1. Введение. 4 часа

В принципе возможны два подхода к расчёту радиальной глубины зон возможных вывалов. Первый, при недостатке данных о структурных особенностях рассматриваемого массива, предусматривает определение максимально возможных областей вывалов в предположении наиболее неблагополучного расположения гипотетических поверхностей ослабления. Второй - когда в качестве исходных данных используются реальные геометрические параметры систем структурных неоднородностей, определённые по результатам натурных измерений.

На основе рассмотренного подхода может быть произведён выбор наиболее устойчивых форм поперечного сечения выработок.

Традиционные представления о наиболее устойчивых формах поперечных сечений выработок складывались, главным образом, на основе практического опыта проведения работ в условиях малосвязных грунтов или сравнительно непрочных осадочных пород.

Указанным массивам пород в меньшей степени свойственны упорядоченные структурные неоднородности, по своим свойствам они приближаются к сыпучим средам с той или иной степенью связности между отдельными частицами. Этим же массивам более свойственны естественные поля напряжений, обусловленные лишь гравитационными силами. В подобных условиях справедливо полагают, что для вертикальных выработок наиболее устойчивой формой поперечного сечения является круговая, для горизонтальных выработок - сводчатая.

Как показывают расчёты с использованием формул (3.8) для условий скальных массивов подобные выводы не всегда являются справедливыми, всё определяется конкретными условиями полей естественных напряжений, реальными параметрами структурных неоднородностей массива пород и геометрическими характеристиками выработок, в частности, их сечений.

Рассмотрим последовательно вертикальные и горизонтальные выработки сначала при условии действия только гравитационных напряжений, а затем и в условиях проявления тектонических сил.

Естественное поле напряжений массива - гравитационное.

Вертикальные выработки.

В качестве примера приведём результаты расчётов зон возможных вывалов из стенок вертикального ствола при различных формах поперечных сечений (круговой, эллиптической и прямоугольной) для случая действия в массиве пород только гравитационных напряжений.

Расчеты выполнены для условий одного из медно-никелевых месторождений Кольского полуострова, которые являются типичными для скальных массивов. В данном случае массив сложен весьма прочными и упругими разновидностями ультраосновных пород - пироксенитами и перидотитами с объёмным весом 3.3 т/м³ и пределом прочности на срез 450 кгЛяг. Вместе с тем на месторождении выделяются четыре системы крупноблоковых трещин, расчленяющие массив на структурные блоки с размером ребра в среднем около 1 м. Сцепление по поверхности крупноблоковых трещин в среднем составляет 10.5 кг/см², значение угла внутреннего трения около 40°.

Результаты расчётов показывают, что радиальные протяжённости зон вывалов из стенок ствола при рассмотренных формах сечений меняются незначительно (от 0.2 до 0.6 м). Вместе с тем, если для круговой и эллиптической форм сечений форма зон возможных вывалов повторяет контуры сечения, то в случае прямоугольного сечения ствола вывалы возможны только по малой стороне сечения (рис.3.15).

Рис. 3.15. Схема расположения зон разрушений по крупноблоковым трещинам возле стволов эллиптического (а) и прямоугольного (б) поперечного сечения на глубине Н=600 м

при [г^] = 10.5 кг/см².

1 - зоны скола по трещинам под действием максимального и минимального главных напряжений; 2 - зоны скола по трещинам под действием промежуточного и минимального главных напряжений. Зоны возможных вывалов заштрихованы.

Отсюда следует весьма существенный вывод о возможностях управления состоянием приконтурного массива пород;

• при круговой форме сечения ствола параметры зон вывалов не зависят от ориентации осей сечения в пространстве и с этой точки зрения оптимизация

расположения ствола невозможна (рис. 3.16);

Рис. 3.16. Схема расположения зон возможного скола по естественным трещинам вокруг ствола кругового поперечного

С. Л
Щго°
с	л». Ю г'" 1 Я > ж 1 "4		5*
ю	ч ТЧ ч ч		у
		1