Угли маркшейдерский мониторинг геомеханических процессов в условиях золоторудного месторождения кызылалма диссертация на соискание академической степени магистра
Содержание диссертационной работы
жүктеу/скачать 4.42 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Научный руководитель
- ГЛАВА I. СОСТОЯНИЕ МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ СДВИЖЕНИЙ ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ
- 1.2. Теоретические исследования процесса сдвижения горных пород на основе геомеханических моделей
- СОСТОЯНИЕ МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ СДВИЖЕНИЙ ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ Цели и задачи исследования процесса сдвижения горных пород
Научный руководитель: проф. С.С.Саййидкасимов. (подпись) Ф.И.О. Магистр: Акбархонов С.К. (подпись) Ф.И.О. Задание выдано ________________ ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ Разработка месторождений полезных ископаемых неизбежно вызывает преобразования геологической среды: от незначительных деформаций земной поверхности до значительных подвижек по границам структурных блоков и техногенных землетрясений. В области влияния горных работ зачастую оказываются жилые и промышленные объекты, разрушение которых может привести к тяжелым последствиям, причем последствия техногенной деятельности проявляются не только в период эксплуатации горного предприятия, но и в период, следующий за его ликвидацией. Параметры напряженно-деформированного состояния массива горных пород относятся к основным факторам, определяющим закономерности развития процесса сдвижения и деформирования горных пород и земной поверхности в областях влияния разработки месторождений полезных ископаемых. На основании этих данных делаются прогнозные оценки развития процесса сдвижения и принимаются решения о безопасной эксплуатации объектов, попадающих в область влияния горных разработок. Основным, а зачастую и единственным способом определения параметров напряженно-деформированного состояния массива горных пород являются натурные инструментальные измерения смещений в пространстве и во времени специально оборудованных точек земной поверхности - реперов наблюдательных станций. Существующие методики по наблюдениям за сдвижением горных пород и земной поверхности при разработке месторождений полезных ископаемых не полно отражают реальные геомеханические процессы, происходящие при формировании вторичного напряженно-деформированного состояния массива горных пород, поскольку измерения смещений реперов производятся по неравномерной измерительной сетке только в двух плоскостях - в вертикальной и в направлении профильной линии. К тому же не охваченной геодезическими измерениями остается обширная область техногенного влияния горных разработок - зона, в которой имеют место деформации, вызванные перераспределением техногенных нагрузок. Упрощенный подход к оценке деформационных процессов в двухмерном пространстве влечет за собой ошибочные представления о состоянии охраняемых объектов, что нередко приводит к аварийным ситуациям. Для решения современных задач геомеханики и принятия решений по охране объектов от влияния горных разработок необходима достоверная информация о распределении деформаций в трехмерном пространстве, которую, в свою очередь, невозможно получить без знания величин и направлений полного вектора смещений точек, распределенных по всей области влияния горных разработок. Таким образом, исследования, направленные на получение новых знаний о закономерностях формирования вторичного напряженно-деформированного состояния и совершенствование методов изучения его параметров на качественно новом уровне актуальны для науки и практики современного горного дела. Объект исследований - процессы деформирования земной поверхности и массива горных пород, подверженных техногенному воздействию от ведения горных работ. Предмет исследований - закономерности формирования параметров вторичного напряженно-деформированного состояния породного массива и методы их изучения. Цель работы - исследование закономерностей деформирования массива горных пород и земной поверхности в области влияния горных разработок для создания метода инструментальных исследований сдвижений горных пород, обеспечивающего повышение надежности прогнозных оценок состояния охраняемых объектов. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: Установить основные закономерности формирования вторичного напряженно-деформированного состояния массива горных пород в области влияния горных разработок. Обосновать основные параметры геомеханической модели разрабатываемого месторождения для исследования процессов сдвижения земной поверхности. Методы исследований. В работе использованы методы аналитического обобщения научного и практического опыта по проблеме, теоретические методы механики сплошной среды, натурные измерения деформаций массива горных пород в полевых условиях с применением ОРБ-технологий, математический аппарат высшей геодезии для камеральной обработки экспериментальных данных, численное сопоставление модельных представлений с результатами натурных измерений, промышленные эксперименты. Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 3 глав и заключения. Содержит ____ страниц машинописного текста. Список использованных источников включает в себя 33 наименований. СОСТОЯНИЕ МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ СДВИЖЕНИЙ ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ Цели и задачи исследования процесса сдвижения горных пород Понятие процесса сдвижения горных пород объединяет весь комплекс явлений, связанных с деформированием породного массива и нарушением земной поверхности в области влияния горных разработок. Процесс сдвижения неизбежно возникает при разработке месторождений полезных ископаемых, и он сопряжен с безусловным нарушением равновесия в массиве горных пород. В качестве факторов, вызывающих процесс сдвижения, выступают образование в горном массиве пустот и нарушение гидрогеологического режима, влекущие за собой изменение напряженного состояния горного массива, перемещение и деформирование вмещающих полезные ископаемые пород. В зависимости от параметров и технологии разработки месторождения процесс сдвижения может либо локализоваться внутри массива горных пород, либо проявиться на земной поверхности в виде провалов, террас, трещин и зон плавных деформаций при разработке месторождения подземным