Изучение деформирования и разрушения соляных пород для разработки методов геомеханической оценки устойчивости грузонесущих элементов камерной системы разработки калийных месторождений

Авторы

  • И.Л. Паньков Горный институт УрО РАН
  • В.В. Аникин Горный институт УрО РАН
  • Н.Л. Бельтюков Горный институт УрО РАН
  • А.В. Евсеев Горный институт УрО РАН
  • В.С. Кузьминых Пермский национальный исследовательский политехнический университет
  • И.С. Ломакин Горный институт УрО РАН
  • И. А. Морозов Пермский национальный исследовательский политехнический университет
  • В.Н. Токсаров Горный институт УрО РАН
  • А.А. Ударцев Горный институт УрО РАН

DOI:

https://doi.org/10.7242/2658-705X/2022.3.2

Ключевые слова:

месторождение калийных солей, камерная система разработки, междукамерный целик, поперечная деформация, скорость деформирования, эквивалентная прочность, коэффициент формы, ползучесть при одноосном растяжении, масштабный фактор

Аннотация

Выполнен комплекс исследований, направленных на разработку методов оценки устойчивости междукамерных целиков, применяемых в условиях ВКМКС.

Проведены натурные измерения деформаций массива в окрестности очистных камер по контурным и глубинным реперам. Установлено, что наиболее информативным показателем, отражающим геомеханическую обстановку на подземном участке месторождения калийных солей, является поперечная деформация целиков.

Для оценки нормативных скоростей деформирования междукамерных целиков выполнены лабораторные исследования по изучению деформирования соляных образцов под действием постоянной нагрузки в режиме ступенчатого нагружения, а также определение продольных и поперечных деформаций при сжатии образцов большого размера.

В рамках разработки метода расчета эквивалентной прочности междукамерных целиков проведен комплекс экспериментальных исследований на слоистых цементно-песчаных образцах.

С целью выявления влияния протяженности междукамерных целиков на их устойчивость проведены экспериментальные исследования коэффициента формы на прямоугольных образцах сильвинита различной длины.

Для учета фактора времени на устойчивость и деформируемость пород кровли подземных выработок выполнены экспериментальные исследования ползучести соляных пород при одноосном ступенчатом растяжении.

В рамках решения задачи по переносу результатов экспериментального определения физико-механических показателей горных пород на натурный уровень выполнены теоретические и экспериментальные исследования по изучению масштабного эффекта в соляных породах в условиях одноосного сжатия.

Биографии авторов

И.Л. Паньков, Горный институт УрО РАН

кандидат технических наук, старший научный сотрудник лаборатории физических процессов освоения георесурсов

В.В. Аникин, Горный институт УрО РАН

кандидат технических наук, научный сотрудник лаборатории физических процессов освоения георесурсов

Н.Л. Бельтюков, Горный институт УрО РАН

кандидат технических наук, научный сотрудник лаборатории математического моделирования геотехнических процессов

А.В. Евсеев, Горный институт УрО РАН

кандидат технических наук, научный сотрудник лаборатории физических процессов освоения георесурсов

В.С. Кузьминых, Пермский национальный исследовательский политехнический университет

заведующий лабораторией кафедры разработки месторождений полезных ископаемых

И.С. Ломакин, Горный институт УрО РАН

кандидат технических наук, научный сотрудник лаборатории механики горных пород

И. А. Морозов, Пермский национальный исследовательский политехнический университет

старший преподаватель кафедры разработки месторождений полезных ископаемых

В.Н. Токсаров, Горный институт УрО РАН

кандидат технических наук, старший научный сотрудник лаборатории физических процессов освоения георесурсов

А.А. Ударцев, Горный институт УрО РАН

младший научный сотрудник лаборатории математического моделирования геотехнических процессов

Библиографические ссылки

1. Ставрогин А.Н., Тарасов Б.Г. Экспериментальная физика и механика горных пород. – СПб.: Наука, 2001. – 343 с.

2. Геомеханические поля и процессы: экспериментально-аналитические исследования формирования и развития очаговых зон катастрофических событий в горнотехнических и природных системах. Т. 1. / отв. ред. Н.Н. Мельников. – Новосибирск: Изд-во СОРАН. – 2018. – 549 с.

