушенные крылья складок; внутренняя дуга тектонических нарушений и некоторые другие [75].

Подземная разработка месторождений полезных ископаемых осложняется большим многообразием проявлений процесса сдвижения горных пород [119].

Таким образом, необходимые и достаточные условия возникновения горных ударов, а также их интенсивность в различной степени определяются рядом природных (неуправляемых) и техногенных (управляемых) факторов и их сочетанием [22,45,67,91].

Природные факторы существуют, независимо от того как отрабатывается месторождение, и играют главенствующую роль, а техногенные, накла-дываясь на природные, выступают в роли «спускового крючка». В подобных обстоятельствах проявления горного давления в динамической форме могут быть инициированы любыми динамическими пригрузками.

Определить возможное месторасположение перенапряженных локальных участков массива трудно до начала ведения горных работ. При проходке выработок такие участки встречаются неожиданно и нередко приводят к катастрофическим последствиям. Поэтому важным этапом в разработке безопасных способов ведения горных работ является знание механизма формирования горного удара в конкретных условиях месторождения. Рассматривать механизм горного удара необходимо в тесной связи с процессами, происходящими в породах, окружающих выработку. Большое разнообразие геологических и горнотехнических условий разработки месторождений порождает множество механизмов горных ударов. В любом случае горный удар в своем развитии проходит несколько стадий [45,67,91,115].

- стадия, предшествующая горному удару, когда система горных пород достигает такого напряженно-деформированного состояния, при котором становится возможным переход отдельных ее участков в предельное состояние;

- стадия потери устойчивости, когда в месте разрушения реализуется условие мягкого разрушения;

- стадия распространения волн динамического разрушения - стадия спонтанного разрастания очага разрушения пород и его затухания.

Существуют различные гипотезы объяснения общего механизма динамических проявлений горного давления (горных ударов). Связано это с тем,

21

что отсутствует общепризнанная теория механизма разрушения твердых тел. В этой связи существует только несколько серьезно проработанных гипотез о причинах разрушения горных пород при горных ударах.

Так в ранних работах зарубежных исследователей рассматривались удары давления и собственно горные удары, разрабатывались теории балки, свода и разрушения опор, рассматривались внутренние и внешние горные удары. Общим в этих взглядах является то, что «взрыв» участка массива происходит под влиянием внешней нагрузки, которая увеличивается постепенно или внезапно со стороны вышележащей толщи.

Среди российских исследователей можно выделить академика С.Г. Авершина и профессора И.М. Петухова. С.Г. Авершин считает причиной горных ударов накопление в массиве пород больших запасов упругой энергии и затем разрушительное ее высвобождение. Автор исходит из того, что упругие силы, деформируя массив, совершают работу, которая равна сумме произведений этих сил на деформации, ими вызываемые. В результате, накапливается энергия в массиве, способная совершить работу по восстановлению его первоначальной формы. Горные удары возникают на участках перенапряжения массива, в зоне высокого опорного давления.

Большого внимания заслуживает точка зрения проф. И.М.Петухова. Он сформулировал принципиальное положение о механизме горных ударов в следующем виде: хрупкое разрушение пород в виде горного удара носит характер цепной реакции [91]. В зоне, находящейся в критическом состоянии, при появлении трещин-разрывов концентрация напряжений вокруг них приводит к разрушению материала с переходом потенциальной энергии этой зоны в кинетическую и как следствие - к выбросу материала в сторону целика, кровли или почвы.

Реализация горного удара в массиве происходит в виде волны разрушения: с одной стороны от ее фронта материал сохраняет связность, а с другой представлен не связанными между собой элементами. Волна разрушения

перемещается от обнаженной поверхности вглубь массива. Толщина фронта

22

определяется характерным размером отделяющихся кусков. Горный удар прекращается вследствие ограниченности объема материала перед фронтом обрушения, при образовании достаточно устойчивой формы полости, при вхождении волны в область, где ее распространение в силу тех или иных причин затруднено.

Выдвигают и новые модели механизма горных ударов. Так, К.В. Хал-кечев [143] предложил фрактальную кластерную модель механизма горных ударов, согласно которой при ведении горных работ происходит существенное перераспределение поля напряжений в породном массиве и начинает работать механизм концентрации напряжений за счет взаимодействия зерен (минералов), расположенных вплотную друг к другу. К нему добавляется механизм концентрации напряжений при взаимодействии между собой тел горных пород. Все это может привести к обильному трещинообразованию между зернами, минералами, горными породами «благоприятной» и «неблагоприятной» ориентации. Соединяясь между собой, трещины могут образовывать неустойчивые конфигурации, допускающие относительное смещение кусков породы. Эти конфигурации ведут к возникновению нового иерархического уровня, который в принципе не может обладать переданным ему свойством в виде упругости. Еще одним важным фактором подготовки горного удара является возможность смещения одних кусков породы относительно других при определенных нагрузках.

Динамические формы проявления горного давления классифицируют по различным признакам: по физическому признаку - причине их возникновения, по топологическому признаку - месту проявления ударов, по удаленности очага разрушения от обнажения и другим [126]. Наибольшее распространение в нашей стране получила классификация проф. И.М. Петухова, основанная на разделении проявлений горного давления (горных ударов) по месту проявления, интенсивности и характеру проявления. Автор предлагает разделять горные удары по месту проявления на удары: в краевых частях

подготовительных выработок, в краевых частях очистных выработок и в це-

23

ликах. По интенсивности проявления горного давления разделяет на собственно горные удары, и, близкие и зачастую предшествующие явления, которые хотя и не представляют непосредственной опасности для людей и сохранности выработок, но служат начальными формами, предвещающими возможность более интенсивных разрушений: микроудары, толчки и стреляния [95].

И.Т. Айтматов выделяет 2 типа горных ударов: горные удары гравитационного типа, обусловленные высокой концентрацией напряжений в конструктивных элементах систем разработки, и тектонические, обусловленные взаимодействием выработанного пространства с ближайшими тектоническими нарушениями [3].

Широко используется классификация опасных динамических явлений по энергетическому признаку - количеству сейсмической энергии, выделяющейся при горном ударе, и, соответственно, по степени и объему происходящего при этом разрушения массива. В соответствии с этой классификацией выделяют: микроудары - явления, при которых выделяется менее 10 Дж энергии; слабые горные удары - от 10 до 100 Дж., представляющие собой локальные разрушения и выброс пород в выработку; средние горные удары -до 10000 Дж; сильные горные удары - свыше 10000 Дж сейсмической энергии.

На отрабатываемом месторождении горное давление в любой момент времени определяется влиянием природных и техногенных факторов. При этом геотехнология отработки должна предусматривать систему мероприятий по снижению интенсивности динамических проявлений горного давления и их энергии.

Повышение эффективности и безопасности разработки рудных месторождений, склонных и опасных по горным ударам, может быть обеспечено только по результатам исследования факторов, определяющих природу и механизм горного давления в конкретных условиях. В связи с этим для исследуемых нами объектов - жильных месторождений Восточного Приморья -

24

выявляется необходимость постановки научных задач изучения физико-механических свойства пород и руд, а также тенденций их изменения с глубиной, исследования закономерностей формирования и распределения напряжений в конструктивных элементах системы разработки (в том числе путем математического моделирования), выявить влияние природных и технических факторов. Для обоснования необходимых при отработке рассматриваемых месторождений мер безопасности целесообразна также постановка отдельной научной задачи: установления влияния основных элементов залегания рудных тел, а также параметров систем разработки на геомеханическое состояние разрабатываемого массива.

1.3. Анализ методов изучения напряженного состояния разрабатываемого массива горных пород

Опыт отработки и эксплуатации большинства рудных месторождений показывает, что естественное напряженное состояние массива в целом является весьма сложным и неоднородным. В его формировании участвуют напряжения, обусловленные:

- влиянием гравитационных сил;

- факторами региональной тектонической природы;

- локальной физической неоднородностью и структурной расчлененностью массива.

