автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.11, диссертация на тему:Устойчивость устьевых частей вертикальных стволов и оснований фундаментов копров алмазодобывающих рудников



оа

АКЦИОНЕРНАЯ КОМПАНИЯ "АЛМАЗЫ РОССИИ-САХА" ИНСТИТУТ ЯЙХТНИПРОАЛМАЗ АКАДЕМИЯ НАУК РОССИИ СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ ИНСТИТУТ ГОРНОГО ДЕЛА СЕВЕРА

На правах рукописи

Горный инженер КРАЫСКОВ Николай Петрович

УЖ 622.023.42 = 551.34

УСТОЙЧИВОСТЬ УСТЬЕВЫХ ЧАСТЕЙ ВЕРТИКАЛЬНЫХ СТВОЛОВ И ОСНОВАНИЙ ФУНДАМЕНТОВ КОПРОВ АЛМАЗОДО БЫВАЮЩИХ РУДНИКОВ

Специальность 05.15. И - физические процессы горного производства

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

ЯКУТСК-МИРНЫЙ-1995

Работа выполнена в институте Якутнипроалмаз и институте горного дела Севера СО РАН.

Научный руководитель: проф., докт.техн. наук, действительный член Нью-Йоркской Академии Наук, лауреат государственной премии Республики Саха (Якутия) Изаксон В. Ю.

Официальные оппоненты: Докт. техн. наук, проф. Чемезов Е. Н. Канд. техн. наук Степанов А. В.

Ведущая организация - Институт физико-технических проблем Севера СО РАН, г.Якутск

Защита диссертации состоится " .. .... 199 в часов на заседании диссертационного Совета К 003.44. 01 при Институте горного дела Севера СО РАН по адресу 577891, г. Якутск, ул. Кулаковского, 26

С диссертацией мохсно ознакомиться в библиотеке ИГДС СО РАН

Автореферат разослан " 2-1" ноября 1995 г.

Ученый Секретарь диссертациощ^го Совета, д. т. н., проф.

Изаксон В. Ю.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы,- Кимберлитовые трубки Якутии вмещены в осадочные горные пород (доломиты, мергели, песчаники, каменная соль и т.д.), с высокой льдистостью. Мощность многолетней мерзлоты колеблется от 300 до 550 м. Подмерзлотные воды напорные, засолены, содержат растворенный сероводород. При переходе на подземный способ разработки кимберлита возникает проблема фундирования надшахтных сооружений (в частности, копров) и поддержания устьевых частей вскрывающих выработок, поскольку породы основания фундаментов при протаивании теряют несущую способность при больших просадках. Временный характер работы лиц, принимающих технические решения при проектировании подземных работ, приводит к необходимости решать удивительные текущие задачи: например в 20 м от оси клетьевого ствола рудника "Интернациональный обнаружена брошенная шейка ствола, заваленная строительным мусором, на который надо опирать здание вспомогательных служб рудника. Поэтому разработка мероприятий, направленных на сохранение или восстановление мерзлого состояния оснований фундаментов надшахтных сооружений является актуальной научной задачей, решение которой позволит безаварийно эксплуатировать подземные алмазодобывающие рудники.

Цепь работы: разработать методы сохранения мерзлого состояния оснований фундаментов надшахтных сооружений и восстановления его- в случае растепления без ущерба для прочности крепи стволов.

идея работы: путем проведения математических экспериментов с использованием разработанного в ЙГД Севера СО РАН математического обеспечения, адаптированного к условиям подземной разработки алмазов в г. Мирном, прогнозировать параметры охлаждающих основания фундаментов надшахтных сооружений алмазодобывающих рудников систем, экономически оптимальных.

