«НЕЛИНЕЙНЫЕ ГЕОМЕХАНИКО-ГЕОДИНАМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ПРИ ОТРАБОТКЕ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ НА БОЛЬШИХ ГЛУБИНАХ»

2-ая Российско-Китайская научная конференция
2 — 5 июля 2012 г., Новосибирск

ПЛЕНАРНЫЕ ДОКЛАДЫ

ЯВЛЕНИЕ ЗОНАЛЬНОЙ ДЕЗИНТЕГРАЦИИ ГОРНЫХ ПОРОД И НАЧАЛА «КВАНТОВОЙ ГЕОМЕХАНИКИ»

чл.-корр. РАН. В. Н. Опарин

Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН, г. Новосибирск, Россия

АННОТАЦИЯ: Отмечается, что со времени государственной регистрации явления зональной дезинтеграции горных пород вокруг подземных выработок в качестве научного открытия СССР № 400 в 1991 году минуло уже более 20 лет. Этого времени оказалось вполне достаточно, чтобы оценить его значение не только в плане практических приложений в горном деле, но и как реальную научную основу для нелинейной геомеханики будущего, названную автором впервые «квантовой геомеханикой». Проводятся параллели и отличительные черты между классической квантовой механикой и «квантовой геомеханикой». Автору это представляется весьма важным не только с позиции поиска адекватных теоретических моделей описания явления зональной дезинтеграции, но и построения более общей теории возникновения и развития «самоорганизующихся систем», нелинейных в своей основе.

PHENOMENON OF ZONAL DISINTEGRATION IN ROCKS AND PRINCIPLES OF “QUANTUM GEOMECHANICS”

V. N. Oparin

N. A. Chinakal Institute of Mining, SB RAS, Novosibirsk, Russia

ABSTRACT: It is over 20 years since the phenomenon of zonal disintegration of rocks around underground excavations had been state-registered as the USSR Discovery No. 400 in 1991. This time has been enough to grasp the practical importance of the phenomenon and to accept it as a real scientific basis for the nonlinear geomechanics of the future, that is for the first time termed the “quantum geomechanics” by the present author. The paper compares and differentiates the classical quantum mechanics and “quantum geomechanics.” The author thinks this is of importance from the viewpoint of appropriate theoretical modeling of the zonal disintegration phenomenon and in the context of the general theory on origination and development of nonlinear “self-organizing systems.”

ВОЛНЫ МАЯТНИКОВОГО ТИПА И «ГЕОМЕХАНИЧЕСКАЯ ТЕМПЕРАТУРА»

чл.-корр. РАН. В. Н. Опарин

Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН, г. Новосибирск, Россия

АННОТАЦИЯ: Этапными в создании экспериментально-теоретических основ нелинейной геомеханики и геофизики явились 80–90-е годы XX века, когда учеными ИГД СО АН СССР (РАН) и Спецсектора ИФЗ им. О. Ю. Шмидта АН СССР (РАН) было открыто явление знакопеременной реакции горных пород на взрывные (динамические) воздействия. Это позволило в последствии теоретически предсказать и экспериментально доказать существование в массивах горных пород очень широкой скоростной гаммы нелинейных упругих волн – волн маятникового типа. Отличительной особенностью этого типа волн является то, что их вещественными носителями являются конкретные по размеру структурные элементы породных массивов и геоматериалов за счет трансляционного и вращательного движения. Полученное в рамках этих представлений соответствующее кинематическое выражение для маятниковых волн позволяет рассматривать сейсмический процесс не как вероятностный, но в достаточной мере детерминированный. По аналогии с известными видами температур, количественно описываемых кинетической теорией газов, автором вводится понятие «геомеханической температуры» – некоторого объема массива горных пород блочно-иерархического строения. За основу берется кинетическая энергия структурных элементов для соответствующего объема горных пород (геоблоков) в приближении абсолютно твердых тел.

PENDULUM WAVES AND “GEOMECHANICAL TEMPERATURE”

V. N. Oparin

N. A. Chinakal Institute of Mining, SB RAS, Novosibirsk, Russia

ABSTRACT: The key stage in the development of experimental and theoretical foundations of the nonlinear geomechanics and geophysics became the 1980s 1990s when the researchers of the Institute of Mining and the Schmidt Institute of Physics of the Earth discovered the phenomenon of alternating-sign response of rocks to blast (dynamic) impact. This discovery allowed the theoretical estimate and experimental proof for occurrence of wide velocity-range nonlinear elastic waves–pendulum type waves–in rock masses. A characteristic feature of the pendulum waves is that they are transferred by different size structural elements of rock masses by means of translatory and rotation motion. The related kinematic expression for pendulum waves represents the seismic process as the sufficiently deterministic rather than probabilistic process. By analogy with the known temperatures form the kinetic theory of gases, the author introduces a “geomechanical temperature” term concerned with the block hierarchy of rock masses. The basis is the kinetic energy of geoblocks approximated as perfect solids.

ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ СООТНОШЕНИЯ ДЛЯ ГРАДИЕНТА ДЕФОРМАЦИЙ В МАССИВЕ С ГЛУБОКО ЗАЛЕГАЮЩЕЙ ВЫРАБОТКОЙ

Ченчжи Ци, Циху Цянь*, Мин-ян Ван*, Цзянь-цзе Чень**

Пекинский центр исследования инженерных конструкций и новых материалов, Пекинский Университет Гражданского Строительства и Архитектуры, г. Пекин, Китай
*Научно-технический Университет НОАК, г. Наньцзин, Китай
**Северозападный Институт Ядерной Технологии, г. Сиань, Китай

АННОТАЦИЯ: Получены определяющие уравнения и их решения по модели внутреннего переменного градиента явления зональной дезинтеграции горных пород. В докладе авторы вывели определяющие уравнения градиента деформация для явления зональной дезинтеграции в массиве с глубоко залегающей выработкой круглого сечения. Уравнения равновесия и граничные условия получены с помощью принципа виртуальных перемещений.

DERIVATION OF GOVERNING EQUATIONS OF STRAIN GRADIENT MODEL OF ROCK MASS NEAR DEEP LEVEL TUNNELS

C. Qi, Q. Qian*, M. Wang*, and J. Chen**

Beijing Research Center for Engineering Structures and New Materials, Beijing University of Civil Engineering and Architecture, Beijing, China
*PLA University of Science and Technology, Nanjing, China
**Northwest Institute of Nuclear Technology, Xi’an, China

ABSTRACT: In previous works of the authors the governing equations and solutions of internal variable gradient model for zonal disintegration phenomenon were obtained. The present work is the continuation of the previous research. We have deduced the governing equations of strain gradient model for zonal disintegration phenomenon near deep level circular section tunnels. Equilibrium equations and boundary conditions are obtained by using virtual work principle.

СВЯЗЬ НЕЛОКАЛЬНОЙ И НЕЕВКЛИДОВОЙ МОДЕЛЕЙ СПЛОШНОЙ СРЕДЫ

д.ф.-м.н. М. А. Гузев

Институт прикладной математики ДВО РАН, г. Владивосток, Россия

АННОТАЦИЯ: Рассматривается материал с внутренней структурой и анализируются результаты подходов для описания полей деформаций и напряжений в рамках нелокальной и неевклидовой Римановой моделей. Показано, что в линейном приближении по термодинамическим переменным реализация обеих моделей приводит к одинаковым результатам. Сопоставление подходов позволяет выполнить правильную редукцию уравнения для определения неевклидовой характеристики модели – скалярной кривизны – и сформулировать условие на выбор феноменологических параметров.

CONNECTION BETWEEN NON-LOCAL AND NON-EUCLIDEAN MODELS OF CONTINUOUS MEDIUM

M. A. Guzev

Institute for Applied Mathematics, FEB RAS, Vladivostok, Russia

ABSTRACT: We consider a material with internal structure and analyze the results of approaches to describe the strain and stress fields in the framework of non-local and non-Euclidean Riemannian models. It is shown that in the linear approximation of the thermodynamic variables, both models give the same results. A comparison of approaches allows proper reduction of equations to determine the characteristics of non-Euclidean models – scalar curvature – and formulating a condition for selection of phenomenological parameters.

К ВОПРОСУ О СУТИ ДИНАМИЧЕСКОГО РАЗРУШЕНИЯ КВАЗИХРУПКОГО МАТЕРИАЛА

Ченчжи Ци, Циху Цянь*, Мин-ян Ван*, Цзянь-цзе Чень**

Пекинский центр исследования инженерных конструкций и новых материалов, Пекинский Университет Гражданского Строительства и Архитектуры, г. Пекин, Китай
*Научно-технический Университет НОАК, г. Нанькин, Китай
**Северозападный Институт Ядерной Технологии, г. Сиань, Китай

АННОТАЦИЯ: В докладе рассматривается процесс динамического разрушения квазихрупких твердых тел с точки зрения их внутренней структурной иерархии и развития трещин. Показана применимость критерия максимальной деформации совместно с критериями разрушения во времени для описания процесса разрушения породного массива. Суть временных критериев и критерия максимальной деформации состоит в том, что материалу необходим достаточный временной период для развития деформации до достижения предельной деформации разрушения.

ON THE ESSENCE OF DYNAMIC FRACTURE OF QUASIBRITTLE MATERIALS

C. Qi, Q. Qian*, M. Wang*, and J. Chen**

Beijing Research Center for Engineering Structures and New Materials, Beijing University of Civil Engineering and Architecture, Beijing, China
*PLA University of Science and Technology, Nanjing, China
**Northwest Institute of Nuclear Technology, Xi’an, China

ABSTRACT: The work discusses dynamic fracture of quasibrittle materials from the viewpoint of internal structure hierarchy and propagation of cracks in solids. It is shown that maximum strain criterion together with temporal fracture criteria can be applied to describe the fracture of rock mass. The essence of temporal criteria and maximum strain criterion is that the material must have enough time to develop deformation before limit failure strain is attained.

ЧИСЛЕННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ ДЕФОРМАЦИИ И РАЗРУШЕНИЯ ВОКРУГ СКВАЖИН И ТОННЕЛЕЙ

д.ф.-м.н. Ю. П. Стефанов

Институт физики прочности и материаловедения СО РАН, г. Томск, Россия

АННОТАЦИЯ: Представлены результаты численного моделирования формирования зон неупругой деформации вокруг скважин и тоннелей в пористых средах. Показаны наиболее типичные картины локализации при развитии деформации в режимах дилатансии и компакции.