Если напряженное состояние массива определять только действием гравитационных сил, то согласно гипотезе А.Н. Динника [38] главное напряжение в вертикальной плоскости

а2 = у#, (1.1)

где у - объемный вес пород, Н/м3;

Н- глубина рассматриваемой точки от дневной поверхности, м.

В результате действия вертикальных сил в массиве пород в вертикальном и горизонтальном направлениях возникают деформации. Вследствие бокового зажима пород горизонтальные деформации вызывают силы горизонтального или бокового распора. Величина этих сил зависит от значения вер-

25

тикальных компонент напряжений о2 и коэффициента бокового распора Кр и определяется из соотношения

стх= оу = Кр ■ о2, (1.2)

где Ох, оу - горизонтальные напряжения, обусловленные боковым распором гравитационных сил, МПа;

Кр - коэффициент бокового распора, зависящий от механических характеристик горных пород и для сплошного массива определяемый величиной коэффициента Пуассона V

Кр = у/(1-у) (1.3)

Использование приведенных выше выражений возможно для определения гравитационных напряжений верхней (нагорной) части массива. При этом существенно влияет на величину напряжений в массиве пород рельеф местности. На участках массива, расположенных под возвышенностью, гравитационные напряжения высокие, на участках расположенных под каньонами, - минимальны. На участках, где рельеф местности меняется, возникает концентрация касательных напряжений [4].

Для массива расположенного на большой глубине, по гипотезе А.Гейма, происходит выравнивание компонент напряжений в результате развития пластических деформаций и релаксации напряжений, и величина их всецело зависит от глубины их залегания и распределяется по гидростатическому закону, т.е.

сх=сгу = с2=уН (1.4)

Согласно существующим научным представлениям, тектонические силы, формирующие тектоническую составляющую тензора напряжений, начинают действовать в литосфере на глубине ниже дна долин и на напряженное состояние возвышенностей влияния не оказывают [133].

Результаты многочисленных экспериментальных данных о действующих в земной коре напряжениях, полученные во многих районах мира путем непосредственных измерений в подземных горных выработках [3, 16, 21, 133, 151] свидетельствуют о большей неоднородности тектонических полей напряжений, чем гравитационных и проявляющейся в изменениях величины и ориентации главных нормальных напряжений (оь ау, а2) и максимальных касательных напряжений (ттах) в пространстве. К тому же силы тектонического происхождения опасны тем, что они сопровождаются мощным сотрясатель-

ным эффектом, выделением большой энергии и в наименьшей степени прогнозируются.

Одной из причин создания удароопасной ситуации на месторождении является то обстоятельство, что в некоторых местах главные напряжения в горизонтальной плоскости значительно (в 2-5 раз) превосходят напряжения от веса вышележащих пород [108]. Для обеспечения безаварийной отработки запасов месторождений, необходима адекватная оценка формирования техногенных полей напряжений и прогнозирование геомеханической обстановки.

В настоящее время прогноз динамических проявлений горного давления на месторождениях осуществляется путем:

- выявления признаков удароопасности при периодическом визуальном осмотре горных выработок;

- оценки потенциальной удароопасности горных пород по результатам изучения их прочностных и упругих свойств;

- изучение напряженного состояния массива горных пород различными методами.

Визуальные наблюдения позволяют в короткий срок и на большой площади оценить напряженность пород на обнажениях выработок, а также определить характер и интенсивность проявления горного давления [14,103].

Направление действия максимальных сжимающих напряжений оценивают при помощи сопоставления с зоной разрушения на контуре выработок и скважин. Для этого места разрушения наносят на планы горных работ и по их пространственному расположению оценивают направление главных усилий, качественную характеристику поля напряжений.

Так, в случае гидростатического распределения напряжений в массиве (o-j = а2 = сг3) разрушения одинаковой интенсивности будут наблюдаться как в стенках, так и в кровле разноориентированных горизонтальных выработок и по всему контуру - вертикальных выработок.

Если же наиболее интенсивно разрушаются стенки горизонтальных выработок, то в массиве наибольшее главное напряжение направлено вертикально. Преимущественное разрушение кровли горизонтальных выработок свидетельствует о превышении горизонтальных напряжений над вертикальными. Если одно горизонтальное напряжение существенно больше другого,

то в стенках вертикальных выработок разрушения будут происходить в плоскости, перпендикулярной направлению максимальных напряжений.

По данным визуального обследования можно сделать и ориентировочные количественные оценки действующих напряжений. Для наиболее крупных вывалов и обрушений оценочные расчеты горизонтальных напряжений могут быть выполнены по формуле (1.5) из работы [55].

У

2/(1/а + 1/6) (1.5)

где а, Ъ- размеры вывалов в плане, м;

/- коэффициент трения по поверхностям структурных ослаблений. Изучение напряженного состояния массива горных пород является сложной задачей. В настоящее время на отрабатываемых месторождениях применяют различные методы исследования напряженно-деформированного состояния горного массива. Известно, что напряженно-деформированное состояние приводит к образованию трещин, их росту и далее к разрушению приконтурной части массива. Предвестниками разрушения при этом выступают акустические, электромагнитные и оптические излучения, которые имеют хотя и разную физическую природу, но являются основой для дистанционного контроля устойчивости горного массива. Эти излучения напрямую связаны с процессами в массиве, которые вызывают изменения напряженно-деформированного состояния (НДС) массива горных пород. На основе измерения этих излучений разработано большинство геофизических методов, которые позволяют получить важную информацию о состоянии массива. Наибольшую известность получили сейсмоакустический, микросейсмический, электрометрический методы, а также метод, основанный на регистрации естественного электромагнитного излучения ЕЭМИ [30, 94, 108,133]. По размеру изучаемых площадей геофизические методы подразделяются на локальные (ультразвуковой, метод регистрации ЕЭМИ) и региональные (сейсмический и сейсмоакустический).

Из многообразных геофизических методов контроля особое место занимает сейсмоакустический, поскольку он весьма технологичен. Его достоинства - простота установки геофонов и измерений, возможность получения непрерывной интегральной информации о процессах, происходящих непосредственно в самом массиве, не прерывая ведение добычных и подготови-

тельных работ. Инструментом исследования служит сейсмоакустическая аппаратура: сейсмоакустический комплекс «Гроза-16», выпускаемый в Красноярске НПО «Сибцветметавтоматика», «Прогноз», выпускаемый силами ВНИМИ и ИФ, система АСКГД «Prognoz-ADS», разработанная в Институте горного дела ДВО РАН) [109]. Научные исследования по применению этого метода в горном деле развиваются во многих странах, в частности на территории США, Китая, Польши, Чехии [36, 60, 95, 148,149, 154, 155, 156]. Современная геофизическая аппаратура характеризуется широким использованием компьютеризированных устройств для цифровой регистрации и обработки больших объемов информации. Все это позволят по новому подойти к самому процессу получения и обработки геофизической информации. Мониторинговые сейсмические аппаратуры работают на Кировском руднике (Апатиты), СУБРе, в Березниках, Таштаголе, Южном, Николаевском и др.

В отдельную группу можно выделить бесконтактные геофизические методы, позволяющие «просвечивать» массив на большие глубины (активные методы электрометрии - подземное электрическое зондирование и электрокаротаж, георадарное зондирование) [12, 70, 124] или улавливать акустические и электромагнитные сигналы, поступающие с больших глубин (пассивные методы). Среди них можно выделить метод, основанный на регистрации электромагнитного излучения (РЭМИ) и по трещиноватости [5].

Достаточно хорошо разработаны деформационные методы измерения полных (абсолютных) значений напряжений, действующих в массиве (методы разгрузки и гидроразрыва), основанные на регистрации механических перемещений и деформаций в процессе механического возмущения напряженного состояния массива [6, 72, 90, 128]. Вышеуказанные методы имеют ряд недостатков. Один из них заключается в их значительной трудоемкости, другой - в получении только качественной картины распределения напряжений.