Задачи исследований: Ä. Для рудника "Интернациональный:

1. Определиться с существующим температурным режимом оснований фундаментов надшахтных сооружений рудника,

2. Определить напряжения, возникающие при промораживании-протаивании околоствольного целика,

3. Рассчитать оптимальные параметры замораживающего комплекса,

4. Рассчитать необходимую глубину промораживания вмещающих пород,

5. Рассчитать несущую способность свай:

а)для башенного копра,

б)для блока вспомогательных служб,

6. Разработать рекомендации по устройству оснований фундаментов

башенных копров и блока вспомогательных служб. Б.Для рудника "Мир":

Для варианта башенных копров-:

1. Выбрать параметры для математической модели теплообмена воздуха на поверхности и в стволе, рядов термосифонов с основанием фундаментов копров

2.Провести вычислительный эксперимент

3. На основе анализа результатов вычислительного эксперимента по математическому моделированию теплового режима оснований фундаментов установить несущую свайных фундаментов башенных копров

4. Разработать рекомендации по устройству фундаментов башенных копров

Для варианта копра типа "Север-2":

1. Выбрать параметры для математической модели, теплообменные процессы в массиве горных пород части вертикального ствола, . 2. Провести вычислительный эксперимент,

3.Выбрать технологические параметры сезонно-охлаждающих устройств и рассчитать несущую способность свайных оснований

4.Рассчитать необходимую глубину промораживания вокруг клетьевого ствола,

5. Разработать рекомендации по устройству оснований фундаментов копра,

Методы исследований: Основным методом исследования принят метод математического моделирования методом конечных разностей.

Основные научные, положения, защищаемые в работе сводятся к следующему:

способность оснований

описывающей в устьевой

1.Для надежного опирания фундаментов надшахтных сооружений алмазодобывающих рудников необходимо сохранять мерзлое состояние оснований при помощи применения различных замораживающих систем. Выбор типа систем и их параметров следует определять математическим моделированием температурных полей оснований фундаментов.

2. Если основания фундаментов протаяли, то выбор режима восстановления мерзлого состояния следует производить на базе вариантного математического моделирования температурных полей оснований фундаментов.

3. Используемое в работе математическое обеспечение для ПЭВМ работает надежно и качественно.

Достоверность научных положений, выводов и результатов, полученных в диссертационной работе, подтверждается:

а)совладением результатов математического моделирования температурных полей оснований фундаментов с измеренными температурами.

б)применением новейших алгоритмов расчета полей температур,

в)использованием адаптированных к конкретным условиям расчета математических моделей.

Практическое значение работы состоит в том, что разработаны надежные мероприятия для фундирования надшахтных сооружений алмазодобывающих рудников в сложнейших геотехнических условиях.

Научное значение работы состоит в практической проверке алгоритмов и программ для ПЭВМ, разработанных для решения вопросов устойчивости надшахтных сооружений и устьевых частей стволов подземных алмазодобывающих рудников, позволяющих решать любые задачи, возникающие при проектировании и строительстве надшахтных сооружений.

личный вклад автора состоит: -в оценке существующего температурного состояния оснований фундаментов копров, организации измерений и) обработки- их результатов,

-в проведении расчетов по комплексам программ, разработанных в ИГДС СО РАН и в их практической проверке при решении вопросов

устойчивости надшахтных сооружений и устьевых частей стволов алмазодобывающих рудников,

-в разработке надежных мероприятий для фундирования надшахтных сооружений алмазодобывающих рудников "Интернациональный" и "Мир".

Реализация работы. Результаты исследований внедрены при строительстве алмазодобывающего рудника "Интернациональный" и при проектировании алмазодобывающего рудника "Мир". Общий экономический эффект составляет около 1,5 млрд. руб.

Апробация результатов: работа докладывалась на технических советах в АК "Алмазы России-Саха" и институте ЯкутНИПРОАлмаз ежегодно, начиная с 1988 г.

Автор выражает признательность работникам ИГДСевера СО РАН к. т. н. Слепцову Вас. И., д. т. н. Самохину А. В.д_ проректору~ЯГУ проф.Петрову Е. Е. работникам института Якутнипроалмаз Телеляеву

B.М., Новику П. Е., и Зеленеву Г. М за помощь в работе. Диссертация включает 130 стр. машинописного текста, '56

рис. , 62 таблицы, список литературы "из 41 наименования и 4 приложения на 34 стр. Общий об"ем 208 стр.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Устройство свайных фундаментов в многолетнемерзлых породах изучалось в работах Буланшина Н. Ф., С. С. Вялова, Е.И. Гайдаенко,

C. И.Гапеева, С.Э.Городецкого, И. Н. Гурьянова,В. И. Далматова, Изаксона В. Ю., Козакова Ю. Н. , А.А.Коновалова, Л.А.Наумовой, П.Е. Новика, 0. И.Павленко, ' А. В. Петрова Е. Е.Петрова, А.В. Самохина, А. В. Степанова, И. К. Растегаева и многих других.

