Калініченко О.В., Ступнік М.І. Дослідження та моделювання напружено-деформованого стану стелин шатрової та склепистої форми

Деталі
Батьківська категорія: Геотехнічна механіка, 2018
Категорія: Збірник наукових праць "Геотехнічна механіка" Випуск-139

Geoteh. meh. 2018,139, 70-77

DOI:

ДОСЛІДЖЕННЯ ТА МОДЕЛЮВАННЯ НАПРУЖЕНО-ДЕФОРМОВАНОГО СТАНУ СТЕЛИН ШАТРОВОЇ ТА СКЛЕПИСТОЇ ФОРМИ 

1Калініченко О.В., 1Ступнік М.І.

1Державний вищий навчальний заклад «Криворізький національний університет»

УДК 622.274:622.83

Мова: Українська

Анотація:

Залізні руди Криворізького басейну видобуваються понад 130 років. У процесі їх видобутку підземним способом застосовуються різні класи систем розробки, як з обваленням руди та налягаючих порід, так і з відкритим очисним простором. У всіх випадках в гірському просторі формуються очисні або компенсаційні камери, стійкість яких в значній мірі залежить від стійкості їх стелин. Особливо проблема стійкості оголень посилилась при відпрацюванні глибоких горизонтів шахт, які характеризуються значним зростанням гірського тиску.

У роботі виконано дослідження та наведено результати моделювання напру-жено-деформованого стану стелин шатрової та склепистої форми. Прийняті величини гір-ського тиску відповідали гірничотехнічним умовам відпрацювання родовищ Криворізького басейну на глибинах понад 1200 м. Розрахунок напружень та деформацій виконано методом кінцевих елементів за допомогою програми «Ansys» версії 16.0.

В результаті виконаних досліджень встановлено, що під дією гірського тиску в стелинах спостерігається інверсія головних напружень. Формується модифікований напружено-деформований стан масиву стелин, в яких фіксується зменшення величини стискаючих напружень. Діагностується також відсутність розтягуючих напружень. Оперуючи отриманими результатами доведено, що подібні форми стелин мають пропорційно більш високу стійкість у порівнянні з класичними горизонтальними оголеннями.

Встановлено, що при відпрацюванні багатих залізних руд камерними системами розробки на значних глибинах ключовою вимогою є перехід на шатрові та склеписті форми стелин, які забезпечують максимальну стійкість в умовах високого гірського тиску.

Доведено, що інтегральний показник величини максимальних напружень у міжповерхових ціликах змінюється в межах від -10 до + 32 МПа на глибинах понад 1200 м, залежить від форми стелини та знаходиться в поліноміально-логарифмічній залежності від глибини розробки, міцності залізних руд, кута нахилу, відносного радіуса кривизни стелини й при склепистій формі набуває мінімальних значень, дозволяючи формувати стійкі оголення стелин очисних камер на глибинах до 2000 м.

Ключові слова: напружено-деформований стан, гірський масив, стелина, деформації, напруження.

Список літератури:

1. Малахов, Г.М. Управление горным давлением при разработке рудных месторождений Криворожского бассейна / Г.М. Малахов. – Киев : Наукова думка, 1990. – 202 с.

2. Features of underlying levels opening at "ArcelorMittalKrivyiRih" underground mine / N. Stupnik, V. Kalinichenko, E. Kalinichenko, S. Pismennij // Theoretical and Practical Solution sof Mineral Resources Mining: CRC Press is an imprint of the Taylor & Francis Group, an inform a business A BALKEMABOOK, 2015. – С. 39–45.

3. Обоснование параметров очистной камеры параболической формы при отработке железных руд в неустойчивых породах / Н.И. Ступник, В.А. Калиниченко, С.В. Письменный, Е.В. Калиниченко // Гірничий вісник: наук.-техн. збірник. – Кривий Ріг, 2016. – Вип. 101. – С. 7–12.

4. Розробка та дослідження технології відпрацювання запасів блоків із застосуванням комбінованого високоефективного випуску руди / М.І. Ступнік, В.О. Калініченко, О.Я. Хівренко [та ін.] // Вісник Криворізького національного університету : зб. наук. праць. – Кривий Ріг, 2016. – Вип. 43. – С. 3–7.

5.  Удосконалення методики визначення параметрів буровибухових робіт з урахуванням напружено-деформованого стану масиву при його обваленні на похиле оголення // М.І. Ступнік, В.О. Калініченко, М.Б. Федько [та ін.] / Гірничий вісник : наук.-техн. збірник. – Кривий Ріг. – 2017. – Вип. 102. – С. 47–53.

6. Калініченко, О.В. Удосконалення концепції управління напружено-деформованим станом гірського масиву при підземних гірничих роботах / О.В. Калініченко // Сборник научных трудов ГП «Научно-исследовательский горнорудный институт». – Кривой Рог, 2015. – С. 104–111.

7. Ступнік, М.І.  Дослідження напружено-деформованого стану гірського масиву покладу магнетитових кварцитів в умовах шахти «Гігант-Глибока» ПАТ «ЦГЗК» / М.І. Ступнік, В.О. Калініченко, О.В. Калініченко // Металлургическая и горнорудная промышленность. – 2015. – №5. – С. 85–88.

8. Stupnik, N. Parameters of shear zone and methods of their conditions contro lat underground mining of steep-dipping iron ore deposits in Kryvyi Rig basin / N. Stupnik, V. Kalinichenko // Geomechanical Processes During Underground Mining. School of Underground Mining. – Dnipropetrovsk, 2012. – Р. 15–19.

9. Кузьменко, А.М. Влияние геологических нарушений на напряженное состояние вокруг выработок в массиве, ослабленном трещинами / А.М. Кузьменко, Н.Н. Уланова, В.В. Приходько // Вісник Криворізького технічного університету. – 2006. – Вип.11. – С. 196.

10. Курносов, С.А. Влияние жесткости околоштрековых полос на конвергенцию контура выемочного штрека и состояние вмещающего массива / С.А. Курносов, В.В. Задерий, В.И. Пилюгин В.И. [и др.] // «Геотехническая механика». Межвед. сб. научн. тр. / ИГТМ НАН Украины. – Днепропетровск, 2015. – Вып. 121 – С. 160-171.

11. Цариковский, В.В. Контроль процессов разрушения руд Кривбасса геофизическими методами для повышения эффективности их отработки / В.В. Цариковский, А.Ф. Булат, B.JI. Приходченко // Проблемы горнодобывающей промышленности металлургического комплекса Украины. –КривойРог : НИГРИ, 1998. – С. 21–24.

Про авторів:

Калініченко Олена Всеволодівна, кандидат економічних наук, доцент, доцент кафедри підземної розробки родовищ корисних копалин, Державний вищий навчальний заклад "Криворізький національний університет" (ДВНЗ «КНУ»), Кривий Ріг, Україна, Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Ступнік Микола Іванович, доктор технічних наук, професор, ректор, Державний вищий навчальний заклад "Криворізький національний університет" (ДВНЗ «КНУ»), Кривий Ріг, Україна