автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.04, диссертация на тему:Обоснование способов повышения устойчивости выработок глубоких рудников при действии массовых взрывов

оо

СГ> . -

о_ с=

.. <г- Фадеев Петр Александрович.

Обоснование способов повышения устойчивости выработок глубоких рудников при действии массовых взрывов.

Специальность 05.15.04.- «Строительство шахт и подземных

сооружений».

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук.

Санкт-Петербург 1998г.

Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном горном институте имени Г.В. Плеханова(техническом университете).

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Официальные оппоненты: доктор технических наук} профессор

Ведущее предприятие: РАО «НОРИЛЬСКИЙ НИКЕЛЬ», АО Институт ГИПРОНИКЕЛЬ

Защита диссертации состоится « » впреп^ 1998 г. в 13 ч. 15 мин. на заседании диссертационного Совета Д.063.15.03 при Санкт-Петербургском государственном горном инстшуте им. Г.В. Плеханова (техническом университете) по адресу: 199026 Санкт-Петербург, 21 линия, д. 2,

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан «23-» Н^ртй- 1998 г.

Протосеня Анатолий Григорьевич

Ардашев Константин Аркадьевич

кандидат технических наук, доцент Антонов Александр Александрович

Ученый секретарь диссертационного Совета

к.т.н., доц. Очкуров В.И.

Общая характеристика работы

Актуальность работы. Повышение добычи медно-никелевых руд связано с увеличением глубины разработки полезных ископаемых. Практика показывает, что с увеличением глубины разработки условия поддержания выработок, подверженных действию массовых взрывов, резко ухудшаются. Обеспечение устойчивости горных выработок может достигнуто за счет расположения их за пределами зоны интенсивного действия взрыва или путем снижения массы зарядов. Однако, на больших глубинах располагать капитальные и подготовительные выработки на значительном расстоянии от руды тела за пределами сейсмически опасной зоны экономически нецелесообразно, так как это приводит к увеличению эксплуатационных затрат.

Взаимодействие волны напряжений при массовых взрывах с горными выработками является достаточно сложной научной проблемой. Поэтому она до настоящего времени не получила еще своего решения. Не достаточно разработаны методы оценки устойчивости выработок, методы расчета зон разрушения вокруг них при действии массовых взрывов, требуют совершенствования способы и средства крепления горных выработок.

Поэтому научное обоснование способов повышения устойчивости выработок глубоких рудников при действии массовых взрывов является актуальной задачей.

Целью диссертационной работы является разработка способов и средств повышения устойчивости выработок глубоких рудников при действии массовых взрывов.

Идея работы заключается в выборе эффективных способов повышения устойчивости выработок, типов и параметров крепей на основе использования закономерностей распределения напряжений и механизма формирования зон разрушений вокруг выработок, подверженных действию массовых взрывов.

В соответствии с поставленной целью основными задачами исследования являлись:

■ выполнить натурные наблюдения за деформированием массива пород и образованием зон разрушения вокруг выработок в зоне действия массовых взрывов;

■ разработать метод расчета зон образования отколов и разрушений вокруг выработок при действии массовых взрывов;

■ разработать метод оценки устойчивости обнажений выработок глубоких рудников;

■ обосновать способы, типы и параметры крепи для обеспечения устойчивости горных выработок.

Методы исследований. При проведении исследований использовался комплекс методов, включающий обобщение результатов ранее выполненных работ, натурные обследования и инструментальные наблюдения, аналитические исследования с использованием методов механики горных пород и теории трещин.

Научные положения, выносимые на защиту:

в механизм разрушения прикошурной зоны и формы потери устойчивости ортов и рудных штреков имеют различный характер: зона разрушения пород вокруг ортов располагается со стороны воздействия фронта сейсмической волны от массового взрыва, достигает 1,2-1,5 м и формируется под его воздействием; разрушения рудного тела вокруг рудных штреков происходят вверх по восстанию на глубину 1,3-1,9м путем его выдавливания в выработку и приурочены ко времени проведения массовых взрывов;

■ методика расчета зон разрушения вблизи выработок при воздействии на них массовых взрывов, учитывающая геостатические (от гравитационных сил) и растягивающие динамические напряжения от отраженных продольных волн, прочностные и структурные характеристики массива;

■ комплексный метод расчета устойчивости выработок, основанный на оценке напряженности массива с учетом влияния массовых взрывов, склонности обнажений к вывалообразованию, структурных и прочностных характеристиках горных пород.

