Помощь в написании студенческих работ
Антистрессовый сервис

Обоснование местоположения горнотехнических сооружений рудника в осушаемой толще осадочных пород

Диссертация: Обоснование местоположения горнотехнических сооружений рудника в осушаемой толще осадочных пород
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Величины соотношений горизонтальных смещений массива находятся в зависимости от мощности зоны уплотнения, рельефа кровли подстилающих пород, местоположения исследуемой точки относительно центра мульды сдвиженияв центре мульды сдвижения формируется зона минимальных горизонтальных деформаций, причем ее • расположение определяется геолого-структурными особенностями месторожденияразмещение стволов… Читать ещё >

Обоснование местоположения горнотехнических сооружений рудника в осушаемой толще осадочных пород (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Содержание

  • 1. Анализ характера деформаций массива горных пород при осушении
    • 1. 1. Влияние полей деформаций осушаемого массива на схему вскрытия месторождений полезных ископаемых
    • 1. 2. Натурные наблюдения
    • 1. 3. Процессы и явления, наблюдаемые в массивах горных пород при водопонижении
    • 1. 4. Методы расчета деформаций массива горных пород при водопонижении
    • 1. 5. Лабораторные исследования процессов деформирования горных пород при водопонижении
  • 2. Исследования закономерностей деформирования толщи осадочных пород при осушении
    • 2. 1. Методы исследования
    • 2. 2. Материалы, экспериментальное оборудование и методика моделирования
    • 2. 3. Схемы моделирования
    • 2. 4. Проведение и результаты экспериментов
  • 3. Анализ результатов лабораторных исследований и разработка рекомендаций!
    • 3. 1. Анализ результатов физического моделирования
    • 3. 2. Рекомендации по расчету горизонтальных смещений осушаемого массива осадочных пород
    • 3. 3. Управление напряженно-деформированным состоянием сооружений в осушаемом массиве

Отличительной особенностью развития горнорудной промышленности на современном этапе является усложнение горно-геологических условий добычи полезных ископаемых. Особое внимание при эксплуатации месторождений уделяется безопасности технологических процессов и производств.

Шахтные стволы являются наиболее ответственными и сложными инженерными сооружениями, которые служат главной транспортной магистралью, связывающей подземное и поверхностное хозяйство. В критических ситуациях от надежности и устойчивости крепи шахтных стволов зависит не только работа инженерных коммуникации и оборудования, но и жизнь людей, для которых шахтный ствол является основной магистралью, обеспечивающей нормальную жизнедеятельность при производстве подземных работ.

20 июня 1997 года Государственной Думой Российской Федерации принят закон «О промышленной безопасности производственных объектов», где «предприятия, ведущие работы в подземных условиях, отнесены к категории опасных производственных объектов» [1].

Согласно п. 1 статьи 9 Федерального закона «Требования промышленной безопасности к эксплуатации опасного производственного объекта» организация, эксплуатирующая опасный производственный объект, обязана соблюдать требования нормативных технических документов в области промышленной безопасности. Нормативным документом в области эксплуатации месторождений полезных ископаемых являются «Единые правила безопасности при разработке рудных, нерудных и россыпных месторождений полезных ископаемых подземным способом». В них регламентированы необходимые для безопасной эксплуатации состояния крепей подземных выработок, армировки и шахтных стволов.

При строительстве и вводе в эксплуатацию горнотехнических сооружений требования нормативных документов выполняются полностью. Однако, в результате эксплуатации месторождения и техногенного воздействия происходит необратимая деформация массива вмещающих пород. Вместе с этим деформируются и горные выработки. При достаточно больших деформациях массива вмещающих пород состояние крепи и армировки шахтных стволов, фундаментов горнотехнических сооружений на поверхности перестают удовлетворять требованиям «Единых правил».

