На правах рукописи

КУРАНОВ Антон Дмитриевич

ГЕОМЕХАНИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ

ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫХ ВЫРАБОТОК ПРИ ПОДЗЕМНОЙ

РАЗРАБОТКЕ ПРИБОРТОВЫХ ЗАПАСОВ КАРЬЕРОВ

(НА ПРИМЕРЕ ОАО «АПАТИТ»)

Специальность 25.00.20 – Геомеханика, разрушение

горных пород, рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург – 2013

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Национальный минеральносырьевой университет «Горный».

Научный руководитель – доктор технических наук, профессор Протосеня Анатолий Григорьевич

Официальные оппоненты:

Ковалев Олег Владимирович доктор технических наук, профессор, федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Национальный минерально-сырьевой университет кафедра «Горный», разработки месторождений полезных ископаемых, профессор Ковтун Николай Викторович кандидат технических наук, ООО «СПб-Гипрошахт», заместитель главного инженера проектов

Ведущая организация – ООО «Институт Гипроникель»

Защита состоится 31 мая 2013 г. в 16 ч 00 мин на заседании диссертационного совета Д 212.224.06 при Национальном минерально-сырьевом университете «Горный»

по адресу: 199106 Санкт-Петербург, 21-я линия, д. 2, ауд. 1166.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Национального минерально-сырьевого университета «Горный».

Автореферат разослан 30 апреля 2013 г.

УЧЕНЫЙ СЕКРЕТАРЬ СИДОРОВ

диссертационного совета Дмитрий Владимирович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. ОАО «Апатит» активно ведет отработку запасов апатит-нефелиновых руд комбинированным открытоподземным способом.

Актуальность решения проблем обеспечения устойчивости подготовительных выработок в зоне влияния карьера объясняется необходимостью перехода Восточного рудника ОАО «Апатит» на подземную разработку запасов, ввиду технологической невозможности дальнейшей разработки месторождения открытым способом и целесообразностью дальнейшего извлечения апатит-нефелиновых руд.

Cложный характер влияния борта на проходческие и очистные работы в прибортовой части карьера, наличие других значимых факторов (тектоника, зоны окисленных пород, в том числе неоднородность борта карьера), требуют комплексного подхода к решению задачи обеспечения устойчивости подготовительных выработок.

Решение вышеуказанной задачи может быть достигнуто путем оценки пространственного напряженно-деформированного состояния прибортового массива, осуществляемой с учетом взаимовлияния карьера, подготовительных выработок, очистных работ и неравнокомпонентного гравитационно-тектонического поля напряжений.

Наибольший вклад в исследование геомеханических процессов при комбинированной разработке рудных месторождений внесли такие ученые, как Д.Р. Каплунов, А.А. Козырев, В.Н. Калмыков, Э.В. Каспарян, В.С. Свинин, В.В. Рыбин, М.В. Рыльникова, Д.М. Казикаев, и др. Обеспечению устойчивости выработок, проводимых в прочных высоконапряженных массивах, посвящены работы А.Г. Протосени, В.Л. Трушко, Ю.Н. Огородникова, И.Ю. Рассказова, О.В. Тимофеева, М.В. Корнилкова, В.В. Зубкова, О.В. Ковалева, А.А. Еременко, Н.С. Булычева, Н.Н. Фотиевой, Г.Г. Мирзаева и других ученых.

Основная направленность существующих исследований заключалась в определении особенностей напряженнодеформированного состояния конструктивных элементов систем разработки - междукамерных целиков, охранных целиков и потолочин под дном карьера. При этом, большая часть исследований выполнялась, как правило, методами, реализующими плоскодеформационную постановку задачи. Также изучались изменения физико-механических свойств пород в прибортовом массиве. При этом, с позиций обеспечения устойчивости подготовительных выработок проблема геомеханически безопасного использования комбинированной геотехнологии практически не рассматривалась.

Цель работы. Обеспечение устойчивости подготовительных выработок при отработке прибортовых запасов карьеров Восточного рудника ОАО «Апатит».