Достоверность защищаемых положений, выводов и рекомендаций подтверждается комплексным характером исследований, использованием современных методов механики горных пород и механики хрупкого разрушения, сходимостью аналитических результатов с данными натурных наблюдений и положительным опытом использования результатов исследований на производстве.

Научная новизна результатов исследований:

■ геомеханическая модель формирования откола, основанная на зарождении на некотором расстоянии от контура выработки неустойчивых трещин отрыва под действием растягивающих напряжений от отраженной волны и их дальнейшем развитии при повторных взрывах;

■ метод расчета толщины отколов и зон разрушений для выработок различного очертания, учитывающий растягивающие динамические напряжения от отраженных волн, прочностные и структурные параметры пород.

Практическая значимость работы заключается в: и разработке методики расчета зон формирования отколов и разрушений вокруг выработок различного очертания при действии массовых взрывов; И разработке комплексного метода оценки устойчивости выработок глубоких рудников;

О обоснован™ рациональных типов и параметров крепей подготовительных выработок и эффективности перехода при больших глубинах на подготовку блоков выработками меньшего поперечного сечения.

Личный вклад автора диссертационной работы заключается в сборе и анализе результатов, постановке и проведении натурных и аналитических исследований, анализе полученных результатов и разработке практических рекомендаций.

Реализация результатов работы.

Результаты исследований диссертации составили основу «Инструкции по креплению горных выработок на подземных рудниках АО ГМК «Печенганикель» РАО «Норильский никель»», г. Заполярный, 1996 г. и использованы при разработке рекомендаций для рудников АО «Печенганикель» по переходу на подготовку блоков выработками меньшего поперечного сечения.

Апробация. Содержание и основные положения работы обсуждались на 11 -й Российской конференции по механике горных пород (г. С Петербург, 1997г.), конференции « Полезные ископаемые России и их освоение» (г. С Петербург, 1997 г.), на заседаниях кафедры Строительства горных предприятий и подземных сооружений Санкт-Петербургского государственного горного института (технического университета), на научно-технических советах АО ГМК «Печенганикель».

Публикации. Основные результаты диссертации опубликовано в четырех печатных работах.

Структура и объем работы. Диссертация включает введение, четыре главы, заключение, список литературы из 70 наименований. Объем диссертации 191 страниц машинописного текста, 44 таблиц, рисунков 32.

В первой главе выполнен анализ горногеологических и горнотехнических условий поддержания подготовительных выработок глубоких рудников. В ней приведен анализ исследований и способов повышения устойчивости выработок при действии очистных работ и массовых взрывов. Сформулированы цель и задачи исследовании.

Во второй главе приведена методика и результаты натурных экспериментальных исследований по деформированию массива пород вокруг выработок при влиянии очистных работ и массовых взрывов. Приведены результаты натурных исследований за смещениями пород вокруг подготовительных выработок и зонами разрушений.

В третьей главе изложены методики расчета параметров зон разрушения вокруг подготовительных выработок. Обоснована геомеханическая модель образования откола от поверхности выработок и разработана методика расчета зон отколообразований при воздействии массовых взрывов на горные выработки.

В четвертой главе разработан метод оценки устойчивости выработок глубоких рудников. Метод основан на комплексной оценке критериев вывалообразования и напряженности пород с учетом прочностных и структурных свойств массива. Разработаны рекомендации по выбору параметров крепи выработок. Обоснована целесообразность перехода на выработки меньшего поперечного сечения с использованием малогабаритного самоходного оборудования при подготовке рудных блоков. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Основные результаты исследований отражены в следующих защищаемых положениях.