Вопросам теплового режима оснований фундаментов копров горных предприятий зоны многолетней мерзлоты посвящены работы С. И. Абашина, В. И. Слепцова, С. С.Вялова, С. Э. Городецкого, JI. К. Горшкова, А. В. Колмогорова, Ф. Я. Новикова, Ю. С. Обручева, И. Н. Скумса,В. А. Соловьева, Е. Н. Чемезова и др.

При проектировании и строительстве алмазодобывающих рудников возникает проблема опирания копров вертикальных стволов и других надшахтных сооружений, поскольку основания фундаментов

являются высокольдистыми глинистыми породами, дающими большие неравномерные осадки при пр'отаивании.

На клетьевом " стволе рудника "Интернациональный запроектирован башенный копер, который опирается на 132 сваи, с требуемой несущей способностью 100 т. Такой несущей способности можно добиться только при мерзлом состоянии основания. Проблема усугубляет^ тем, что в 20 м от оси клетьевого ствола в месте, где запроектировано строительство блока вспомогательных служб поверхностного комплекса, обнаружена засыпанная строительнш мусором шейка,„ствола -глубиной 14,5 м, - очевидно ошибочно пройденная при начале строительства рудника. В 1994 году сотрудниками отдела инженерного мерзлотоведения института Якутнипроалмаз и комплекса инженерных изысканий института Якутнипроалмаз были проведены исследования на площадке строительства поверхностного комплекса рудника "Интернациональный". Об"ектом исследования были основания фундаментов башенног.о копра клетьевого ствола и блока вспомогательных служб в районе брошенного ствола.

Запроектированный башенный копер клетьевого ствола рудника "Интернациональный" в плане квадратный 18«18 м. Вокруг ствола имеется кольцевая галерея, в которой производилась разводка замораживающих скважин при проходке ствола.

Измерения температуры производились как в старых замораживающих скважинах из галереи, так й в специально пробуренных скважинах. Результаты измерений грешат явными ошибками, поэтому для дополнительной оценки температурного поля основания башенного копра нами- проведено математическое моделирование температурного поля вмещающих пород при помощи математической модели, адаптированной к условиям г. Мирный. Был просчитан теплообмен в течение 2 лет. Исходная температура пород принималась с запасом -0,6°С (по данным измерений она около -3°С), температура воздуха в стволе и в галерее принималась летом изменяющейся по синусоиде со среднегодовыми для г. Мирного температурой и амплитудой, зимой - равной +10°С, поскольку зимой 1994 г. в ствол подавался теплый воздух с высокой температурой.

Анализ результатов измерений температур и вычислительного

эксперимента позволяет утверждать, что вокруг клетьевого ствола образовался ореол протаивания диаметром 25 м, полностью . поглотивший основание башенного копра. Температуры контакта крепь-порода достигают +15°С.

Поэтому была поставлена задача восстановления мерзлого состояния пород основания. В диссертации решается вопрос об оптимальном расположении замораживающих скважин, температуре замораживающей жидкости и режиме работы замораживающей системы. Критерием оптимизации является возможность создать' по всему свайному полю несущую способность отдельной сваи равной 100 т. Задача решается методом математического моделирования, причем - используется пакет программ " для ПЭВМ, разработанный в лаборатории геомеханики многолетнемерзлых торных пород ИГДС СО РАН. В результате многовариантного вычислительного

эксперимента установлено, что наилучшие результаты получены в случае, когда используются два контура-замораживающих скважин: по внутреннему и внешнему контуру свайного поля. Задача осложняется тем, что специальным расчетом установлена опасность полного промораживания вмещающих пород- для прочности крепи ствола. Установлено, что при .работе замораживающей систейы вокруг крепи ствола должна оставляться талая зона, размером не менее 0,6 м. Это достигается тем, что скважины внутреннего контура должны включаться-выключаться при достижении температуры вмещающих пород на расстоянии 0,6 м от- контакта крепь-порода величины +0,5 °С. Расчет предельных длин свай с несущей способностью №>1000кН замораживающих скважинах, отнесенных от центра ствола на 13 м, ив существующей галерее, когда первые постоянно включены, авторые регулируются (при температуре замораживающей жидкости -20°С ) показал, что это самый лучший вариант расположения скважин, так как необходимая несущая способность достигается при длине свай 10 м.