Идея работы. Выбор рациональных типов и параметров крепей подземных подготовительных выработок при комбинированном открыто-подземном способе разработки производится на основе прогноза их устойчивости, базирующегося на результатах численного моделирования, с учетом особенностей перераспределения компонентов гравитационно-тектонического поля напряжений в прибортовом массиве.

Основные задачи

исследований:

- проведение натурных наблюдений за проявлениями горного давления и устойчивостью подготовительных выработок на рудниках ОАО «Апатит»;

- проведение численных экспериментов по исследованию параметров полей напряжений в прибортовом массиве при комбинированной разработке месторождения открыто-подземным способом;

- анализ напряженно-деформированного состояния массива вокруг подготовительных выработок, расположенных в зоне совокупного влияния карьера и подземных очистных работ;

- обоснование выбора рациональных типов и параметров крепей подготовительных выработок, расположенных в прибортовом массиве карьера.

Методы исследований. При выполнении работы использовалась комплексная методика исследований, включающая анализ литературных источников, опыта комбинированной открытоподземной разработки месторождений полезных ископаемых, материалов геологической разведки месторождений Восточного рудника ОАО «Апатит», натурные наблюдения за устойчивостью выработок апатитовых рудников, численное моделирование геомеханических процессов в прибортовом массиве.

Научная новизна диссертационного исследования заключается в следующем:

- установлены закономерности перераспределения напряжений в приконтурной области карьера, расположенного в высоконапряженном массиве, которые используются для установления граничных и начальных условий численного моделирования локальных участков подземного рудника;

- выявлены закономерности изменения параметров напряженно-деформированного состояния массива вокруг подготовительных выработок и напряжений в элементах крепи в зависимости от их положения относительно борта карьера, которые используются при обосновании рациональных типов и параметров крепей выработок.

Основные защищаемые положения:

1. Трехмерная численная модель прогноза напряженнодеформированного состояния прибортового массива, вмещающего подготовительные выработки, должна учитывать его структурную неоднородность, параметры системы подземной разработки, а кроме того, особенности перераспределения компонентов гравитационнотектонического поля напряжений в прибортовом массиве.

2. Напряжения в массиве вокруг выработок, проводимых в зоне влияния борта карьера при открыто-подземной разработке месторождения, главным образом зависят от расстояния между выработкой и бортом карьера и сформировавшегося после постановки бортов в конечное положение поля напряжений, параметры которого определяются с учетом размеров карьера и гравитационнотектонического поля напряжений нетронутого массива.

3. Обоснование типов и расчет параметров крепей подготовительных выработок при отработке прибортовых запасов системами разработки с подэтажным обрушением должны осуществляться по методике, учитывающей особенности формирования зон концентраций и разгрузки от напряжений, в зависимости от положения выработок относительно борта карьера.

Практическая значимость работы:

Разработана методика расчета параметров напряженодеформированного состояния массива вокруг подготовительных выработок, находящихся в зоне влияния карьера.

Обоснованы рациональные типы и параметры крепей подготовительных выработок с учетом совокупного влияния карьера, подземных очистных работ и тектонического поля напряжений.

Достоверность и обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций, подтверждается значительным объемом натурных наблюдений за состоянием крепи и породных обнажений в зоне влияния карьера, исследованием прочности образцов вмещающих пород, моделированием напряженно-деформированного состояния массива вокруг выработок методом конечных элементов, а также согласованностью результатов расчета с данными натурных исследований.

Апробация работы. Основные положения и результаты исследований освещались на научно-практических конференциях:

Международном форуме-конкурсе «Проблемы недропользования»

(г. Санкт-Петербург, 2012 г.), ежегодных конференциях студентов и молодых учёных «Полезные ископаемые России и их освоение»

(г. Санкт-Петербург, 2010-2012 г.г.), Международной научнопрактической конференции «Освоение минеральных ресурсов севера: проблемы и их решения» (г. Воркута, 2010, 2012 г.г.).

Реализация результатов работы. Решение отдельных вопросов по теме диссертации выполнялось в рамках Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы. Диссертант являлся руководителем проекта 14.132.21.1818 «Создание теоретических основ геомеханически безопасной разработки рудных месторождений комбинированным открыто-подземным способом».