Механизм разрушения приконтурной зоны и формы потери устойчивости ортов и рудных штреков имеют различный характер: зона разрушения пород вокруг ортов располагается со стороны воздействия фронта сейсмической волны от массового взрыва, достигает 1.2 -1.5 м и

формируется под его воздействием; разрушение рудного тела вокруг рудных штреков происходят вверх по восстанию на глубину 13 -1.9м путем его выдавливания в выработку и приурочены ко времени проведения массового взрыва.

Выработки рудников в результате использования массовых взрывов для отбойки полезного ископаемого наряду с статическими нагрузками испытывают влияние сейсмических волн, от массовых взрывов.

При массовом взрыве от стенок зарядной камеры начинает распространятся ударная волна. Под ее воздействием массив пород вблизи камеры разрушается. За пределами зоны разрушения ударная волна вначале вырождается в пластическую, а затем в упругую волну.

Изучением распространения волн при взрывах занимались O.A. Байко-нуров, В.А. Боровиков, Г.Н. Покровский, П.С.Миронов, М.А. Садовский, А.Н. Ханукаев, Н.В. Мельников, А.Ф. Суханов, Е.И. Шемякин и многие другие исследователи.

При беспрепятственном распространении упругих волн разрушения массива горных пород может не происходить. При нахождении на их пути свободных поверхностей и трещин могут возникать очаги значительных разрушений пород. Это объясняется тем, что при взаимодействии падающей упругой волны с вышеназванными преградами образуются вторичные волны: отраженные, преломленные, дифрагированные, поверхностные и другие волны. При достижении на фронтах этих вторичных волн пределов прочности пород может происходить и разрушение.

Изучением влияния сейсмических волн, прочностных и структурных свойств на устойчивость горных выработок занимались Г.Г. Мирзаев, А.Г. Протосеня, Г.Г. Юревич, H.H. Фотиева, B.JI. Трушко и многие другие исследователи.

В диссертации выполнен анализ горногеологических и горнотехнических условий поддержания выработок рудных месторождений. Приведены прочностные, деформационные и структурные характеристики горных пород.

Выполнен анализ условий поддержания выработок АО ГМК «Печенганикель». Приведена методика и результаты натурных наблюдений за устойчивостью горных выработок. Методикой натурных наблюдений предусматривалось изучение трещиноватости пород, проведение инструментальных наблюдений за состоянием массива, разрушением крепи и несущей

способности пород на контуре выработок и измерение смещений вокруг выработок с помощью контурных и глубинных реперов.

В работе приведены результаты инструментальных наблюдений за деформированием массива пород при разработке медно-никелевых месторождений АО ГМК «Печенганикель».

- ' Анализ результатов натурных наблюдений позволил сделать следующие выводы:

■ наибольшая скорость перемещения массива наблюдается непосредственно после отработки блока;

■ перемещение происходит пропорционально мощности рудной залежи;

■ продолжительность периода активных перемещений составляет 4-5 лет, считая от времени отработки.

В результате инструментальных наблюдений за устойчивостью горных выработок установлено, что для рудных штреков:

■ разрушения , окружающих выработку пород, всегда приурочены ко времени проведения массовых взрывов;

■ основнйе разрушения, независимо от мощноста рудного тела, происходят вверх по'его восстанию, на глубину до 1.3 -1.9 м;

■ при четком разлинзовании рудного тела или если рудное тело по мощности не превышает ширину- выработки, то в рудном теле со стороны кровли происходит образование трещин и его выдавливание в выработку на 200 -400 мм,

для ортов:

■ зоны разрушения вокруг выработки располагаются на контактах рудного тела й вмещающих пород и на сопряжениях выработок;

■ разрушения пород вокруг выработок происходят под действием массовых взрывов, зоны разрушения располагаются со стороны воздействия фронта сейсмической волны и достигают 1.2 -1.5 м.

Приведены экспериментальные данные по деформированию массива пород в зависимости от мощности массового взрыва, расстояния до его эпицентра и влияния очистных работ. Установлено, что основными факторами, определяющими характер разрушения пород вокруг выработок, являются строение массива, влияние массовых взрывов и очистных работ.

