Реферат на тему Управление геомеханическими процессами при проведении капитальных выработок и строительстве подземных сооружений в магматических породах

Содержание:

ВВЕДЕНИЕ. 3

1.   Управление
геомеханическими процессами. 5

1.1 Основные
понятия. 5

2 Управление
геомеханическими процессами при проведении капитальных выработок и
строительстве подземных сооружений. 9

2.1 Типы
проявлений горного давления в капитальных и подготовительных выработках. 9

2.2. Задачи
управления горным давлением и основные принципы обеспечения устойчивости горных
выработок. 12

2.3.
Закономерности изменения напряженного состояния приконтурного массива выработок
при их различных положениях в пространстве относительно поля напряжений в
массиве пород и преобладающих структурных неоднородностях  15

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. 18

СПИСОК
ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.. 19

Введение:

Природа геомеханических процессов, протекающих в
массивах пород при разработке месторождений полезных ископаемых и подземном
строительстве, достаточно давно изучается в нашей стране и за рубежом, и к
настоящему времени получены существенные результаты, позволяющие говорить о
принципиальных механизмах и параметрах геомеханических
явлений, происходящих в массиве пород. Также накоплен огромный опыт проведения
горных работ в самых разнообразных горно-геологических условиях. В результате
полученных данных было разработано большое количество различных нормативных документов,
как имеющих статус государственных документов, так и различного ведомственного
уровня. Использование этих данных позволяет реально решать вопросы
регулирования состояния массива пород. Анализ накопленных данных и примеров
успешного регулирования состояния массива пород при различных горно-технических
ситуациях позволяет сформулировать перспективные направления решения проблемы
управления геомеханическими процессами в
массивах пород при разработке месторождений полезных ископаемых. Горные породы,
образованные в результате застывания магмы, называются магматическими, или
изверженными. Породы магматического происхождения слагают более 60% объема
земной коры. Они весьма разнообразны по условиям залегания, строению,
химическому и минералогическому составу.

В процессе кристаллизации
магмы образуется смесь минералов, определяющих состав и облик горной породы. Из
большого разнообразия выделяют главные, породобразующие. Все они относятся к
классу силикатов (полевые шпаты, амфиболы, пироксены, слюды, оливин, нефелин) и
одного окисла (кварц). Остальное разнообразие приходится на второстепенные,
присутствующие в небольшом количестве. Их называют акцессорными или
акцессориями.

Облик магматической
породы зависит от глубинных условий кристаллизации. Выделяют глубинные или
интрузивные (глубина 2-5 км),
полуглубинные (глубина 1,5-2 км)
и излившиеся на поверхность или эффузивные. Магматические горные породы
формируются в процессе затвердевания остывающей магмы (расплавленной горной
породы). В зависимости от условий застывания различают интрузивные
(образовавшиеся на глубине) и эффузивные (образовавшиеся а результате
извержения вулкана на земной поверхности) горные породы. Магма может состоять
из расплавленной массы уже образовавшихся ранее горных пород. Образование такой
магмы вызвано одной или несколькими причинами: при повышении температуры,
изменении давления или их совместного воздействия.

Классификация
магматических пород. В основу классификации магматических пород
положено % содержание кремнезема (SiO2), входящего в состав породобразующих
минералов — силикатов. Соединение (SiO2) рассматривается как
составная часть кремнекислоты. Поэтому породы, которые содержат более 65%
кремнезема называют кислые; 65-52 % — средние; 52-45% — основные; менее 45% —
ультраосновные. Если породы заметно обогащены щелочами K2O
и Na2O, то их называют щелочными. Основными
породообразующими минералами кислых и средних пород являются кварц, полевые
шпаты, слюды, амфиболы и пироксены. Поскольку кремнезема, как вещества много,
то образуются при кристаллизации не только силикаты но и кварц. Присутствие кварца
является важным диагностическим признаком кислых и средних пород. Нефелин, наряду
со слюдами и пироксенами, является главным минералом щелочных пород. Объект
исследования: геометрические процессы.

Цель исследования:
изучить геомеханические процессы при проведении капитальных выработок и
строительстве подземных сооружений в магматических породах.

Заключение:

В зависимости от
категории устойчивости горного массива, которая определяется тем или иным
подходом, выбираются и обосновываются мероприятия по поддержанию работ и
обеспечению их безопасной эксплуатации в соответствующих условиях. При выборе
способа поддержания горных выработок анализ возможных вариантов применения
различных методов имеет смысл начинать с методов снижения значений активных
напряжений и целенаправленного изменения свойств контурного массива, и лишь
затем переходить к выбору и обоснованию типа и характера крепи.

К сожалению, следует
отметить, что в настоящее время такая последовательность редко реализуется, и
основное внимание обычно уделяется выбору защитного экрана и обоснованию его
параметров. Во многих случаях обобщенные результаты анализа соответствия
различных типов и видов щитов тем или иным категориям устойчивости пород,
проверенные опытом эксплуатации работ в условиях конкретного предприятия,
оформляются в виде различных нормативных документов — инструкций, руководств,
пособий.

При этом в зависимости от
конкретных геологических, горнотехнических условий на разных предприятиях
назначаются различные категории устойчивости массива и определенные типы и виды
крепи, а общие принципы остаются неизменными.

Фрагмент текста работы:

1. Управление геомеханическими процессами

1.1 Основные
понятия Геомеханические
процессы — процессы деформирования, перераспределения напряжений и разрушения
массивов горных пород. Сами геомеханические процессы обычно скрыты от
наблюдателя. Предметом наблюдений являются проявления геомеханических процессов
или проявления горного давления, а также геомеханическое состояние массива
горных пород.