NUMERICAL STUDY OF THE PECULIARITIES OF DEFORMATION AND FRACTURE AROUND BOREHOLES AND TUNNELS

Yu.P. Stefanov

Institute of Strength Physics and Materials Science, SB RAS, Tomsk, Russia

ABSTRACT: Results of numerical modeling of formation of inelastic strain zones round tunnels and boreholes in porous media are presented. The most typical patterns of localization of strains in dilatancy and compaction modes are shown.

ФОРМИРОВАНИЕ «ЦВЕТКОВЫХ» СТРУКТУР РАЗРУШЕНИЯ ПРИ ПРОДОЛЬНОМ СДВИГЕ МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД

д.ф.-м.н. Ю. П. Стефанов, к.ф.-м.н. Р. А. Бакеев

Институт физики прочности и материаловедения СО РАН, г. Томск, Россия

АННОТАЦИЯ: Представлены результаты 3D моделирования процесса деформирования. Рассмотрены закономерности формирования полос локализованного сдвига по его высоте. Получена и проанализирована пространственная структура зон локализации.

FORMATION OF “FLOWER” DEFORMATION STRUCTURES IN ROCK MASS UNDER SHEARING

Yu.P. Stefanov and R. A. Bakeev

Institute of Strength Physics and Materials Science, SB RAS, Tomsk, Russia

ABSTRACT: The article discusses the 3D modeling results of deformation in rocks, considers the regularity patterns of shear localization surfaces height-wise the rock mass, and analyzes the developed spatial structure of the deformation localization surfaces.

ПРИРОДА НЕУСТОЙЧИВОСТИ БЛОЧНЫХ СРЕД И НЕКОТОРЫЕ СЦЕНАРИИ РАЗВИТИЯ КАТАСТРОФ

д.ф.-м.н. Б. П. Сибиряков

Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А. А. Трофимука СО РАН, г. Новосибирск, Россия

АННОТАЦИЯ: В логарифмическом масштабе зависимость между удельной поверхностью и числом неустойчивых решений уравнений движения близка к зависимости «энергия – число землетрясений». Этот закон не имеет чисто сейсмологической специфики. Явления, предваряющие катастрофические процессы, находятся в промежуточном состоянии между статикой и динамикой.

NATURE OF INSTABILITY OF BLOCK MEDIA AND. A. FEW CATASTROPHIC SCENARIOS

B. P. Sibiryakov

Trofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics, SB RAS, Novosibirsk, Russia

ABSTRACT: On a logarithmic scale a relation of a specific area to amount of instable solutions of motion equations is close to the relation of energy and amount of earthquakes. This law is not purely seismological. The pre-catastrophic phenomena are transient states between statics and dynamics.

ИЕРАРХИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА НАРУШЕННОСТИ И МЕХАНИЗМ АБСОРБЦИИ МЕТАНА В УГОЛЬНОМ ПЛАСТЕ

д.т.н. В. Н. Одинцев

Институт проблем комплексного освоения недр РАН, г. Москва, Россия

АННОТАЦИЯ: На основе анализа фотоснимков поверхности кусочков угля определена фрактальная размерность его природной нарушенности. Утверждается, что по значению фрактальной размерности можно оценить склонность угля к газодинамическим явлениям. Обсуждается механизм абсорбции метана в угольном пласте.

HIERARCHIC STRUCTURE OF FRACTURES AND THE METHANE ABSORPTION MECHANISM IN COAL SEAM

V. N. Odintsev

Institute of Comprehensive Exploitation of Mineral Resources, RAS, Moscow, Russia

ABSTRACT: Fractal dimension of natural fracturing of coal has been determined based on analyzing snapshots of surface of coal fragments. The fractal dimension of a fracture is proposed as a criterion for assessment of coal proneness to gas dynamic events. Methane absorption mechanism is discussed.

ПРИЧИНЫ И ХАРАКТЕРНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЯВЛЕНИЙ ГОРНОГО ДАВЛЕНИЯ В МАССИВЕ ГОРНЫХ ПОРОД

д.т.н. С. В. Кузнецов, д.т.н. В. А. Трофимов

Институт проблем комплексного освоения недр РАН, г. Москва, Россия

АННОТАЦИЯ: Приведены общие закономерности протекания катастрофических разрушений в массиве горных пород, связанных с возникновением неустойчивого состояния некоторой его части. В качестве примера, иллюстрирующего эти положения, рассмотрены условия возникновения горного удара в целике при отработке горизонтальной пластообразной залежи.

CAUSES AND FEATURES OF DYNAMIC ROCK PRESSURE OCCURRENCES IN. A. ROCK MASS

S. V. Kuznetsov and V. A. Trofimov

Institute of Comprehensive Exploitation of Mineral Resources, RAS, Moscow, Russia

ABSTRACT: Some general patterns of catastrophic destruction in rock mass due to unstable state in a part of it are presented and exemplified by a real case of rock burst occurrence in pillar in horizontal sheetlike deposit mining.

СИСТЕМА ДИАГНОСТИКИ ДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЯВЛЕНИЙ ГОРНОГО ДАВЛЕНИЯ В АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ ЛАВАХ

М. Ройтер, У. Кислинг, В. Донгуин, д.т.н. Ю. Векслер

Марко Системный анализ и развитие ГмбХ, г. Дахау, Германия

АННОТАЦИЯ: Рассматриваются возможность прогноза опасных ситуаций в лаве на основе анализа конвергенции забоя и мероприятия по разупрочнению основной кровли путем создания «зародышей разрушения», образующих единую систему мониторинга опасностей.

A DIAGNOSTIC SYSTEM FOR DYNAMIC OCCURRENCES OF ROCK PRESSURE IN AUTOMATED FACES

M. Reuter, U. Kiessling, W. Donguin, and Yu. Veksler

Marco Systemanalyse und Entwicklung GmbH, Dachau, Germany

ABSTRACT: The means of forecasting dangerous situations arising in the face based on convergence analysis and the resulting methods of detensioning the main roof by controlled fracturing are considered and examined in this paper.

ГАЗОДИНАМИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ И ЗОНАЛЬНАЯ ДЕЗИНТЕГРАЦИЯ МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫХ ВЫРАБОТОК

д.т.н. Г. Я. Полевщиков, М. С. Плаксин

Институт угля СО РАН, г. Кемерово, Россия

АННОТАЦИЯ: Обоснован метод оценки уровней газодинамической активности угольного пласта с целью своевременного выявления ситуаций приближения забоя подготовительной выработки к границам зон, опасным по газодинамическим явлениям.

GAS-DYNAMIC ACTIVITY OF COAL SEAMS AND ZONAL DISINTEGRATION OF ROCKS IN DEVELOPMENT HEADINGS

G.Ya. Polevshchikov and M. S. Plaksin

Institute of Coal, SB RAS, Kemerovo, Russia

ABSTRACT: The estimation method for coal seam gas-dynamic activity is developed with the purpose of detecting in due time closeness of a development heading to zones hazardous in terms of gas-dynamic events.

ПАРАЛЛЕЛЬНАЯ ОТРАБОТКА ДВУХ СБЛИЖЕННЫХ ПЛАСТОВ НА КОНКРЕТНОМ ПРИМЕРЕ

Гош Ч. Н., Мандал П. К., Прашант

Центральный институт горного дела и исследования топлива, г. Дханбад, Индия

АННОТАЦИЯ: В докладе представлена инновационная технология параллельной отработки двух сближенных пластов, при которой верхний пласт отрабатывают взрывной отбойкой, а нижний – с закладкой выработанного пространства песчаником. Пласты разделены прослоем пустой породы мощностью 9 м. Нижний пласт отрабатывается с опережением на длину 40–80 м относительно верхнего. Данный метод был успешно реализован в одной из угольных шахт. При этом в шахте устанавливали оборудование для геомеханического исследования поведения массива в кровле выработок. Подробно описывается разработанный метод, а также приводится анализ данных численного моделирования и показаний приборов геомеханического исследования поведения пород.

SIMULTANEOUS EXTRACTION OF TWO SEAMS IN COMPLEX COAL DEPOSITS – A CASE STUDY

C. N. Ghosh, P. K. Mandal, Prashant

Central Institute of Mining & Fuel Research, Dhanbad, India; e-mail: cngcmri@yahoo.com

ABSTRACT: The paper deals with an innovative technology where two seams were extracted simultaneously with the upper seam by blasting gallery method and the lower seam which exists with a parting of 9m by sand stowing. It has been observed that the extraction is possible with the lower seam extraction leading the upper seam extraction by 40–80 m. The method was successfully implemented in one underground coal mine. During the implementation of this method a number of rock mechanic instruments were installed to find the roof behavior. The paper presents in detail the method used, the detailed analysis of data obtained from numerical modeling studies and the analysis of data obtained from rock mechanic instrumentation.

О ДЕФОРМИРОВАНИИ И РАЗРУШЕНИИ ВМЕЩАЮЩЕГО МАССИВА ПРИ ОТРАБОТКЕ ПЛАСТОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

д.т.н. В. М. Серяков

Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН, г. Новосибирск, Россия

АННОТАЦИЯ: Приведены результаты расчетов напряженно-деформированного состояния слоистого массива при отработке пластового месторождения. Рассмотрены особенности разрушения налегающей толщи и влияние на этот процесс контактного взаимодействия слоев и значений пределов прочности пород на растяжение.

DEFORMATION AND FAILURE OF SHEET DEPOSIT-ADJACENT STRATA

V. M. Seryakov

N. A. Chinakal Institute of Mining, SB RAS, Novosibirsk, Russia

ABSTRACT: The paper reports the calculation data on the stress-strain state of sheet deposit-adjacent strata. The author analyzes characteristics of overlying strata destruction and the influence of contact interaction of beds and ultimate tension strength of rocks.

ВЛИЯНИЕ ПЕРВОНАЧАЛЬНОЙ АНИЗОТРОПИИ СРЕДЫ И СИЛЫ ТРЕНИЯ НА КОНТАКТАХ НА ВНЕДРЕНИЕ ЖЕСТКОГО ШТАМПА И КЛИНА В ЖЕСТКО-ПЛАСТИЧЕСКУЮ ПОЛУПЛОСКОСТЬ

д.ф.-м.н. А. И. Чанышев

Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН, г. Новосибирск, Россия

АННОТАЦИЯ: Рассматриваются задачи о вдавливании и внедрении жесткого штампа и клина в жестко-пластическую полуплоскость, материал которой обладает первоначальной анизотропией. Исследуется влияние этой анизотропии и контактного трения на величины предельных нагрузок.