Натурные наблюдения за состоянием рудных штреков, как указывалось выше, показывают, что разрушения массива происходит со стороны висячего

бока в форме выдавливания по контактам и вывалам более слабого рудного . тела. В диссертации обоснована геомеханическая модель такого типа-дефор- < мирования'и разработана методика расчета зоны разрушения со стороны висячего бока. Необходимо отметить, что подобные формы разрушения имеют место в боках пластовых выработок при разработке угольных месторождений. Для условий рудных штреков рудника «Северный» АО ГМК «Печенганикель» такая форма разрушения определяется контактом «рудное тело - вмещающие породы» с глинкой трения.

В качестве условия разрушения в рудном теле вблизи штрека принято условие прочности Кулона и разработано приближенное решение упругогсга-стической задачи распределения напряжений в рудном теле.

Размер зоны «с» разрушения приконтурной части рудного тела около рудного штрека находится из уравнения:

а - угол наклона рудного тела;

А, - коэффициент бокового распора в нетронутом массиве;

- коэффициент трения по контакту «рудное тело - массив пород»; 211 - мощность рудного тела;

Ь - половина линейного размера атастовой выработки;

К,р - соответственно сцепление и угол внутреннего трения рудного те*

ла;

Н - глу бина заложения выработки; у - средний объемный вес горных пород.

Расчеты по формуле (1) показывают, что размеры зоны разрушения рудного тела около рудного штрека достигают 1.3- 1.9 м и согласуются с данными натурных наблюдений за разрушением пород.

Методика расчета зон разрушения вблизи выработок при воздействии иа них массовых взрывов, учитывающая геостатические (от гравитационных сил) и растягивающие динамические напряжения от от-

где

ряженных продольных волн, прочностные и структурные характеристики массива.

Рудники обычно имеют сложную и разветвленную в пространстве сеть выработок Разрушения массива пород вблизи выработок, в основном, происходят в результате действия падающей и отраженной продольной волн на горные выработки.

В диссертации приведены экспериментальные исследования механизма взаимодействия продольных волн с горными выработками. В результате анализа экспериментальных данных выявлено, что образования отколов от поверхности обнажений и выработок происходит в два этапа.

На первом этапе на некотором расстоянии от поверхности выработки под воздействием отраженной волны происходит зарождение трещины отрыва, которая обычно располагается параллельно поверхности обнажения.

На втором этапе под воздействием отраженной волны от контура выработки, образующейся при продольных волнах от повторных массовых взрывов, происходит развитие трещины, которое может завершится образованием откола.

С помощью методов механики хрупкого разрушения рассмотрено поведение трещины вблизи выработки. Получены аналитические зависимости, связывающие параметры продольной волны, размеры и положение трещины, статические напряжения вблизи выработки, динамические напряжения от волны и прочностные, деформационные и структурные свойства пород. Их анализ показал, что состояние равновесия трещины на втором этапе может быть неустойчивым, следовательно, может происходить ее развитие. Сопоставление результатов теоретических исследований с экспериментальными данными показало их согласие.

В качестве условия образования откола принято достижение суммарными радиальными напряжениями от геостатического поля и растягивающими от отраженной продольной волны предела прочности на растяжение горной породы. При этом учитывается структурное ослабление массива и усталостные свойства пород при действии циклических нагрузок. В диссертации приведены результаты экспериментальных исследований пород на сжатие и растяжение в условиях действия циклических нагрузок, на основе которых определяется коэффициент усталости пород.

Продольные волны от массовых взрывов могут иметь различные утлы падения на горные выработки, в результате взаимодействия которых с обнаженной поверхностью образуются отраженные продольные и поперечные волны. В диссертации приведены теоретические и экспериментальные связи между напряжениями в падающей и отраженной волнах в зависимости от угла падения волн и деформационных характеристик массива. Эти зависимости использованы для выбора граничных условий на контуре выработки при разработке метода расчета напряжений вокруг них.

