| Статья |
|---|
| Название статьи |
Напряженное состояние массивов вокруг очистной камеры с прямоугольным сечением (отношение сторон = 5:1) |
| Авторы |
Жумабаев Б.. , Жамангапова А.К. , |
| Библиографическое описание статьи |
|
| Категория |
Науки о Земле |
| УДК |
|
| DOI |
10.21209/2227-9245-2020-26-2-23-31 |
| Тип статьи |
Научная |
| Аннотация |
В массивах вокруг очистных камер в процессе отработки месторождений зачастую происходят внезапные разрушения горных масс, горные удары и выбросы пород в очистные камеры. Названные явления приводят к травмам и гибели людей, причиняют огромный материальный ущерб. В этой связи определение напряженного состояния массивов вокруг очистных камер как предварительный этап прогноза возможных процессов разрушений массивов является актуальной научно-практической задачей.
Создана и апробирована аналитическая модель напряженного и деформированного состояния вокруг камер с прямоугольным поперечным сечением, задача решена для камер с соотношением сторон 5:1. Процессы расчета полей напряжений и построение поверхностей напряжений выполнено в программной среде Маtcаd для двух вариантов действия сил. Первый вариант решен при действии силы гравитации, когда камера расположена на глубине у = – 400 м. В этом случае Sx = – 50 MПа; Sy = – 100 MПа. Во втором случае кроме гравитационных сил учтено действие тектонической силы Тх = – 40 МПа.
Посредством расчетов контурных напряжений показано, что возникают значения сжимающих напряжений до 741 МПа в зонах, где стенки и кровля камеры сопряжены. В средней части кровли возникают растягивающие напряжения, достигающие 47 МПа. Это обусловливает образование вертикальных трещин в кровле камеры, так как горные породы обладают слабой сопротивляемостью к растяжениям. При совместных действиях гравитационных и тектонических сил величины растягивающих напряжений уменьшаются почти в 2 раза.
Наличие четырех зон концентрации всех компонентов напряжений вокруг камеры и зон растяжений в средней части кровли камеры указывает вероятные зоны разрушения горных пород вокруг камеры (отношение сторон, равное 5:1).
Для прогноза вероятных зон разрушения горных пород вокруг камер необходимо исследовать вариации глубин заложений и отношений сторон камеры |
| Ключевые слова |
боковой распор; горные породы; гравитационная сила; изолинии напряжений; интеграл типа Коши; конформное отображение; метод Мусхелишвили; напряжения; объемный вес пород; очистная камера; упругость; тектоническая сила |
| Информация о статье |
Жумабаев Б., Жамангапова А. К. Напряженное состояние массивов вокруг очистной камеры с прямоугольным сечением (отношение сторон = 5:1) // Вестник Забайкальского государственного университета. 2020. Т. 26, № 2. С. 23–31. DOI: 10.21209/2227-9245-2020-26-2-23-31. |
| Список литературы |
1. Авершин С. Г., Балалаева С. А., Груздев В. Н. Распределение напряжений вокруг горных выработок. Фрунзе: Илим, 1971. 130 с.
2. Айтматов И. Т., Кожогулов К. Ч. Напряженное состояние и прочность элементов систем разработок крутопадающих месторождений Средней Азии. Фрунзе: Илим, 1988. 123 с.
3. Ботоканова Б. А., Жумабаев Б. Расчет напряжений и деформаций массивов вокруг напорного туннеля трапециевидным сечением // European Journal of Technical and Natural Sciences. 2018. № 3. С. 16–27.
4. Джефферс Г. Земля, ее происхождение, история и строение. М.: Изд-во иностр. лит., 1960. 485 с.
5. Динник А. Н., Моргаевский А. Б., Савин Г. Н. Распределение напряжений вокруг подземных выработок // Труды совещания по управлению горным давлением. М.: Изд-во АН СССР, 1938. С. 7–55.
6. Ержанов Ж. С., Айталиев Ш. М., Масанов Ж. К. Сейсмонапряженное состояние подземных сооружений в анизотропном слоистом массиве. Алма-Ата: Наука, 1980. 211 с.
7. Жумабаев Б. Распределение напряжений в массивах пород с гористым рельефом. Фрунзе: Илим, 1988. 190 с.
8. Жумабаев Б., Ботоканова Б. А. Методика математического моделирования напряженного состояния вокруг напорного туннеля, расположенного в горном массиве // Естественные и технические науки. 2018. № 8. С. 235–243.
9. Казикаев Д. М. Геомеханические процессы при совместной и повторной разработке руд. М.: Недра, 1981. 288 с.
10. Кирьянов Д. MATCAD № 14. СПб.: БВХ-Петербург, 2007. 682 с.
11. Кропоткин П. Н., Макеев В. М. Современное напряженное состояние земной коры // Современная тектоническая активность земли и сейсмичность. М.: Наука, 1987. С. 192–200.
12. Крупенников Г. А., Филатов Н. А., Амусин Б. З., Барковский В. М. Распределение напряжений в породных массивах. М.: Недра, 1972. 144 с.
13. Кутепов В. М. Результаты изучений естественных напряжений в массивах трещиноватых пород горных склонов // Вестник Московского университета. Серия 4. Геология. 1966. № 6. С. 71–76.
14. Мусхелишвили Н. И. Некоторые основные задачи математической теории упругости. М.: Наука, 1966. 707 с.
15. Напряженное состояние земной коры (по измерениям в массивах горных пород) / под ред. П. Н. Кропоткин. М.: Наука, 1973. 185 с.
16. Савин Г. Н. Распределение напряжений около отверстий. Киев: Наукова думка, 1968. 887 с.
17. Hast N. The measurements of rock pressure in mines. Stockholm, 1958. 183 p.
18. Hast N. The state of stresses in the upper part of the Earth’s crust // Engineering Geology. 1967. Vol. 2, No. 1. P. 5–17. |
| Полный текст статьи | Напряженное состояние массивов вокруг очистной камеры с прямоугольным сечением (отношение сторон = 5:1) |