INFLUENCE OF INITIAL ANISOTROPY OF. A. MEDIUM AND THE CONTACT FRICTION FORCE ON THE PENETRATION OF. A. RIGID PUNCH AND. A. WEDGE IN THE RIGID-PLASTIC HALF-PLANE

A. I. Chanyshev

N. A. Chinakal Institute of Mining, SB RAS, Novosibirsk, Russia

ABSTRACT: The problems on indentation and penetration of a rigid punch and a wedge in the initially anisotropic rigid-plastic half-plane are considered. Influence of the anisotropy and contact friction on limit loads is analyzed.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ РАСПРОСТРАНЕНИЯ СЕЙСМИЧЕСКИХ ВОЛН ПО ПОВЕРХНОСТИ БЛОЧНОГО ПОРОДНОГО МАССИВА ПРИ УДАРНОМ НАГРУЖЕНИИ

д.ф.-м.н. Е. Н. Шер, А. Г. Черников

Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН, г. Новосибирск, Россия

АННОТАЦИЯ: Исследовано распространение сейсмических волн в блочных массивах горных пород на карьерах строительных материалов. Определены скорости распространения волн по поверхности породного блока, их амплитуды и спектральный состав на разных расстояниях от места ударного воздействия.

EXPERIMENTAL STUDY OF SEISMIC WAVES IN ROCK BLOCKS UNDER IMPACT STRESS

E. N. Sher and A. G. Chernikov

N. A. Chinakal Institute of Mining, SB RAS, Novosibirsk, Russia

ABSTRACT: The authors studied the propagation of seismic waves in rock blocks in building materials quarries, and determined the wave velocities over the surface of rock blocks, their amplitudes and spectral compositions at different distances from the impact source.

ВАРИАЦИИ ШУМОВ ЛАЗЕРНОГО ДЕФОРМОГРАФА НАКАНУНЕ РЕГИОНАЛЬНЫХ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ

д.ф.-м.н. В. А. Орлов, М. Д. Парушкин, Ю. Н. Фомин

Институт лазерной физики СО РАН, г. Новосибирск, Россия

АННОТАЦИЯ: Представлено описание эффекта суточной повторяемости возбуждения шума в сигналах лазерного деформографа с периодами колебаний в области нескольких десятков секунд. Практический интерес к изучаемому явлению связан с систематическим нарушением суточной периодичности накануне региональных землетрясений. Анализируются различные физические механизмы, объясняющие наблюдаемый шум.

VARIATIONS OF LASER DEFORMOGRAPH NOISES ON THE EVE OF REGIONAL EARTHQUAKES

V. A. Orlov, M. D. Parushkin, and Yu.N. Fomin

Institute of Laser Physics, SB RAS, Novosibirsk, Russia

ABSTRACT: In this paper, the effect of daily noise frequency in laser deformograph signals, with oscillation periods of about several tens of seconds is described. The phenomenon being studied is of practical interest due to systematic disturbances of the daily periodicity before regional earthquakes. Various physical source mechanisms of the noise are analyzed.

ПОДГОТОВКА И ПРИЧИНЫ КРУПНОГО ОБРУШЕНИЯ НА АННЕНСКОМ РУДНИКЕ (КАЗАХСТАН)

В. А. Мансуров, В. И. Герман*

Kazakhmys Services Limited, Алматы, Казахстан
*Сибирский государственный аэрокосмический университет им. ак. М. Ф. Решетнева, г. Красноярск, Россия

АННОТАЦИЯ: В докладе рассматривается крупное обрушение, произошедшее на Анненском руднике на Жезказганском месторождении. Обсуждается его подготовка и вызвавшие его причины.

ORIGINATION AND CAUSES OF MAJOR COLLAPSE AT ANNENSKY MINE (KAZAKHSTAN)

V. A. Mansurov and V. I. German*

Kazakhmys Services Limited, Almaty, Republic of Kazakhstan
*Siberian State Aerospace University, Krasnoyarsk, Russia

ABSTRACT: The major roof collapse/ground subsidence occurred at the Annenskiy mine within the Zhezkazgan District is considered. Origination and causes of this collapse are discussed.

ОБОСНОВАНИЕ НЕЛИНЕЙНОЙ ДИНАМИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ОТКЛИКА МАССИВА НА СИЛЬНЫЕ ВЗРЫВНЫЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ

д.ф.-м.н. O. A. Хачай, О. Ю. Хачай*

Институт геофизики им. Ю. П. Булашевича УрО РАН, г. Екатеринбург, Россия
*Уральский федеральный университет, г. Екатеринбург, Россия

АННОТАЦИЯ: Проведено сопоставление данных теоретического анализа причин хаотизации нелинейных диссипативных динамических систем и результатов обработки методом фазовых диаграмм данных детального шахтного сейсмического каталога – сейсмических откликов на взрывные воздействия удароопасного массива горных пород. Рассмотрены условия применения алгоритма Н. Н. Боголюбова для анализа накопления и сброса энергии от взрывных воздействий на массив.

DEFINING NONLINEAR DYNAMIC MODEL OF ROCK MASS RESPONSE TO HEAVY EXPLOSION INFLUENCE

O. A. Khachay and O.Yu. Khachay*

Institute of Geophysics, UB RAS, Ekaterinburg, Russia
*Schmidt Institute of Physics of the Earth, RAS, Moscow, Russia

ABSTRACT: The paper compares the theoretical analysis of chaotization causes in nonlinear dissipative dynamic systems and the results of processing mine seismic data using the method of phase diagrams. The mine seismic data were the seismic responses of rockburst-hazardous rocks to blasting impacts. The authors discuss Bogolyubov’s algorithm application to analyzing the blast-induced energy accumulation and release in rocks.

ВЛИЯНИЕ ТРЕНИЯ НА ГЛУБИНУ ПРОНИКНОВЕНИЯ ПРОБОЙНИКА В ГОРНУЮ ПОРОДУ

Е. Чень, Х. Ву, Д. Ксе, Ч. Сон*

Исследовательский институт архитектуры и проектирования, г. Пекин, Китай
*Научно-технический Университет НОАК, г. Наньцзин, Китай

АННОТАЦИЯ: Получена формула для определения глубины проникновения пробойника, зависящая от его массы, начальной скорости, двух параметров, характеризующих сопротивление среды деформацию при расширении образующейся полости в упруго-пластической среде с условием пластичности Кулона-Мора. Исследовано влияние коэффициента трения на глубину проникновения пробойника.

INFLUENCE AND CALCULATION OF SLIDING FRICTION COEFFICIENT ON DRILL PIT PENETRATION INTO ROCK

Y. Chen, H. Wu, D. Xie, and Ch. Song*

Beijing Canbao Architecture Design & Research Institute, Beijing, China
*PLA University of Science & Technology, Nanjing, China

ABSTRACT: The authors have derived formula for calculating the penetration depth of a drill bit versus its mass, initial velocity, two characteristics of response of rocks to deformation under the forming cavity expansion in brittle-plastic medium and the Mohr Coulomb plasticity condition. The friction coefficient influence on the drill bit penetration depth is studied.

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ВОЛН МАЯТНИКОВОГО ТИПА С ПРИМЕНЕНИЕМ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ ВЫЧИСЛЕНИЙ

д.ф.-м.н. В. М. Садовский, к.ф.-м.н. О. В. Садовская, к.ф.-м.н. М. П. Варыгина

Институт вычислительного моделирования СО РАН, г. Красноярск, Россия

АННОТАЦИЯ: Методы параллельных вычислений на основе математических моделей теории неоднородной упругости и моментной теории упругости Коссера применены к анализу волн маятникового типа в геоматериалах со слоистой и блочной микроструктурой. С помощью расчетов одномерных, плоских и пространственных задач исследованы способы резонансного возбуждения моментной упругой среды на частоте собственных колебаний вращательного движения частиц.

MATHEMATICAL MODELING OF PENDULUM WAVES USING THE HIGH-PERFORMANCE COMPUTING

V. M. Sadovsky, O. V. Sadovskaya, and M. P. Varygina

Institute of Computational Modeling, SB RAS, Krasnoyarsk, Russia

ABSTRACT: Parallel computational technique on the basis of mathematical models of the inhomogeneous elasticity theory and the Cosserat elasticity theory are applied to the analysis of waves of pendulum type in geomaterials with layered and blocked microstructure. Using the computations of one-dimensional, plane and spatial problems, the ways of resonant excitation of a moment elastic medium at the frequency of natural oscillations of rotational motion of particles are analyzed.

АНАЛИЗ ВАРИАЦИЙ ПАРАМЕТРОВ ТЕХНОГЕННОЙ СЕЙСМИЧНОСТИ И НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ ПРИ ОТРАБОТКЕ ТАШТАГОЛЬСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ

Е. В. Васильева, к.ф.-м.н. Н. А. Мирошниченко, д.ф.-м.н. Л. А. Назаров, д.ф.-м.н. Л. А. Назарова

Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН, г. Новосибирск, Россия

АННОТАЦИЯ: Предложена методика, позволяющая на основе статистического анализа данных о техногенной сейсмичности и модельной информации об эволюции геомеханических полей при отработке месторождений твердых полезных ископаемых установить пространственно-временные количественные соотношения между параметрами напряженно-деформированного состояния и числом и энергией динамических событий. Методика апробирована для условий Таштагольского железорудного месторождения.

ANALYSIS OF INTERRELATED PARAMETRIC VARIATIONS OF THE INDUCED SEISMICITY AND STRESS-STRAIN STATE IN TASHTAGOL OREBODY MINING

E. V. Vasileva, N. A. Miroshnichenko, L. A. Nazarov, and L. A. Nazarova

N. A. Chinakal Institute of Mining, SB RAS, Novosibirsk, Russia

ABSTRACT: The authors offer a procedure to find time-and-space quantitative relationship of stress-strain state and amount and energy of seismic events in rocks, based on statistical analysis of data on the induced seismicity and models of geomechanical evolution in rocks during mining. The procedure has been tested in the Tashtagol Iron Ore Mine.

ТЕМА 1. ДЕФОРМИРОВАНИЕ НАПРЯЖЕННЫХ МАССИВОВ ГОРНЫХ ПОРОД ПОД ДЕЙСТВИЕМ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ, ГОРНЫХ УДАРОВ И ВЗРЫВОВ
THEME 1. DEFORMATION OF STRESSED ROCKS DURING EARTHQUAKES, ROCK BURSTS AND EXPLOSIONS

ДЕФОРМИРОВАНИЕ ГЕОМАТЕРИАЛОВ ПРИ ТРЕХОСНОМ СЖАТИИ

д.ф.-м.н. В. М. Жигалкин, д.ф.-м.н. А. И. Чанышев, В. Н. Семенов, к.ф.-м.н. О. М. Усольцева, к.ф.-м.н. П. А. Цой

Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН, г. Новосибирск, Россия

АННОТАЦИЯ: Испытаны образцы каменной соли и пестрого сильвинита в условиях трехосного сжатия по схеме Кармана. С привлечением метода наименьших квадратов построены паспортные зависимости А. И. Чанышева для полученных экспериментальных данных по вышеуказанным геоматериалам.