Результаты проведенных исследований вошли составной частью в раздел по обеспечению устойчивости подземных выработок «Технологического регламента отработки запасов Коашвинского месторождения апатит-нефелиновых руд», разработанного в Научном центре геомеханики и проблем горного производства Горного университета в 2012 г.

Личный вклад автора заключается: в постановке задач исследований; в выполнении лабораторных испытаний образцов горных пород и обработке их результатов; проведении натурных исследований за устойчивостью горных выработок на рудниках ОАО «Апатит»; в разработке конечно-элементных моделей; выполнении численных экспериментов и анализе полученных результатов;

в разработке практических рекомендаций по обеспечению устойчивости подготовительных выработок в прибортовом массиве карьера.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 работ, в том числе в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки России – 4 статьи.

Объем и структура работы. Диссертационная работа изложена на 174 страницах машинописного текста. Состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка литературы, включающего наименований, включает 111 рисунков, 38 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В главе 1 выполнен анализ горно-геологических условий апатит-нефелиновых месторождений Восточного рудника ОАО «Апатит», методов определения параметров напряженнодеформированного состояния прибортовых массивов и оценки устойчивости обнажений. Сформулированы цель и задачи исследований.

В главе 2 представлены результаты исследования физикомеханических свойств пород прибортового массива в лабораторных условиях и обследования выработок в зоне влияния карьера.

В главе 3 представлены результаты моделирования напряженно-деформированного состояния прибортового массива, вмещающего подготовительные выработки с учетом влияния гравитационно-тектонического поля напряжений и параметров ведения очистных работ.

В главе 4 изучены особенности работы крепей подготовительных выработок в зоне влияния карьера и очистных работ, а также даны рекомендации по выбору мероприятий, обеспечивающих устойчивость выработок.

Основные результаты исследований отражены в следующих защищаемых положениях:

1. Трехмерная численная модель прогноза напряженнодеформированного состояния прибортового массива, вмещающего подготовительные выработки, должна учитывать его структурную неоднородность, параметры системы подземной разработки, а кроме того, особенности перераспределения компонентов гравитационно-тектонического поля напряжений в прибортовом массиве.

При разработке прибортовых запасов карьеров подземным способом значительное количество запасов отрабатывается в непосредственной близости от борта карьера. При этом, в массиве, вмещающем подготовительные выработки, действует поле напряжений, сформировавшееся посредством пространственного перераспределения гравитационной и тектонической составляющих после постановки борта в конечное положение.

Таким образом, прогноз напряженного состояния массива вокруг подготовительных выработок при разработке прибортовых запасов должен начинаться с определения параметров поля напряжений в прибортовом массиве до начала подземных работ - после постановки бортов в конечное положение. Для оценки напряженнодеформированного состояния массива горных пород с учетом взаимовлияния карьера и системы подготовительных выработок была разработана трехмерная конечно-элементная модель Коашвинского карьера. Глубина карьера принималась равной 490 м, размеры карьера в плане 1500 м. При этом размеры модели составили 25000м, при минимальном линейном размере конечного элемента в области сгущения сетки 40 м, общее число элементов в модели составило более 4,5 млн. Массив задавался как однородный, изотропный, линейно деформируемый, весомый материал с модулем упругости E = 50000 МПа, коэффициентом Пуассона v = 0,27, удельным весом 0,03 МН/м3. Величина модуля упругости задавалась с учетом изменения деформационных свойств прибортового массива вследствие ведения открытых горных работ. Граничные условия задавались в соответствии с расчетной схемой, приведенной на рисунке 1, а. Компоненты тектонического поля напряжений, значения которых были получены по результатам анализа нормативной и научной литературы для условий отработки Восточного рудника ОАО «Апатит», задавались в соответствии с данными, представленными в таблице 1.

