Вестник МГТУ. 2015, №2.

Савченко С.Н. Распределение горизонтальных тектонических. УДК 622.831 С.Н. Савченко Распределение горизонтальных тектонических напряжений в Ковдорском рудном районе S.N. Savchenko Distribution of horizontal tectonic stresses in the Kovdor ore region Аннотация. Методом граничных элементов в двухмерной постановке задачи теории упругости исследовано напряженное состояние массива пород Ковдорской интрузии с учетом ее иерархично-блочного геологического строения. Выделены особенности распределения напряжений в районе современной разработки апатит- магнетитового месторождения (рудник "Железный'1ОАО "Ковдорский ГОК"). Установлены зоны предельных растягивающих деформаций в окрестности карьера при заданных граничных условиях и механических свойствах пород. Abstract. The boundary-element method in 2D setting of task of elasticity theory has been used for research of stress state of rock mass in the Kovdor intrusion taking into consideration its hierarchically-block geological structure. Particularities of stresses distribution have been revealed in the region of apatite-magnetite deposit development by the "Zhelezny" mine, "Kovdorsky GOK" JSC. Zones of maximum tension deformations have been determined in the vicinity o f the open-pit under the given boundary conditions and mechanical properties of rocks. Ключевые слова: Ковдорский рудный район, тектонические напряжения, деформации, сдвиг блоков Key words: the Kovdor ore region, tectonic stresses, deformations, shear of blocks 1. Введение Одной из наиболее необходимых информаций при организации безопасного ведения горных работ является знание закономерностей распределения механических напряжений в массиве горных пород. В настоящее время многочисленными исследованиями отечественных и зарубежных ученых установлен факт действия в горных породах субгоризонтальных тектонических напряжений сжатия. Они в большинстве случаев в 5-10 раз превышают величины напряжений, вызванных весом горных пород. На основе анализа напряженного состояния горных пород на рудных месторождениях Европы (Kozyrev, Savchenko, 2000) показано, что напряжение в районе срединно-атлантического раздвига тектонических плит составляет в среднем величину Т = -50 МПа (здесь и далее сжимающие напряжения считаются отрицательными). Характер формирования этих напряжений в значительной степени зависит от иерархично-блочного строения тектонических и геологических структур земной коры. Особенности распределения тектонических напряжений на территории Скандинавии и Кольского полуострова с учетом вложенных блочных и геологических образований приведены в работе ( Savchenko, Kozyrev , 2003). Ведущими среди промышленных предприятий Кольского полуострова являются комплексы, осуществляющие эксплуатацию уникальных месторождений апатит-нефелиновых, медно-никелевых, железных и редкометалльных руд. Добыча полезных ископаемых производится с применением различных горнотехнических систем подземным и открытым способами с нарастающим увеличением глубины, что требует особого отношения к вопросу устойчивости пород в элементах используемых разработок. 2. Постановка задачи Интересными с практической и научной точек зрения представляются закономерности распределения тектонических напряжений в Ковдорской интрузии в целом, в различных местах которой производится добыча полезных ископаемых, и в частности апатит-магнетитового месторождения рудником "Железный" ОАО "Ковдорский ГОК". В работе (Savchenko, Kozyrev, 2003) показано, что массив горных пород Ковдорского рудного района находится почти в однородном тектоническом поле напряжений. При этом в меридиональном направлении действуют напряжения omin= 0.8 T = -40 МПа, а в широтном omax= 0.85T = -42.5 МПа. Однако надо понимать, что это средние значения напряжений, формируемые блочно-геологическим строением тектонических структур более высокого порядка. Цель данной работы - выяснить каким образом изменится характер распределения этих напряжений за счет сложного геологического строения данного участка массива, какие величины локальных напряжений необходимо использовать при строительстве и эксплуатации горных сооружений. В работе (Пожиленко и др., 2002) приведена геологическая карта Ковдорского массива, на основании которой разработана упрощенная расчетная модель (рис. 1), где учтены 9 основных разновидностей 214