Тема 2. Факторы, определяющие формы проявления геомеханических процессов. 6 часов.

Состав, строение и физические свойства горных пород. Структурные особенности массивов горных пород. Естественное напряженное состояние массивов пород.

 

С физической точки зрения формы проявления геомеханических процессов представляют собой режимы деформирования и разрушения массивов горных пород (статические и динамические), а формы проявлений горного давления - виды деформаций и разрушений пород – упругие, пластические и вязкие.

Основные факторы, определяющие формы проявления геомеханических процессов, можно подразделить на природные и технические.

К природным факторам относятся факторы, определяющие природное состояние массива горных пород, как среды, в которой развиваются геомеханические процессы, а именно:

n свойства слагающих массив горных пород;

n структурные особенности;

n напряженное состояние.

В частности, на формы проявления геомеханических процессов оказывают непосредственное влияние:

1) глубина проведения горных работ, которая в прямой пропорции увеличивает вес налегающей толщи пород;

2) тектонические напряжения и другие силы, воздействующие на массив пород, помимо его собственного веса;

3) деформационно-прочностные характеристики массива пород, в первую очередь, крепость и трещиноватость. Крепкие монолитные породы допускают значительные обнажения, требуют меньших затрат на поддержание выработок, но обладают ударо- и выбросоопасностью. Породы трещиноватые или мягкие затрудняют поддержание выработок, но снижают возможность динамических проявлений горного давления.

Технические факторы, определяющие формы проявлений горного давления:

1) размер и форма обнажений пород в горных выработках.

С увеличением обнажений возрастает необходимость в поддержании выработанного пространства, повышаются напряжения в окружающих породах.

2) расстояния между выработками (или размеры целиков).

При уменьшении расстояний меньше некоторого предела (зависящего, в частности, от размеров выработок) опорное давление возрастает, так как происходит наложение зон концентрации напряжений вокруг выработок.

3) способы образования выработок.

Наиболее благоприятен гладкий контур выработки с ненарушенным законтурным массивом пород, получаемый при механической способе отбойки. В меньшей степени сохраняется приконтурный массив при взрывной отбойке.

4) интенсивность разработки, в частности, в зоне повышенного горного давления.

Необходимо, по возможности, завершать основные работы до того, как массив пород перейдет в состояние пластического течения или наступит стадия прогрессирующей ползучести. По крайней мере, работы необходимо завершать раньше, чем в стадии прогрессирующей ползучести скорость деформации достигнет критической величины.

5) порядок разработки.

Порядок разработки должен быть таким, чтобы обеспечивалось наименьшее число целиков, рудных выступов и других участков, подверженных повышенному опорному давлению. При обрушении налегающих пород отставание обрушения пород должно быть по возможности исключено или уменьшено.

 

В рамках данной лекции рассмотрим, в первую очередь, природные факторы, определяющие формы проявлений геомеханических процессов и проявлений горного давления, технические факторы будут детально рассмотрены в последующих лекциях при рассмотрении особенностей управления геомеханическими процессами в различных горнотехнических условиях проведения горных работ.

Исходя из этого, последовательно рассмотрим указанные составляющие состояния массива пород, обращая особое внимание на методы определения их параметров с точки зрения решения практических задач геомеханики, в том числе, задач управления состоянием массива пород при разработке месторождений полезных ископаемы и подземном строительстве.