Полученные по результатам моделирования эпюры напряжений позволяют заключить, что карьер вызывает перераспределение напряжений и формирование зон разгрузки по компоненте, перпендикулярной к поверхности борта, зон концентрации горизонтальных напряжений в борту карьера по компоненте, параллельной поверхности борта, а также приводит к возникновению концентрации горизонтальных напряжений в донной части карьера, что подтверждается существующими исследованиями. При этом, следует отметить, что зоны разгрузки формируются в прибортовом массиве вдоль продольной оси карьера – по направлению действия максимальной компоненты тектонических напряжений, в двух других бортах формируются зоны концентрации напряжений. Наиболее показательным является распределение главных максимальных напряжений 1 (рисунок 1, б).

Для разработки локальных моделей подготовительных выработок, камер или очистных блоков, расположенных в прибортовом массиве карьера вне зоны влияния тектонических нарушений при средней величине результирующего угла наклона борта карьера 35о была построена номограмма (рисунок 1, в) с учетом глубины их заложения и расстояния до борта карьера.

Таким образом, на данном этапе исследований были получены исходные данные для моделирования подготовительных выработок в прибортовом массиве карьера.

В ходе проведения исследований рассматривался очистной блок в зоне влияния карьера, для отработки которого применялась система разработки с подэтажным обрушением и торцевым выпуском руды. Общая схема анализируемой системы «борт карьераочистной блок» приведена на рисунке 2, а. Принятые параметры системы разработки, направление очистных работ, особенности тектонического поля напряжений (таблица 1) и физико-механические свойства руд и пород (таблица 2) соответствуют условиям отработки Коашвинского месторождения ОАО «Апатит».

Моделирование проводилось в объемной постановке. На рисунке 2 б, в приведен общий вид модели. Минимальный линейный размер элемента составляет 0,5 м, максимальный – 20 м; тип элементов – четырехузловые тетраэдры. При размерах модели м общее количество элементов составило более 6 млн.

Граничные условия задавались следующим образом. На грани модели в направлении осей Ox и Oz задавались напряжения, полученные в результате моделирования прибортового массива карьера до начала подземных работ. На противоположные грани накладывался запрет на перемещения по соответствующим направлениям.

Граничные условия по верхней грани задавались в форме распределенных нагрузок, величина которых соответствует весу вышележащих пород, с учетом сформировавшегося к моменту отработки блока давлению подработанных пород. Принципиальная расчетная схема приведена на рисунке 2, г.

Алгоритм решения задачи включал пять этапов моделирования: формирование напряженно-деформированного состояния нетронутого массива с учетом влияния тектонического и гравитационного полей напряжений, а также давления подработанных пород;

формирование подготовительных выработок на всех подэтажах путем удаления массива в пределах контуров выработок; моделирование обрушения первого подэтажа путем задания материалу в пределах контура обрушения свойств разрушенных пород; обрушение второго подэтажа; обрушение третьего подэтажа.

В результате анализа полученных при моделировании значений тангенциальных напряжений на контуре выработок можно заключить, что карьер оказывает значительное влияние на их перераспределение. В первую очередь, качественно меняется характер распределения напряжений вокруг выработок, проводимых параллельно бортам карьера. Графики изменения тангенциальных напряжений в анализируемых точках A, B, C (рисунок 3, а) в боку выработки третьего подэтажа по этапам расчета приведены на рисунке 3, б. Количественно меняются параметры напряжений на контуре выработок, проводимых по направлению к борту карьера. На рисунке 3, в приведены графики изменения тангенциальных напряжений в анализируемых точках D, E, F (рисунок 3, а) в кровле выработок третьего подэтажа по этапам расчета.

Установленные особенности позволяют заключить, что кроме прочих факторов, при определении параметров напряженного состояния массивов вокруг выработок, необходимо учитывать перераспределение компонентов гравитационно-тектонического поля напряжений в прибортовом массиве.

2. Напряжения в массиве вокруг выработок, проводимых в зоне влияния борта карьера при открыто-подземной разработке месторождения, главным образом зависят от расстояния между выработкой и бортом карьера и сформировавшегося после постановки бортов в конечное положение поля напряжений, параметры которого определяются с учетом размеров карьера и гравитационно-тектонического поля напряжений нетронутого массива.