DEFORMATION OF GEOMATERIALS UNDER TRIAXIAL COMPRESSION

V. M. Zhigalkin, А. I. Chanyshev, V. N. Semenov, O. M. Usoltseva, P. A. Tsoy

N. A. Chinakal Institute of Mining, SB RAS, Novosibirsk, Russia

ABSTRACT: Having obtained experimental data on triaxial compression of rock salt and mottled sylvenite samples by the Karman method, the rated relations by A. Chanyshev are built using the least-squares technique.

ПОЛЕ НАПРЯЖЕНИЙ В ОКРЕСТНОСТИ СИЛЬНЫХ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ АЛТАЯ И ТЯНЬ-ШАНЯ

к.ф.-м.н. О. А. Кучай, д.ф.-м.н. Ю. Л. Ребецкий*

Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А. А. Трофимука СО РАН, г. Новосибирск, Россия
*Институт физики Земли РАН, г. Москва, Россия

АННОТАЦИЯ: В результате восстановления поля напряжений, полученного за счет афтершоков разных магнитуд, проявилась несоосность в ориентации осей максимальных девиаторных напряжений. Поля напряжений по слабым афтершоковым последовательностям обнаруживают свойство изменения ориентации осей главных напряжений по разные стороны сдвиговых разрывов. Ориентация осей максимального девиаторного напряжения за счет сильных повторных толчков, соответствующая региональному полю напряжений, не меняется вблизи области плоскости разрыва.

FIELDS OF STRESSES ASSOCIATED WITH AFTERSHOCK PROCESSES IN THE ALTAY AND TYAN-SHAN

O. A. Kuchay and Yu.L. Rebetsky*

Institute of Petroleum Geology and Geophysics, SB RAS, Novosibirsk, Russia
*Institute of Physics of the Earth, RAS, Moscow, Russia

ABSTRACT: Upon reconstruction of the field of stresses from data on aftershocks of different magnitudes, it is revealed that orientations of maximum stresses are misaligned, and this may suggest a lack of similarity of fields of stresses in different scale ranks. The fields of stresses reconstructed from data on sequences of weak aftershocks show changes in orientations of major stress axes on opposite sides of the shear faults under study. The orientation of the maximum deviation stress axes due to strong aftershocks is consistent with the regional field of stresses and does not change in the vicinity of the fault plane.

О ДЕФОРМИРОВАНИИ ЦЕЛИКА И ОТРАБАТЫВАЕМОГО УГОЛЬНОГО ПЛАСТА

д.т.н. В. Е. Миренков, к.ф.-м.н. А. А. Красновский

Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН, г. Новосибирск, Россия

АННОТАЦИЯ: Для решения проблем управления горным давлением необходимо вести натурные наблюдения за деформированием отрабатываемого пласта, целика и вмещающих пород, которые обеспечивают решение обратных задач и исключают процесс регуляризации.

PILLAR AND COAL SEAM DEFORMATION IN THE COURSE OF EXTRACTION

V. E. Mirenkov and A. A. Krasnovsky

N. A. Chinakal Institute of Mining, SB RAS, Novosibirsk, Russia

ABSTRACT: The ground control goals are achieved based on continuous monitoring of strains in coal seams, pillars and enclosing rocks in the course of mining, the data of which are included in the inverse problem solutions and allow eliminating regularization.

ДИНАМИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ ПОДЗЕМНОГО ВЗРЫВА НА ОТРАБАТЫВАЕМЫЙ ГОРНЫЙ МАССИВ

д.т.н. Л. С. Шамганова, к.т.н. К. К. Тулебаев, М. А. Майстровский

Институт горного дела им. Д. А. Кунаева НАН РК, г. Алматы, Казахстан

АННОТАЦИЯ: В работе приведены результаты математического моделирования действия взрыва на отрабатываемый горный массив.

DYNAMIC EFFECT OF UNDERGROUND EXPLOSION ON THE ROCK MASS UNDER DEVELOPMENT

L. S. Shamganova, K. K. Tulebaev, and M. A. Maistrovsky

D. A. Kunaev’s Institute of Mining, NAS, Almaty, Kazakhstan

ABSTRACT: The work contains the results of mathematical modeling of the effect exerted by underground explosion on rocks during mining.

МОДЕЛИРОВАНИЕ МЕТОДОМ ДИСКРЕТНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ РАЗРУШЕНИЯ МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД ПОД ДЕЙСТВИЕМ ВЗРЫВА

к.ф.-м.н. Г. Н. Хан

Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН, г. Новосибирск, Россия

АННОТАЦИЯ: С использованием метода дискретных элементов установлено, что в однородной среде от источника динамического возмущения распространяется цилиндрическая волна, вызывающая в массиве кратковременное образование кольцевых областей сжатия и растяжения. Показана зависимость характера деформирования массива и потери полостью устойчивости от физико-механических свойств геосреды и места установки заряда по отношению к полости.

DISCRETE ELEMENT METHOD APPROACH TO MODELING EXPLOSIVE RUPTURE IN ROCKS

G. N. Khan

N. A. Chinakal Institute of Mining, SB RAS, Novosibirsk, Russia

ABSTRACT: Using the discrete element method, it is found that a dynamic excitation source in a homogeneous medium induces a cylindrical wave that generates short-term compression and tension zones in rocks. The author shows that the rock mass deformation behavior, instability of explosion cavity and the seat of explosive charge relative to the explosion cavity are interrelated characteristics.

ТЕМА 2. МЕХАНИЗМЫ РАЗРУШЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД ВОКРУГ ПОДЗЕМНЫХ ВЫРАБОТОК И В ОЧАГОВЫХ ЗОНАХ КАТАСТРОФИЧЕСКИХ СОБЫТИЙ (ТЕХНОГЕННЫХ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ, ГОРНЫХ УДАРОВ, ВНЕЗАПНЫХ ВЫБРОСАХ УГЛЯ И ГАЗА)
THEME 2. ROCK FAILURE MECHANISMS IN THE SURROUNDING ROCK MASSES WITH DEEP LEVEL TUNNELS AND IN THE SOURCE AREAS OF DISASTROUS EVENTS (INDUCED EARTHQUAKES, ROCK BURSTS, COAL AND GAS OUTBURSTS)

ИССЛЕДОВАНИЕ ФОРМИРОВАНИЯ ЗОН КОНЦЕНТРАЦИИ ДИНАМИЧЕСКИХ ЯВЛЕНИЙ ПРИ РАЗРАБОТКЕ УДАРООПАСНЫХ ЖЕЛЕЗОРУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ

д.т.н. В. А. Еременко, А. А. Котляров*, Б. Б. Татарников*, Е. Н. Семенякин**

Институт проблем комплексного освоения недр РАН, г. Москва, Россия
*ОАО «Евразруда», г. Новокузнецк, Россия
**Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН, г. Новосибирск, Россия

АННОТАЦИЯ: Установлена взаимосвязь последовательной отработки блоков с процессом формирования зон концентрации напряжений и динамических явлений в условиях действия высоких горизонтальных напряжений на больших глубинах ведения горных работ.

THE MECHANISM OF CLUSTERING OF SEISMIC EVENTS IN THE ROCKBURST-HAZARDOUS IRON ORE MINING IN WEST SIBERIA

V. A. Eremenko, A. A. Kotlyarov*, B. B. Tatarnikov*, E. N. Semenyakin**

Institute of Comprehensive Exploitation of Mineral Resources, RAS, Moscow, Russia
*Evrazruda JSC, Novokuznetsk, Russia
** N. A. Chinakal Institute of Mining, SB RAS, Novosibirsk, Russia

ABSTRACT: The sequence of ore extraction has been found to be closely related with the origination of highest stress zones and seismic events clusters during deep and high stress mining.

ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА РАЗГРУЗКИ УГЛЕПОРОДНОГО МАССИВА

А. А. Зиновьев, А. В. Патутин*, д.т.н. С. В. Сердюков*

Новосибирский государственный университет, г. Новосибирск, Россия
*Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН, г. Новосибирск, Россия

АННОТАЦИЯ: Представлены результаты математического моделирования щелевой разгрузки углепородного массива. Приведено сравнение эффективности разгрузки массива различными схемами расположения щелей. Показано, что наилучшие результаты достигаются при образовании длинных трещин/щелей вдоль угольного пласта. Представлен подход для оценки дополнительной добычи метана.

NUMERICAL SIMULATION OF RELIEVING IN COAL MEASURE ROCKS

A. A. Zinoviev, A. V. Patutin*, and S. V. Serdyukov*

Novosibirsk State University, Novosibirsk, Russia
*N. A. Chinakal Institute of Mining, SB RAS, Novosibirsk, Russia

ABSTRACT: The authors present mathematical modeling of the effect of stress-relieving slots on coal measure rocks. After different configurations of stress-relieving slots have been compared, it is shown that the long stress-relieving slots drilled along the coal bed yield the best results. An approach to evaluation of additional methane recovery is proposed.

О НЕКОТОРЫХ АСПЕКТАХ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМЫ ВНЕЗАПНЫХ ВЫБРОСОВ УГЛЯ И ГАЗА

к.т.н. Т. А. Киряева, д.т.н. Г. И. Кулаков

Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН, г. Новосибирск, Россия

АННОТАЦИЯ: Показаны некоторые аспекты проблемы внезапных выбросов угля и газа, а также всевозможные меры и пути их решения, которые принимало государство, начиная с 30-х годов прошлого века. Дан анализ постановки экспериментальных исследований специалистами МакНИИ в условиях ведения горных работ на выбросоопасных участках угольных шахт Донбасса в 70-х годах прошлого века. Приведены их рекомендации по борьбе с выбросами, которые актуальны и в настоящее время. Показано использование современных знаний о природе геоматериала в борьбе с внезапными выбросами угля и газа на шахтах Кузбасса.

SOME WAYS OF HANDLING. A. PROBLEM OF COAL AND GAS OUTBURSTS

T. A. Kiryaeva and G. I. Kulakov

N. A. Chinakal Institute of Mining, SB RAS, Novosibirsk, Russia

ABSTRACT: The authors review some aspects of a problem of coal and gas outbursts, and discuss various governmental measures and approaches to handling the problem from the 1930s downward. The experimental investigation accomplished by the Makeevka Scientific Research Institute of Coal Mine Safety in outburst-hazardous areas in the Donbass coal mines in the 1970s is analyzed. The expert recommendations made those days for the coal and gas outburst control remain of interest at this time. It is demonstrated how to apply the modern knowledge of geometarial nature to combating coal and gas outbursts in mines of Kuzbass.

