автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.11, диссертация на тему:Устойчивость очистных выработок при разработке сильвинитовых пластов

Пермский государственный технический университет

ХРОНУСОВ Валерий Владимирович

УСТОЙЧИВОСТЬ ОЧИСТНЫХ ВЫРАБОТОК ПРИ РАЗРАБОТКЕ СИЛЪВИНИТОВЫХ ПЛАСТОВ

Специальность 05.15.11. - "Физические процессы горного производства"

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

ОД

На правах рукописи

■•'и Я /

П '

АВТОРЕФЕРАТ

Пермь - 1994г.

Работа выполнена в Уральском научно-исследовательском и проектном институте галургии (АО "Галургия")

Научный руководитель - доктор технических наук, доцент

Константинова Светлана Александровна.

Официальные оппоненты: доктор технических наук , профессор Кравченко Григорий Иванович (ПГТУ),

кандидат технических наук, доцент Асанов Владимир Андреевич ( ГоИ УрО РАН, г.Пермь).

Ведущее предприятие - Институт горного дела УрО РАН

( г. Екатеринбург )

Защита диссертации состоится " ^ " 1994г.

в >~>час. на заседании Специализированного Совета К. 063.66.05. при . Пермском государственном техническом университете по адресу: 614000 г. Пермь, ГСП-45, Комсомольский пр-т 29а

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Пермского государственного технического университета.

Автореферат разослан " С-Л-Л_ 1994г.

Ученый секретарь специализированного Совета канд. геолого-минералогических наук, доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ. Калийные месторождения характеризуются сложными горно- и гидрогеологическими условиями. Соляные породы склонны к ползучести, которая лосит нелинейный характер и сопровождается разрушением. По глинистым прослойкам происходит расслоение и отслоение пород. Увеличение глубины горных работ, содержания в пластах слабых прослойков усиливают влияние на деформирование и устойчивость выработок различных Факторов.

Сильвинитовые пласты на Верхнекамском месторождении калийных и калийно-магниевых солей отрабатываются камерной системой. Обводненность надсоляной толщи и легкая растворяемость солей определяют параметры разработки и ограничивают количество одновременно разрабатываемых пластов.

При определенных горно-геологических и горнотехнических условиях очистные выработки теряют устойчивость до истечения необходимого по условиям эксплуатации времени.

С процессами деформирования и разрушения пород кровли камер верхнего разрабатываемого пласта связаны процессы деформирования пород водозащитной толщи (ВЭТ). В связи с этим проблема обеспечения устойчивого состояния очистных камер при условии повышения коэффициента извлечения полезного ископаемого и сохранения при Этом сплошности ВЗТ достаточно актуальна. Для успешного ее решения необходимо разработать методику , позволяющую еще на стадии проектирования предрассчитать время устойчивого состояния очистных выработок в зависимости от основных влияющих Факторов, в том числе закладки выработанного пространства.

Исследования, положенные в основу диссертационной работы, являются составной чатью работ, проводившихся АО "Галургия" по теме "Разработать "Указания по защите рудников от затопления и охране зданий, сооружений и природных объектов на подрабатываемой территории Верхнекамского месторождения калийных солей" в 1990-93 г.г., в которой автор принимал участие в качестве исполнителя.

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ. Целью диссертационной работы является разработка методики оценки времени устойчивого состояния очистных выработок при отработке пологих сильвинитовых пластов с закладкой выработанного пространства.

В соответствии с поставленной цепью в работе решаются следующие основные задачи:

1. Проведение анализа опубликованных в отечественных и зарубежных источниках результатов исследований прочностных, деформационных и реологических свойств сильвинита и каненной соли с целью выбора расчетной модели, расчетной схемы и граничных условий для храевых задач;

2. Разработка пакета программ для ПЭВМ, реализующего методом конечных элементов (МКЭ) Феноменологическую модель деформирования и разрушения соляных пород , которая учитывает их нелинейную ползучесть и разрыхление при нагрузках, превышающих предел длительной прочности, деформирование в предельной стадии со снижением прочностных характеристик;

3. Проведение численных расчетов для определения напряженно-деформированного состояния (НДС) и оценки устойчивости пород вокруг очистных выработок на основе математического моделирования при учете основных влияющих горно-геологических и горнотехнических Факторов;

4. Оценка упрочняющего влияния закладочного массива на деформирование междукамерных целиков, кровли очистных камер и пород, слагающих ВЗТ, с учетом особенностей деформирования и разрушения соляных пород;

5. Проведение- качественного и количественного анализа влияния основных горно-геологических и горнотехнических Факторов, в том числе закладки выработанного пространства на НДС и устойчивость пород вокруг очистных выработок;

6. Доведение результатов исследований до практического применения, т.е. разработка инженерных методик, позволяющих предрас-считать время устойчивого состояния очистных выработок в зависимости от влияющих Факторов и оценить "упрочняющее" влияние закладки на устойчивость междуканерных целиков и кровли камер.