Обоснована возможность применения квазистатического решения задачи при динамическом воздействии на массив горных пород. Массив принят изотропным и упругим, а нестационарный импульс при массовом взрыве ап-роксимируется стационарным. Тогда исследование влияния массовых взрывов сводится к решению плоской задачи теории упругости о двухосном сжатии бесконечной плоскости с отверстием и усилиями на бесконечности и подверженной воздействию плоской продольной гармонической волной.

В диссертации приведены зависимости доя расчета напряжении вокруг выработок и зон разрушений. В частности, уравнение зоны разрушения пород около выработки круговой формы при влиянии m массовых взрывов имеет вид:

= (2) \i=l J

где

Z, = -b+"ib2~4ac; а - -0,5( 1 + X)уН - 0,5(1 - X)уНcos26 + а К€К;

¿Я

b = 0,5сг°(1 + Л) + 2ст0(1- Л.) cos 2(9 - а,) + 0,5(1 + + 2{1 - X.)7Hcos 26;

v

с = -1,5(1 - Л)ст°со$2(0 - а,)-1,5(1 - А,)уНсо$29; Л = ;

Ro - радиус выработай; V - коэффициент Пуассона горной породы; 0 - угловая координата; (Xi - угол между направлением действия фронта волны и вертикальной осью; ор- предел прочности на растяжение горной породы; Кс -коэффициент структурного ослабления; Ку - коэффициент усталости породы при циклических нагрузках.

Наибольшее напряжение о0 на фронте продольной волны при массовом взрыве определяется по формуле:

а0 =

ЕКп(1-у)(Р)п (1 + у)(1-2У)С„

(3)

где Р = ; ч - масса заряда; Я - расстояние от эпицентра взрыва до рассматриваемой точки; Е - модуль упругости горной породы; Ср - скорость распространения продольной волны в массиве пород; К„, п - параметры распространения сейсмической волны, определяемые экспериментальным путём.

При сооружении горных выработок с помощью буровзрывных работ массив пород вокруг них разрушается, в результате чего прочностные характеристики являются переменными, достигая наименьшего значения вблизи контура и асимптотически увеличиваются с удалением от контура выработки вглубь массива. В диссертации разработана методика расчета зоны разрушения пород вокруг выработки при действии массового взрыва с учетом нати-чия разупрочнения пород в приконтурной области.

Для выработок некругового очертания построение полей напряжений вокруг них производилось с использованием метода малого параметра. В качестве малого параметра принята величина отклонения некругового контура выработки от кругового. Получены зависимости для расчета зоны разрушения пород вокруг выработок при действии массовых взрывов, учитывающие параметры продольной волны, мощность массового взрыва, размеры и форму выработки, прочностные и структу рные свойства пород.

Проведено сравнение расчетных и экспериментальных данных за размерами зон разрушения вокрут выра-Рис. 1 Конфигурация и величина зо- боток при действии массовых взры-ны разрушения вокрут выработки вов-

полученная по формуле (2) Установлено, что конфигурация

(Рис.1) и величина размера зоны разрушения согласуется с результатами натурных наблюдений. Зона разрушения

Рис. 2 Зависимость размера зоны разрушения от характерного размера выработки: 1 - на моделях из эквивалентных материалов; 2- рудник им. Губкина; 3 - рудник «Таштагол»; 4 - рудник «Алтык-Топкан»; 5 -рудник «Магнетитовый»; 6 - рудник «Миргалимсайский»; 7 - рудник «Дегтярский»; 8 - рудник «Текели»; 9 - рудник «Зыряновский»; II, I -соответственно расчётные и средние экспериментальные значения размеров зоны разрушения.

Рис. 3. Зависимость размера зоны разрушения «с» вокруг выработки от массы заряда ц:

1 - в серпентинитах;

2 - в брекчиевидных рудах.

Рис. 4. Зависимость размера зоны разрушения вокруг выработки «с» от расстояния К до эпицентра взрыва:

1 - в серпентинитах;

2 - в брекчиевидных рудах.

пород вокруг выработки располагается со стороны фронта влияния продольной волны и может достигать 1.2 - 1.5 м.