Одной из причин, вызывающих деформации массива вмещающих пород, является водопонижение. Цель водопонижения — снижение напоров подземных вод в зоне проведения горных работ. Снижение гидростатических напоров в массиве осадочных пород приводит к резкому изменению природной гидрогеологической обстановки, что проявляется в уплотнении пород в массиве и оседании земной поверхности [2].

Для разработки способов защиты от деформации строительных конструкций (крепи шахтных стволов, надшахтных зданий и сооружений и др.) возникает необходимость в разработке методов прогноза деформаций водоносных пород, оседания и сдвижения поверхности земли под влиянием дренажных работ.

Прогноз деформации массивов осадочных пород под влиянием водопонижения является весьма сложной и трудоемкой задачей, требующей проведения комплексных исследований. Методам прогноза посвящено сравнительно небольшое количество работ [3 — 7]. Они, в большинстве своем, посвящены определению вертикальных деформаций. В то же время вопрос соотношения вертикальных и горизонтальных деформаций остается открытым. В каждом отдельном случае это соотношение определяется авторами аналитически. В итоге диапазон полученных отношений горизонтальных перемещений к вертикальным находится в пределах от 0 до 1. Одной из главных причин такого положения является слабая изученность механизма деформирования и других процессов, происходящих в горных породах при дренировании [2].

Особую актуальность задача изучения механизма деформирования горных пород при дренировании приобретает вследствие того, что осваивается.

Яковлевское месторождение железных руд, эксплуатируется Белозерское месторождение, горно-геологические условия вскрытия которых по своей сложности не имеют аналогов в отечественной и зарубежной горной практике.

Целью работы является установление закономерностей распределения полей горизонтальных деформаций в осушаемой толще осадочных пород, что позволяет рационально размещать и безопасно эксплуатировать горнотехнические сооружения подземных рудников.

Основная идея работы заключается в том, что горизонтальные деформации определяются по их соотношению с вертикальными в осушаемом массиве осадочных пород.

Научные положения, защищаемые автором:

— при глубоком водопонижении в массиве осадочных пород формируются вертикальные и горизонтальные деформации, обусловленные процессами фильтрационной консолидации, при этом наиболее опасными для горнотехнических сооружений в массиве пород являются горизонтальные деформации.

— величины соотношений горизонтальных смещений массива находятся в зависимости от мощности зоны уплотнения, рельефа кровли подстилающих пород, местоположения исследуемой точки относительно центра мульды сдвиженияв центре мульды сдвижения формируется зона минимальных горизонтальных деформаций, причем ее • расположение определяется геолого-структурными особенностями месторожденияразмещение стволов при вскрытии подземных рудников необходимо осуществлять в зонах с минимальными горизонтальными смещениями горных пород.

Научная новизна работы заключается в установлении влияния горизонтальных деформаций, вызванных фильтрационной консолидацией пород, на схему вскрытия месторождения.

Достоверность и обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций, сформулированных в работе, подтверждаются применением современных методов исследований, удовлетворительной сходимостью результатов лабораторных экспериментов и данных натурных наблюдений, результатами сравнения фактических и расчетных величин горизонтальных смещений массива осадочных пород, среднеквадратическое отклонение расчетных величин смещений от фактических составило 0,05−0,15 их абсолютного значения.

Научное значение работы заключается в установлении закономерностей формирования и распределения деформаций в осушаемом массиве осадочных пород при водопонижении и определении влияния горизонтальных деформаций, вызванных фильтрационной консолидацией, на схему вскрытия месторождения и безопасную эксплуатацию горнотехнических сооружений.

Практическое значение работы состоит в разработке методики расчета горизонтальных деформаций осушаемого массива осадочных пород, применяемой для изучения полей горизонтальных деформаций и обоснования мест заложения горнотехнических сооружений рудника.

Реализация работы. На основании результатов диссертационного исследования разработаны «Методические рекомендации по расчету горизонтальных смещений массива осадочных пород при водопонижении», которые утверждены и рекомендованы к использованию Советом управления Курско-Белгородского округа Госгортехнадзора России.