В районе брошенного ствола мерзлотно-грунтовые условия характеризуются распространением вечномерзлых грунтов мощностью более 200 м. В геологическом отношении площадка до глубины 20 м сложена мергелем сильновыветрелым с линзами известняка доломитизиро'ванного. С поверхности залегают техногенные крупнообломочные грунты. Мощность насыпных грунтов колеблется от

2,0 до 14,5м в районе брошенного ствола. Ствол со всеми конструкциями засыпан строительным мусором и грунтом. При бурении на период изысканий отмечено наличие пустот размером до

с-

1,2м и довольно мощные линзы льда. По скв. 9411, „находящейся внутри ствола, лед отмечен с глубины 6,1м до глубины 11,0 м. По внешнему контуру (скв.9417г) Мощность льда_ еще больше и составляет 6,5 м. «'*'

■'Г - \

Насыпные грунты и грунты естественного сложения находятся в мерзлом состоянии, а скв. 941-1 даёт достаточно низкие значения температур. ""'<

Краткий анализ-.возможных вариантов свай в зоне брошенного ствола показывает,^ что- наиболее простым в технологическом отношении фундаментом является использование стальных труб. В этом случае""" трубы устанавливаются на заданную (проектную) глубину, а околосвайное пространство"1- заполняется известково-песчаными растворами. Внутренняя полость трубы заполняется бетоном или нижняя часть заполняется^ ^ известково-песчаными растворами,-а в пределах слоя сезоннЬго^ оттаивания бетоном класса В15. ' ' -

Преимущество применения труб состоит"в том, что в случае необходимости охлаждения грунтов основания во внутренний полость может быть установлен дийкостный термосифон, после чего полость может быть залита грунтовым раствором или заполнена бетоном.

Для возможной защиты трубы в слое брошенного ствола до глубины 14,5м от влияния негативного трения в случае оттаивания грунтов и последующей просадке целесообразно ввести дополнительно обсадную трубу. Таким образом, вариант труба в трубе практически • исключает влияние грунтов на несущую способность сваи-трубы. В данном случае пространство между трубами заполняется растворами.

Рудник "Мир" находится на стадии проектирования и необходимо, используя опыт строительства рудника "Интернациональный", избежать ошибок, в частности при проектировании копров. Прорабатываются два "решения": " башенные копры, аналогичные тем, что запроектированы для рудника

"Интернациональный", и легкий копер -типа "Север-2". Цель исследований - разработать научно-обоснованные мероприятия для

сохранения оснований фундаментов копров в мерзлом состоянии на необходимую для прочности глубину.

Для оценки теплового состояния массива горных пород вокруг вертикальных стволов, пройденных в вечномерзлых породах, была построена математическая модель процесса распространения тепла вокруг стволов с учетом влияния дневной поверхности при наличии охлаждающих устройств на основе двумерной задачи типа Стефана.

Были приняты следующие допущения: - крепь ствола и возможная теплоизоляция учитывается через термическое сопротивление,-

-скважины охлаждающих устройств (термосифонов), . поскольку их диаметр много меньше диаметра ствола, являются точечными стоками тепла, располагаются на одинаковом расстоянии от оси ствола и "размазаны" по некоторой цилиндрической поверхности,-'

. Математическая модель была реализована в лаборатории геомеханики многолетнемерзлых горных пород ' ИГДС СО РАН на алгоритмическом языке "ксжтнам-77" для ЭВМ тица /1вм рс ат/хт. Программа называетсяпм:№31Р", с ее помощьюполучены все результаты для рудника "Мир".

Математическое моделирование производилось для двух расчетных схем: -

1.Изучалось распределение температуры в основании фундамента копров вертикальных стволов в условиях рудника "Мир.".

2.Изучалось распределение температуры в основании куста свай под отдельную опору.