АНАЛИЗ ПРОЦЕССА РАЗРУШЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД С ПРИМЕНЕНИЕМ КРИТЕРИЯ ПРЕДЕЛЬНОЙ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ СДВИГА

д.ф.-м.н. А. М. Коврижных, д.т.н. В. М. Серяков, С. А. Коврижных

Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН, г. Новосибирск, Россия

АННОТАЦИЯ: Предлагается пластическую деформацию представлять как результат сдвигов в определенных плоскостях. В направлениях, перпендикулярных к этим плоскостям происходит изменение нормальной деформации пропорционально соответствующему сдвигу. Разрушение наступает при достижении сдвигом критической величины.

ULTIMATE PLASTIC SHEAR STRAIN CRITERION FOR ROCK FAILURE ANALYSIS

A. M. Kovrizhnykh, V. M. Seryakov, and S. A. Kovrizhnykh

N. A. Chinakal Institute of Mining, SB RAS, Novosibirsk, Russia

ABSTRACT: Plastic deformation is considered to result from shearing over definite planes and normal deformation varies pro rata in normal directions to these planes. A solid material starts fracturing when maximum plastic shear reaches peak values.

ИССЛЕДОВАНИЕ РАЗРУШЕНИЯ СКВАЖИНЫ ВНУТРЕННИМ ДАВЛЕНИЕМ ПО КРИТЕРИЮ ПРЕДЕЛЬНОЙ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ СДВИГА

д.ф.-м.н. А. М. Коврижных, С. А. Коврижных

Институт горного дела им. Н. А. Чинакал СО РАН, г. Новосибирск, Россия

АННОТАЦИЯ: Рассматривается задача об упругопластическом деформировании и разрушении горной породы вокруг скважины под действием внутреннего давления. Разрушение наступает при достижении пластическим сдвигом критической величины.

THE ULTIMATE PLASTIC SHEAR STRAIN CRITERION APPROACH TO STUDYING DRILL HOLE FRACTURE UNDER INTERNAL PRESSURE

A. M. Kovrizhnykh and S. A. Kovrizhnykh

N. A. Chinakal Institute of Mining, SB RAS, Novosibirsk, Russia

ABSTRACT: The paper presents the problem on the elastoplastic deformation and failure of rocks around a drill hole under the influence of internal pressure. Rocks start fracturing when plastic shear reaches peak value.

ОБ УПРУГО-ПЛАСТИЧЕСКОМ ДЕФОРМИРОВАНИИ АНИЗОТРОПНОГО ГОРНОГО МАССИВА В ОКРЕСТНОСТИ ВЫРАБОТОК

к.ф.-м.н. С. В. Лавриков, д.ф.-м.н. А. Ф. Ревуженко

Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН, г. Новосибирск, Россия

АННОТАЦИЯ: Получены численные решения задач о деформировании структурно-неоднородного горного массива в окрестности горизонтальной протяженной выработки и междукамерного целика. Показано, что в массиве в процессе нагружения образуются области разупрочнения и потери сдвиговой прочности, которые развиваются в направлении слоистой анизотропии. В зависимости от величины параметра разупрочнения процесс деформирования может носить как устойчивый, так и неустойчивый характер. В последнем случае в массиве наблюдается неконтролируемое динамическое высвобождение накопленной упругой энергии.

ELASTO-PLASTIC DEFORMATION OF ANISOTROPIC ROCK MASS NEAR EXCAVATIONS

S. V. Lavrikov and A. F. Revuzhenko

N. A. Chinakal Institute of Mining, SB RAS, Novosibirsk, Russia

ABSTRACT: The authors numerically solved problems on deformation of a structurally inhomogeneous rock mass in the vicinity of an extended tunnel and a pillar. It is shown that in the course of loading, surfaces of weakening and shearing strength loss arise in the rock mass and develop in the line of lamination anisotropy. Depending on the value of weakening, deformation runs as either stable or unstable process. In the latter case, incontrollable release of accumulated elastic energy takes place in the rock mass.

ВЛИЯНИЕ ВЯЗКИХ СВОЙСТВ ФЛЮИДА НА РАЗВИТИЕ ТРЕЩИНЫ ГИДРОРАЗРЫВА (ПРИБЛИЖЕННЫЕ РЕШЕНИЯ)

к.ф.-м.н. П. А. Мартынюк

Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН, г. Новосибирск, Россия

АННОТАЦИЯ: Опираясь на предположения А. М. Линькова получены и оценены приближенные решения задачи развития гидроразрыва при использовании различных флюидов.

EFFECT OF VISCOUS FLUID PROPERTIES ON THE CREATED FRACTURE GROWTH (APPROXIMATE SOLUTIONS)

P. A. Martynyuk

N. A. Chinakal Institute of Mining, SB RAS, Novosibirsk, Russia

ABSTRACT: Based on the speculations by A. Linkov, the author derived and evaluated approximate solutions of the problem on the created fracture development with different fluids applied.

ГИПОТЕЗА О ЗАРОЖДЕНИИ И РАЗВИТИИ В КРАЕВОЙ ЧАСТИ ПЛАСТА ПРОЦЕССОВ, ЗАВЕРШАЮЩИХСЯ ВНЕЗАПНЫМИ ВЫБРОСАМИ УГЛЯ И ГАЗА

член-корр. РАН. В. Н. Опарин, к.т.н. В. А. Скрицкий

Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН, г. Новосибирск, Россия

АННОТАЦИЯ: Изложены результаты анализа процессов, протекающих в краевых частях пластов в зонах геологических нарушений и сформулирована на их основе гипотеза о механизме зарождения и развития очагов разрушения угля, завершающегося внезапным выбросом угля и газа.

HYPOTHESIS OF INITIATION AND DEVELOPMENT OF PROCESSES CAUSING COAL-AND-GAS OUTBURSTS IN THE PERIPHERY OF. A. COAL BED

V. N. Oparin and V. A. Skritsky

N. A. Chinakal Institute of Mining, SB RAS, Novosibirsk, Russia

ABSTRACT: Based on the presented analytical data on processes running in the periphery of productive coal beds, near geological faulting zones, a hypothesis has been developed for the mechanisms of origination and development of destruction sources eventually causing coal and gas outbursts.

ТЕМА 3. ФЕНОМЕНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ И РАЗВИТИЕ ТЕОРИИ ЗОНАЛЬНОЙ ДЕЗИНТЕГРАЦИИ ГОРНЫХ ПОРОД ВОКРУГ ПОДЗЕМНЫХ ВЫРАБОТОК
THEME 3. PHENOMENOLOGICAL BASIS AND DEVELOPMENT OF THEORY OF ZONAL DISINTEGRATION PHENOMENON IN DEEP ROCK MASSES WITH TUNNELS

О ПОЛНОМ И ЧАСТНОМ ОХВАТАХ ОБЛАСТЬЮ РАЗРУШЕНИЯ КОНТУРА ВЫРАБОТКИ ПРИ ПЛОСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ. РЕЗУЛЬТАТЫ ЧИСЛЕННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

к.т.н. О. Е. Белоусова

Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН, г. Новосибирск, Россия

АННОТАЦИЯ: Рассматривается динамическая задача о неравномерном нагружении массива пород с выработкой при учете запредельного деформирования. Определяются режимы нагружения, когда область разрушения полностью или частично охватывает контур выработки.

FULL AND PARTIAL COVERAGE OF EXCAVATION CONTOUR BY FAILURE ZONE UNDER PLANE DEFORMATION. NUMERICAL MODELING RESULTS

O. E. Belousova

N. A. Chinakal Institute of Mining, SB RAS, Novosibirsk, Russia

ABSTRACT: The dynamic problem on non-uniform loading of rock mass with an excavation includes the post-limit deformation. The loading regimes of the failure zone to cover in full or partially the excavation contour are determined.

ГАЗОКИНЕТИЧЕСКИЕ СЛЕДСТВИЯ НЕЛИНЕЙНЫХ ГЕОМЕХАНИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В МАССИВЕ ГОРНЫХ ПОРОД НА ШАХТАХ КУЗБАССА

к.т.н. Е. Н. Козырева, к.т.н. М. В. Шинкевич, Р. И. Родин

Институт угля СО РАН, г. Кемерово, Россия

АННОТАЦИЯ: На основе анализа горно-экспериментальных данных о динамике метанообильности выемочных участков развита физическая модель газогеомеханических процессов в массиве горных пород при подземной разработке угольных пластов длинными столбами по простиранию. Разработаны основы алгоритма расчета изменений динамики метанообильности высокопроизводительного выемочного участка.

GAS-KINETIC CONSEQUENCE OF THE NONLINEARITY OF GEOMECHANICAL PROCESSES IN ROCK MASS IN KUZBASS MINES

E. N. Kozyreva, M. V. Shinkevich, and R. I. Rodin

Institute of Coal, SB RAS, Kemerovo, Russia

ABSTRACT: Based on the analysis of in situ experimental data on methane flow dynamics at excavation panels, a physical model of gas-geomechanical processes in rock mass in underground coal mining with long pillar method is constructed, and the framework of calculation algorithm for methane content in a high-production panel is developed.

ТЕМА 4. ФЕНОМЕНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ И РАЗВИТИЕ ТЕОРИИ ВОЛН МАЯТНИКОВОГО ТИПА
THEME 4. PHENOMENOLOGICAL BASIS AND DEVELOPMENT OF THEORY OF PENDULUM WAVES

ПЛОСКОЕ ДЕФОРМИРОВАНИЕ БЛОЧНОЙ СРЕДЫ ПРИ ДЕЙСТВИИ ИМПУЛЬСНОГО ИСТОЧНИКА

к.ф.-м.н. Н. И. Александрова

Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН, г. Новосибирск, Россия

АННОТАЦИЯ: Изучено распространение волн в блочных средах на двумерной модели в случае плоского деформирования. Динамика блочной среды рассматривается в маятниковом приближении, когда блоки считаются несжимаемыми, а все деформации и смещения происходят за счет сжимаемости прослоек. Используется простейшая расчетная модель квадратной решетки масс, соединенных друг с другом пружинами в осевом и диагональном направлениях.

PLANE DEFORMATION OF. A. BLOCK MEDIUM UNDER THE IMPACT OF. A. PULSE SOURCE

N. I. Aleksandrova

N. A. Chinakal Institute of Mining, SB RAS, Novosibirsk, Russia

ABSTRACT: Propagation of waves in block media is studied using a 2D plane deformation model. The dynamics of the block medium is considered in the pendulum approximation, when the blocks are supposed incompressible and deformations and displacements are due to the compressibility of the block partings, using the simplest simulation model of a square lattice of masses connected by springs in the axial and diagonal directions.