Анализ данных натурных наблюдений за устойчивостью выработок, проводимых в прибортовой зоне показывает, что отмечаются случаи несимметричного вывалообразования в выработках, пройденных параллельно борту карьера.

Для изучения характера и степени влияния борта карьера на выработки разработан ряд плоских конечно-элементных моделей.

На рисунке 4 представлена схема модели для определения зоны влияния борта карьера на подготовительные выработки по степени асимметричного распределения напряжений на контуре выработки.

счета выявлена заввисимость параметров напр ряженно-деф положения выработки относия и тельно бор карьера (таблица 3).

Вз зоне влияни борта карьера к координаты точек концентрацции напряж жений в правом и левом бока выраах ботки (риссунок 4) им личные зн начения. С ростом мера вырааботок расчетн модели глубины и с удалением от борм та влияние снижается.

Таблица 3 - П N – номер вы – глубина з напряжений в левом и прав боках выра чем на 10 % прослежи ивается на расстоянии 270 м от бо нормали к контуру бор карьера (рисунок 5) состояние массива, вм мещающего выработки, оказывает влияние ве едение очис стных работ Для изучения особеннностей формирова ания конц центраций напряж жений на ко онтуре выработок была разр работана плоская модель, п тывающая технологи ве-ию дения очи истных раб бот. В получены параметры зоны карьера на нап концентрац ции и разг грузки сунок 6).

положения выработок отноя к сительно уучастка обр рушенных пород и размера этого участка установлены слеы мирования конценттрации напряжени ий на кон нтурах выработок. Вокруг вы ырабо- Рисунок 6 – Области напряяженности ток, располложенных в вблизи R – разгрузка; C - концентрация напряили в предделах зон ко онценжений; 1 – грааница области концентратрации на апряжений, фор- ций компонен нтов поля напр мируется пполе напряж жений, граница области разгр характеризующееся значительным приростом вертикальных напряжений в боках и растягивающих напряжений в кровле и почве. В зоне разгрузки неблагоприятные условия для работы крепи не выявлены.

3. Обоснование типов и расчет параметров крепей подготовительных выработок при отработке прибортовых запасов системами разработки с подэтажным обрушением должны осуществляться по методике, учитывающей особенности формирования зон концентраций и разгрузки от напряжений, в зависимости от положения выработок относительно борта карьера.

Для исследования работы крепей выработок в зоне влияния карьера была разработана плоская конечно-элементная модель, подобная описанным выше, но с учетом работы крепей выработок.

Общая схема рассматриваемого варианта отработки приведена на рисунке 7. Моделирование включало четыре этапа: формирование напряженно-деформированного состояния прибортового массива после постановки бортов карьера в конечное положение; проведение выработок; обрушение руды на выработки 3,4; обрушение руды и пород на выработки 1,2. Физико-механические свойства руды и пород, а также граничные условия моделирования принимались аналогично плоским конечно-элементным моделям, описанным выше.

Для условий отработки принятого к рассмотрению подэтажа возможно использование анкерной крепи (ЖБШ, арматура АII; 18;

L = 2,2 м), и комбинированной крепи из анкеров и набрызгбетона толщиной 5 см (арматура АII; 12; L = 2,2 м; АII; цемент М350).

Анкера моделировались стержнями, диаметром d = 18 мм, с модулем Юнга Е = 2е+11 Па, коэффициентом Пуассона v = 0,3.

Стержни закреплялись в массиве на всю длину (2,1 м). Набрызгбетон моделировался оболочкой соответствующей толщины. В пределах каждого стержня анкерной крепи и в покрытии из набрызгбетона фиксировалось значение максимальных растягивающих напряжений (рисунки 8, 9).