Известно, что тепловой режим горных пород, вмещающих горные выработки, в которых поддерживается положительный тепловой режим воздуха, независимо от термического сопротивления крепи (наличие или отсутствие • теплоизоляции) характеризуется положительными скоростями изменения температур, т. е. они увеличиваются.

Для оснований фундаментов зданий, оборудованных проветриваемым подпольем-, при отрицательной среднегодовой температуре атмосферного, воздуха "характерна - отрицательная скорости изменения температур.

Б первом варианте, когда на основание фундаментов башенных копров влияет как теплообмен в проветриваемом подполье, так и

теплообмен на стенках ствола, где поддерживается положительный тепловой режим воздуха, этоту вопрос требует рассмотрения.^ Просчитана динамика зависимостей • температур оснований • фундаментов башенных копров от' глубины для случая, когда, имеется проветриваемое подполье и крепь ствола теплоизолирована. Видно, что имеется отрицательная скорость изменения температур.

Анализировались также следующие факторы, влияющие' на тепловой режим^основания: -теплоизоляция стенок ствола, -количество рядов термосифонов,

-время стабилизации температурного поля основания. , '

V. Расчеты показывают, что в" комплексе с другими мероприятиями . термическое сопротивление тепйбизоляции стенок стволов,

ч' \

соответствующее по толщине 0,-5 м шлакобетона (е„ = 0,54 К/Вт)

> } 1 и . ■

достаточна. Принятая в pacчeYax глубина затеплоиролщгованной устьевой части стволА 11т= 25 м/Г"обеспечивает работоспособность . основания.

Анализ влияния термосйфонов на темпера-турнре поле основания пбказываетГ'что:

-наличие термосифонов при теплоизолированных стенках ствола

> V

эффективно управляет^- темиёратурньм режимом основание: минимальная температура понижается с ^2°С (без\дермосифонов)' до . -7,4; -8 и -8,~2°С для соответствующего числа и расположения рядов термосифонов ,

-при наличии термосифонов на глубине 6. ..16,м формируется ядро глубоко замороженных пород (температура порядка -10°С), которое является опорой грузонесущих свай, .-одного ряда термосифонов при, их нормальной работе достаточно" для нейтрализации тепла, идущего, от стенок ствола, однако недостаточная надежность существующих конструкций термосифонов- требует все-таки наличия двух рядов для увеличения надежности тепловой завесы. Использование одного ряда-^ возможно при устройстве систем постоянного контроля -за г температурным режимом основания и выходом из строя каждого термосифона в течение всего срока службы стволов.

Если назвать "временем стабилизации температурного поля основания" время в годах, после которого параметры годового

температурного хода основания делаются постоянными, то анализ результатов математического моделирования позволяет утверждать, что запасом прочности можно считать температурное поле основания стабилизированным для всех просмотренных вариантов на третьем году работы термосифонов.""

. Расчетную несущую способность свай следует определять для самого неблагоприятного температурного 1 режима основания после его стабилизации. Неблагополучным следует считать температурный режим, при котором отрицательные температуры по глубине сваи "•максимальна в течении года. Результаты расчета максимальных температур основания в районе расположения несущий свай в динамике по месяцам для пятого года эксплуатации комплекса показали, что самым неблагоприятным является десятый месяц года, для которого и будут производится расчеты несущей способнбст свай (условное название - "начало зимы"). " При организации вычислительного эксперимента для варианта 2 использовались результаты, первого, варианта:

- учитывалось, что стабилизация температуры основания происходит после третьего года эксплуатации, а расчетным месяцем является десятый (октябрь),

- считалось, в запас прочности, что мероприятия, предложенные в первом вариантее, во всяком случае предотвращают увеличение температуры основания на любом расстоянии от ствола, и исходная температура основания принималась в запас прочности. постоянной, естественной.

• Расчет поля температур производился для ряда термосифонов, .расположенных на окружности с центром в центре куста свай и радиусом,-равным полудиагонали куста, на конец лета третьего года работы.

•Исследовалось влияние на "тепловой режим основания: -наличия/отсутсдвия вентилируемого подполья под ростверком,--наличия термосифонов.