способом и в виде осыпей, камнепадов, оползней и обрушений горных пород, слагающих откосы, при открытой разработке. На протяжении всей истории развития горного дела вопрос о сдвижении горных пород является актуальным и обращает на себя внимание многих исследователей. Это обусловлено тем, что в зону влияния горных разработок нередко попадают как сооружения горных предприятий, так и окружающие промышленные, жилые и общественные здания и сооружения, объекты железнодорожного транспорта, линии электропередачи, а также природные объекты, нарушение целостности которых может не только привести к возникновению аварийных ситуаций на них, но и к многочисленным человеческим жертвам и крупным материальным убыткам. Наряду с негативным воздействием на подрабатываемые объекты, процесс сдвижения нередко создает опасность для производства самих горных работ. Так, проявление процесса сдвижения в зоне ведения подземных горных работ может выражаться изменением внутреннего сечения выработок, появлением в кровле и боках выработок трещин, расслаиванием вмещающих пород и обрушением выработок. При открытых горных работах проявления процесса сдвижения могут не только привести к выходу из строя производственного оборудования, нарушению транспортных и энергетических систем, но и на длительное время полностью парализовать работу карьера. Образование зоны обрушения, макро- и микротрещин при выемке полезного ископаемого под реками, озерами, водо- и шламохранилищами или при наличии карстов, обводненных пород и плывунов может привести к прорыву вод и затоплению горных выработок. Недостаточная изученность природы процесса сдвижения горных пород может привести не только к катастрофическим последствиям, но и к крупным экономическим потерям, когда огромные средства тратятся на ремонт и поддержание в безопасном состоянии горных выработок, подработанных зданий и сооружений, к неоправданно высоким потерям полезного ископаемого в предохранительных целиках. Таким образом, при ведении горных работ необходимо учитывать закономерности развития процесса сдвижения, поскольку они влияют на безопасность и эффективность горного производства. Наряду с неудачными случаями решения вопросов сдвижения горных пород, в геомеханической практике имеется много примеров успешной выемки полезного ископаемого под различными сооружениями. В этих случаях горные работы производятся по специальным проектам, учитывающим вредные последствия и предусматривающим мероприятия по снижению величин деформаций и инструментальному контролю. Актуальность охраны сооружений, находящихся в области влияния горных разработок, порождает исследования процесса сдвижения. Для того чтобы избежать негативных последствий проявления процесса сдвижения, необходимо знать закономерности его развития, на основе которых возможно прогнозирование состояния породного массива, нарушенного горными работами. Также необходим инструментальный контроль развития процесса сдвижения, обеспечивающий оценку текущего состояния подработанного массива, корректировку теоретических исследований и основанных на них прогнозах развития процесса сдвижения. Весь комплекс исследований необходимо проводить на основе нормативных документов, регламентирующих геомеханические аспекты отработки месторождений, методы прогноза его состояния и методы инструментального контроля процесса сдвижения. Реализация этих требований основана на теоретических исследованиях процесса сдвижения, обязательно сопровождающихся проведением инструментальных измерений. Достаточно детально вопрос сдвижения земной поверхности начал освещаться во второй половине XIX века, в это время появился целый ряд серьезных исследований, основанных на фактических наблюдениях, быстрыми темпами пополнялась литература по этому вопросу. К этому же времени начались маркшейдерские наблюдения за развитием процесса сдвижения, которые в основном заключались в фиксации видимых проявлений процесса сдвижения - провалов и воронок, трещин на поверхности земли, зданиях и сооружениях [1]. К последней четверти XIX века серьезное изучение сдвижений поверхности уже широко развилось во многих странах, стало известно уже около 150 работ, посвященных данному вопросу. К этому же периоду относится начало инструментальных маркшейдерских наблюдений за сдвижениями поверхности, на основании результатов которых определялись не только углы обрушения, но и углы оседания, что имело большое значение для горной промышленности того времени. Ведущую роль в организации первых инструментальных наблюдений сыграл английский исследователь Гудвин, чьи наблюдения были опубликованы в 1864 г. [1, 2, 3]. К тому же времени относятся известные своей серьезной и обстоятельной постановкой маркшейдерские наблюдения Дортмундского горного управления, на основе которых были разработаны так называемые дортмундские правила построения предохранительных целиков под охраняемыми объектами, долгое время пользовавшиеся наибольшим авторитетом во всем мире. Основной движущей силой, обуславливающей развитие процесса сдвижения, в этих теориях считались гравитационные, действующие в породном массиве и обуславливающие его сдвижение на выработанное пространство от периферии к центру (рис. 1.1). Соответственно, инструментальный контроль с целью определения углов фактических сдвижений и корректировки мер охраны подрабатываемых объектов проводился по профильным линиям, закладываемым в главных сечениях месторождения по простиранию и вкрест простирания рудной залежи. В дальнейшем вплоть до настоящего времени изучение сдвижений горных пород и земной поверхности с обязательно сопутствующими этому изучению маркшейдерскими инструментальными наблюдениями продолжалось и быстро развивалось. Сейчас маркшейдерскими инструментальными наблюдениями за процессом сдвижения охвачены практически все рудники, сама методика наблюдений постоянно углублялась и совершенствовалась. В результате развития наблюдений было установлено, что процесс сдвижения горных пород и земной поверхности протекает различно не только в различных горнодобывающих регионах, но даже в различных местах одного и того же района. Также увеличилась продолжительность маркшейдерских наблюдений, непрерывные наблюдения за процессом сдвижения на некоторых рудниках производятся в течение нескольких десятилетий, что позволяет более детально изучать его закономерности.
жүктеу/скачать 4.42 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|