Рисунок 7 - Р По результатам моделиров карьера. У Установленнные асимметричные ра аспределени тангенци формироваали неравно омерную нагрузку на крепи. При этом в набрызгбеттонном пок работ, форрмировались значитель что указыв вает на вероятность отсслаивания и разрушения набрызгбе выработки со стороны карьера от Максимальные растягивающие Рисунок 9 - Изменение ма Выяявленные оособенности распределе итывать при выборе и расчете пар Си использован предложен нный В.Л. Тррушко, О.В. Тимофеевы для про где N - показатель напряженности массива; - напряжение в массиве по заданному направлению, МПа; Rсж - предельное сопротивление породы, равное пределу прочности образца на одноосное сжатие при кратковременном нагружении, МПа; kК - коэффициент концентрации напряжений в прибортовом массиве; k1 - коэффициент концентрации напряжений вследствие проходки данной выработки; k2 коэффициент изменения напряжений в результате влияния других выработок; k3 - коэффициент изменения напряжений в результате влияния очистных работ; КС - коэффициент структурного ослабления массива; КУ - коэффициент упрочнения массива пород.

На основании расчета показателя устойчивости массива в таблице 4 приведены рекомендуемые типы и параметры крепей выработок в прибортовом массиве карьера.

Таблица 4 – Рекомендуемые типы и параметры крепей выработок Категория и состояние устойчивости пород 0,5 Постоянная крепь не требуется. Набрызгбетонная крепь I категория – вполне в местах локального вывалообразования толщиной до устойчивые II категория – устойсетке от 0,90,9 м до 1,11, чивые III категория – средметаллической сетки с ячейкой не более 1010 см либо ней устойчивости штанг длиной 1,8 м с расстановкой по сетке 0,70,7 IV категория – нем, металлическая сетка с ячейкой не более 10х устойчивые Металлическая арочная крепь СВП-22, СВП-27 со сварной металлической решетчатой затяжкой и забутовкой V категория – весьма закрепного пространства. Применение предохранительной крепи. Расстояние между арками 0,5-0,75 м. Межнеустойчивые По результатам расчета показателя напряженности массива, можно сделать выводы о том, что в зоне влияния карьера категория устойчивости выработок понижается. Если в среднем по блоку преобладает вторая категория устойчивости, в зоне влияния карьера она становится третьей или четвертой. Подобная картина наблюдается на участках сопряжений выработок и в зоне влияния очистных работ. Таким образом, для обеспечения безопасности ведения работ, вид и параметры крепи выработок, проводимых в зоне влияния карьера, следует менять в сторону усиления в соответствии с III-IV категорией устойчивости.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертация представляет собой законченную научно - квалификационную работу, в которой предлагается новое решение актуальной для ОАО «Апатит» задачи геомеханического обоснования устойчивости подготовительных выработок при подземной разработке прибортовых запасов карьеров Восточного рудника.

Основные результаты выполненных исследований:

1. Разработана трехмерная конечно-элементная модель прогноза напряженно-деформированного состояния прибортового массива карьера, вмещающего очистной блок. Модель отличается учетом сложного характера перераспределения компонент гравитационно-тектонического поля напряжений в прибортовом массиве после постановки бортов в конечное положение. При этом параметры этого поля определены предварительным моделированием всего карьера с учетом его размеров и наличия разновеликих компонент тектонического поля напряжений.

2. Исследования напряженно-деформированного состояния массива вокруг выработок на трехмерных моделях позволили выявить особенности напряженно-деформированного состояния массива вокруг выработок в зоне влияния карьера, заключающиеся в повышенной концентрации сжимающих напряжений в кровле выработок, проводимых перпендикулярно борту карьера и максимальной компоненте тектонических напряжений, а также асимметричность распределения тангенциальных напряжений по контуру выработок, проводимых параллельно борту карьера и максимальной компоненте тектонических напряжений.

3. Применительно к системе разработки с подэтажным обрушением и торцевым выпуском руды разработаны плоские конечно-элементные модели для определения параметров напряженнодеформированного состояния массива вокруг выработок, а также крепей, с учетом влияния перераспределения гравитационнотектонического поля напряжений в массиве, влияния расстояния от выработок до борта карьера, очистных работ.

4. Установлена зона влияния карьера на напряженное состояние массива вокруг выработок по степени асимметричного распределения тангенциальных напряжений по контуру выработки, которая составляет 200 м по нормали к борту.

5. Установлены размеры зон концентрации напряжений и разгрузки при ведении очистных работ в блоке, а также установлен характер изменения напряженного состояния массива вокруг выработок в пределах блока.