Апробация работы. Основные положения и результаты исследования обсуждались на научных конференциях в Белгородской технологической академии (Белгород, 1987 г., 1989 г., 1995 г.), на конференции МГГУ в рамках «Недели горняка» (Москва, 1998 г.), Совете управления Курско-Белгородского округа Госгортехнадзора России (Белгород, 1998 г.), кафедре БЖД БелГТАСМ (Белгород, 1998 г.), кафедре ТПР МГГУ (Москва, 1998 г.).

Публикации. Основные положения диссертационной работы опубликованы в 5 научных статьях.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

В диссертационной научной квалификационной работе на основании теоретических и экспериментальных исследований решена научная задача по установлению влияния горизонтальных деформаций, вызванных фильтрационной консолидацией пород, на схему вскрытия месторождения и на обеспечение устойчивости и безопасной эксплуатации горнотехнических сооружений.

Основные научные результаты и выводы работы.

1 .Установлено, что горизонтальные деформации массива являются важнейшей причиной разрушения элементов крепи и армировки шахтных стволов, расположенных в осушаемом массиве осадочных пород.

2. Выявлены основные закономерности распределения горизонтальных смещений массива, заключающиеся в том, что максимальные их величины формируются на промежуточных этапах развития депрессионной воронки. При этом фронт максимальных горизонтальных смещений перемещается вслед за развитием депрессионной воронки с определенным отставанием в пространстве и во времени.

3. Установлено, что в центральной части мульды сдвижения формируется зона нулевых (минимальных) горизонтальных смещений горных пород.

4. Установлено, что на характер депрессионных деформаций толщи осадочных пород существенное влияние оказывает форма поверхности (рельеф) подстилающих скальных пород, деформационные свойства которых значительно ниже. Это обстоятельство приводит к асимметрии всей мульды сдвижения осадочных пород в соответствии с характером рельефа подстилающих пород.

5. Установлено, что над выступами рельефа поверхности подстилающих пород в поле горизонтальных сдвижений осадочной толщи формируется зона разуплотнения с появлением в отдельных случаях деформаций растяжения и сдвига.

6. Установлено, что шахтные стволы и другие горнотехнические сооружения необходимо располагать на таких участках месторождения, где влияние горизонтальных деформаций минимально. 3 с с.