Разработанный в последние годы и нашедший широкое практическое применение метод геодинамического районирования (ГРМ), объединяющий комплекс геоморфологических и тектонофизичских методов [9], позволяющий выделять блочную структуру месторождений, тектонически-напряженные зоны и оценивать естественное напряженное состояние массива горных пород в районе месторождений еще до начала его освоения. Лежащие в основе ГРМ тектонофизические методы не позволяют определять в

массиве, действующие напряжения. Однако для эффективного планирования горных работ в удароопасных условиях часто бывает достаточным использование относительных характеристик напряженного состояния, соотнесенных с трудностями поддержания горных выработок [71].

Для оценки напряженно-деформированного состояния краевых частей массива в пределах выработки, целиков и других отдельных участков горного массива применяется ряд геомеханических методов, основанных на изучении поведения горных пород при бурении скважин: метод дискования керна, вдавливания пуансона в стенки скважин, метод буровой мелочи [48] параллельных скважин, струнным методом и методом глубинных реперов [26].

Из приведенных выше методов, широкое применение получил метод дискования керна, рекомендованный в качестве базового при прогнозе уда-роопасности на рудных шахтах, а на угольных шахтах - метод буровой мелочи. Для установления категории удароопасности данными методами используют номограммы. Номограммы разрабатываются для каждого метода прогноза на основе обобщения данных, полученных в процессе изучения напряженного состояния массива горных пород вокруг выработок и проявлений горных ударов на отдельном месторождении.

Косвенную оценку напряженности массива горных пород можно произвести, используя механолюминесцентный метод, который основан на регистрации сильного электрического поля, возникающего в напряженно-деформированном массиве за счет пьезоэффекта, электрострикции и других механоэлектрических процессов [37].

Следует отметить, что основная часть методов оценки напряженного состояния и удароопасности горных выработок, применяемых в настоящее время на подземных рудниках, предполагает бурение контрольных скважин. А это влечет значительные дополнительные трудозатраты и снижение безопасности работ, особенно в выработках большого сечения. Разработанный комплекс «КРВ-Лазер» и метод контроля разрушения выработок (КРВ) в Горном институте Кольского научного центра позволяют сканировать сечения горных выработок и на основе установленных параметров сечения рассчитать относительную величину площади зоны разрушения [59].

Как уже упоминалось выше, массив горных пород является весьма сложной средой, которая к тому же находится под одновременным воздейст-

30

вием большого числа факторов как естественного, так и техногенного происхождения.

В результате в различных частях одного и того же участка породного массива при ведении горных работ одновременно могут происходить процессы деформирования самого различного характера - процессы упругого деформирования, необратимые пластические деформации и, наконец, процессы смещений и разрушений пород с разрывом сплошности. Кроме того, на каждом конкретном участке выработки или массива имеет место своя конкретная ситуация, своё сочетание действующих факторов. В результате для снижения напряженности участка массива применяют либо технические [7, 10, 18, 23, 41, 43, 48, 89, 96, 123, 135] методы, в большинстве случаев основаны на изменении физико-механических свойств пород массива или поддержании контура выработки, либо технологические методы, основанные на изменении параметров применяемых геотехнологий [17, 18, 46, 50, 67, 69, 78, 88, 130, 141, 142], либо их комплекс.

Для уточнения данных, полученных при натурных измерениях и изучении состояния массива горных пород, в конкретной ситуации широко применяют расчетные методы, основанные на аналитических расчетах, позволяющие произвести качественную и количественную оценки напряженно-деформированного состояния массива. Применяют также физическое моделирование (центробежное, на эквивалентных материалах, на электропроводящей резине, поляризационно-оптическое) или методы математического моделирования (конечных элементов, граничных элементов, конечных разностей), моделирование различных технологических схем ведения горных работ, и если необходимо, - с элементами защиты от опасных геомеханических явлений. В качестве граничных условий используют первоначальные напряжения, прочностные и деформационные свойства массива, особенности его геологического и тектонического строения и др.

Известно, что в натурных условиях весьма ограничены возможности варьирования параметрами геотехнологии и последовательностью ведения горных работ, тогда как при моделировании можно проследить влияние основных параметров в самых широких пределах.

В последние годы математическое моделирование методами конечных (МКЭ) и граничных элементов (МГЭ) стало одним из важнейших составляю-

щих научного исследования в области горной геомеханики. Это обусловлено их относительно малой трудоемкостью и универсальностью программного обеспечения.

Оба метода [116] позволяют решать как упругие, так и неупругие задачи в однородных и неоднородных массивах и сводят саму задачу к решению системы линейных алгебраических уравнений. При этом система уравнений, получающаяся при использовании МКЭ, имеет ленточную структуру при моделировании любой среды. Использование же МГЭ приводит к образованию заполненной матрицы коэффициентов для однородной среды и блочно-ленточной матрицы для неоднородных сред. Эта особенность приводит к тому, что при моделировании неоднородных сред применение МКЭ в вычислительном отношении оказывается более выгодным, чем использование МГЭ [7,80].

Вместе с тем при построении любого вида моделей воспроизводятся только общие, принципиально существенные особенности изучаемых явлений и чётко отбираются действующие факторы, которыми в процессе модельных исследований можно варьировать. Так численное моделирование в плоской постановке задачи используют для оценки влияния отдельных факторов: горно-геологических [51, 96], технологических [7, 29, 81] и др.; для учета совокупности влияния вышеупомянутых факторов на напряженное состояние горного массива моделирование необходимо выполнять с построением объемных моделей, что в свою очередь является очень трудоемким процессом [101, 140].

Учитывая преимущества и недостатки обоих подходов, можно сказать, что оптимальное сочетание натурных исследований с моделированием позволяет всесторонне исследовать изучаемые процессы и явления в массиве, выявить как общие закономерности, так и влияние отдельных факторов. Реже используются моделирование способом фотоупрутости по методике ИГД УрО РАН [86].

Таким образом, приведенные обобщения указывают, что все многообразие разработанных и используемых к настоящему времени методов и средств исследований геомеханического состояния массива на месторождениях обусловлено сложным характером напряженно-деформированного состояния массивов, в формировании которого участвуют многочисленные трудноучитываемые природные (изменчивость параметров и элементов зале-

гания) и техногенные (сложная геометрия формирующихся выработанных пространств, наличие разнообразных целиков) факторы. Влияние этих факторов на напряженное состояние разрабатываемых массивов остается недостаточно изученным. Для повышения надежности и достоверности прогноза удароопасности на месторождениях жильного типа, а также обоснования и усовершенствование комплекса специальных мероприятий для обеспечения безопасности горных работ, необходимы исследования геомеханического состояния горного массива (как в процессе отработки, так и на стадии проектирования), при сочетании натурных исследований с исследованиями на объемных математических моделях. На примере месторождений Южное и Забытое представляется возможность изучения всех указанных вопросов.

Цель работы состоит в разработке и геомеханическом обосновании мер безопасности при освоении жильных месторождений Восточного Приморья, склонных и опасных по горным ударам.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие основные задачи:

- изучить структурно-геологические, горнотехнические и геомеханические условия разработки месторождений Южное и Забытое, являющихся типовыми представителями жильных месторождений Восточного Приморья;

- обосновать граничные условия для численного моделирования напряженно-деформированного состояния (НДС) массивов горных пород, разработать и реализовать конечно-элементные модели для оценки техногенного поля напряжений;

- оценить степень влияния условий и элементов залегания рудных тел на величину и характер распределения напряжений в рудно-породном массиве;

- установить закономерности формирования природно-техногенных полей напряжений на различных стадиях отработки сложноструктурных жильных месторождений;

- разработать рекомендации по повышению безопасности горных работ в условиях динамических проявлений горного давления.

Заключение диссертации по теме «Геомеханика, разрушение пород взрывом, рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика», Потапчук, Марина Игоревна

Выводы по главе 4.

