Вестник МГТУ. 2019, Т. 22, № 1.

Ловчиков А. В. и др. Профилактика горных ударов в низких рудных целиках. В нормативных документах1 для профилактики удароопасности в краевых зонах массива или целиках рекомендуется создавать защитные зоны шириной не менее 2 м с помощью камуфлетного взрывания, образования разгрузочных скважин, щелей, полостей или сочетания этих способов. Исследовалось напряженное состояние околоштрековых целиков при создании в них разгрузочных щелей (рис. 2) для условий рудника "Карнасурт". Задача решалась методом математического моделирования (методом конечных элементов) в плоской (двухмерной) постановке [3]; моделировался плоский вертикальный поперечный разрез двух очистных панелей рудника "Карнасурт" (каждая длиной 70 м) по падению рудной залежи, разделенных штреком и околоштрековыми целиками на глубине 400 м от поверхности. Геометрическая схема и граничные условия модели приведены на рис. 3. Рис. 3. Геометрическая схема и граничные условия задач о напряженном состоянии целиков с разгрузочными щелями Fig. 3. Geometrical scheme and boundary conditions o f the tasks on stress state of pillars with relieve slots Геометрические параметры околоштрековых целиков, штреков, разгрузочных щелей, используемые в процессе моделирования, представлены на рис. 2. Значения ширины околоштрековых целиков (для глубины Н = 400 м) получены в ходе расчета: надштрековый целик - 4,5 м; подштрековый - 4,0 м. Внутриблоковые целики приняты в модели равными по ширине (2 м), расстояние между ними 10 м. Условия нагружения таковы: в вертикальном направлении - действие собственного веса пород с боковым отпором ств = уН, где у - объемный вес пород (у = 2,7 т/м3, Н = 400 м); в горизонтальном направлении - равномерно распределенные по глубине сжимающие тектонические напряжения (T= -40 МПа). В ходе расчета учитывались свойства массива пород и целиков: удельный вес пород у = 2,7 т/м3; модуль Юнга E = 6 •104МПа, коэффициент поперечных деформаций v = 0,25; прочность при сжатии стс= 160 МПа. Свойства внутриблоковых целиков, которые подвергаются, как отмечено выше, искусственному повышению податливости, приняты на порядок ниже, чем в массиве: E = 6103МПа; коэффициент поперечных деформаций v = 0,5. Результаты и обсуждение Распределение вертикальных и горизонтальных напряжений в целиках со щелями показано на рис. 4, а и б. На рисунке проиллюстрировано целевое назначение щелей по разгрузке контура выработки от напряжений: на стенках штрека горизонтальные и вертикальные напряжения равны нулю, т. е. контур стенок штрека полностью разгружен. В кровле и почве штрека горизонтальные напряжения имеют величину 40-45 МПа, что в три раза ниже предела прочности пород, а вертикальные напряжения имеют вообще незначительную величину. Вертикальные и горизонтальные напряжения перенесены вглубь целика, к концам щелей (рис. 4, а), где они достигают величин 105-135 МПа. Разрушение пород вблизи концов разгрузочных щелей локально и вполне допустимо (так как не касается контура штрека), в целом же целик обладает достаточной прочностью. В промежутках между концами щелей и границей очистного пространства (кроме Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности. Положение по безопасному ведению горных работ на месторождениях, склонных и опасных по горным ударам : утв. приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 2.12.2013 г., № 576. URL: http://www.garant.ru/products/ipo/prime/doc/70534076/. 160