ИДЕЯ РАБОТЫ заключается в том , что, учитывая реологические свойства соляных пород, а именно нелинейную ползучесть, разрыхление, деформирование в предельной стадии, и критерии потери устойчивости очистных выработок, можно установить расчетные зависимости времени их устойчивого состояния от основных влияющих горногеологических и горнотехнических Факторов.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИИ включают анализ и обобщение предшествующих работ, посвященных исследованию НДС и устойчивости соляных пород вокруг выработок, а также Физико-механических свойств соляных пород в лабораторных и натурных условиях; статистическую оценку геологических данных о Факторах, влияющих на устойчивость очистных выработок; математическое моделирование на ПЭВМ; теоретические исследования НДС и устойчивости массива в окрестности очистных, выработок ,' пройденных по сильвинитовым пластам, выполненные МКЭ; математическую обработку результатов расчета и сопоставительный анализ их с экспериментальными данными других авторов.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА РАБОТЫ.

1. Разработан пакет программ для ПЭВМ типа IBM для автоматизированных расчетов НДС массива вокруг горной выработки в рамках нелинейной вязкоупругости.

2. Установлены новые закономерности влияния основных горногеологических и горнотехнических Факторов (глубины залегания разрабатываемых пластов, мощности междупластья, Формы очистных выработок, коэффициента извлечения полезного ископаемого, иирины неж-ходовых целиков и т. д.) на прогиб кровли очистных выработок и оседание пород, слагающих ВЗТ.

3. Предложена новая модель взаимодействия закладочного массива с соляными породами, окружающими очистную выработку, и алгоритм оценки реакции закладки, реализованный в программном модуле.

4. Установлены новые закономерности влияния глубины разработки, коэффициента извлечения полезного ископаемого, пористости закладочного материала и параметров закладочных работ на значение реакции закладочного массива.

ДОСТОВЕРНОСТЬ научных положений , выводов и рекомендаций, сформулированных в диссертации, обеспечивается:

корректностью численных методов исследований и постановки теоретических задач, решением тестовых примеров; качественным соответствием результатов ревения задач методом математического моделирования современным представлениям о закономерностях деформирования и разрувения соляных пород вокруг очистных выработок, пройденных по сближенным сильвинитовым пластам; удовлетворительным . количественным совпадением прогнозируемых величин смещений породного контура очистных выработок с экспериментальными данными дру-

гих авторов (расхождение не превышает 20%); включением результатов исследований в нормативный документ.

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ работы состоит в разработке инженерного метода прогноза устойчивости очистных камер на рудниках Верхнекамского месторождения калийных солей, позволяющего принять решения по выбору рациональных параметров системы разработки на конкретном участке иахтного поля.

РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ. Результаты диссертационной работы использованы при составлении нормативного документа "Указания по защите рудников от затопления и охране зданий, сооружений и природных объектов на подрабатываемой территории Верхнекамского месторождения калийных солей." (Третья редакция) - С.Петербург: ВНИИГалургии, 1993.

В АО "Сильвинит" и АО "Уралкалий" переданы программные модули для ПЭВМ типа IBM для оценки реакции закладки на целики.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ И ПУБЛИКАЦИИ. Основные положения диссертационной работы докладывались на Всесоюзной научно-технической конференции "Повышение качества и надежности продукции, программного обеспечения ЭВМ и технических средств обучения (г.Куйбышев, 1989г.), на Всесоюзной научно-технической конференции с международным ' участием стран СЭВ "Применение статистических методов в производстве и управлении" (г.Пермь, 1990г.), на XVII научно-технической конференции Пермского политехнического института (г.Пермь, 1991г.) , на IX зимней школе по механике сплошных сред (г.Пермь, 1991г.), на XI международной конференции по автоматизации в горном деле (г.Екатеринбург, 1992г.), на X международной конференции по механике горных пород (г.Москва,1993г.)-

Основное содержание диссертации изложено в научных работах, опубликованных в центральных журналах и трудах международных конференций. По теме диссертационной работы опубликовано 9 научных работ.