■ Высокая надежность оснований" фундаментов надшахтного сооружения и длительная эксплуатация в экстремальных условиях предъявляют особые требования к сохранности вмещающих пород в мерзлом состоянии. Для чего йредлагается выполнить следующее:

1. Вокруг ствола под копром должно быть устроено

проветриваемое подполье с наружным радиусом 12,5 м,-Проветриваемое подполье позволяет обеспечить благоприятные условия для охлаждения грунта в зимнее время по всей площади здания и уменьшить глубину летнего протаивания. Учитывая особые требования к сохранности оснований башенных копров,прокладка труб канализации и горячего водоснабжения в проветриваемом -подполье категорически запрещена. Кроме того, в подполье должен быть обеспечен сбор и отвод воды за пределы свайного поля в случае аварии водоснабжения и канализации в поверхностном комплексе. .

2.Крепь столов на глубину 30 м должна быть затеплоизолирована теплоизоляцией"4с термическим сопротивлением не менее 0,54 К/Вт. Такое термосопротивление имеет, в частности, слой шлакобетона, толщиной 0, 5 м.

3. Вокруг ствола должны быть ' устроены два концентрических^-

V- < -

ряда термосифонов, глубиной 25 м расстояния от крепи ствола, между рядами термосифонов и между термосифонами в ряду -1,5 м. Рекомендуется воздушная конструкция термосифонов, хотя следует отметить, что эффективность всех .типов термосифонов (воздушных, жидкостных и паровоздушных), в общем, одинакова, и выбор типа термосифонов должен производиться из экономических и экологических соображений. Мы рекомедуем самую экологически безупречную конструкцию (воздушную), которая, однако, имеет технологические и экономические недостатки.

4.С ..момента начала работы комплекса, обеспечивающего сохранение основания фундаментов башенных копров рудника "Мир" в мерзлом состоянии, и до полного нагружения свайного фундамента должно пройти не менее трех лет. В течение этого времени все три мероприятия должны быть задействованы, для чего ""возможна необходимость сооружения легкого экрана, временно играющего роль покрытия проветриваемого подполья.-" --

5.На этапе закладки рядов термосифонов необходимо произвести монтаж термометрических станций' и организовать режимные наблюдения за тепловыми процессами в основаниях фундаментов' башенных копров и вокруг устьев вертикальных стволов рудника.

6.Ответственность конструкции ковров, отстутствие. опыта

поддержания таких конструкций . в} подобных условиях) большое количество факторов, типа форс-мажор, (аварии в термосифонах,

•'Л

внезапное водонасыщение 1 теплоизоляции /' поверхностными надмерзлотными водами, неожиданные климатические изменения, аварии теплотрасс и т.п.) требуют принятия при расчете несущей способности^ свайного основания фундаментов башенных копров дополнительного по меньшей мерег^есятикратного запаса прочности..

Задачей будущих.,исследований следует считать оптимизацию следующих параметров, что нржет дать значительный экономический эффект:

-термическое сопротивление теплоизоляции стенок ствола,--внешний радиус площади, занятый проветриваемым подпольем,--глубина теплоизолированной части ствола,--длина подземной части термосифонов.

Рассматривая'устойчивость копра.типа "Север-2" для рудника "Мир" при помощи описанной выше программы на первом этапе оценивалось влияние на температурное поле основания количества СОУ (л),'температуры включения и выключения СОУ (т „) и радиуса

сК

расположения СОУ (лк) при наличии в закрепном пространстве теплоизоляции.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Представленная диссертация является научной квалификационной работой, в которой на основании вычислительных экспериментов, анализа проектных решений и опыта строительства изложены научно-обоснованные рекомендации по," поддержанию оснований фундаментов надшахтных сооружений и крепи вертикальных стволов алмазодобывающих рудников г. Мирный, обеспечивающие решение. важной прикладной задачи повышения эффективности горно-строительных работ. Основные результаты и выводы заключаются в следующем:' 1. Сформулирован основной принцип опирания фундаментов копров алмазодобывающих рудников в условиях г. Мирный: необходимо сохранять мерзлое состояние оснований при помощи применения

различных замораживающих сйотем. Выбор типа систем ^и их

1

>

параметров следует определять математическим моделированием температурных полей оснований фундаментов.

