Книга: Казикаев Д. М. «Геомеханика подземной разработки руд»

Рассмотрены геомеханические процессы, характерные для подземной разработки рудных месторождений. Впервые включены разделы по геомеханике воронок обрушения, комбинированной разработки, подработки водных объектов. Приведены примеры решения наиболее характерных геомеханических задач с использованием практически всех современных методов.
Для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки бакалавров и магистров «Горное дело» и по специальности «Подземная разработка месторождений полезных ископаемых» (специализация «Подземная разработка рудных месторождений») направления подготовки дипломированных специалистов «Горное дело».

Содержание:

ПРЕДИСЛОВИЕ...... 7 ВВЕДЕНИЕ...... 11 Часть I. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ГЕОМЕХАНИКИ...... 21 Глава 1. МАССИВЫ ГОРНЫХ ПОРОД...... 23 1. 1. Основные показатели массивов горных пород...... 24 1. 2. Особенности массивов горных пород и их изучение...... 37 1. 2. 1. Инженерно-геологические особенности...... 37 1. 2. 2. Основные положения методики инженерно-геологических исследований массивов...... 45 1. 3. Структурная неоднородность массивов горных пород...... 52 1. 3. 1. Уровни структурной неоднородности массивов горных пород...... 52 1. 3. 2. Измерение параметров структурной расчлененности массивов пород...... 61 Глава 2. ОСНОВЫ ТЕОРИИ НАПРЯЖЕНИЙ И ДЕФОРМАЦИЙ В МАССИВАХ ГОРНЫХ ПОРОД...... 74 2. 1. О напряжениях в массивах пород...... 74 2. 1. 1. Плоская и пространственная задачи...... 80 2. 1. 2. Плоское напряженное состояние в точке...... 83 2. 2. О деформациях в массивах пород...... 93 2. 2. 1. Плоское деформированное состояние тела в точке...... 98 2. 3. Связь между напряжениями и деформациями...... 102 2. 4. Природа полей напряжений в массивах горных пород...... 113 2. 4. 1. Количественная оценка естественных напряжений в массивах пород...... 119 2. 4. 2. Некоторые иллюстрации параметров современных полей напряжений...... 123 2. 4. 3. Определение параметров естественных напряжений. Принципиальные положения...... 126 2. 5. Напряжения в окрестности одиночных горных выработок...... 140 Глава 3. О МЕХАНИКЕ ДИСКРЕТНЫХ СРЕД...... 146 Глава 4. ПРОЧНОСТЬ И ДЕФОРМИРУЕМОСТЬ МАССИВОВ ГОРНЫХ ПОРОД...... 148 4. 1. Общие представления о разрушении материалов...... 148 4. 2. Теория прочности Мора...... 151 4. 3. Прочность массивов горных пород...... 158 4. 4. Деформируемость массивов горных пород...... 162 Часть II. УПРАВЛЕНИЕ ГЕОМЕХАНИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ ПРИ ПОДЗЕМНОЙ РАЗРАБОТКЕ РУД...... 169 Глава 5. ГЕОМЕХАНИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ПРИ РАЗРАБОТКЕ РУД С ЕСТЕСТВЕННЫМ ПОДДЕРЖАНИЕМ ВЫРАБОТАННОГО ПРОСТРАНСТВА...... 171 5. 1. Общие замечания...... 171 5. 2. Определение размеров допустимых обнажений кровли очистных пространств...... 172 5. 3. Определение размеров устойчивых междукамерных целиков...... 177 5. 3. 1. Общие принципы расчета размеров опорных целиков...... 177 5. 3. 2. Определение размеров опорных целиков...... 180 5. 3. 3. Воздействие взрывов на устойчивость междукамерных целиков...... 189 5. 3. 4. Влияние закладки камер на устойчивость междукамерных целиков...... 201 5. 3. 5. Определение толщины потолочных целиков...... 206 Глава 6. ГЕОМЕХАНИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ПРИ РАЗРАБОТКЕ С ЗАКЛАДКОЙ ВЫРАБОТАННОГО ПРОСТРАНСТВА...... 212 6. 1. Виды и назначение нетвердеющей закладки...... 212 6. 2. Закладка твердеющими материалами...... 215 6. 2. 1. Многостадийная отработка этажа (слоя) камерными системами с твердеющей закладкой...... 216 6. 2. 2. Одностадийная сплошная отработка этажа (слоя) системами с твердеющей закладкой...... 218 Глава 7. ГЕОМЕХАНИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ПРИ СИСТЕМАХ С ОБРУШЕНИЕМ РУДЫ И ВМЕЩАЮЩИХ ПОРОД...... 237 7. 1. Формирование и развитие зоны обрушения...... 237 7. 2. Расчет устойчивых размеров консольного зависания пород...... 246 7. 3. Зоны напряженно-деформированного состояния пород вокруг очистной выработки...... 253 7. 4. Воронки обрушения...... 255 7. 4. 1. Свойства и параметры воронок обрушения...... 255 7. 4. 2. Некоторые положения теории движения сыпучих тел...... 262 7. 