Показать весь текст

Список литературы

  1. Федеральный закон Российской Федерации. О промышленной безопасности опасных производственных объектов // Принят Государственной Думой 20 июня 1997 года. М., 1997,
  2. H.H. Основы инженерной геологии и механики грунтов . М.: Высшая школа, 1982. — 511 с.
  3. Методические рекомендации по оценке напряженно-деформированного состояния массива горных пород под влиянием осушения месторождений. // ВИОГЕМ Белгород, 1978. — 51 с.
  4. Методические указания по определению деформационных, прочностных и фильтрационных характеристик горных пород в стабилометрах // ВИОГЕМ Белгород, 1973. — 66 с.
  5. Y. Н., Counts Н.В., Holland S.R. Further examination of subsidence at Savannah Yeorgia, 1955−75. Yhans — Aish, 1977, Publ № 121. — p.347−354.
  6. Winikka К. C. Wold P.D. Land subsidence in central Arizona. Yalis Aish, 1977, Publ № 121. -p.95−104.
  7. Poland Y. T. Subsidence in the United States due to ground Water Withdrawal. Y of the Yrrigation and drainage division: Proc of the ASCB, 1981, vol. 107 №YRr.-p.l 15−135.
  8. Lofgren B.E. Hudrogil effecta of subsidence, San Yoaguin Valley, California — Yahs-Aish, 1977, Publ. № 121.-p.113−123.
  9. О результатах наблюдения за сдвижением земной поверхности и горных пород от подземной разработки и осушения Южно-Белозерского месторождения: Отчет // Лаборатория сдвижения и горного давления. ЗЖРК. -Днепрорудный, 1986.
  10. О результатах наблюдения за движением земной поверхности и горных пород отподземной разработки и осушения Южно-Белозерского месторождения: Отчет // Лаборатория сдвижения и горного давления. Запорожский железорудный комбинат. ЗЖРК Днепрорудный, 1988 .
  11. Гидрогеологический отчёт за 1981 год: Отчёт ЗЖРК/Руководитель В. А. Вершинин-Днепрорудный, 1982. с. 56.
  12. Guidebook to studies of land subsidence due to ground water withdrawal.
  13. UNESCO Working Group on Land Subsidence, 1980. 984 p.
  14. Piancharoen C. Ground water and land subsidence in Bangkok, Thailand // IAHS/AISH. 1977. -№ 121. — p.355−364.
  15. Carbohnin L., Gatto P., Mozzi G. New trend in the subsidence of Venice // IAHS/AISH. 1977. — № 121 — p.65−81.
  16. Carbohnin L., Gatto P., Mozzi G. Land subsidence of Ravenna and Its similarities with the Venice case // Proceeedings of Eng. Found. Conf. on valuation and Prediction of Subsidence Jan. 1978. Pensacola Beach, Florida. — 1978. — p.413−453.
  17. Gambolati G., Freeze R.A. Mathematical simulation of subsidence of Venice. Theory // Water Resources Research. 1973. — № 3. — p.721−733.
  18. Gamolati G., Freeze R.A., Gatto P. Mathematical simulation of subsidence of Venice. Results. // Water Resources Research. 1974. — № 3. — p.563−577.
  19. Newton J.G. Induced sinkholes a continuing problem along Alabama highways // Internal Assoc. Hydrological Sci. — 1977. — № 121. — p.453−483.
  20. Comision HIDROLOGICA DE LA CUENCA DEL VALLEY DE MEXICO, SRH. 1953−70. // Boletin de Mecanica de Suelos. № 1−6. — 318 p.
  21. Comision DE AGUAS DEL VALLEY DE MEXICO, SRH. 1975. // Boletin de Mecanica de Suelos. № 7. — 289 p.
  22. Marsal R. J., Mazari M. Subsuelo de la Ciudad de Mexico // Primer Panamericano Congreso de Mecanica de Suelos y Cimentaciones. 1969. — 614 p.
  23. Lofrgren B.E. subsidence and aquifer system compaction in the San Jacinto Valley, Riverside Country, California // U.S. Geol. Survey Journal of Research. -1976, — №l.-p.9−18.
  24. Poland J.F., LofgrenB.E., Ireland R.L. Land subsidence in the San Joaquin Valley as of// U.S. Geol. Survey Prof. Paper 437-H. 1975. — 78 p.
