Вестник МГТУ. 2017, том 20, № 1/1.

Вестник МГТУ. 2017. Т. 20, № 1/1. С. 31–37. DOI: 10.21443/1560-9278-2017-20-1/1-31-37 31 УДК 622.831 В. В. Рыбин, С. Н. Савченко Реконструкция ориентации действующих на "бесконечности" напряжений в пределах Ковдорского рудного узла на основе натурных определений Исследования, целью которых является изучение возможностей увеличения углов наклона бортов карьеров в массивах прочных скальных пород, проводятся Горным институтом КНЦ РАН. Одной из задач, решение которой будет способствовать достижению поставленной цели, является определение направления действия максимальной компоненты главных напряжений в нетронутом массиве на "бесконечности", необходимое для разработки математических моделей массива пород, включающих карьерную выемку. Для решения этой задачи предложено использовать результаты измерений параметров напряженного состояния методом разгрузки в прибортовом массиве. Основные исследования прибортового скального массива проводились на карьере рудника "Железный" АО "Ковдорский ГОК". Измерения выполнены методом разгрузки в варианте торцевых измерений, непосредственно с уступов карьера на специальных наблюдательных станциях с использованием горизонтальных скважин. На основе экспериментальных определений параметров действующих напряжений в массиве пород Ковдорского апатит-штаффелит-бадделеитового месторождения (Ковдорский рудный узел) при помощи метода конформных отображений определено направление максимального сжатия, действующего в исследованном массиве в субмеридиональном направлении. Получаемые предложенным методом результаты могут быть использованы при задании граничных условий в процессе моделирования напряженно-деформированного состояния прибортового массива пород и оценке устойчивости участков борта карьера. Ключевые слова: напряженное состояние, массив пород, метод разгрузки, теория упругости, метод конформных отображений. Введение В течение последних 30 лет Горным институтом КНЦ РАН проводятся исследования, целью которых является изучение возможностей увеличения углов наклона бортов карьеров в массивах прочных скальных пород [1; 2]. Одним из основных объектов, на котором выполняются исследования прибортового скального массива, является карьер рудника "Железный" АО "Ковдорский ГОК", где удалось обосновать возможность формирования высоких вертикальных уступов, при этом величина генерального угла борта карьера составляет от 45 ° до 60 ° в зависимости от инженерно-геологических и геомеханических условий [3; 4]. Полученный результат объясняется учетом параметров напряженного состояния массива пород, которые оказывают влияние на устойчивость бортов и уступов в сторону ее увеличения при соответствующих условиях. Материалы и методы Многочисленными измерениями, выполненными методом разгрузки в варианте торцевых измерений, показано, что в прибортовом массиве пород при условии применения щадящих технологий производства взрывных работ действует поле напряжений гравитационно-тектонического типа. К настоящему времени проведено более 25 измерений непосредственно с уступов карьера на специальных наблюдательных станциях с использованием горизонтальных скважин [5; 6]. На рис. 1 в качестве примера показана типовая конструкция станции по измерению параметров напряженного состояния породного массива методом разгрузки. На рис. 2 приведен график распределения напряжений по длине скважины. Рис. 1. Типовая конструкция станции по измерению параметров напряженно- деформированного состояния породного массива методом разгрузки: общая длина скважины – 50 м, участок измерений – 15 м Fig. 1. Standard design of the station to measure the parameters of the stress-strain state of rock mass by the unloading method: the total length of the borehole – 50 m, the measurement site – 15 m Рис. 2. Распределение напряжений по длине скважины: 1, 2, 3 – соответственно распределение максимальной, минимальной и максимальной касательной компонент квазиглавных напряжений по длине участка измерений в скважине Fig. 2. The stress distribution along the borehole length: 1, 2, 3 – respectively distribution of the maximum, minimum and maximum tangential component of the quasi- principal stresses along the length of the section of measurement in the borehole -90 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0 10,0 11,0 12,0 13,0 14,0 Длина, м Напряжние, MПa 1 2 3