6. Выполнено моделирование работы анкерных и комбинированных крепей из анкеров и набрызгбетона в выработках, находящихся в зоне взаимного влияния карьера и очистных работ. Установлено, что в боках выработок, проводимых параллельно борту карьера и максимальной компоненте тангенциальных напряжений, крепь со стороны массива работает в более тяжелых условиях, а со стороны карьера нагружена незначительно.

7. Обоснованы типы и параметры крепей подготовительных выработок при отработке прибортовых запасов системами разработки с подэтажным обрушением. Результаты проведенных исследований вошли составной частью в раздел по обеспечению устойчивости подземных выработок «Технологического регламента отработки запасов Коашвинского месторождения апатит-нефелиновых руд»

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ:

1. Куранов А.Д. Геомеханическое обоснование устойчивости подготовительных выработок при разработке прибортовых запасов Коашвинского карьера с обрушением подрабатываемого борта / Ю.Н. Огородников, А.Д. Куранов // Записки Горного института. – СПб.: РИЦ СПГГУ, 2011. – Т. 190. - С. 240-244.

2. Куранов А.Д. Напряженное состояние крепей подготовительных выработок при отработке запасов месторождений Восточного рудника ОАО «Апатит» комбинированным открытоподземным способом / А.Г. Протосеня, А.Д. Куранов // Записки Горного института. – СПб.: РИЦ Горного университета, 2012. – Т. 197. – С. 151-154.

3. Куранов А.Д. Определение параметров пространственного напряженного состояния прикарьерных участков рудных карьеров в высоконапряженных скальных массивах // Записки Горного института. – СПб.: РИЦ Горного университета, 2012. – Т. 199. – С. 111Куранов А.Д. Обоснование параметров крепей подземных выработок при разработке месторождений апатит-нефелиновых руд открыто-подземным способом / А.Д. Куранов, А.В. Стрелецкий // Естественные и технические науки. – М.: «Спутник +», 2013. – № 1.

– С. 143-145.

5. Куранов А.Д. Напряженно-деформированное состояние массива вокруг подготовительных выработок при отработке прибортовых запасов карьера Коашва / А.Д. Куранов, Ю.Н. Огородников, В.И. Очкуров // Освоение минеральных ресурсов Севера: проблемы и решения. Труды 8-й Международной научно-практической конференции (7-9 апреля 2010 г, г. Воркута). – Т.1. – Воркута, 2010, с. 111Куранов А.Д. Напряженно-деформированное состояние массива вокруг подготовительных выработок при отработке прибортовых запасов карьера // Освоение минеральных ресурсов Севера:

проблемы и решения. Труды 10-й Международной научнопрактической конференции (11-13 апреля 2012 г, г. Воркута). – Т.1.

– Воркута, 2012, с. 71-76.

Таблица 1 - Величина тектонических напряжений в массиве Таблица 2 – Исходные физико-механические свойства руд и пород для Глубина от Напряжения по направлению Напряжения по направлению Рисунок 1 – Моделирование прибортового массива до начала подземных работ и результаты моделирования:

а) – принципиальная расчетная схема; б) – общий вид модели, эпюра распределения главных максимальных напряжений; в) – номограмма для определения значений напряжений в прибортовом массиве для локального моделирования; TX – тектонические напряжения в направлении простирания рудного тела, МПа; TZ – тектонические напряжения в направлении вкрест простирания, МПа; H – гравитационная составляющая поля напряжений, МПа Рисунок 2 - Разработка трехмерной конечно - элементной модели очистного блока: а) – общий вид анализируемой системы и параметры блока; б) – общий вид модели; в) – фрагмент сетки конечных элементов в анализируемой области; г) – принципиальная расчетная схема Рисунок 3 –Влияние карьера на напряженное состояние массива вокруг выработок а) – расположение точек анализа напряжений, A, B, C – в боку выработки, D, E, F – по кровле; б) – изменение тангенциальных напряжений в точках А, В, С; в) - изменение тангенциальных напряжений в точках D, E, F