ОБЪЕМ РАБОТЫ И ЕЕ СТРУКТУРА. Диссертация состоит из введения, четырех разделов, заключения, содержит 226 страниц машинописного текста, 86 рисунков, 9 таблиц, список литературы из 145 наименований-

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

В результате визуальных и инстументальных наблюдений за состоянием очистных выработок на рудниках Верхнекамского месторождения калийных солей (В.Я.Ковтун, Б.В.Лаптев, В.Е.Мараков, В.А.Москвин , и др.) установлено, что при определенных условиях очистные выработки теряют устойчивость до истечения необходимого по условиям эксплуатации времени . Наблюдаются отслоения по глинистым прослойкам и обрушения "коржей", которые распространяются на высоту 0,6 - 1,0 м ¡ обрушения пород кровли протяженностью от 30 до 100 и более метров по длине камеры; выпадение на отдельных участках междупластий ; вспучивание почвы камер участками шириной 5 - 10 см на высоту до 0,3 м на протяжении длины камеры до 50 м; разрушение целиков.

Обзор и анализ способов оценки НДС и устойчивости породных массивов , склонных к ярко выраженной ползучести и разрыхлению (аналогичных соляным) , основанных на моделях механики сплошых сред ( Ю.М.Айталиев , М.Т.Алимжанов , Б.З.Амусин , К.А.Ардашев^ И.В.Бакланов , А.А.Барях , Э.И.Бергман, .Н.С.Булычев, Ю.А.Векслер, В.В.Виноградов , Е.Б.Дружко , Ж.С.Ержанов, М.А.Журавков, Ю.З.Заславский , В.Г.Эильбершмидт , Б.А.Картозия, О.В.Ковалев, С.А.Константинова, Г.И.Кравченко , Ю.М.Либерман, Г.Г.Литвинский, А.П.Максимов, Л.В.Новикова, А.Г.Оловянный, Н.М.Проскуряков, А.Г.Протосе-ня , А.М-Ревуженко , К.В.Руппенейт , Г.Л.Фисенко, А.К.Черников, Е.М.Шафаренко , Е.И.Шемякин и многие др.) показал, что используемые в них расчетные методы применительно к очистным выработкам калийных рудников необходимо совершенствовать в направлении наиболее полного учета свойств соляных пород и основных влияющих Факторов. Все это позволило определить задачи исследований и последовательность их решения в диссертационной работе.

Проведен статистический анализ геологических Факторов, влияющих на устойчивость очистных выработок с использованием данных из скважин детальной разведки и разработанной программы для персонального компьютера . Эмпирическое распределение всех Факторов описывается нормальным или логнормальным законами распределения с достаточно высоким уровнем значимости, определенным по критерию Пирсона.

В результате анализа исследований прочностных, деформационных и реологических свойств каменной соли и сильвинита в лабораторных

и натурных условиях ( В.А.Асанов, Э.И.Бергман, В.Л.Водопьянов, И. Х.Габдрахимов , Ж.С.Ержанов , В.Г.Зильбершмидт , Ю.М.Картавой, О.В.Ковалев , С.А.Константинова, Б.А.Крайнев, Б.В.Лаптев, О.В.Ли-венский , Е.В.Лодус, М.П.Нестеров, Н.А.Николайчук, Е.С.Оксенкруг, Р.С.Пермяков , Г.Д.Полянина , Н.М.Проскуряков , А.Н.Ставрогин, Б.В.Титов , Е.М.ШаФаренко, Г.М.Ширко и др.) и известных математических моделей для расчета массива соляных пород вокруг горных выработок (А.А.Барях, Э.И.Бергман, И.Х.Габдрахимов, Ж.С.Ержанов, В.Г.Зильбершимдт, С.А.Константинова, М.П.Нестеров, А.Г.Оловянный, А.Г.Протосеня , А.К.Черников , Е.М.ШаФаренко и др.) была выбрана модель деформирования и разрушения соляных пород при длительном действии нагрузок С.А.Константиновой, достаточно адекватно описывающая геомеханические процессы, происходящие вокруг очистной выработки .

Уравнения состояния на "допредельной" стадии, учитывающие нелинейный характер деформирования и рост повреждаемости соляных пород в процессе ползучести при нагрузках, превышающих предел длительной прочности , записаны в виде нелинейных интегральных уравнений для сдвиговых и объемных деформаций. Ядра уравнений экспоненциально зависят от уровня действующих напряжений.