НИЗКОЧАСТОТНЫЕ ВОЛНЫ В СРЕДЕ, СОСТОЯЩЕЙ ИЗ ПЛОСКОПАРАЛЛЕЛЬНЫХ СЛОЕВ БЛОКОВ

к.ф.-м.н. В. А. Сарайкин

Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН, г. Новосибирск, Россия

АННОТАЦИЯ: В двумерной модели блочной среды приближенно учтена деформация прямоугольных блоков, взаимодействующих через ослабленные тонкие прослойки. Полагается, что при динамическом воздействии блоки (точечные массы) и безынерционные прослойки являются взаимодействующими пружинами различной жесткости. Таким способом в модели среды со структурой вводится фильтр частот, адекватный реальной геосреде. Модель предназначена для описания низкочастотной части возмущений в волнах, распространяющихся в массиве.

LOW-FREQUENCY WAVES IN. A. MEDIUM CONSISTING OF PLANE-PARALLEL LAYERS OF BLOCKS

V. A. Saraikin

N. A. Chinakal Institute of Mining, SB RAS, Novosibirsk, Russia

ABSTRACT: The 2D model of a block medium takes into account approximated deformation of the rectangular blocks interacting via thin weak interlayers. The blocks (point masses) and intertialess interlayers are different rigidity springs engaged in the dynamic interaction. This allows the structured medium model to include a frequency filter that is adequate to the real geoenvironment. The model is intended to describe the low-frequency disturbances in waves propagating in rock masses.

КОСЕЙСМИЧЕСКИЕ СМЕЩЕНИЯ АЛТАЕ-САЯНСКОГО РЕГИОНА: ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ДАННЫЕ И РЕЗУЛЬТАТЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ

д.ф.-м.н. В. Ю. Тимофеев, к.ф.-м.н. Д. Г. Ардюков, Е. В. Бойко, А. В. Тимофеев

Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А. А. Трофимука СО РАН, г. Новосибирск, Россия

АННОТАЦИЯ: Проведен анализ косейсмических движений земной коры при сильных землетрясениях Алтае-Саянского региона, случившихся за последнее десятилетие. Экспериментальные данные получены, в основном, методом космической геодезии, моделирование 3D смещений проведено в рамках дислокационной модели землетрясений. Для эффективного определения модуля упругости земной коры использованы результаты периодических вертикальных движений массива при сезонных нагружениях плотины СШ ГЭС (Западно-Саянский регион). Приведены результаты моделирования косейсмических смещений при землетрясениях 27.09.2003 года в Горном Алтае, 10.02.2011 года в Саянах, 27.12.2011 года в Туве. Рассмотрены скорости смещений Алтае-Саянского региона, полученные методами космической геодезии, нивелирования и гидронивелирования. Анализируются размеры областей аномальных смещений до и в момент землетрясения.

COSEISMIC DISPLACEMENTS IN THE ALTAY-SAYAN REGION: EXPERIMENTAL DATA AND MODELING RESULTS

V.Yu. Timofeev, D. G. Ardyukov, E. V. Boiko, and A. V. Timofeev

Trofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics, SB RAS, Novosibirsk, Russia

ABSTRACT: The authors analyzed coseismic movements of the earth’s crust due to recent earthquakes in the Altay-Sayan region. The experimental data are mostly obtained by space geodesy methods; 3D modeling of displacements is realized in the framework of dislocation model of earthquakes. The elastic modulus of the earth’s crust is determined based on the data on repetitive vertical displacements of the Sayan power station dam massif under seasonal loading. The article describes models of coseismic displacements under earthquaking in Gorny Altay on Sep 27, 2003, in Sayany on Feb 10, 2001 and in Tuva on Dec 27, 2011. Finally, the displacement rates in the earth’s crust in the Altay-Sayan region, obtained by cosmic geodesy, leveling and hydro leveling are considered, and sizes of anomalous movement zones before and after earthquakes are analyzed.

ТЕМА 5. НОВЫЕ МЕТОДЫ, ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ И МОНИТОРИНГОВЫЕ СИСТЕМЫ ДИАГНОСТИКИ И КОНТРОЛЯ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД
THEME 5. NEW METHODS, MEASUREMENT INSTRUMENTATION AND MONITORING SCHEMES FOR STRESS-STRAIN STATE PROGNOSIS AND CONTROL IN ROCKS

К ВОПРОСУ ОБ ИНФОРМАТИВНОСТИ МЕТОДА ДИСКОВАНИЯ КЕРНА

д.т.н. А. П. Тапсиев, д.т.н. В. А. Усков

Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН, г. Новосибирск, Россия

АННОТАЦИЯ: Изложены результаты натурных исследований кернового материала измерительных скважин в зоне влияния очистных работ рудника «Октябрьский». Показано, что учет формы выбуриваемых дисков существенно расширяет представление о напряженно-деформированном состоянии исследуемого массива.

INFORMATION CONTENT OF THE CORE DISCING

A. P. Tapsiev and V. A. Uskov

N. A. Chinakal Institute of Mining, SB RAS, Novosibirsk, Russia

ABSTRACT: The field core discing analysis results are presented. Coring was made in measurement holes drilled in the stoping influence zone in the Oktyabrsky Mine. It is stated that accounting for forms of core discs expands greatly comprehension of rock mass stress-strain state.

ИССЛЕДОВАНИЕ ДЕФОРМАЦИЙ ЗДАНИЯ В ЗОНЕ ВЛИЯНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ГОРНЫХ РАБОТ МЕТОДОМ ЛАЗЕРНОГО СКАНИРОВАНИЯ

к.т.н. С. В. Усанов, О. Д. Желтышева

Институт горного дела УрО РАН, г. Екатеринбург, Россия

АННОТАЦИЯ: Представлены результаты исследований методом лазерного сканирования деформаций двухэтажного здания, находящегося в области влияния подземных горных работ и активного тектонического нарушения. Традиционные инструментальные наблюдения за зданием в течение нескольких лет фиксируют деформации близкие к нулю, при этом объект испытывает интенсивное трещинообразование.

LASER SCANNING OF DEFORMATIONS OF. A. BUILDING IN THE MINING INFLUENCE ZONE

S. V. Usanov and O. D. Zheltysheva

Institute of Mining, UB RAS, Ekaterinburg, Russia

ABSTRACT: The article discusses results of laser scanning of a two-storeyed building occurred in the influence zone of mining operations and active tectonic fault. Traditional instrumental supervision over the building within several years detected deformations close to zero, though the building suffered intensive crack formation.

О МОДЕЛИРОВАНИИ НЕЙРОСЕТЕВОЙ СВЯЗИ МЕЖДУ МЕХАНИЧЕСКИМИ ПАРАМЕТРАМИ ГОРНЫХ ПОРОД

к.ф.-м.н. П. А. Цой

Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН, г. Новосибирск, Россия

АННОТАЦИЯ: Предложено определять механические параметры без привлечения опытных данных. 476 наборов данных по соответствующим пределам прочности при одноосном сжатии, растяжении, модулей упругости и коэффициентов Пуассона были собраны посредством справочной информации. Для прогнозирования значений модуля упругости и коэффициента Пуассона по большой базе данных построена искусственная нейронная сеть.

MODELING NEURAL NETTING BETWEEN MECHANICAL PARAMETERS OF ROCKS

P. A. Tsoy

N. A. Chinakal Institute of Mining, SB RAS, Novosibirsk, Russia

ABSTRACT: This paper proposes to determine mechanical properties of rocks without using experimental data. Based on the reference information on uniaxial compression strength, tension strength, elastic modulus and Poisson’s ratio, 476 related sets of data have been collected. An artificial neural network is built for predictive modeling of values of the elastic modulus and Poisson’s ratio in rocks.

ЗАДАЧА КОШИ ДЛЯ УРАВНЕНИЯ ЛАПЛАСА И СООТВЕТСТВУЮЩИЕ ГРАНИЧНЫЕ УСЛОВИЯ

д.ф.-м.н. А. И. Чанышев, И. М. Абдулин

Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН, г. Новосибирск, Россия

АННОТАЦИЯ: Обсуждаются постановка задачи Коши для уравнения Лапласа и пример Адамара, иллюстрирующий корректность этой постановки. Рассматриваются вопросы построения функции и ее нормальной производной на границах областей по точечным измерениям.

THE CAUCHY PROBLEM FOR THE LAPLACE EQUATION AND THE RELATED BOUNDARY CONDITIONS

A. I. Chanyshev and I. M. Abdulin

N. A. Chinakal Institute of Mining, SB RAS, Novosibirsk, Russia

ABSTRACT: This paper discusses the formulation of the Cauchy problem for the Laplace equation and Hadamard’s example illustrating the validity of this formulation. Construction of a function and its normal derivative at domain boundaries by the point-by-point measurements is considered.

РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ КОШИ ДЛЯ УРАВНЕНИЯ ЛАПЛАСА

д.ф.-м.н. А. И. Чанышев, К. Н. Даниловский*

Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН, г. Новосибирск, Россия
*Новосибирский государственный университет, г. Новосибирск, Россия

АННОТАЦИЯ: Работа посвящена решению уравнения Лапласа, описывающего стационарное распределение тепла, для круга, полуплоскости, когда на границе заданы не только сама функция, но и ее производная по нормали (задача Коши). Приводится также численная (конечно-разностная) схема решения задачи, пригодная в том числе и для трехмерных задач.

SOLUTION OF THE CAUCHY PROBLEM FOR THE LAPLACE EQUATION

A. I. Chanyshev and K. N. Danilovsky*

N. A. Chinakal Institute of Mining, SB RAS, Novosibirsk, Russia
*Novosibirsk State University, Novosibirsk, Russia

ABSTRACT: The work is focused at the solution of the Laplace equation, describing stationary distribution of heat for circle and half-plane, when both the function and its normal derivative are set at the boundary (the Cauchy problem). The presented numerical (finite-difference) solution is applicable to solving three-dimensional problems.

К ВОПРОСУ КОНТРОЛЯ СДВИЖЕНИЙ ЗАКЛАДОЧНОГО МАССИВА МЕТОДОМ ИНКЛИНОМЕТРИИ

к.т.н. В. Д. Барышников, к.т.н. В. Г. Качальский, Д. В. Барышников

Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН, г. Новосибирск, Россия

АННОТАЦИЯ: Приведены результаты контроля сдвижения закладочных массивов с использованием комплекса для определения смещений методом инклинометрии. На руднике «Интернациональный» АК «АЛРОСА» проведены скважинные наблюдения, позволившие контролировать возможные сдвижения и оценить ошибки измерений углов наклона скважины.