Проявления
геомеханических процессов — инструментально или визуально наблюдаемые
реализации геомеханических процессов в виде смещений, обрушений, горных ударов
и т.п., как правило, осложняющие технологию горных работ, а в некоторых случаях
и используемые для её совершенствования.

Геомеханическое
состояние массива горных пород — совокупность показателей, характеризующих
деформируемость,

прочность
и устойчивость массива при определённом силовом воздействии, т.е. определяющих
степень развития геомеханических процессов в данном конкретном массиве пород.

Все
геомеханические процессы, изучаемые геомеханикой, можно условно подразделить на
три большие группы:

1)
процессы формирования напряжённо-деформированного состояния массивов пород и
его изменения в связи с проведением выработок;

2)
динамические процессы и явления в массивах горных пород;

3)
сдвижение горных пород, проявляющееся в самых разнообразных формах.

Управление
геомеханическими процессами при освоении недр необходимо
предусматривать и осуществлять на всех стадиях освоения месторождений полезных
ископаемых или подземного строительства:

— при составлении
проектов разработки месторождений полезных ископаемых или строительства
подземных сооружений в части выбора параметров и порядка ведения горных работ,

— взаимного расположения
выработок, организации геомониторинга состояния массива горных пород и
составления мероприятий по предотвращению или снижению вредных последствий
ведения горных работ;

— во время строительства
и эксплуатации горных предприятий или подземных сооружений для корректировки
выбранных параметров и других положений проекта, а также для проведения
наблюдений за развитием геомеханических
процессов и оперативного принятия мер по предотвращению вредных последствий
этих процессов;

— в
периоды ликвидации или консервации горных предприятий для прогноза развития
геомеханических процессов после окончания горных работ и предотвращения
образования на поверхности провалов, воронок и других проявлений
неустойчивости массива, а также в части использования высвобождающихся горных
выработок для народного хозяйства;

— при сооружении и
эксплуатации специальных подземных объектов различного целевого назначения для
оценки их длительной устойчивости, герметичности и прогноза последствий,
которые могут возникнуть при нарушении этих характеристик объектов;

— при застройке
подработанных (подрабатываемых) территорий для выбора местоположения объектов
строительства, последовательности выполнения строительных работ, определения величины
ожидаемых деформаций, которые следует учитывать при выборе и обосновании
конструкций сооружений;

— для обеспечения
безопасной экологической обстановки в районах разработки месторождений полезных
ископаемых и строительства подземных объектов различного назначения, особенно
сооружений с ядерными технологиями типа подземных атомных электростанций,
хранилищ радиоактивных и токсичных отходов.

Безопасность и
эффективность горных работ будет обеспечиваться только в случае правильного
выбора способов управления состоянием окружающего массива, при этом, в зависимости
от технологических факторов воздействия на массив, в частности, от применяемых
систем разработки, оптимальные способы управления геомеханическими процессами будут различны.

Капитальные выработки и
подземные сооружения с точки зрения геомеханики пород представляют особый класс
горных объектов, одна из основных особенностей которых заключается в длительном
или неопределённо длительном сроке эксплуатации. Также капитальные выработки и
основные выработки подземных сооружений часто представляют собой протяжённые одиночные
выработки или одиночные выработки камерной формы. Протяжённые выработки могут
иметь длину до нескольких километров и площади поперечного сечения от 16 до 40 м2, камерные
выработки могут быть с плановыми линейными размерами до нескольких сотен метров
и высотой в несколько десятков метров.

При таких размерах
эффективные структурные неоднородности обычно представлены крупноблоковой
трещиноватостью или структурными неоднородностями других видов с аналогичными
линейными параметрами, при этом линейные размеры структурных блоков составляют
1–2 м.

Для таких структурных неоднородностей
сцепление по контактам естественных трещин исчисляется долями мегапаскалей,
пределы прочности при растяжении приближаются к нулю, а углы внутреннего трения
составляют 20–30 градусов. Задачи управления геомеханическими процессами в капитальных
горных выработках и выработках подземных сооружений заключаются в следующем:

а) обеспечение
необходимых требований к форме и размерам выработок в течение всего времени
существования с точки зрения обеспечения нормальных условий выполнения технологических
операций при добыче полезных ископаемых или эксплуатации сооружений;

б) обеспечение безопасных
условий работы людей и механизмов на протяжении всего срока эксплуатации
выработок;

в) выбор наиболее
экономичных мероприятий по обеспечению устойчивости выработок и их поддержанию.

Исходя из этого,
управление геомеханическими процессами при
проведении капитальных выработок и выработок подземных сооружений
осуществляется путём выбора оптимальных форм и размеров поперечных сечений, их
оптимальной ориентации относительно компонентов поля естественных напряжений
массива пород и преобладающих систем структурных неоднородностей, а также путём
выбора методов поддержания или необходимых видов крепей и расчёта их
параметров.

Поскольку характер геомеханических процессов и виды

проявлений
горного давления фактически определяются соотношением величин действующих
напряжений и деформационно-прочностных характеристик окружающего массива пород,
мероприятия по управлению геомеханическими процессами в приконтурном массиве
выработок и обеспечению их устойчивости могут быть направлены:

на
снижение действующих напряжений в приконтурном массиве;

на целенаправленное
изменение (повышение или уменьшение) деформационной способности и прочностных
характеристик приконтурной части массива.

При этом
необходимо учитывать, что в реальных условиях эти два направления весьма тесно
связаны и любое изменение напряжённого состояния влечёт и изменение свойств
приконтурного массива, а изменение свойств, в свою очередь, немедленно
сказывается на степени напряжённости массива.

Рассматривать эти
направления раздельно имеет смысл только с методической точки зрения.