В диссертации выполнен анализ влияния различных факторов на размеры зоны разрушения пород вокруг выработки. Выявлено, что размер зоны разрушения существенно зависит от характерного размера выработки. На рис. 2 в логарифмических масштабах приведено сопоставление расчетных по формуле (2) и натурных экспериментальных данных за размерами зоны разрушения, полученными другими исследователями, в зависимости от высоты выработки. Установлено, что расчетные и экспериментальные данные о размерах зоны разрушения пород вокрут выработки согласуются.

Расчеты показывают, что размер зоны разрушения вокруг выработок АО ГМК «Печенганикель» существенно зависит от массы заряда (Рис. 3) при массовом взрыве, расстояния (Рис. 4) от эпицентра взрыва и в меньшей степени от показателя нарушенности пород в приконтурной области. При воздействии очистных работ размер зоны разрушения у величивается, что также согласуется с натурными наблюдениями.

Таким образом, анализ расчетных данных о форме и размерах зон разрушения вокрут выработок показывает, что они согласуются с данными натурных наблюдений за разрушением пород вокрут выработок АО ГМК «Печенганикель» в качественном и количественном отношениях.

Комплексный метод расчета устойчивом и выработок, основанный на оценке напряженности массива с учетом влияния массовых взрывов, склонности обнажений к вывалообразованию, структурных и прочностных характеристиках горных пород.

В диссертации обоснована комплексная методика оценки устойчивости выработок рудных месторождений. Методика базируется на оценке устойчивости пород по критериям склонности обнажений к вывалообразованию и по напряженности массива с учетом влияния массовых взрывов, очистных работ и прочностных и стру кту рных характеристик горных пород.

Склонность пород к вывалообразованию количественно оценивается показателем "8" устойчивости, включающем коэффициенты: крепости пород, степени трещиноватости, количества систем трещин, ориентации выработки относительно наиболее развитой системы трещин, шероховатости поверхности трешин. заполнителя трещин, раскрытия незаполненных трещин, степени вторичных изменений пород и ослабления пород при их увлажне-

нии. По величине показателя у стойчивости "8" все породные обнажения разделяются на 5 категорий устойчивости.

Напряженность пород на контуре выработки оценивается показателем

включающем величину вертикального напряжения в нетронутом массиве. коэффициенты концентрации напряжений на контуре выработки, от влияния других выработок и очистных работ, коэффициенты структурного ослабления, длительной прочности и предел прочности пород на одноосное сжатие. По показателю напряженности "Л"" все породные обнажения разделяются на пять категорий устойчивости. За окончательную категорию устойчивости пород принимается наименьшая, получаемая по показателям "Б" и "IV'.

Влияние массовых взрывов на устойчивость выработок оценивается параметром "Р", характеризующим приведенную массу заряда. По величине критического значения параметра "Р" все породы рудников разделены на 4 категории устойчивости. Если расчетное значение показателя "Р" будет больше критического значения, то полученная выше категория устойчивости пород по показателям "V и "8" снижается на единицу.

В зависимости от категории устойчивости пород в диссертации предложены рациональные типы и параметры крепей и способы поддержания выработок при влиянии очистных работ и их отсутствии. При этом учитывается допустимое время поддержания выработки без крепи и отставание места ее установки от забоя.

Для повышения устойчивости рудных штреков в диссертации обоснован переход на подготовку блоков выработками у меньшенного поперечного сечения с использованием самоходного оборудования. В работе рассматриваются различные схемы расположения штреков относительно рудного тела: по руде с присечкой пород висячего и лежачего боков, по руде с присечкой пород только лежачего бока, по породе лежачего бока с минимальной присечкой руды. Для повышения устойчивости штреков предлагается изменить сводчатую форму поперечного сечения выработки на полигональную, приспособленную к углу падения ру дной залежи. При этом проходить штреки по рудному телу предлагается без присечки пород висячего бока.

В рудном теле I и II категории устойчивости штреки предлагается поддерживать без крепления, путем придания им полигональной шатровой формы с оформлением конлура с помощью «гладкого» взрыва. В рудном теле III

и IV категорий устойчивости штреки нужно крепить локально штанговой крепью. Поддержание ортов уменьшенного поперечного сечения в породах I и II категорий устойчивости предлагается производить без крепления, а в породах III и IV категории устойчивости использовать локальное крепление штанговой крепью.