DIRECTIONAL SURVEY APPROACH TO BACKFILL DISPLACEMENT CONTROL

V. D. Baryshnikov, V. G. Kachalsky, and D. V. Baryshnikov

N. A. Chinakal Institute of Mining, SB RAS, Novosibirsk, Russia

ABSTRACT: Displacement control inside a backfill massif involves the directional survey method. In the Internatsionalny Mine of the ALROSA, borehole observations have illustrated applicability of this method to controlling probable displacements, as well as measurement errors of the borehole inclinations have been assessed.

ТЕОРИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ ОПЕРЕЖАЮЩЕГО ОБНАРУЖЕНИЯ ВОДОНОСНЫХ СТРУКТУР В МАССИВЕ С ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ ВЫРАБОТКОЙ НА СТАДИИ ПРОХОДКИ

С. Ц. Ли, Б. Лю, М. К. Су, Л. Ц. Те, Ц. С. Чжан, Ш. Ц. Ли, И. Г. Ксе, Х. А. Сунь

Исследовательский центр исследования геотехнологии и строительных конструкций,
Шандуньский Университет, г. Шандунь, Китай

АННОТАЦИЯ: Проблема опережающего обнаружения структур опасных по возможным прорывам воды до сих пор не решена. В докладе предлагается новый метод опережающего прогноза на основе методов индуцированной поляризации (ИП), переходных процессов электромагнитного поля (МПП) а также метода геологической радиолокации и компьютерной томографии на сопротивляемость. Реализуются визуализация и определение местоположения, закон аномального отклика и интерпретационный критерий для структур, опасных по прорывам воды. Разработана технология «четырех-стадийного» опережающего геологического прогнозирования, с успехом примененная на практике. Данная технология обеспечивает эффективное решение проблемы обнаружения структур опасных по прорывам воды на стадии проходки горизонтальной выработки.

THEORY AND TECHNOLOGY OF ADVANCED DETECTION FOR TUNNEL WATER-BEARING STRUCTURES DURING CONSTRUCTION PERIOD

S. C. Li, B. Liu, M. X. Su, L. C. Nie, Q. S. Zhang, S. H. C. Li, Y. G. Xue, and H. F. Sun

Geotechnical and Structural Engineering Research Center, Shandong University, Shandong, China

ABSTRACT: The advanced detection of water-inrush disaster-caused structure has been a problem that hasn’t been well solved. New method of tunnel advanced forecast based on induced polarization (IP) method, transient electromagnetic method (TEM), geological radar and resistivity CT method is proposed. Imaging and location, abnormal response law and interpretation criterion of water-inrush disaster-caused structure are realized. The “four-stage process” of comprehensive advanced geological forecast technology system is established, which has been successfully demonstrated in engineering applications. It provides an effective way to solve the problem of water-inrush disaster-caused structure during the tunnel construction period.

КОМПЛЕКСНОЕ АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ ГЕОИНФОРМАЦИОННОЕ СОПРОВОЖДЕНИЕ ГОРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКОГО И ГЕОМЕХАНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ РУДНЫХ МАССИВОВ

д.т.н. В. Ф. Юшкин

Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН, г. Новосибирск, Россия

АННОТАЦИЯ: Представлена схема сбора геоинформации с использованием 3D лазерной сканирующей системы Leica Scan Station 2 и экспортирования моделей съемки горных геообъектов в систему автоматизированного проектирования Solid Edge ST4, что позволяет проводить структурную паспортизацию месторождений, оценивать устойчивость бортов и кровли подземных выработок, выделять проблемные участки массива для выбора технологий его разработки.

INTEGRATED COMPUTER-AIDED GEOMECHANICAL MONITORING OF ROCK MASSES

V. F. Yushkin

N. A. Chinakal Institute of Mining, SB RAS, Novosibirsk, Russia

ABSTRACT: The author describes the method of geo-data collection using 3D laser scan Leica Scan Station 2 and the survey results export to the computer-aided design system Solid Edge ST4. This method allows structural rating of rock masses, roof and floor stability estimation in underground excavations, hazardous site location in mine workings and the appropriate extraction technology selection therethrough.

ТЕМА 6. НОВЫЕ МЕТОДЫ КРЕПЛЕНИЙ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК И ОБЕСПЕЧЕНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ ПОРОДНЫХ МАССИВОВ
THEME 6. NEW METHODS OF ROADWAY SUPPORT AND ROCK MASS STABILIZATION

К ВОПРОСУ ОБ ОПРЕДЕЛЕНИИ МАКСИМАЛЬНО ДОПУСТИМОЙ ГЛУБИНЫ КАРЬЕРА В МАССИВЕ ГОРНЫХ ПОРОД

д.ф.-м.н. А. И. Чанышев, к.ф.-м.н Л. Л. Ефименко, Г. М. Подыминогин*, H.-K. Кунг**

Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН, г. Новосибирск, Россия
*Новосибирский государственный университет, г. Новосибирск, Россия
**Инженерно-механический факультет, Ченг Шиу университет, Тайвань

АННОТАЦИЯ: Работа посвящена построению и применению определяющих соотношений пластичности горных пород к оценке устойчивости бортов карьеров и отвалов. Основная цель работы – отыскание максимально возможной высоты указанных сооружений, исходя из решения задачи в жесткопластической постановке о нагружении грани тупого клина.

DETERMINATION OF THE MAXIMUM ALLOWED DEPTH OF AN OPEN PIT

A. I. Chanyshev, L. L. Efimenko, G. M. Podyminogin*, and H. Kung**

N. A. Chinakal Institute of Mining, SB RAS, Novosibirsk, Russia
*Novosibirsk State University, Novosibirsk, Russia
**Engineering and Mechanical Faculty, Cheng Shiu University, Taiwan

ABSTRACT: This paper considers construction and use of constitutive equations of rock plasticity for assessment of wall stability in open pits and dumps. The paper is aimed at determining the ultimate allowed height of open pits and dumps based on solving a rigid-plasticity problem on loading a flat wedge side.

ВЕРОЯТНОСТНАЯ СТАТИСТИКА ДЕФОРМАЦИИ СТРУКТУР ОБДЕЛКИ ЗАГЛУБЛЕННЫХ КОТЛОВАНОВ ФУНДАМЕНТОВ ЗДАНИЙ

Г. Гон, В. Ксе, Л. Гу, Д. Ван, Х. Ян

Исследовательский институт архитектуры и проектирования, г. Пекин, Китай

АННОТАЦИЯ: Риск нарушения безопасности проходки выработок на больших глубинах связан с неопределенностью данных о состоянии грунта, расчетных параметров, методов и т.д. Величина максимального горизонтального смещения обделки – важный параметр не только степени деформированности стенок обделки, но и безопасности (устойчивости) выработки. На основе теории рисков, а также анализа данных о более чем 300 реальных проектах, с учетом неопределенности данных о выработке, авторы исследовали факторы, оказывающие влияние на горизонтальное смещение структуры обделки с помощью метода рисков и вероятностей. Вероятностные факторы влияния включали в себя глубину выработки, площадь и жесткость обделки. Было рассчитано вероятностное распределение величины максимального горизонтального смещения обделки. Полученные результаты могут служить основой исследований безопасности возведения котлованов под фундаменты зданий.

PROBABILITY STATISTICS STUDY OF THE DEFORMATION OF ENCLOSURE STRUCTURES IN DEEP FOUNDATION PITS

G. Gong, D. Xie, L. Gu, D. Wang, and H. Yang

Beijing Canbao Architecture Design & Research Institute; Beijing, China

ABSTRACT: In the construction of deep excavation, the security risk will emerge because of the existing uncertainties of soil conditions, design parameters and methods, etc. And the maximum horizontal displacement of enclosure structure is not only an important parameter to describe the deformation of enclosure wall, but also an important parameter to represent the safety of deep excavation. Based on the risk theory and testing data of over 300 actual projects, considering the uncertainties of excavation, the potential factors which may affect the horizontal displacement of enclosure structure were investigated by using the software of risk and probabilistic method, such as the excavation depth, area and the stiffness of support system. The probability distribution of the maximum horizontal displacement of enclosure structure was counted out, which established the foundation for investigating the security risk of foundation pit.

МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЦЕМЕНТНОЙ ЗАКЛАДКИ ПРИ РАЗРАБОТКЕ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ НА БОЛЬШИХ ГЛУБИНАХ

Л.Цз. Гуо, В. Ю, К. Ч. Ян

Пекинский главный исследовательский институт горного дела и металлургии, г. Пекин, Китай

АННОТАЦИЯ: При углублении горных работ необходимо искать новые пути повышения безопасности закладочных массивов. В докладе представлен новый метод создания эффективной композиционной закладки, изготовленной из шахтных техногенных материалов. Композитные материалы широко применяются во многих областях инженерного дела вследствие своих уникальных структурных свойств. Одним из преобладающих композитных материалов закладки является смесь цемента, отвальной (пустой) породы и хвостов. В данном случае уменьшается объем пустой породы и отходов хвостов в шахте, что улучшает шахтную обстановку и способствует устойчивому развитию работ. В рамках совместного шахтного исследовательского проекта была проведена серия экспериментов с целью изучения свойств и механических показателей композиционной закладки в составе сцементированной пустой породы и хвостов (ЦПХ). В данной работе описаны параметры экспериментов, характеристики композиционной закладки, зависимость прочности на сжатие в закладке ЦПХ от процентного соотношения входящих в нее материалов, а также результаты испытания композиционных закладок на сжатие. Согласно полученным результатам прочность на сжатие закладки ЦПХ определяется содержанием цемента и породы. Цемент в сочетании с отвальной породой существенно повышает прочность закладочного массива на сжатие, при этом можно сократить его расход и таким образом снизить стоимость закладочных работ. Кроме того данные экспериментов можно использовать как справочный материал.

MECHANICAL PROPERTIES OF CEMENTED BACKFILLING FOR DEEP MINING

L. J. Guo, B. Yu, and X. C. Yang

Beijing General Research Institute of Mining & Metallurgy, Beijing, P. R. China

ABSTRACT: Deep mining requires innovative approaches in backfilling for creating safer work condition. There is a creative method to make effective composite backfill using mine waste material. Composite materials are widely used in many areas of engineering because of their good and unique structural properties. Cemented rock tailings backfill is one of the most prevalent methods of composite backfilling. It can sufficiently absorb mine waste rock and mill tailings. This method will maintain mine environment and promote mine sustainable development. An experimental study is being conducted under mine cooperative research project to investigate the properties of backfill material and mechanical characteristic of cemented waste rock tailings fill. This paper expatiates on systemic experimental study on basic mechanics of cemented rock tailings fill. It researches characteristics of composite backfill aggregate, relation of compressive strength of cemented rock-tailings fill and backfill mix-proportion and effect factor test of compressive strength of cemented rock-tailings fill, it gives a new study method on cemented rock-tailings fill mechanics. The experimental study results show the compressive strength of cemented rock tailings fill is determined by cement content and waste rock content. The cement and waste rock can effectively improve compressive strength of cemented rock tailings fill, while cemented rock tailings fill can effectively reduce cement dosage, economize backfill cost. At the same time the test results can afford reference warranty for backfill mix proportion of test mine.