Критерий перехода процесса деформирования и разрушения пород в предельную стадию принят в Форме интеграла Бейли. В предельной стадии деформирования предел прочности пород и модуль деформации являются Функциями времени и снижаются с увеличением коэффициента разрыхления пород в процессе ползучести.

Составлена программа для ПЭВМ, реализующая модель МКЭ с помочью рекуррентной процедуры численного пошагового интегрирования по времени с итерационным уточнением на каждом шаге методом упругих решений.

Реализован алгоритм автоматической триангуляции плоских областей произвольного вида . Допускается сгущение сетки в зонах предполагаемой концентрации напряжений и возможного обрушения. Производится Формирование массивов информации о нагрузках, свойствах материала в каждом элементе. Созданы программы-утилиты для графического представления исходной информации о разбиении областей , граничных условиях, нагрузках, а также программы построения изолиний.

Результаты тестовых расчетов обнаружили удовлетворительное совпадение с результатами натурных наблюдений различных авторов

за смещениями пород в окрестности выработок.

В качестве критерия потери устойчивости очистной выработки принят критерий достижения прогибом кровли предельного или критического значения, которое зависит от пролета выработки и геологических показателей.

В соответствии с диапазонами изменения основных Факторов составлена матрица полного численного эксперимента для оценки устойчивости пород вокруг очистных выработок при разработке одного пласта и проведены расчеты НДС пород. Установлено, что зона предельных деформаций развивается в целике. Скорость ее развития зависит от ряда Факторов и в первую очередь от коэффициента извлечения полезного ископаемого. Напряжения вокруг выработки релакси-руют в сторону разгрузки ее кровли и почвы и нагружения целиков. В кровле и почве камер имеются области растягивающих напряжений. Смещения породного контура камеры в кровле и почве больше, чем в целиках.

В результате численных экспериментов получили Формулу для расчета прогиба кровли ^-(р) ■

^ - пролет камеры , -^-ширина целика , - высота камеры,

^ - средний объемный вес вышележащих пород , Л - глубина разработки, _ агрегатная прочность пород , слагающих кровлю

на изгиб.

Время устойчивого состояния очистной выработки определяется по Формуле:

ТГЩ^РЖ^^.^), „,

Л»

где —Ж =» (-0,2*6 ■ ) '

- суммарная мощность глинистых прослоев в зоне возможного обрушения в кровле выработки высотой 0,7 О. ; Л*- мощность ниж-

него неустойчивого слоя в кровле (первого "коржа").

Если очистная камера проводится несколькими ходами комбайна по горизонтали и имеет большой пролет, то между ходами комбайна, как правило , оставляют технологические (межходовые) целики шириной (0,7 - 5,0)м, которые некоторое время воспринимают нагрузку и сдерживают смещения пород кровли. Проведен численный эксперимент для оценки влияния межходовых целиков на деформирование и разрушение пород вокруг очистной выработки.

Межходовые целики концентрируют в себе напряжения, благодаря чему значительно снижаются сжимающие напряжения в междукамерных целиках и абсолютные величины растягивающих напряжений в кровле камеры (рис.1).

Наличие межходовых целиков позволяет значительно уменьшить прогиб кровли камеры и соответственно увеличить время ее устойчивого состояния . Количественно эффективность межходового целика как способа охраны очистной выработки оценивается отношением его ширины к пролету камеры . При наличии межходовых целиков максимальный прогиб кровли очистной камеры определяется по Формуле:

Формуле (1).

Проведен численный эксперимент по исследованию НДС и устойчивости пород вокруг очистных выработок при разработке двух сближенных пластов . На рис. 2 а,б показан качественный характер развития зон предельного деформирования в целиках и междупластье. Скорость их развития зависит от коэффициентов извлечения полезного ископаемого ( ) и мощности междуппастья. Рис. 2б иллюстрирует эффективность надработки как способа охраны выработки на нижележащем пласте.