  25. Takeuche S., Kimoto S., Wada M. Geological and geohydrological properties of land subsidence area-case of Niigata lowland // IAHS/AISH.1969.- № 88.-р.232−241.
  26. Stilwell W.B., Hall W.K. Tawhai J. Ground movenment in New Zealand geo-hernial fields // Ministry of Works and Development, Wairakel, Private Bag, Taupo. New Zealand. 1975. — p.1427−1424.
  27. Meade R.H.Petrology of sediments underlying areas of land subsidence in central California // US Geol. Survey Prof. Paper 497-C. 1967. — 83 p.
  28. Broms B.B., Frederickson A. Land subsidence in Sweden due to water-leakage in to deep lying tunnels and its effects on pile — supported structures // IAHS/AISH. — 1977. -№ 121. -p.375−387.
  29. Yamamoto S. Recent rend of land subsidence In Japan // IAHS/AISH. -977. № 121. — p.9−15.
  30. К. Строительная механика грунта. М.: Госстройиздат, 1933. -350 с.
  31. Н.М. Основы динамики грунтовой массы. М.: Госстройиздат, 1933. -246 с.
  32. Флорин В А. Одномерная задача уплотнения сжимаемой пористой ползучей земляной среды. // Известия АН СССР. 1953. — № 5. — с. 47−56.
  33. В.А. Основы механики грунтов. М.: Госстройиздат, 1 961 240 с.
  34. Н.Н. Об уплотнении грунтов под нагрузкой. // Основания фундаменты и механика грунтов. 1961. — № 5. — с. 22−29.
  35. Н.Н. Прикладная механика грунтов. М.: Машстройиздат, 1949.-350 с.
  36. H.JI. Прогноз скорости осадок оснований сооружений. -М.: Госстройиздат, 1957. 118 с.
  37. М.Н. Механические свойства грунтов, М.: Госстройиздат, 1952.-204 с.
  38. В.Г. Задача уплотнения при приложении к поверхностигрунта сосредоточенной силы. // Труды ЛПИ. № 1 1951. — с. 112−124.
  39. СагШо N. Simple two and three dimentional cases in the theory of consolidation of soils. J. Math & Physics. 1942. — № 21. — p.35−52.
  40. Gibson R. E. The progress of consolidation in a clay layer increasing in thickness with time. Geotechnique. 1958. — № 8. — p.68−95.
  41. H.X. Некоторые вопросы теории ползучести. -M.: Гостезтеориздат, 1952. -214 с.
  42. Ю.Н. Некоторые вопросы теории ползучести. // Вестник МГУ. 1948. — № 10. — с. 9−25.
  43. С.Р. Некоторые вопросы ползучести глинистых грунтов. // Известия АН АрССР. Сер. физ.-мат. наук. 1965. — с.18−27.
  44. Ржаницин А. Р. Теория ползучести. М.: Стройиздат, 1968 — 320 с.
  45. М.Н. Ползучесть и длительное разрушение металлов. // НСТФ. т. XXI, вып. 2. — 1951. — с. 56−68.
  46. С.С. Прочность и ползучесть мёрзлых грунтов и расчёт льдогрунтовых ограждений. М.: Изд. АН. СССР, 1962. — 126 с.
  47. Matschak Y. Porenwasserdruek Messungen und ihre Anwendung in Untersuchung des Verhaltens Wassersatiges Boden im Tagebaubetrieb. // Fmbergei farschungshest Freiberg, 1960.
  48. Skempton A.W. The pore pressure coefficients Geotechnique 1954. № 4. -p.39−45.
  49. Wilson A.G., Doyel W.W. Land surface subsidense and its relation to the withdrawal of ground water in the Houston & Galveston region, Texas. Econ. Geology -1954,-№ 4.4-p.66−82.
  50. Методические указания по определению деформационных, прочностных и фильтрационных характеристик горных пород в стабилометрах. -Белгород: ВИОГЕМ, 1973. 63 с.
  51. В. А., Шестаков В. М., Основы гидромеханики. -М.: Недра, 1974.-296 с.
  52. Методические рекомендации по прогнозу деформаций при водопонижении. Белгород: ВИОГЕМ, 1990. — 30 с.
  53. Brich Hansen Y. A model Law for Simultaneous Primary and Secondary consolidation. II Proc. 5-th Int. Cong. Soil Mech. Found. Eng. Paris. 1961. p. 133 136.