Если основания фундаментов -протаяли, то выбор режима восстановления мерзлого состояния следует производить на . базе вариантного математического моделирования температурных полей оснований фундаментов.

2. Для рудника "Интернациональный":

-экспериментально и математическим моделированием определено существующее температурное поле основания фундамента башенного копра и определена необходимость восстановления мерзлого состояния основания,

\ - < -рассчитаны напряжения в,Крепи ствола, ' которые появятся при

проморозке талой зоны,- и показано, что они больше разрушающих,

-на основании анализа результатов вычислительного эксперимента при помощи комплекса .программ, разработанного в ИГДС РАН^Г определены"-оптимальные параметры замораживающего контура: установлено, что необходимо соорудить два периметра замораживающих скважин - в существующей''РЗлерее'иГпо периметру свайного ' полк.; Причем внешний периметр должен быть постоянно "включен, . а

внутренний регулироваться включением-выключением при - достиж'вний

- г о

температуры контакта крепь-порода 1 значения минус , 0,5 С. <

Определена оптимальная температура -^замораживающей жидкостиг -

20°С. Показано, что длина замораживающих скважин должна' б4ть '

равна 45 м,

-рассчитаны параметры свай, обеспечивающих необходимую несущую., способность как для башенного копра, так и для блока вспомогательных служб в районе брошенного ствола. Разработана программа для ПЭВМ, позволяющая считать несущую способность свай по расчетным данным температурного поля,

- разработаны рекомендации по устройству оснований"фундаментов башенных копров и блока вспомогательных' служб, принятые к производству. Рекомендации переданы в шахтос'троительное,

управление, внедряются.

3. Для рудника "Мир":

а)При варианте башенных копров:

-выбраны параметры для математической модели теплообмена воздуха на поверхности и в стволе, рядов замораживающих скважин

с основанием фундаментов копров и проведен вычислительный эксперимент,

-на основе анализа результатов вычислительного эксперимента по математическому моделированию теплового режима оснований фундаментов установлена несущая способность свайных фундаментов башенных копров,

-разработаны рекомендации по устройству оснований фундаментов башенных копров. Рекомендации переданы в проектную часть, внедряютоя.

б)при варианте копра типа "Север-2":

-выбраны параметры для математической модели, описывающей теплообменные процессы в массиве горных пород в устьевой части вертикального ствола при наличии термосифонов воздушного типа и проведен вычислительный эксперимент,

-выбраны технологические параметры сезонно-охлаждающих устройств и рассчитана несущая способность свайных оснований,

-рассчитана необходимая глубина промораживания вокруг

клетьевого ствола, которая оказалась равной 15 м, что достижимо при помощи термосифонов воздушного типа.

-разработаны рекомендации по устройству оснований фундаментов копра. Рекомендации переданы в проектную часть, внедряются. 4. Экономический эффект, полученный при внедрении разработанных рекомендаций составляет 1.5 млрд.руб. в ценах 1994 года.

Основные научные положения диссертации опубликованы в следующих работах (соавтор Изаксон В. Ю.):

1. Обеспечение устойчивости устьевых частей вертикальных стволов и оснований фундаментов надшахтных зданий алмазодобывающих рудников.-Информационный листок Якутского ЦНТИ n 46-95, Якутск: 1995.

2. Методика измерения температуры вмещающих горных пород. -Информационный листок Якутского ЦНТИ n 47-95, Якутск: 1995.

3. Методика определения напряжений в крепи ствола при протаивании и промерзании. -Информационный листок Якутского ЦНТИ n 48-95, Якутск: 1995.

4.Обоснование температурного режима горных пород при применении замораживающих скважин. -Информационный листок

Якутского ЦНТК n 49-95, Якутск: 1995.

5. Расчет несущей способности свай для башенного" копра рудника "Интернациональный" . -Информационный листок Якутского ЦНТИ n 50-95, Якутск: 1995.

6.Математическая модель теплового режима оснований фундаментов копров алмазодобывающего рудника "Мир" . -Информационный листок Якутского ЦНТИ n 51-95, Якутск: 1995.

7.Методика моделирования теплового режима оснований фундаментов копров алмазодобывающего рудника "Мир" . -Информационный листок Якутского ЦНТИ n 52-95, Якутск: 1995.