Установлено , что разработка нижнего пласта практически не влияет на прогиб кровли камеры на верхнем пласте и, следовательно, время ее устойчивого состояния. Аболютные смещения кровли камеры на верхнем разрабатываемом пласте (оседание пород БЭТ) при разработке двух пластов возрастают до 1,6 раза по сравнению со

(3)

количество межходовых

вычисляется по

Влитию мскходового целика на рпепподолеино максимального главного н;ифя::ссния &¿/\f¿- { а- ) и иитонсишюспг напржеошш &■ /Wt* (/<у j в пачзлыпш "комонг" вуом-.ии

/- -. /ОУ

г- -. 02S

3- . ose

4- ./*/

s- .¿SS

6~ .■зов

7- .39/

8~ .47S

9- . SS.?

/o- .екг

r- ./79

2- -440

3- . 70Z

4~ .961/

s- /. гге

s — /. 4ââ

7 - /. 749

e- г. о//

9- г. г 73

/O- 2.S35

I-гг-4~ S-

6?-

з-

910-

.3/3 .S43 . S72 /. 20/ /. SSO f. SSO

2./S9

г. s/a

3. /77

Гио. I

Развитие зон запредельного деформирования в мовдукамепиих целиках и мевдуплаегьо

9

>

W

.а

¿=вз о, 67- 7./ . 16 год

п

'и

¿=Û,3 0,6? г./

/.б гсс

Рис. 2

случаем разработки одного пласта. Коэффициент увеличения оседания зависит от целого ряда Факторов.

Прогиб кровли камеры на нижнем разрабатываемом пласте (прогиб междупластья) меньше, чем на верхнем, и зависит от отношения пролетов камер и их высот, а также от мощности междуластья, и вычисляется по Формуле:

где

(4)

^» - соответственно пролеты камер на верхнем и нижнем

пластах; --соответственно высоты камер на верхнем и нижнем

пластах; -^д - нощность междупластья; '^"(''О - вычисляется по Формуле (1).

Разработана методика расчета прогиба кровли и пучения почвы очистных выработок и сроков их устойчивого состояния при разработке двух сближенных сильвинитовых пластов, основу которой составляют инженерные Формулы (1) - (4). Результаты расчетов по Формулам обнаружили удовлетворительное совпадение с Фактическими данными маркшейдерских служб рудников АО "Уралкалий" и АО "Сильвинит" .

"Методика ..." использована при составлении нормативного документа "Указания по _ защите рудников от затопления и охране зданий, сооружений и природных объектов на подрабатываемой территории Верхнекамского месторождения калийных солей" (Третья редакция) - С.Петербург: ВНИИГалургии, 1993г.

Проведены численные эксперименты для оценки "упрочняющего" влияния закладочного массива на деформирование кровли камер и междукамерных целиков.

По специально разработанному алгоритму на ПЭВМ обработаны компрессионные кривые различных закладочных материалов по литературным данным. Установлено, что гидрозакладочные материалы , применяемые в калийных рудниках, в зрелом возрасте являются достаточно качественными материалами. По жесткости они занимают промежуточное положение между мягкими и жесткими закладочными материалами. Основными функциями закладочного массива на рудниках ВМКС яв-

пяются создание реакции бокового давления на участки массива при-контурных пород и поддержание нагрузки от веса разгруженных пород кровли.

Разработан алгоритм оценки реакции закладки , реализованный в программном модуле для ПЭВМ.

Установлено, что с "возрастом" жесткость закладочного материала растет, т.е. улучшается его качество. С увеличением продолжительности нагружения закладочный материал деформируется более "мягко".

Наибольшее влияние на реакции закладки оказывают уровень действующих нагрузок (или глубина разработки) и коэффициент извлечения. Существенные величины реакции достигаются при 6сУ > 0,5. С увеличением деФормативности пород, слагающих целик , реакция возрастает. При возрасте закладки больше 2 лет реакция изменяется незначительно.

Предложена и реализована на ПЭВМ новая модель взаимбдеиствия закладочного массива с соляными породами , окружающими выработку. В модели учитываются уникальные свойства соляных пород, компрессионные характеристики закладочного материала , их зависимость от времени, а также параметры закладочных работ ( время отставания закладочных работ от очистных , полнота заполнения камер закладкой ) .

Реакция закладочного массива монотонно возрастает во времени и стремится к некоторой константе, значение которой при Фиксированных горно-геологических и горнотехнических Факторах зависит от качества закладочного материала и параметров закладочных работ (рис.3).

Закладка оказывает существенное влияние на смещения кровли и целиков в сторону уменьшения . При "быстром" заложении камер и степени заполнения порядка 0,85 конечные (при i—— о° ) боковые смещения целиков уменьшаются на 80%, а вертикальные смещения кровли - на 20%.