1. Удароопасные участки месторождений Южное и Забытое необходимо отрабатывать с применением рекомендуемых, изложенных ниже, мер геомеханической безопасности.

2. Отработку глубоких горизонтов месторождения Южное системой подэтажными штреками рекомендуется осуществлять с использованием метода предварительной разгрузки потенциально удароопасных участков (междукамерных целиков и рудного массива верхнего подэтажа) скважинами, пробуриваемыми из выработок верхнего подэтажа. Расположение разгрузочных скважин зависит от угла падения рудного тела: при наклонном - перпендикулярно направлению максимальных напряжений; при крутом - под углом 45 град к нему. Параметры разгрузочных скважин: длина 8 м, диаметр не менее 100 мм, шаг бурения не более 0,25 м

3. При отработке месторождения Забытое системой с магазинировани-ем руды рекомендуется снижение опасных концентраций напряжений в междуэтажных целиках путем камуфлетного взрывания шпуровых зарядов на разгрузочные (компенсационные) скважины. Расположение разгрузочных скважин в массиве вмещающих пород: по направлению действия максимальных напряжений под углом 90-105 град к рудному телу. Параметры разгрузочных скважин: длина 10 м, диаметр 105 мм); параметры камуфлетных шпуров: длина 9 м, диаметр 105 мм, шагом бурения не более 5d.

4. Мероприятия по обеспечению геомеханической безопасности должны сопровождаться визуальными наблюдениями и геомеханическим мониторингом с позиции контроля установленных потенциально удароопасных конструктивных элементов систем разработки.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации изложены научно обоснованные технические и технологические решения по разработке комплекса мер безопасности на основе установленных закономерностей распределения напряжений в конструктивных элементах систем разработки жильных удароопасных месторождений Восточного Приморья, имеющие существенное значение для развития горнорудной промышленности страны.

Основные, научные и практические результаты исследования заключаются в следующем:

1. Горно-геологические и геомеханические условия разработки удароопасных жильных месторождений Восточного Приморья (Южное, Забытое и другие) характеризуются особенностями, оказывающими существенное влияние на напряженное состояние массива горных пород: значительная (до 400 м и более) глубина горных работ, структурная неоднородность литологи-ческого комплекса, изменчивость параметров и элементов залегания рудных тел, а также особая региональная геодинамика и тектоническая активность, определяемая взаимодействием Охотоморской и Амурской литосферных плит и особенности применяемых технологий.

2. Современное тектоническое поле напряжений в районе рассматриваемых месторождений отличается преобладанием субгоризонтальных сжимающих напряжений, превышающих гравитационную составляющую в 1,82,5 раза от веса налегающей толщи пород; максимальное горизонтальное напряжение ориентировано в направлении от субширотного до С-В и обусловлено перемещением в указанных направлениях блоков земной коры от Цен-трально-Сихотэ-Алиньского разлома.

3. Выявлена взаимосвязь характера распределения напряжений в междуэтажных целиках с изменением высоты замагазинированной руды в процессе выпуска. С выпуском руды в над- и подштрековых целиках происходит снижение нормальных и касательных напряжений, минимум которых наблюдается при высоте магазина 25 м, продолжение выпуска руды сопро

137 вождается ростом напряжений в 1,2-1,3 раза, достигающих максимума при полной отработке очистного блока.

4. Установленные численными методами основные закономерности распределения напряжений в конструктивных элементах системы разработки подэтажными штреками заключаются в следующем: наиболее напряженными являются междукамерные целики и краевые части массива двух верхних подэтажей, изменение вынимаемой мощности с 3 до 0,75 м приводит к снижению уровня напряжений на данных участках на 15-20 %; а увеличение длины выработанного пространства и угла падения рудного тела к росту напряжений, превышающих исходные в 2,5 - 3 раза на заключительных этапах отработки очистных блоков.

5. Опасное с позиции динамических проявлений горного давления геомеханическое состояние конструктивных элементов систем разработки может быть оценено через расчетные значения коэффициента концентрации нормальных напряжений, зависящего от природных и горнотехнических факторов (от мощности рудного тела и длины выработанного пространства). Максимальная концентрация напряжений в междукамерном целике наблюдается при мощности жилы 2,5 м и увеличивается по мере отработки блока, в массиве верхнего подэтажа - при длине выработанного пространства 35 м и увеличивается с ростом мощности рудного тела.

6. Меры безопасности в условиях отработки глубоких горизонтов уда-роопасных жильных месторождений Восточного Приморья системами подэтажными штреками и с магазинированием руды заключаются в следующем:

- заблаговременное выявление напряженных участков массива горных пород комплексов методов;

- применение специальных локальных мероприятий на стадии частичной отработки (1/2 длины) очистного блока;

- при залегании рудной жилы под углом 40-45 град снижение ударо-опасности междукамерных целиков двух верхних подэтажей (система подэтажных штреков) обеспечивается путем бурения разгрузочных скважин, перпендикулярно направлению действия максимальных напряжений,

- междуэтажных целиков (система с магазинированием руды) при крутопадающем залегании (75-90 град) камуфлетным взрыванием шпуровых зарядов на разгрузочные скважины, по направлению действия максимальных напряжений.

Использование рекомендованных технических и технологических решений обеспечивает повышение безопасности горных работ.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Потапчук, Марина Игоревна, 2012 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Авершин, С.Г. Горные удары / С.Г. Авершин. - М: Углетехиздат, 1955.-235 с.

2. Агабалян, Ю.А. Оптимизация разработки весьма тонких рудных тел / Ю.А. Агабалян, А.Г. Оганесян, А.Г. Саркисян // Горный журнал. - 2005. - № 1.-С. 13-16.

3. Айтматов, И.Т. Геомеханика рудных месторождений Средней Азии / И.Т. Айтматов. - Фрунзе: Илим, 1987. - 246 с.

4. Айтматов И.Т., Ялымов Н.Г., Степанов В.Я. Геомеханика массивов горно- складчатых областей // Напряженное состояние породных массивов, техногенная геодинамика недр, геоэкология горных районов: Избр. труды Айтматова И.Т. - Бишкек: Илим, 2008. - С. 143-154.

5. Аппаратура регистрации сигналов ЭМИ в условиях подземных горных выработок / Вострецов А.Г. [и др.] // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. - 2008. - № 2. - С. 115-122.

6. Ардашев, К.А. Методы и приборы для исследования проявлений горного давления: справочник / К.А. Ардашев, В.И. Ахматов, Г.А. Катков. -М.: Недра, 1981.-128 с.

7. Барышников, В.Д. Геомеханическое обоснование размещения нарезных и очистных выработок при восходящей системе отработки подкарьерных запасов рудника «Айхал» / В.Д. Барышников, Л.Н. Гахова // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. - 2008. - № 2. - С. 47-55.

8. Батугина, И.М. О связи горных ударов с тектоническими движениями земной коры / И.М. Батугина // Вопросы горного дела. - Кемерово, 1967. - С. 96-97.

9. Батугина, И.М. Геодинамическое районирование месторождений при проектировании и эксплуатации рудников / И.М. Батугина, И.М. Петухов. -М.: Недра, 1988.-166 с.

10. Беликов, B.B. Эффективные средства и технологии поддержания выемочных подготовительных выработок в сложных горно-геологических условиях / В.В. Беликов // Уголь. - 2006. - № 7. - С. 19-21.

11. Бенявки, 3. Управление горным давлением / 3. Бенявки. - М.: Мир, 1990.-519 с.

12. Беркутов, В.А. Исследование напряженного состояния массива горных пород с применением метода электрометрии / В. А. Беркутов, Н.П. В лох, А.Д. Сашурин // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. - 1978. - № 4. - С. 98-101.

13. Бобров, Г.Ф. Проблемы изучения деформаций горных пород при сложном напряженном состоянии / Г.Ф. Бобров // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. - 1982. - № 2. - С. 24-35.