3. Amadei B., Stephansson O. Rock stress and its measurement / Published by Chapman and Hall. – 1997. – 490 p.

4. In-situ Characterization of Rocks / Ed. K.R. Saxena, V.M. Sharma, A.A. Balkema Publishers. – 2002. – 358 p.

5. Введение в механику скальных пород: пер. с англ. / под ред. Х. Бока. – М.: Мир, 1983. – 276 с.

6. Ставрогин А.Н., Протосеня А.Г. Прочность горных пород и устойчивость выработок на больших глубинах. – М.: Недра, 1985. – 271 с.

7. Барях А.А. Физико-механические свойства соляных пород Верхнекамского калийного месторождения: учеб.пособие / А.А. Барях, В.А. Асанов, И.Л. Паньков. – Пермь: Изд-во Перм. гос. техн. ун-та, 2008. – 199 с.

8. Тажибаев К.Т. Напряжения, процессы деформации и динамического разрушения горных пород: в 2 т. – Бишкек, Изд-во «Алтын Принт», 2016.

9. Каркашадзе Г.Г. Механическое разрушение горных пород: учеб.пособие для вузов. – М.: Издательство Московского государственного горного университета, 2004. – 222 с.

10. Прочность и деформируемость горных пород / Ю.М. Карташев, Б.В. Матвеев, Г.В. Михеев, А.Б. Фадеев. – М.: Недра, 1979. – 269 с.

11. Паньков И.Л., Асанов В.А., Ударцев А.А., Кузьминых В.С. Практика использования испытательного оборудования при изучении деформирования и разрушения квазипластичных горных пород в лабораторных условиях // Вестник Кыргызско-Российского Славянского университета, Кыргызская республика, – Бишкек, 2016. – № 1. – С. 163–167.

12. Евсеев А.В. Методика инструментального контроля процессов деформирования камерного блока при двухпластовой отработке сильвинитовых пластов // Стратегия и процессы освоения георесурсов: сб. науч. тр. Вып 13 / ГИ УрО РАН. – Пермь, 2015. – С. 105–107.

13. Baryakh A., Lobanov S., Lomakin I., Tsayukov A. Mathematical modelling of limit states for load bearing elements in room-and-pillar mining of saliferous rocks. EUROCK 2018: Geomechanics and Geodynamics of Rock Masses. 2018 Taylor & Francis Group, – London, ISBN: 978-1-138-61645-5, 1666p., pp.767–773.

14. Указания по защите рудников от затопления и охране подрабатываемых объектов на Верхнекамском месторождении калийно-магниевых солей. – Пермь-Березники, 2014. – 130 с.

15. Tziallas G.P., Saroglou H., Tsiambaos G. Determination of mechanical properties offlysch using laboratory methods. Engineering Geology 2013;166:81–89.

16. Greco O.D., Ferrero A., Pella D. Behavior of laboratory specimens composed bydifferent rocks. // In: 7 thISRMCongress. – 1991. – P. 241–245.

17. Ударцев А.А. Использование оптической системы Vic-3D для изучения полей деформаций при испытании образцов горных пород / Стратегия и процессы освоения георесурсов: сб. науч. тр. – Вып. 16 / ГИ УрО РАН. – Пермь, 2018. – С. 128–132. (DOI:10.7242/gdsp/2018.16.33).

18. Dreyer W. NeuereUntersuchungen auf dmGebiet der Modellmecha-nikzurErfassung der Standfestigkeit von Grubenbauen. Freiberger For-schungsh., 1967. – Р. 51–68.

19. Zern E.N. Coal Miners' Pocketbook. N. Y., McGraw-Hill Book Co., 1928, 1273 p.

20. Паньков И.Л., Асанов В.А., Гурко И.В. Моделирование поведения горных пород под нагрузкой на основе энергетических представлений о накоплении повреждений./ Труды межд. конф. «Геодинамика и напряженное состояние недр Земли». – Новосибирск: Изд-во Института горного дела СО РАН, 2004. – С. 55–60.

Загрузки

Опубликован

2022-10-24

Как цитировать

Паньков, И., Аникин, В., Бельтюков, Н., Евсеев, А., Кузьминых, В., Ломакин, И., Морозов, И. А., Токсаров, В., & Ударцев, А. (2022). Изучение деформирования и разрушения соляных пород для разработки методов геомеханической оценки устойчивости грузонесущих элементов камерной системы разработки калийных месторождений. Вестник Пермского федерального исследовательского центра, (3), 14–24. https://doi.org/10.7242/2658-705X/2022.3.2

Выпуск

Раздел

Статьи