Программные модули для оценки реактивного давления закладки на целики переданы в технические службы АО "Уралкалий" и АО "Сильвинит" .

а,А

Изменение приведенной реакции закладки во

времени в зависимости от времени Т вступления закладочного массива во взаимодействие с целиком ( а ) и полноты заполнения А камер закладоч-нвм материалом ( 6 )

,Т=0гой

0,5

/о го за ¿/о г> год

Н= 350м) Сосж~/Зн/7а; ¿7= 3,2 М} £=5, Ь = 3,?м а-/7=0,8$;

Рис. 3

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертационная работа является научным трудом, в котором дано новое решение актуальной научно-технической задачи по разработке методики прогноза устойчивости очистных выработок, пройденных по сближенным сильвинитовым пластам на калийном месторождении, которая основана на анализе закономерностей деформирования и развития во времени напряженно-деформированного состояния массива вокруг выработок с учетом реальных свойств соляных пород и позволяет предрассчитать время устойчивого состояния очистных выработок для выбора наиболее рационального способа их охраны и обеспечения безопасности работ при возможности повышения коэффициента извлечения полезного ископаемого из недр. Это имеет важное значение для эксплуатации калийных рудников.

Основные научные и практические результаты диссертационной работы заключаются в следующем:

1. Разработан пакет программ для ПЭВМ типа IBM для автоматизированных расчетов НДС массива вокруг выработки, включающий: программу решения плоской задачи нелинейной вязкоупругости МКЭ; программу автоматизированного разбиения расчетной области на конечные элементы и подготовки исходной информации для МКЭ-програм-ны; программы-утилиты для подготовки и графического представления входной и выходной информации и т.д.

2. Решены новые задачи о НДС и устойчивости пород в окрестности очистной выработки , в которых учтены свойства соляных пород (нелинейное деформирование при нагрузках, превышающих предел длительной прочности , сопровождающееся разрыхлением пород; деформирование за пределом "мгновенной" прочности и т.д.).

Установлено, что:

напряжения в породах, окружающих очистную выработку, релакси-руют во вреаени в сторону разргрузки кровли выработки и нагруже-ния междукамерных целиков;

в окрестности очистной выработки со временем развивается зона предельных деформаций, скорость развития которой в целиках и меж-дупластье зависит от ряда Факторов, из которых основными являются коэффициент извлечения полезного ископаемого и мощность между-пластья;

межходовые (технологические) целики концентрируют напряжения, благодаря чему снижаются напряжения в междукамерных целиках и аб-

солютные величины растягивающих напряжений в кровле камеры, что в свою очередь приводит к увеличению устойчивости очистной выработки;

разработка нижнего пласта практически не влияет на значение относительных смещений (прогиб) кровли выработки на верхнем пласте, и, следовательно, время ее устойчивого состояния;

абсолютные смещения кровли очистной выработки на верхнем разрабатываемом пласте iоседание пород БЭТ) при разработке двух пластов возрастают до 1,6 раза по сравнению со случаем разработки одного пласта , при этом коэффициент увеличения оседаний зависит от целого ряда горно-геологических и горнотехнических Факторов;

прогиб кровли очистной камеры на нижнем разрабатываемом пласте меньше, чем на верхнем, и зависит от отношения пролетов камер и их высот на разрабатываемых пластах, а также мощности между-пластья , при этом разгружающий эффект надработки может быть использован для охраны выработок на нижнем пласте.

3. Разработана новая методика расчета прогиба кровли и пучения почвы очистных камер и сроков их устойчивого состояния при разработке двух сближенных сильвинитовых пластов, содержащая инженерные Формулы, которые позволяют оперативно предрасчитать время устойчивого состояния очистных выработок в зависимости от влияющих Факторов.

4. Предложена новая модель взаимодействия закладочного массива с соляными породами , окружающими выработку. В модели учитываются уникальные свойства соляных пород, компрессионные характеристики закладочного массива и их зависимость от времени.

Установлено, что численное значение реакции закладочного массива монотонно растет во времени и стремится при со к некоторой константе , значение которой при Фиксированных горно-геологических Факторах и параметрах системы разработки зависит от пористости закладочного материала и параметров закладочных работ;

закладка очистных камер оказывает влияние на смещения кровли и целиков в сторону их уменьшения; при "быстром" и достаточно полном заложении камер конечные (при i —*• 00 ) боковые смещения целиков могут уменьшиться на 80%, а вертикальные смещения кровли - на 20%.