14. Богайчук, A.B. Методы визуальных и инструментальных геомеханических наблюдений на рудниках Талнахского рудного узла / A.B. Богайчук, М.А. Осиян // Горный журнал. - 2008. - № 11. - С. 32-35.

15. Ботаев, А. Горный удар в штольне рудника Белый Искр / А. Ботаев // Горный журнал. - 1960. -№ 7. - С. 37-38.

16. Булин, Н.К. Современное напряженное состояние земной коры / Н.К. Булин // Геология и геофизика. - 1973. - № 12. - С. 88-95.

17. Вашенков, В.Е. Исследования горного давления в условиях Дара-сунского рудника / В.Е. Вашенков, Ю.Ю. Гораш // Безопасность труда в промышленности. - 2001. - № 8. - С. 39-41.

18. Ведение горных работ на удароопасном Октябрьском месторождении / Б.М. Липчанский [и др.] // Горный журнал. - 1980. - № 12. - С. 21-24.

19. Вернигор, В.М. Предупреждение горных ударов и внезапных выбросов в горнодобывающей промышленности / В.М. Вернигор, В.Б. Кульчицкий // Горная промышленность. - 2006. - № 4. - С. 4-8.

20. Винокур, Б.Ш. Горные удары: предотвращение и прогнозирование / Б.Ш. Винокур // Безопасность труда в промышленности. - 1997. - № 5. - С. 48.

21. Влох, Н.П. Управление горным давлением на подземных рудниках / Н.П. Влох. - М.: Недра, 1994. - 208 с.

22. Влох, Н.П. Управление горным давлением на железорудных рудниках / Н.П. Влох, А.Д. Сашурин. - М.: Недра, 1974. - 184 с.

23. Воскобоев, Ф.Н. Активное управление напряженным состоянием геомассива и устойчивостью горных выработок / Ф.Н. Воскобоев, В.А. Полу-хин, В.В. Сащенко // Известия вузов. Горный журнал. - 2008. - № 2. - С. 6871.

24. Временные указания по приведению выработок в неудароопасное состояние методом бурения разгрузочных скважин и шпуров на рудниках производственного объединения «Апатит». - Апатиты-Кировск, 1989. - 18 с.

25. Геодинамика, магматизм металлогения Востока России. Ред. А.И. Владивосток.: Дальнаука. 2006. 981 с.

26. Геологические методы исследования массивов / В.И. Голик [и др.] // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2009. - № 3. - С. 89-93.

27. Геомеханическая оценка параметров проектируемой системы разработки месторождений вольфрамовых руд / И.Ю. Рассказов, Г.А. Курсакин, М.И.Рассказова (Потапчук), Б.Г. Саксин, В.И. Мирошников, Г.М. Потапчук // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2009. - № 6. - С. 155163.

28. Геомеханическая оценка технологии отработки крутопадающих рудных тел в удароопасных условиях / И.Ю. Рассказов, М.И. Рассказова (Потапчук), Г.А. Курсакин, Б.Г. Саксин, П.А. Аникин // Геодинамика и напряженное состояние недр Земли: материалы конференции с участием иностранных ученых. (Новосибирск, 6-10 июля 2009 г.) - Новосибирск: изд.-во ИГД СО РАН, 2010. С. 337-342.

29. Геомеханическое обоснование отставания очистных работ при одновременной отработке смежных панелей / Барях A.A. [и др.] // Вестник МГТУ им. Г.И. Носова. - 2010. - № 1. - С. 25-28.

30. Геофизические методы горных ударов / И.М. Петухов [и др.] - М.: Недра, 1975.-134 с.

31. Гзовский, М.В. Основы тектонофизики / М.В. Гзовский. - М.: Наука, 1975.-536 с.

32. Глотов В.В., Обоснование параметров горнотехнических систем при комплексном освоении территориально рассредоточенных жильных месторождений: дис.... докт. техн. наук / В.В. Глотов. - Чита., 2009. - 35 с.

33. Горные удары и особенности их проявления на рудниках Горной Шории / П.В. Егоров [и др.] // Горный журнал. - 1977. - № 8. - С. 61-63.

34. ГОСТ 21153.3-85. Породы горные. Методы определения предела прочности при одноосном растяжении. Введ. 01.01.1987. - М.: Изд-во стандартов, 1986.-е. 18

35. ГОСТ 24941-81. Породы горные. Методы определения механических свойств нагружением сферическими инденторами. Введ. 02.09.1981. - М.: Изд-во стандартов, 1981. - с. 14

36. Деглин, Б.М. Звукоулавливающая аппаратура нового поколения ЗУА-98-06 / Б.М. Деглин, A.A. Мелконян // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2008. - № 10. - С. 260-262.

37. Демьянов, В.В. Механолюминесцентный метод контроля напряженно-деформированного состояния горного массива / В.В. Демьянов, Р.Ю. Сорокин // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2009. - № 2. -С. 85-87.

38. Динник, А.Н. О давлении горных пород и расчет крепи круглой шахты / А.Н. Динник // Инженерный работник. - 1925. - № 7. - С. 1-12.

39. Дорошенко, В.И. К проблеме горных ударов на Южном месторождении / В.И. Дорошенко, A.B. Антипов, Ю.Ю. Пиленков // Горный журнал. -1994.-№3.-С. 56-61.

40. Егоров, П.В. Проявление динамической формы горного давления на рудниках Норильского ГМК / П.В. Егоров, Б.Г. Лоценюк // Сборник трудов ВНИМИ. - Л., 1975. - № 95. - С. 159.

41. Егоров, П.В. Опыт проведения выработок по удароопасным породам Джезказганского месторождения / П.В. Егоров, В.А. Редькин, В.Н. Попов // Цветная металлургия. - 1976. - № 9. - С. 17.

42. Еременко A.A. Совершенствование геотехнологии освоения железорудных удароопасных месторождений в условиях действия природных и техногенных факторов / Еременко A.A., Еременко В.А., Гайдин А.П. - Новосибирск: Наука, 2008. - 312 с.

43. Ермаков, Н.И. Особенности горно-тектонических ударов на Северобокситовых месторождениях / Н.И. Ермаков, Б.А. Вольхин // Горный журнал. - 1989.-№ 8.-С. 50-51.

44. Зотеев О. В. Научные основы расчета конструктивных параметров систем подземной разработки руд с учетом структуры: дис. ... д-ра техн. наук / О. В. Зотеев; УГГГА. - Екатеринбург, 1999. - 261 с.

45. Зубков, A.B. Геомеханика и геотехнология / A.B. Зубков. - Екатеринбург: Уро РАН, 2001. - 335 с.

46. Зубович, B.C. Снижение интенсивности геодинамических процессов при отработке калийных пластов с закладкой выработанного пространства на Старобинском месторождении / B.C. Зубович // Маркшейдерия и недропользование. - 2008. - № 4 - С. 35-39.

47. Изменение геодинамического режима и проявление техногенной сейсмичности при ведении крупно-масштабных горных работ на апатитовых рудниках в Хибинском массиве / A.A. Козырев [и др.] // Проблемы геодинамической безопасности: международное рабочее совещание (24-27 июня 1997 г.). - СПб.: ВНИМИ, 1997. - С. 66-71.

48. Инструкция по безопасному ведению горных пород на рудниках и нерудных месторождениях, объектах строительства подземных сооружений, склонных и опасных по горным ударам (РД 06-329-99) / Колл. авторов. - М.: ГП НТЦ по безопасности в промышленности Госгортехнадзора России, 2000. -66 с.

49. Интернет-страницаМр: //sideshow, jpl. nassa. dov/mbh/series. html]

144

50. Исследование закономерностей формирования очагов горных ударов в массиве пород Таштагольского месторождения / В.А. Квочин [и др.] // Разработка удароопасных месторождений. - Кемерово: КузПИ, 1986. - С. 63-70.

