Стійкість протяжних виробок глибоких вугільних шахт в зонах диз’юнктивних порушень.

Abstract

Робота присвячена розробці теоретичних і практичних основ забезпечення стійкості підземних виробок (горизонтальних, похилих, вертикальних) пройдених в тріщинуватих обводнених масивах порід, що утворилися навколо розривних тектонічних порушень. розроблено критерій стійкості виробок, що знаходяться в умовах випадкового впливу великої кількості зовнішніх факторів. Запропонований спосіб оцінки міцності породного масиву. Отримані залежності для обчислення деформаційних характеристик масиву, що складений з породних блоків і містить тріщини, заповнені глинисто-цементним розчином. Вирішені задачі фільтрації в’язкопластичного розчину у тріщинуватому середовищі, що дозволило отримати залежності між перепадом тиску, тривалістю тампонування та реологічними параметрами розчину. Поставлено і вирішено методом скінчених елементів задачу про стій-кість підземної виробки, що довільно орієнтована у просторі, яка перетинає зону геологічного порушення. Отримані залежності, що дозволяють обчислити основні параметри кріплення на ділянці перетину виробкою зони диз’юнктивну. Запропонована методика розрахунку параметрів технології тампонажу та кріплення виробки в зонах геологічних розривних порушень.

Диссертация посвящена разработке теоретических основ и практических рекомендаций обеспечения устойчивости произвольно ориентированных в пространстве подземных горных выработок, которые пересекают область трещиноватых обводненных пород в зоне влияния разрывного геологического нарушения. В качестве основного способа повышения надежности трещиноватого обводненного породного массива, улучшения его физико-механических характеристик выбран комплексный метод тампонажа глиноцементными растворами. Подземная выработка рассмотрена как сложная система с большим количеством случайных внешних факторов. На этой основе предложен критерий безопасного ее функционирования. Получены зависимости, позволяющие рассчитать основные деформационные и прочностные характеристики для породного массива, содержащего блоки исходных гонных пород и трещины, заполненные глиноцементным раствором. На основе математического и физического моделирования движения вязко-пластичной жидкости по трещинам с проницаемыми стенками установлены основные требования к растворам, составлена их рецептура, предложены способы управления их свойствами за счет вариации вяжущего и структурообразователя. Предложены зависимости, позволяющие рассчитать основные параметры технологии нагнетания глиноцементных растворов в трещиноватые обводненные горные породы. Разработаны геомеханические модели применительно к подземным выработкам произвольно расположенные в пространстве при пересечении ими дизъюнктивного геологического нарушения. Методом конечных элементов решена упругопластическая задача по оценке напряженно-деформированного состояния прилегающего породного массива. Получены зависимости, позволяющие оценить степень разрушения приконтурного массива, определить длину участка с усиленной конструкцией систем крепи и рассчитать величину нагрузки на крепь. Разработана методика расчета параметров технологии тампонажа и усиления конструкции крепи при строительстве выработок в зонах дизъюнктивных нарушений.

The thesis is devoted to the development of theoretical bases and practical recommendations to ensure the stability of an arbitrarily oriented in space underground mines, which intersect the fractured water-bearing rocks in the zone of discontinuous geological disturbances. As the main way to increase reliability watered fractured rock mass, improve its physical and mechanical characteristics, it is chosen method of complex backfill of clay-cement mortar. Winze is considered as a complex system with lots of random external factors. On this basis it is proposed the criterion of its safe operation. The dependencies allowing calculation the basic deformation and strength characteristics for a rock mass containing blocks of rocks and cracks filled with clay-cement mortar. Based on the mathematical and physical modeling of motion of viscous-elastic liquid through the fractures with porous walls, the basic requirements to the solutions are formed; their recipe made up and ways to manage their properties are suggested. Dependencies allowing calculation the basic parameters of clay-cement solutions injection technology in the flooded fractured rocks are offered. Geomechanical model for the underground workings of randomly located in space as they cross the disjunction of geological disturbances are developed. Problem of evaluation the stress-strain state of the adjacent rock mass is solved with use of finite element method. The dependencies allowing assessment the degree of destruction of edge array, determination of the length of the construction with reinforced lining systems and calculation of the load on the lining are achieved. The method for calculating the parameters of backfill technology and strengthening structures lining is developed.