Методика оценки устойчивости выработок принята в « Инструкции по креплению горных выработок на подземных рудниках АО ГМК «Печенганикель» РАО «Норильский никель»», г. Заполярный, 1996г. Рекомендации по переходу на подготовку рудных блоков выработками уменьшенного поперечного сечения с использованием малогабаритного самоходного оборудования переданы АО ГМК «Печенганикель». Заключение.

В диссертации содержится решение задачи по обоснованию способов повышения устойчивости выработок глубоких рудников при действии массовых взрывов, имеющей существенное значение для шахтного строительства.

Наиболее важные научные и практические результаты диссертации заключаются в следующем:

1. Характер и формы потери устойчивости выработок определяется горногеологическими характеристиками залегания рудного тела и расположением выработки, влиянием очистных работ, массовых взрывов и прочностных, деформационных и структурных характеристик вмещающих пород.

2. Обоснован механизм формирования откола от поверхности выработок при действии продольных волн, состоящий в зарождении на некотором расстоянии от контура трещины отрыва от растягивающих напряжений отражённой волны и её развитии при повторных массовых взрывах.

3. Разработана методика расчёта зон разрушения вблизи выработок при воздействии на них продольных сейсмических волн, учитывающая наличие геостатических и динамических полей напряжений от массовых взрывов и прочностные, структурные и усталостные свойства массива.

4. Методами механики хрупкого разрушения исследовано состояние трещин отрыва при отколах и установлено, что процесс развития откольного явления состоит из набора попеременных чередований неустойчивых и устойчивых состояний равновесия трещин. Получены аналитические

зависимости, связывающие параметры продольной волны, размеры и положение трещины, статические напряжения вблизи выработки, динамические напряжения от волны и прочностные, деформационные и структурные свойства пород.

5. Разработана методика расчёта зон разрушения в кровле рудных штреков, учитывающая строение рудного тела, горнотехнические условия заложения выработок, их размеры, прочностные характеристики пород и влияние очистных работ.

6. Обоснован комплексный метод расчёта устойчивости выработок глубоких рудников, основанный на оценке напряженности массива, склонности обнажений к выватообразованию и учёте влияния массовых взрывов и структурных и прочностных свойств пород. Предложены рациональные типы и параметры крепей рудников АО ГМК «Печенганикель».

7. Для повышения устойчивости выработок обоснована целесообразность уменьшения размеров их поперечного сечения, изменения сводчатой формы на полигональную, приспособленную к углу падения рудной залежи. Разработаны схемы расположения рудных штреков относительно рудного тела и способы их поддержания в зависимости от категории устойчивости пород, которые переданы АО ГМК «Печенганикель» для использования.

Результаты диссертации использованы в «Инструкции по креплению горных выработок на подземных рудниках АО ГМК «Печенганикель», РАО «Норильский никель»», г. Заполярный, 1996 г.

Основные результаты диссертационной работы опубликованы в следующих работах:

1. Фадеев П.А. Метод расчета устойчивости подготовительных выработок рудных месторождений. Труды XI Российской конференции по механике горных пород. С.-Петербург, 1997г. с. 457.

2. Протосеня А.Г., Фадеев П.А. Метод расчета зон отколообразования от поверхности выработок при действии на них сейсмических продольных волн от массовых взрывов. Труды XI Российской конференции по механике горных пород, С,- Петербург 1997г. с. 385-388.

3. Фадеев П. А. Оценка толщины отколов, от поверхности выработок при действии массовых взрывов. Труды конференции «Полезные ископаемые России и их освоение». С.- Петербург, 1997г. с. 169.

4. Фадеев П.А. Выбор рациональных типов и параметров крепей подготовительных выработок рудников АО .ГМК «ПЕЧЕНГАНИКЕЛЬ». Труды конференции «Полезные ископаемые России и их освоение». С.- Петербург, 1997г. с. 170