51. Исследование устойчивости контуров подготовительных выработок в зависимости от горно-геологических факторов методом конечных элементов /

B.C. Портнов [и др.] // Ресурсовоспроизводящие, малоотходные и природоохранные технологии освоения недр: VII международная конференция (г. Москва-Ереван, 15-19 сентября 2008 г.). -М.: Изд. РУДН, 2008.- С. 80-82

52. Исследовать изменения напряженности и удароопасности массива горных пород от влияния технологических процессов с целью разработки мер борьбы с горными ударами на месторождения цветных металлов: отчет о НИР (заключ.) / УНИПРОМЕДЬ, рук. В.И. Дорошенко ; исполн.: A.B. Анти-пов и др. - Свердловск., 1989. - 192 с. - Инв. № 756600.

53. Казикаев, Д.М. Геомеханика подземной разработки руд: учебник для вузов / Д.М. Казикаев. - М.: Изд-во МГГУ, 2005. - 542 с.

54. Казикаев, Д.М. Особенности геомеханических процессов и управление ими при совместной разработке месторождений / Д.М. Казикаев // Горный журнал. - 1986. - № 8. - С. 55-58.

55. Каспарян, Э.В. Устойчивость горных выработок в скальных породах / Э.В. Каспарян. - Л.: Наука, 1985. - 183 с.

56. Каталог горных ударов на рудных и нерудных месторождениях: Североуральское, Таштагольское, Октябрьское (Норильск), Юкспорское, Ку-кисвумчорское (ПО «Апатит», Кочкарское и другие месторождения. - Л.: 1989. - 182 с. (М-во угольной промышленности СССР, ВНИМИ).

57. Квапил Р. Теория горных ударов / Р. Квапил // Уголь. - 1958. - № 5. -С. 45-48.

58. Кинематика и границы Амурской плиты по данным GPS геодезии//

C.B. Ашурков [и др.] // Проблемы сейсмичности и современной геодинамики

Дальнего Востока и Восточной Сибири. Хабаровск - 2010. - С. 9-13.

145

59. Козырев, A.A. Мониторинг состояния подземных горных выработок по данным лазерного сканирования / A.A. Козырев, В.В. Тимофеев, К.Н. Константинов // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2009. - № 2. - С. 134-140.

60. Коптиков, В.П. Новые направления прогнозирования и борьбы с газодинамическими явлениями / В.П. Коптиков, A.A. Рубинский, Г.И. Колчин, Т.Я. Мхатвари // Уголь Украины. - 2007. -№11.- С.28-31.

61. Кузьмин, Ю.О. Современная геодинамика и вариации физических свойств горных пород / Ю.О. Кузьмин, B.C. Жуков. - М.: Изд-во МГГУ, 2004. - 262 с.

62. Курленя, М.В. Техногенные геомеханические поля напряжений / М.В. Курленя, В.М. Серяков, A.A. Еременко. - Новосибирск: Наука, 2005.

63. Курленя М.В., Кулаков Г.И., Храмцов В.Ф. Влияние разгрузочной щели на напряженное состояние днища рудных блоков // Физико-технические проблемы разработки. - 1990. - № 3. - С. 3-6.

64. Курсакин, Г.А. Технология разработки золоторудных жильных месторождений / Г.А. Курсакин. - Владивосток: Дальнаука, 2002. - 240 с.

65. Лабораторные исследования физико-механических свойств пород Забытого олово-вольфрамового месторождения: отчет о НИР / рук. В.В. Макаров. - Владивосток: ОО «ПО РАЕН», 2008. - 12 с.

66. Матвеев, И.Ф. Влияние технологии выемки рудных тел на возникновение горных ударов // Матвеев И.Ф., Ю.А. Шевелев., Н.И. Скляр. - Кемерово, Академия горных наук, 1997. - 123 с

67. Матвеев, И.Ф. Управление удароопасностью горного массива изменением параметров взрывной отбойки при разработке железорудных месторождений Сибири: автореф. дис. д-ра техн. наук / И.Ф. Матвеев. - Кемерово: Изд-во КузГТУ, 2004. - 34 с.

68. Мараков, В.Е. О некоторых геомеханических проблемах разработки Верхнекамского месторождения калийных солей / В.Е. Мараков, Н.Ф. Аникин // Горный журнал. - 2008. - № 10. - С. 55-59.

146

69. Мауленкулов, С.М. Управление горным давлением и сдвижением налегающих пород при выемке междукамерных целиков-столбов / С.М. Мауленкулов, И.Ш. Коган, В.К. Гердт // Горный журнал. - 1981. - № 1. - С. 44-48.

70. Мельников, H.H. Инновационные георадарные технологии изучения подповерхностной структуры и состояния природно-технических систем / H.H. Мельников, А.И. Калашник // Вестник Кольского научного центра. -2010.-№3.-С. 4-8.

71. Методические указания по профилактике горных ударов с учетом геодинамики месторождения / И.М. Батугина, И.М. Петухов, Ш.Б.Винокур и др. - Л.: ВНИМИ, 1983.-118 с.

72. Методы и средства решения задач горной механики / Г.Н. Кузнецов [и др.]. - М.: Недра, 1987. - 248 с.

73. Макаров, А.Б. Прикладная геомеханика: пособие для горных инженеров / Макаров А.Б. - М.: Горная книга, 2006. -391 с.

74. Мансуров, В.А. Прогнозирование разрушения горных пород / В.А. Мансуров. - Фрунзе: Илим, 1990. - 240 с.

75. Мансуров, В.А. Некоторые закономерности образования полей напряжений и разрывов в геологических структурах / В.А. Мансуров, И.С. Языков // Прогноз землетрясений. - М., 1982.

76. Моделирование геомеханических процессов при отработке крутопадающих рудных тел удароопасных месторождений / И.Ю. Рассказов, М.И. Рассказова (Потапчук), В.И. Мирошников, Б.Г. Саксин // Современные проблемы геодинамической безопасности при освоении месторождений полезных ископаемых / Санкт-Петербургский государственный горный институт (технический университет). - СПб, 2010. - (Записки горного института; Т. 188).-С. 121-125.

77. Морозов, Е.М. Метод конечных элементов в механике разрушений / Е.М. Морозов, Г.П. Никишков. - М.: Наука, 1980. - 256 с.

78. Напряженно-деформированное состояние массива в зоне очистной выемки / Б.В. Шрепп [и др.] // Горный журнал - 1979. - № 12. - С. 41-43.

79. Натурный эксперимент по моделированию плитных движений // В.Ю. Тимофеев [и др.] // Проблемы сейсмичности и современной геодинамики Дальнего Востока и Восточной Сибири. - Хабаровск, 2010 - С. 61-65.

80. Некрасов, C.B. Анализ напряженно-деформированного состояния пород в окрестности забоя плоской и вогнутой форм /C.B. Некрасов // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2009. - № 7. - С. 350-352.

81. Никольский, A.M. Геомеханическая оценка напряженного состояния убывающего целика при подходе очистного забоя к демонтажной камере / A.M. Никольский // Уголь. - 2009. - № 6 С. 49-51.

82. Новое в технологических схемах разгрузки удароопасных массивов / В.А.Редькин и др. // Горн.журнал. 1990. - № 8. - С. 48-50

83. О геодинамическом районировании месторождения Бейпяпо / И.М. Батугина [и др.] // Второй международный симпозиум по современным технологиям добычи угля: доклады. - Фузин. КНР, 1993. - С. 274-277.

84. О горно-тектоническом ударе на Таштагольском месторождении / A.A. Еременко [и др.] // Геодинамика и напряженное состояние недр Земли. -Новосибирск: ИГД СО РАН, 2001. - С. 293-296.

85. О напряженно-деформированном состоянии Николаевского месторождения / В.Д. Барышников [и др.] // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. - 1982. - № 2. - С. 3-11.