5. Результаты диссертационной работы использованы при составлении нормативного документа "Указания по защите рудников от затопления и охране зданий, сооружений и природных объектов на под-

рабатываемой территрии Верхнекамского месторождения калийных солей "(Третья редация) - С.Петербург: ВНИИГалургии, 1993г.

6. В АО "Уралкалий" и АО "Сильвинит" переданы программы для персонального компьютера для оценки давления закладочного массива на целики.

В диссертации защицаются следующие основные положения:

1. Новая модель взаимодействия закладочного массива с соляными породами| окружающими очистную выработку, позволяющая рассчитать реактивное давление закладки на целики, в которой учитываются уникальные свойства соляных пород, компрессионные характеристики закладочного массива, их зависимость от времени, а также параметры закладочных работ; закономерности развития во времени реакции закладки при различных значениях горно-геологических и горнотехнических Факторов.

2. Решения новых задач о НДС и устойчивости пород вокруг очистных выработок при разработке сильвинитовых пластов с закладкой выработанного пространства и наличии межходовых целиков, позволяющие определить смещения кровли и целиков , а также оценить развитие во времени зон неупругих деформаций и растягивающих напряжений в приконтурных породах.

3. Новая методика прогноза устойчивости очистных выработок при разработке сильвинитовых пластов в условиях рудников Верхнекамского месторождения калийных солей , основанная на анализе предрасчета прогиба кровли и пучения почвы очистных камер и сроков их устойчивого состояния, содержащая инженерные Формулы, которые позволяют предрассчитать время устойчивого состояния выработок в зависимости от влияющих Факторов.

Основные положения диссертации опубликованы в работах:

1. Константинова С.А., Хронусов В.В., Эальцзейлер О.В. Оценка качества закладочных материалов применительно к условиям калийных и соляных рудников.//Комплексное использование минерального сырья.- АН СССР, Алма-Ата, - 1990.-С.11-16.

2. Константинова С.А. , Хронусов В.В., Эальцзейлер О-В. Приближенная оценка реакции гидрозакладочного массива в окрестности выработки//Изв.вузов. Горный журнал.- 1990, N 4, - С.23-27.

3. Константинова С.Д., Хронусов В.В. Автоматизированный программный комплекс численного исследования напряженно-деформированного состояния и устойчивости горных пород в окрестности выработок различного назначения // Автоматизация в горном деле. Тез. докл. XI Международной конференции - Россия - Екатеринбург - 1992.

- С.112-114.

4. Константинова С.А. , Хронусов В.В. Статистический анализ геологических Факторов, влияющих на устойчивость очистных выработок при разработке сильвинитовых пластов Верхнекамского месторождения калийных солей // Изв.вузов. Горный журнал. - 1993. - N 1,

- С.43-45.

5. Константинова С.А. , Папулов Л.М. , Триполко A.C. , Хронусов В.В. О взаимодействии закладочного массива с сильвинитовыми целиками при длительном действии нагрузок. // Комплексное использование минерального сырья. - РАН, АН Республики Казахстан, Алма-Ата. -КЗ- 1993. - С.14-19.

6. Константинова С. А. , Хронусов В.В., Соколов В.10. Напряженно-деформированное состояние и устойчивость пород в окрестности очистных выработок при разработке одного сильвинитового пласта.

// Изв.вузов. Горный журнал, 1993 - N 4', - С.40-45.

7. Константинова С.А. , Папулов Л.М., Хронусов В.В. Напряженно-деформированное состояние и устойчивость пород в окрестности очистных выработок верхнего разрабатываемого сильвинитового пласта. // Изв.вузов. Горный журнап.- 1993.- N 7., - С.39-43.

8. Константинова С.А. , Папупов Л.М., Хронусов В.В. Об увеличении оседаний вышележащих пород при разработке двух сближенных сильвинитовых пластов. // Изв.вузов. Горный журнал. - 1993.- N 8.

- С.51-54.

9. Константинова С.А., Соколов В.Ю., Хронусов В.В. Геомеханические основы прогноза и обеспечения устойчивости подземных сооружений в соляных породах. // Механика горных пород. Тез.докл. X Международной конференции - Россия - Москва - 1993. - С.54.

Сдано в печать 5.4.94. Формат 60x84/16. Объем 1,25 п.л. Тираж 100. Заказ 1229.

Ротапринт Пермского государственного технического университета