4. 3. Механизм формирования воронок обрушения...... 266 7. 4. 4. Определение продольного профиля воронки обрушения...... 273 7. 5. Сдвижение горных пород при подземной разработке рудных месторождений...... 278 7. 5. 1. Общие положения...... 278 7. 5. 2. Определение границ зон сдвижения...... 281 7. 5. 3. Охрана объектов в зоне влияния подземной разработки руд...... 286 Глава 8. ПОДРАБОТКА ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ...... 291 8. 1. Классификация подрабатываемых водных объектов...... 291 8. 2. Классификация месторождений полезных ископаемых по условиям подработки водных объектов...... 294 8. 3. Типовые схемы подработки водных объектов...... 302 8. 4. Подработка переходных и специфических водных объектов системами с обрушением налегающих пород...... 311 8. 4. 1. Физико-химический механизм прорывов песчано-глинистых грунтов в горные выработки...... 311 8. 4. 2. Проникновение обводненных песков и увлажненных глин в горные выработки...... 319 8. 4. 3. Прогноз проникновения увлажненных песчано-глинистых пород через обрушенный массив...... 327 8. 4. 4. Условия безопасного применения систем разработки с обрушением пород при подработке переходных и специфических водных объектов...... 331 8. 5. Категории опасности рудников по прорывам...... 344 8. 6. Прогноз водопритоков в горные выработки при подработке водных объектов...... 367 8. 6. 1. Схематизация гидрогеологических условий...... 367 8. 6. 2. Дренажные мероприятия...... 371 8. 7. Деформации массивов пород при глубоком водопонижении...... 379 8. 7. 1. Общие положения...... 379 8. 7. 2. Нагрузки и деформации, вызванные депрессионным уплотнением массива пород...... 382 8. 7. 3. Меры защиты горных выработок при депрессионных деформациях массива...... 402 8. 8. Защита горных выработок от затопления...... 410 8. 8. 1. Конструкции водонепроницаемых перемычек...... 410 8. 8. 2. Расчет водонепроницаемых перемычек...... 413 Глава 9. ГЕОМЕХАНИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ПРИ КОМБИНИРОВАННОЙ РАЗРАБОТКЕ РУД...... 416 9. 1. Общие положения...... 416 9. 1. 1. Классификация комбинированной разработки рудных месторождений...... 416 9. 1. 2. Предпосылки комбинированной разработки рудных месторождений...... 418 9. 1. 3. Особенности геомеханических задач...... 419 9. 2. Устойчивость подработанных бортов и уступов карьеров...... 427 9. 2. 1. Определение устойчивости неподработанного борта карьера...... 427 9. 2. 2. Деформации и устойчивость массивов пород в подработанном борту карьера...... 430 9. 2. 3. Предпочтительные направления развития фронтов очистных работ в карьере и руднике...... 436 9. 3. Особенности напряженно-деформированного состояния опорных и потолочных целиков в зоне влияния карьера...... 441 9. 3. 1. Распределение напряжений в целиках при образовании горизонтальной площадки над камерами...... 443 9. 3. 2. Методика определения устойчивости целиков в прибортовом массиве...... 448 9. 3. 3. Распределение напряжений в междукамерных целиках и массиве борта при развитии карьера в глубину...... 450 9. 3. 4. Влияние закладки камер на распределение напряжений в целиках...... 454 9. 3. 5. Решение задачи методами математического моделирования...... 455 9. 3. 6. Устойчивость целиков в прибортовой зоне при максимальной глубине карьера...... 461 9. 3. 7. Влияние твердеющей закладки и угла откоса борта на устойчивость прибортовых целиков...... 473 9. 4. Напряженно-деформированное состояние и расчет барьерных целиков...... 477 9. 4. 1. Барьерный целик между карьером и водоносным горизонтом...... 477 9. 4. 2. Барьерный целик между затопленным карьером и выработками подземного рудника...... 497 9. 5. Определение зон влияния открытых и подземных выработок при комбинированной разработке месторождения...... 503 9. 6. Погашение подземных пустот в бортах и под дном карьера...... 508 Глава 10. ГОРНЫЕ УДАРЫ И СТРЕЛЯНИЕ ГОРНЫХ ПОРОД...... 522 10. 1. Общие положения...... 522 10. 2. О механизме горных ударов...... 523 10. 3. Энергия горных уларов...... 525 10. 4. Классификация горных ударов...... 527 10. 5. Изучение и прогноз горных ударов...... 528 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ...... 532

Издательство: "Горная книга" (2009)

ISBN: 9785741805435