86. Обоснование параметров подземной геотехнологии крутопадающих сближенных жил Новоширокинского месторождения / E.JT. Сосновская [и др.] // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2009. - № 10. - С. 2832.

87. Опыт отработки разрезного блока на Восточном участке Ташта-гольского месторождения / В.А. Еременко [и др.] // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2005. - № 5. — С. 196-199.

88. Оценка эффективности элементов ударобезопасной технологии на Таштагольском руднике / Б.В. Шрепп [и др.] // Горный журнал. - 1989. - № 12.-С. 43-46.

89. Павлов, A.M. Управление горным давлением в криолитозоне при отработке наклонных маломощных жил на примере Ирокинденского месторождения / A.M. Павлов, Ю.М. Семенов // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2007. - № 11. - С. 30-34.

90. Павлов, В.А. Развитие метода гидроразрыва применительно к оценке напряженного состояния проницаемых горных пород / В.А. Павлов, A.B. Янкайте, C.B. Сердюков // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2009. - № 12. - С. 244-256.

91. Петухов, И.М. Горные удары на угольных шахтах // И.М. Петухов. - М.: Недра, 1972. - 221 с.

92. Петухов, И.М. Возникновение тектонически напряженных зон в горном массиве // И.М. Петухов, И.М. Батугина // Горный журнал. - 1988. -№7.-С. 50-53.

93. Петухов, И.М. Предотвращение горных ударов на рудниках / И.М. Петухов, П.В. Егоров, В.Ш. Винокур. - М.: Недра, 1984. - 231 с.

94. Петухов, И.М. О предотвращении горных ударов на глубоких рудниках СССР / И.М. Петухов, П.В. Егоров, B.C. Шаталов // Безопасность труда в промышленности. - 1971. - №1 0. - С. 5-7.

95. Петухов, И.М. Механика горных ударов и выбросов / И.М. Петухов, A.M. Линьков. - М.: Недра, 1983. - 280 с.

96. Повышение эффективности подземной разработки рудных месторождений Сибири и Дальнего Востока / A.M. Фрейдин [и др.]. - Новосибирск: Наука; СИФ, 1992. - 177 с.

97. Потапчук, М.И. Геомеханическая оценка технологии отработки глубоких горизонтов Южного месторождения / М.И. Потапчук, Г.А. Курса-кин, Г.М. Потапчук // Горный информационно-аналитический бюллетень. -2009.-№4.-С. 50-60.

98. Потапчук, М.И. Исследование особенностей формирования напряженного состояния конструктивных элементов системы разработки в условиях высокой изменчивости параметров рудного тела / М.И. Потапчук, Г.М. Потапчук // Проблемы недропользования: материалы IV научно-практической конференции, (г. Екатеринбург, 9-12 февраля 2010 г.). - Екатеринбург: УрО РАН, 2010. - С. 207-211

99. Потапчук, Г.М. Оценка напряженно-деформированного состояния в элементах проектируемой системы разработки месторождения вольфрамовых руд «Забытое» / Г.М. Потапчук, М.И. Рассказова (Потапчук) // Проблемы освоения недр в XXI веке глазами молодых: материалы 5 Международной научной школы молодых ученых и специалистов. (Москва, 11-14 ноября 2008 г.). - М.: ИПКОН РАН, 2008.-С. 56-59.

100. Потапчук, М.И. Оценка устойчивости конструктивных элементов системы разработки в условиях высокой изменчивости параметров залегания рудных тел / М.И. Потапчук, Г.М. Потапчук // Проблемы освоения недр в XXI веке глазами молодых: материалы 7-й Международной научной школы молодых ученых и специалистов. (Москва, 15-19 ноября 2010 г.). - М.: ИПКОН РАН, 2010.-С. 88-90.

101. Потемкин, Д.А. Моделирование процессов сдвижения массива горных пород при нисходящем порядке отработки рудного тела Яковлевского месторождения / Д.А. Потемкин // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2009. - № 5. - С. 137-141.

102. Проблемы отработки рудных блоков-целиков на больших глубинах в условиях Шерегешевского месторождения / Еременко A.A. [и др.] // Горный журнал. - 2007. - № 6.

103. Прогноз удароопасных рудных месторождений / П.В. Егоров [и др.]. // Сборник трудов ВНИМИ. - Л., 1976. - № 99. - С. 141.

104. Протодьяконов, М.М. Методика «определения прочности горных пород на образцах неправильной формы» / М.М. Протодьяконов,

150

B.C. Вобликов, Е.И. Ильницкая. - М.: Изд-во ИГД им. A.A. Скочинского, 1961.-8 с.

105. Протосеня А.Г. Геомеханика: Учебное пособие / А.Г. Протосеня, О.В. Тимофеев. СПб, 2008, 117 с

106. Рабочий проект на вскрытие и отработку гор. 440 м месторождения «Южное». - (г. Дальнегорск), (2008). - Т. 1, кн. 1. - 78 с.

107. Рассказов, И.Ю. Геомеханическая оценка применяемых технологий разработки удароопасных месторождений ОАО «ГМК «Дальполиме-талл» / И.Ю. Рассказов, М.И. Потапчук, С.П. Осадчий, Г.М. Потапчук // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2010. - № 7. - С. 137-145.

108. Рассказов, И.Ю. Контроль и управление горным давлением на рудниках Дальневосточного региона / И.Ю. Рассказов. - М.: Изд-во «Горная книга», 2008. - 329 с.

109. Рассказов, И.Ю. Особенности сейсмоакустического контроля геомеханического состояния массива горных пород в геодинамически активных районах / И.Ю.Рассказов, Г.А. Курсакин // Известия вузов. Горный журнал. -2006.-№6.-С. 22-28.

110. Рассказов, И.Ю. Оценка напряженно-деформированного состояния элементов системы разработки с закладкой с нисходящей выемкой / И.Ю. Рассказов, Г.М. Потапчук, В.И. Мирошников, М.И. Рассказова // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2008. - № 11. - С. 116-124.

111. Рассказов И.Ю. Численное моделирование современного поля тектонических напряжений в области сочленения Центрально-Азиатского и Тихоокеанского поясов// Тихоокеанская геология. 2006 № 5. с. 104-114

112. Рассказов И.Ю., Курсакин Г.А. оценка и контроль удароопасности массива горных пород на рудниках. - Владивосток: Дальнаука, 2001. - 167 с.

113. Результаты анализа данных GPS измерений (2003-2006 гг.) на Дальнем Востоке по Сихотэ-Алинской сети // В.Ю. Тимофеев [и др.] // Тихоокеанская геология. - 2008. - Т. 27. - № 4. - С. 39-49.

114. Результаты предварительной разведки месторождения «Забытого»: отчет об изысканиях Излученской партии за 1985-87 гг. / Рук. В.А. Земнухов. -Рощино, 1987.-250 с.

115. Ренёв A.A./ Горные удары. / Ренёв A.A., Егоров П.В., Сурков A.B. Кемерово. - Академия горных наук, 1996, -с. 351

116. Рыльникова, М.В. Геомеханика: учебное пособие / М.В. Рыльни-кова, О.В. Зотеев. - М., 2003. - 240 с.

117. Саксин, Б.Г. Принципы геодинамической типизации удароопасных рудных месторождений Амурского геоблока / Б.Г. Саксин, И.Ю. Рассказов // Проблемы комплексного освоения георесурсов: материалы IV междунар. науч. конф. - Хабаровск: ИГД ДВО РАН, 2011. - С. 125-131

118. Сафронов, В.Г. Проблемы горных ударов при строительстве и эксплуатации шахт Северо-Уральских бокситовых месторождений / В.Г. Сафронов, Б.Ш. Винокур, Ф.Л. Гаврилов // Горный журнал. - 1977 - № 9. - С. 6466.

119. Сашурин, А.Д. Геомеханические модели и методы расчета сдвижения горных пород при разработке месторождений в скальных массивах/ А.Д. Сашурин: дис. ...д-ратехн. наук. - Екатеринбург, 1995. - 357 с.