ТЕМА 7. НОВЫЕ ПРОБЛЕМЫ ОТРАБОТКИ НА БОЛЬШИХ ГЛУБИНАХ
THEME 7. NEW CHALLENGES IN DEEP LEVEL MINING.

ГЕОМЕХАНИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ОБНАЖЕНИЙ ДЛЯ ПЕРЕХОДА ОТ ЭТАЖНО-КАМЕРНОЙ СИСТЕМЫ РАЗРАБОТКИ К СИСТЕМЕ С ОБРУШЕНИЕМ НАЛЕГАЮЩИХ ПОРОД НА МЕСТОРОЖДЕНИИ «ОЛЕНИЙ РУЧЕЙ»

д.т.н. А. А. Козырев, к.т.н. И. Э. Семенова, А. В. Земцовский

Горный институт КНЦ РАН, г. Апатиты, Россия

АННОТАЦИЯ: Представлены результаты объемного моделирования геомеханического состояния массива горных пород. Расчет напряженно-деформированного состояния выполнен с учетом действия тектонических напряжений, свойств руд и пород, гористого рельефа поверхности при последовательном развитии подземных очистных работ. На основании полученных данных выполнена геомеханическая оценка необходимых параметров обнажений для перехода к системе с обрушением подработанных пород.

GEOMECHANICAL SUBSTANTIATION OF UNCOVERING PARAMETERS FOR THE TRANSITION TO MINING WITH CAVING IN THE OLENY RUCHEY MINE

A. A. Kozyrev, I. S. Semenova, and A. V. Zemtsovsky

Mining Institute, Kola Science Center, Apatity, Russia

ABSTRACT: The results of 3D geomechanical modeling of rock mass state are presented in this paper. Computation of the stress-strain state has been performed taking into account tectonic stresses, properties of ore and rocks, and mountainous relief in the course of sequential underground mining. The geomechanical estimation of the required uncovering parameters for the transition to sublevel caving method has been carried out based on the data obtained.

МОДЕЛЬНЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ МАССИВОВ ГОРНЫХ ПОРОД ПО ВИДУ НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ С РОСТОМ ГЛУБИНЫ ЗАЛЕГАНИЯ

к.т.н. С. А. Неверов, д.т.н. А. М. Фрейдин, к.т.н. А. А. Неверов

Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН, г. Новосибирск, Россия

АННОТАЦИЯ: Приведен анализ изменения исходного поля напряжений в верхней части земной коры при понижении горных работ. Выполнена систематизация рудных месторождений по геомеханическим условиям на базе тектонических особенностей. Установлено подобие естественного поля напряжений в горнодобывающих регионах мира, свойственное однотипным геолого-тектоническим структурам. Выделены четыре модели геосреды, дифференцированно описывающие характер изменения напряженного состояния с ростом глубины.

MODEL REPRESENTATION OF ROCK MASSES IN TERMS OF STRESS VERSUS DEPTH

S. A. Neverov, A. M. Freidin, and A. A. Neverov

N. A. Chinakal Institute of Mining, SB RAS, Novosibirsk, Russia

ABSTRACT: The authors analyze the change in the in situ stresses in the outer crust of earth versus depth of mining and classify metalliferous deposits by geomechanical conditions based on tectonic features. It has been found that homotypic geologic-tectonic structures are characterized by homothetic in situ stress field in mining regions worldwide. The four models of geologic environment allow differentiated description of alteration in stress versus depth.

ВЛИЯНИЕ ВЕЛИЧИНЫ УКЛОНА ТРАССЫ КАРЬЕРНЫХ ДОРОГ НА ЭНЕРГОЕМКОСТЬ ТРАНСПОРТИРОВАНИЯ ГОРНОЙ МАССЫ АВТОМОБИЛЯМИ НА БОЛЬШИХ ГЛУБИНАХ

д.т.н. И. А. Паначев, И. В. Кузнецов

Кузбасский государственный технический университет им. Т. Ф. Горбачева, г. Кемерово, Россия

АННОТАЦИЯ: Проанализировано влияние величины уклона трассы карьерных дорог на энергоемкость процесса транспортирования горной массы большегрузными автосамосвалами и представлены уравнение данной зависимости.

THE PIT ROAD GRADE EFFECT ON ENERGY INTENSITY OF OVERBURDEN TRUCK HAULAGE IN DEEP OPEN PITS

I. A. Panachev and I. V. Kuznetsov

T. F. Gorbachev Kuzbass State Technical University, Kemerovo, Russia

ABSTRACT: The article analyzes the influence exerted by pit road grade on overburden haulage energy consumption using high-capacity trucks and presents the related coupling equation.

ФОРМИРОВАНИЕ ОСТАТОЧНЫХ ЗОН НЕФТИ В КОЛЛЕКТОРАХ, ИХ РАВНОВЕСИЕ И ВОВЛЕЧЕНИЕ В РАЗРАБОТКУ ВИБРОВОЗДЕЙСТВИЕМ

д.ф.-м.н. В. И. Пеньковский, к.ф.-м.н. Н. К. Корсакова, д.т.н. Б. Ф. Симонов*, к.т.н. А. В. Савченко*

Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН, г. Новосибирск, Россия <>br *Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН, г. Новосибирск, Россия

АННОТАЦИЯ: Установлено, что состояние предельного равновесия характеризуется безразмерным критерием, зависящим от физико-химических свойств породы и флюидов, а также от линейных размеров включения. Вовлечение нефти, содержащейся в целике, в общий поток возможно либо путем уменьшения величины капиллярного скачка давления на границе несмешивающихся фаз, либо путем увеличения локальных градиентов давления, которые могут возникать от действия сейсмических колебаний.

UNRECOVERED OIL ZONES, THEIR EQUAL BALANCE AND ENTRAINMENT BY VIBRO-TREATMENT

V. I. Penkovsky, N. K. Korsakova, B. F. Simonov*, and A. V. Savchenko*

Lavrent’ev Institute of Hydrodynamics, SB RAS, Novosibirsk, Russia
*N. A. Chinakal the Institute of Mining, SB RAS, Novosibirsk, Russia

ABSTRACT: The limit equilibrium is described by a dimensionless criterion dependent on physico-mechanical properties of rocks and fluids, as well as on the linear size of an oil inclusion. Entrainment of bypassed oil into the total flow is possible either by decreasing capillary pressure jump at the immiscible phase interface, or through increasing local pressure gradients under seismic vibration.

КОМПЬЮТЕРНОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ МЕХАНИЗИРОВАННОГО КОМПЛЕКСА С УЧЁТОМ ТЕКТОНИКИ МАССИВА ПРИ ОТРАБОТКЕ СВИТЫ ПЛАСТОВ

А. С. Пугач; к.т.н. Л. С. Кузяев

Московский государственный горный университет, г. Москва, Россия

АННОТАЦИЯ: В докладе представлены рекомендации к проектированию механизированных комплексов при отработке угольных пластов на глубоких горизонтах на основе результатов, получаемых посредством компьютерного моделирования. Предполагается учитывать при этом тектонику, а также пористость, блочность строения и физические свойства пород и угля, слагающих массив.

COMPUTER-AIDED SUBSTANTIATION OF POWERED SUPPORT PARAMETERS IN VIEW OF THE STRATA SERIES TECTONICS

A. S. Pugach and L. S. Kuzyaev

Moscow State University of Mining, Moscow, Russia

ABSTRACT: The paper offers recommendations on powered support designing for deep level coal extraction based on computer modeling results. It is suggested to account for tectonics, porosity, block structure and physical properties of coal and rocks.

РАЗРАБОТКА ВИБРОИСТОЧНИКОВ ДЛЯ ВОЛНОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА НЕФТЯНЫЕ ПЛАСТЫ С ЦЕЛЬЮ ПОВЫШЕНИЯ ИХ НЕФТЕОТДАЧИ

д.т.н. Б. Ф. Симонов, к.т.н. Е. Н. Чередников, к.т.н. А. В. Савченко, д.ф.-м.н. В. И. Пеньковский*

Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН, г. Новосибирск, Россия
*Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН, г. Новосибирск, Россия

АННОТАЦИЯ: Рассмотрен метод и технические средства вибросейсмического воздействия на нефтяные пласты для интенсификации добычи нефти. На основании геофизических и геолого-технологических результатов определены основные параметры оборудования.

VIBRATION SOURCES FOR WAVE TREATMENT OF OIL RESERVOIRS TO ENHANCE OIL RECOVERY

B. F. Simonov, E. N. Cherednikov, A. V. Savchenko, and V. I. Penkovsky*

N. A. Chinakal Institute of Mining, SB RAS, Novosibirsk, Russia
*Lavrentev’s Institute of Hydrodynamics, SB RAS, Novosibirsk, Russia

ABSTRACT: A method and equipment of vibroseis impact on oil reservoirs for enhanced recovery of oil are presented. Based on geophysical and geotechnical research results, the main parameters of the equipment are specified.

ОБОСНОВАНИЕ УСЛОВИЙ ВОЗНИКНОВЕНИЯ СДВИЖЕНИЙ И ДЕФОРМАЦИЙ В БОРТАХ ЗАЛЕЖИ ПРИ ПЕРЕХОДЕ С ОТКРЫТОГО НА ПОДЗЕМНЫЙ СПОСОБ РАЗРАБОТКИ

к.т.н. Ю. Л. Юнаков, В. А. Чумляков

Сибирский федеральный университет, г. Красноярск, Россия

АННОТАЦИЯ: Предложены расчетные схемы по определению размеров целика под дном карьера и величины подработки его бортов до первого обрушения в условиях напряженно-деформированного состояния массива «открытое-подземное пространство».

ARGUMENTATION ON SHEARING AND STRAINING CONDITIONS ON THE TRANSITION FROM OPEN TO UNDERGROUND MINING

Yu.L. Yunakov and V. A. Chumlyakov

Siberian Federal University, Krasnoyarsk, Russia

ABSTRACT: The analytical models are proposed to determine the size of the pillar under the bottom of open pit and the volume of the pillar walls undermining until the first collapse in the conditions of stress-strain state in rocks during transition from open to underground mining.

  Версия для печати