  54. Biot M.A. General Theory of Ihree Dimensional Consolidation journal of Applied Phys. Vol. 12. New York, 1941. — p.155−164.
  55. Г. Неустановившиеся температурные напряжения. М.: Физматгиз, 1963. — 252 с.
  56. А. Хенкель Д. Определение свойств грунтов в трёхосных испытаниях. М.: Госстройиздат, 1961. — 230 с.
  57. Н. М. Польшин Д.Е. Теоретические основы механики грунтов и их практическое применение . М.: Огройиздат, 1948. — 247 с.
  58. И. М. Структурные и деформационные особенности осадочных пород.-М.: Наука, 1965.
  59. Н. Н., Жукова В. М. Поровое давление и сопротивление сдвигу глинистых пород. М.: ВОДГЕО, 1957.
  60. Э.М. Исследование влияния начального градиента на уплотняемость глинистых грунтов: Автореферат диссертации на соискание учёной степени к.т.н. М., 1966.
  61. Homilton L.W. The effect of Iaternal Hydrostatic Pressure on Shaaring strengths of Soils. Proc. ASYM v.39, 1939.
  62. A. M. Изучение процессов консолидации горных пород при решении задач карьерной геотехники. // Вопросы маркшейдерского дела на открытых разработках. ВИОГЕМ. Белгород, 1971.
  63. С.А. Результата экспериментального изучения начального фильтрационного градиента в плотных глинах. // Сб. Трудов ВНИИГС № 4. М.: Гостройиздат. -1953.
  64. Ю.К. Теория консолидации грунтов. М.: Наука, 1967.269 с.
  65. С.П. Ползучесть глинистых грунтов. Изд. АН СССР Ереван, 1967.
  66. С. А. Котов А.И. О влиянии ползучести скелета грунта в процессе консолидации. // Гидротехническое строительство. 1956.
  67. А. М., Зарецкий Ю. К. Применение теории консолидации для прогнозирования гидрологических явлений. // Проблемы инженерной геологии. -М.: Изд. МГУ, 1970.
  68. Э. М. Прогноз консолидации глинистых грунтов с учётом напора, а также переменной проницаемости и вязкости. // Сб. Трудов. ВИОГЕМ. Белгород, 1969.
  69. ., Уэйнер Д. Ж. Теория температурных напряжений. М.: Мир, 1964. -270 с.
  70. Отчёт по НИР // Прогноз деформаций горного массива под влиянием глубокого водопонижения на Яковлевском железнорудном месторождении: ВИОГЕМ. Белгород, 1973.
  71. П. Н. О механизме упрочнения горных пород в процессе осушения месторождений полезных ископаемых. // Сб. Вопросы Маркшейдерско-геологической службы горных предприятий. Недра, 1968.
  72. Н. П. Просачивание воды через песчаные грунты. -Известия НИИГ, т. 1, 1931.
  73. В. В., Карпов Е. Г. Доменко В. П. и др. Механизм деформации горных пород над подземными карстовыми формами. // Инженерная геология. 1982. — № 4. — с. 46−59.
  74. Г. Н., Будько М. Н., Васильев Ю. Н. и др. Моделирование проявлений горного давления. Л.: Недра, 1968. — 278 с.
  75. П. Н. Инженерная геология. 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Недра, 1978.-296 с.
  76. Е. М., Голодковская Г. А., Зиангиров Р. С.,
  77. В. И., Трофимов В. Т. Грунтоведение. М.: Изд. МГУ, 1973. — 387 с.
  78. А. В. Методика моделирования устойчивости покровной толщи закарстованых массивов с помощью водонасыщенных эквивалентных материалов. М.: ЦП. НТГО, 1987. — 36 с.
  79. Н. М., Польшин Д. Е. Теоретические основы механики грунтов. М.: Госстройиздат, 1948. — 247 с.
  80. Н. Н. О структуре и сжимаемости грунтов // Сб. Вопросы геотехники. Трансиздат, 1956.
  81. Определение возможных велечин и характера сдвижения (оседания) поверхности земли и стволов шахт под влиянием длительного водопонижения и очистных работ Яковлевского рудника: Отчет онаучно-исследовательской работе. // ВИОГЕМ. Косяков С. И.,
  82. С. Н., Борисов О. П. и др. 3.12−2-0-33-86-ТП. — Белгород, 1988.98 с.
Заполнить форму текущей работой

Сессия? Спокойно!