120. Свойства горных пород и методы их определения / Е.И. Ильницкая [и др.]. - М.: Недра, 1969. - 392 с.

121. Селивоник В.Т. Опыт отработки удароопасных бокситовых месторождений Северного Урала Электронный ресурс. / В.Г. Селивоник Электрон, дан.-2004-.Режим доступа: http://igd.uran.ru/geomech/articles/svg001/index.htm, свободный.

122. Сильнейшее техногенное землетрясение на руднике «Умбозеро»: горнотехнические аспекты / A.A. Козырев [и др.] // Горный журнал. - 2002. -№ 1. - С. 43-49.

123. Скобликов, В.В. Способ повышения устойчивости выемочных и магистральных горных выработок / В.В. Скобликов // Известия вузов. Горный журнал. - 2009. - № 3. - С. 4-6.

124. Скрипченко, В.В. Метод определения напряженного состояния массива пород методом подземного электрического зондирования / В.В. Скрипченко // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. - 1987. - № 6. - С. 91-97.

125. Создание теоретических и методических основ прогнозирования геомеханических процессов для предупреждения горных ударов (техногенных катастроф) при подземном освоении месторождений твердых полезных ископаемых: отчет о НИР (промежуточ.) / Дальневосточное отделение РАН Институт горного дела; рук. Рассказов И.Ю.; исполнитель.: Рассказов И.Ю. [и др.]. - Хабаровск, 2009. - 45 с. - № ГР 01200953151

126. Справочное пособие для служб прогноза и предотвращения горных ударов на шахтах и рудниках / П.В. Егоров [и др.]. - М.: Недра, 1995. -240 с.

127. Теория защитных пластов / И.М. Петухов [и др.]. - М.: Недра, 1976.-224 с.

128. Техника контроля напряжений и деформаций в горных породах. -Л.: Наука, 1978.-232 с.

129. Технология упрочнения горных пород полиуретановыми смолами на шахтах Кузбасса / В.М. Герасимов [и др.] // Безопасность труда в промышленности. - 2004. - № 5. - С. 17-19.

130. Толстунов, С.А. Повышение эффективности и безопасности горных работ при управлении горным давлением закладкой выработанного пространства / С.А. Толстунов // Записки Горного института. - 2009. - Т. 180. -С. 7-11.

131. Турчанинов, И.А. Панин В.И. Геофизические методы исследования напряженного состояния горных пород / И.А. Турчанинов, В.И. Панин. -Л.: Наука, 1976. -164 с.

132. Турчанинов, И.А. Основы механики горных пород / И.А. Турчанинов, М.А. Иофис, Э.В. Каспарьян. - Л.: Недра, 1989. - 488 с.

133. Турчанинов, И.А. Влияние новейшей тектоники на напряженное состояние пород в Хибинских апатитовых рудниках / И.А. Турчанинов, Г.А. Марков // Известия АН СССР. Физика Земли. - 1966. - № 8. - С. 83-86.

134. Управление горным давлением в тектонически напряженных массивах. - Апатиты: КНЦ РАН, 1996. - Т. 1. - с. 159.

135. Управление состоянием удароопасного массива камуфлетными взрывами и разгрузочными скважинами / В.А. Редькин [и др.] // Горный журнал. - 1984. - № 5. - С. 51-54.

136. Управление состоянием горного массива: практикум / В.М. Шик [и др.].-СПб, 2006.-68 с.

137. Устойчивость горных выработок при системах подэтажного обрушения / А.М. Фрейдин [и др.] // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. - 2008. - № 1. - С. 90-101

138. Уфатова, З.Г. Разгрузка удароопасных участков массива бурением разгрузочных (камуфлетных) скважин в условиях рудников «Октябрьский» и «Таймырский» / З.Г. Уфатова // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2009. - № 3. - С. 258-259.

139. Фадеев, А.Б. Метод конечных элементов в геомеханике / А.Б. Фадеев. - М.: Недра, 1987.

140. Фрейдин, А.М. Геомеханическая оценка горнотехнической ситуации на золоторудном месторождении «Макмал» / А.М. Фрейдин, С.А. Неверов, A.A. Неверов // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. - 2009. - № 5. - С. 75-85.

141. Хайрутдинов, М.М. Технология и порядок разработки удароопасных участков рудника «Скалистый» с применением системы с закладкой выработанного пространства / М.М. Хайрутдинов, А.Б. Ковальский // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2008. - № 7. - С. 304-309.

142. Хайрутдинов, М.М. Подземная геотехнология с закладкой выработанного пространства: недостатки, возможности совершенствования / М.М.

Хайрутдинов, И.К. Шаймярдянов // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2009. - № 7. - С. 240-250.

143. Халкечев, К.В. Механика неоднородных горных пород / К.В. Хал-кечев. - Бишкек: Илим, 1991. - 226 с.

144. Хапсироков В.Б., Обеспечение высокоэффективной и безопасной отработки угольных пластов в осложненных условиях Восточного Донбасса: дис.... канд. техн. наук / В.Б. Хапсироков. - СПб., 2003. -18 с.

145. Черняев, В.И. Основные параметры разгрузочных щелей / В.И. Черняев // Известия вузов. Горный журнал. - 1978. - № 7. - С. 15-18

146. Шрепп, Б.В. Направленное воздействие на основные факторы в механизме горных ударов для снижения их последствий / Б.В. Шрепп // Безопасность труда в промышленности. - 2001. - № 12. - С. 27-29.

147. Chunting, Ziao. In-situ strees measurements and application to engineering design in the jinchuan mine / Ziao Chunting, Shi Zhaoxian // 5-th Congress Internation Society of Rock Mechanics. - Rotterdam, 1983. - V. 2. - P. 87-89.

148. Mendecki, A.J. Seismic monitoring in mines / A.J. Mendecki. - London: Chapman and Hall, 1997. - 193 p.

149. Modeling of geomechanical processes in burst-dangerous ore deposits of the far eastern region / I.Y. Rasskazov, M.I.Potapchuk, B.G. Saksin, V.I. Mi-roshnikov // Theory and practice of geomechanics for effectiveness the mining production and the construction: proceedings of the IV-th international geomechanics conference, (Varna, 3-6 june 2010 г.). - Varna, Bulgaria. C. 619-627.

150. Wasko Andrzej. Zastosowanie aparatury sejsmoakustycznej CYRIS do prowadzenia stacjonarnych obserwacji sejsmoakustycznych // Prz. gor. - 2006. -62. - № 9. - C. 18-21. // Prz. gor. - 2006. - 62. - № 9. - P. 18-21.

151. Hast, N. The state of stress in the upper part of the earth s orust / N. Hast // Testonophisics. - 1969. - № 8. - P. 169-211.

152. Taylor, G.T.V. Research on ground control and rock bursts on the Ko-lar Gold Field India / G.T.V. Taylor // Bull Inst. Mining and Metallurgy. 1963 - № 675.

153. Srinivasen, C. Fluid Seismicity in Kolar Mining Region, Proc of Workshop / C. Srinivasen, S. Benady // Dam Safety, including Instrumentation of Dams. - Thiruvanenthapuram, 2000.

154. Wang, H. Acoustic emission/microseismic source location analysis for a limestone mine exhibiting high horizontal stresses / H. Wang, M. Ge // International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. - 2008. - Vol. 45. - Issue 5, July.-P. 720-728.

155. Chen, T. Prediction of coal seam methane enriched areas using seismic data / Chen Tong-jun, Cui Ruo-fei, Liu En-ru, Lang Yu-quan // J. China Univ. Mining and Technol. Engl. Ed. - 2006. - 16. - № 4. _ p. 421-424.

156. Zheqiang, S. Properties of dynamic rupture and energy partition in a solid with a frictional interface / S. Zheqiang, B.Z. Yehuda, A. Needleman // J. Mech. Phys. Solids. - 2008. - № 56. - P. 5-24.