Развитие методов оценки физико-механических свойств горных пород в массиве для геомеханического обеспечения открытой угледобычи (16.11.2009)

Автор: Бабелло Виктор Анатольевич

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Читинский государственный университет»

(ЧитГУ)

На правах рукописи

БАБЕЛЛО Виктор Анатольевич

Развитие методов Оценки физико-механических свойств

горных пород в массиве для геомеханического

обеспечения открытой угледобычи

Специальность 25.00.20 – Геомеханика, разрушение горных пород,

рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук

Москва 2009

Работа выполнена на кафедре открытых горных работ в ГОУ ВПО «Читинский государственный университет»

Научный консультант доктор технических наук, профессор

Демин Александр Максимович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Иофис Михаил Абрамович

доктор технических наук, профессор

Гальперин Анатолий Моисеевич

доктор технических наук, профессор

Чирков Сергей Ефимович

Ведущая организация ОАО «Приаргунское производственное горно-химическое объединение» (Забайкальский край)

Защита диссертации состоится «__» _________ 2010 г. в 10 час. 30 мин. на заседании диссертационного совета Д 002.074.02 при Учреждении Российской академии наук Институт проблем комплексного освоения недр РАН по адресу: 111020, г. Москва, Крюковский тупик, 4.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке УРАН ИПКОН РАН.

Автореферат разослан «___» ___________ 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

доктор технических наук Милетенко И.В.

Общая характеристика работы

Актуальность работы. Современный уровень развития открытых горных разработок характеризуется освоением месторождений с разнообразными горно-геологическими условиями, высокой интенсивностью горных работ, значительным увеличением глубины карьеров. Одновременно с интенсификацией добычи полезных ископаемых наблюдается рост случаев появления недопустимых деформаций бортов и отвалов, что приводит к значительным дополнительным затратам на ликвидацию их последствий. Забайкальский край является одним из крупных угледобывающих регионов России. Условия разрабатываемых здесь буроугольных месторождений – Харанорского, Татауровского, Уртуйского, Кутинского и Тарбагатайского – являются весьма сложными, так как они находятся в зонах крупных тектонических разломов и депрессий с высокой водообильностью водоносных горизонтов, распространением прерывистой многолетней мерзлоты и глубоким зимним промерзанием горных пород, сложными и недостаточно изученными условиями взаимосвязи водоносных горизонтов. Эффективное управление процессом открытой угледобычи в рассматриваемых условиях, уменьшения объема вскрышных работ и площадей, занятых отвалами, требует надежного геомеханического обоснования проектных и оперативно принимаемых решений на основе достоверной информации о физико-механических свойствах пород, оценки и прогноза изменения их показателей на разных этапах разработки месторождений с учетом трансформации напряженно-деформированного состояния (н.д.с.) массивов.

Оформление бортов под максимально возможными углами и увеличение приемной емкости отвалов связано с преодолением затруднений, главными из которых являются: использование расчетных методов, не позволяющих учесть изменчивость прочностных и деформационных свойств горных пород в зависимости от действия природно-техногенных факторов; схематизация свойств реальной породы параметрами выбранной расчетно-теоретической модели без учета фактических зависимостей между напряжениями и деформациями; отсутствие системы оценки изменения свойств пород в процессе разработки месторождений.

Анализ литературных источников показал, что разработке концепции мониторинга геомеханического состояния природно-техногенно изменяемого массива горных пород (далее по тексту геомониторинга) и системы оценки свойств пород на разных этапах разработки месторождения не уделялось достаточного внимания. В то же время изменение физико-механических свойств пород в процессе открытых горных работ является процессом, интенсивно развивающимся в пространстве и времени и существенно влияющим на безопасность и эффективность горных работ.

Перечисленное выше обосновывает необходимость решения крупной научной проблемы заключающейся в разработке системы геомониторинга и научно-методических основ комплексной оценки свойств пород в массиве для геомеханического обеспечения процесса открытой угледобычи и имеющей важное народно-хозяйственное значение.

Настоящая работа содержит результаты, полученные автором в процессе выполнения: НИР в качестве ответственного исполнителя и руководителя в соответствие с программами исследований и научно-технического сопровождения работ по проблемам эксплуатируемых и реконструируемых горных предприятий и инженерных сооружений Забайкальского края в т. ч. согласно целевой комплексной научно-технической программы О.Ц. 031, утвержденной Госстроем СССР, ГКНТ и Госпланом СССР (подраздел С 11 г 19, касающийся исследований взаимодействия инженерных сооружений с насыпными массивами на слабых основаниях); хоздоговорных тематик Читинского государственного университета, связанных с геомеханическим обеспечением объектов открытого горного производства и инженерных сооружений автомобильного и железнодорожного транспорта (темы № 532–2000г.; № 548-2001 г.; № 562-2002 г.; № 595/10-05/-2003 г.; № 622/10-05/ 3618-2005 г. и др.)

Объектом исследований являются природные и техногенные массивы песчано-глинистых пород на открытых горных работах.

Предмет исследований: процессы трансформации физико-механических свойств горных пород и их напряженно-деформированное состояние (н.д.с.) в условиях проведения открытых горных работ на угольных месторождениях Забайкалья.

Идея работы. Использование закономерностей изменения параметров физико-механических свойств горных пород в массиве в процессе открытых горных работ для повышения надежности геомеханического обеспечения угледобычи.

Цель работы. Повышение эффективности и безопасности работ на угольных разрезах и породных отвалах за счет использования оперативной информации об изменениях параметров физико-механических свойств горных пород и геомеханического состояния массивов.

Для достижения поставленной цели в диссертационной работе решаются следующие задачи:


загрузка...