Вестник МГТУ, 2023, Т. 26, № 2.

Вестник МГТУ. 2023. Т. 26, № 2. С. 170-179. DOI: https://doi.org/10.21443/1560-9278-2023-26-2-170-179 Введение Современные тенденции ведения подземных горных работ обусловливают их переход на большие глубины (Мельников и др., 2013; Каплунов и др., 2015; Айнбиндер и др., 2020). В таких условиях характерно увеличение гравитационной составляющей поля действующих в массиве горных пород напряжений, а также изменение структурной нарушенности пород (Ставрогин и др., 1992; Неверов, 2012; Закалинский и др., 2022; Козырев и др., 2022). В результате горно-геологические условия на рудниках резко ухудшаются. Подобная ситуация наблюдается и для условий апатит-нефелиновых месторождений Хибинского массива (Мурманская область, Россия), отработка которых осуществляется подземным способом (Козырев и др., 2005; Лукичев и др., 2019). При этом дополнительным фактором, усложняющим процесс отработки месторождений, является действие высоких тектонических напряжений. По своей величине такие напряжения превышают гравитационные в несколько раз, что, в свою очередь, создает опасность возникновения динамических разрушений в массиве пород. На данный момент существуют методические рекомендации, в соответствии с которыми необходимо выделять потенциально опасные участки массива, где динамические разрушения наиболее вероятны1. Для этого следует выполнять оценку удароопасности (склонности к динамическому разрушению) руд и вмещающих пород, слагающих отрабатываемое месторождение. Существует достаточно много подходов, позволяющих выполнять оценку удароопасности пород (Ставрогин и др., 1985; Singh, 1988; Tarasov, 2010; Cai et al., 2018; Кузнецов и др., 2021). Но очень часто исследователи ограничены возможностями испытательных установок, сроками на проведение исследований и количеством каменного материала. В связи с этим назревает необходимость применять подход, позволяющий оперативно выполнять оценку удароопасности пород. В качестве одного из таких подходов предложен критерий, разработанный канадским ученым Кайзером (Cai et al., 2018). Сущность этого критерия заключается в определении потенциала удароопасности пород с учетом значений их прочности при сжатии и коэффициента хрупкости. Для его реализации достаточно выполнения испытаний образцов пород на стандартных прессах и по стандартным методикам, что обусловливает его простоту и оперативность. Критерий Кайзера был успешно применен исследователями (Бирючев и др., 2020) для оценки потенциала удароопасности андезитов Новоширокинского полиметаллического месторождения (Забайкальский край, Россия). В результате образцы этой породы были разделены на две группы: имеющие и не имеющие потенциал удароопасности, что может быть использовано при районировании шахтных полей рудников по склонности к горным ударам. Основываясь на положительном опыте применения критерия Кайзера, поставлена задача оценки потенциала удароопасности горных пород апатит-нефелиновых месторождений Хибинского массива на основании данного критерия. Материалы и методы Для проведения исследований отобран керн четырнадцати разновидностей скальных горных пород месторождений Хибинского массива: ийолитов, уртитов, хибинитов, лявочорритов, мельтейгитов, ювитов и апатит-нефелиновой руды. Диаметр отобранного керна в среднем составил 61 мм. Для испытаний при одноосном сжатии образцы горных пород изготавливали с соотношением размеров высоты к диаметру 2 : 1, а для одноосного растяжения такое соотношение составило 1 : 1. Количество изготовленных образцов для каждой разновидности породы было не менее 6 шт. Нагружение образцов в условиях одноосного сжатия выполняли на сервогидравлической установке MTS 816 (рис. 1) с постоянной скоростью 2,5 МПа/с. По результатам испытаний регистрировали значения разрушающей нагрузки и рассчитывали значения пределов прочности при сжатии образцов по ГОСТ 21153.2-842. Испытания образцов при одноосном растяжении также выполняли на сервогидравлической установке MTS 816, используя специальное приспособление (рис. 2) для разрушения образцов диаметральным сжатием (сжатием по образующим). Скорость постоянного нагружения задана равной 1,5 МПа/с. На основании полученных в ходе экспериментальных исследований данных рассчитывали значения пределов прочности при растяжении образцов горных пород по ГОСТ 21153.3-853. 1 Методические рекомендации по оценке склонности рудных и нерудных месторождений к горным ударам: утв. приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 23 мая 2013 года № 216. 2016. 52 с. 2 ГОСТ 21153.2-84. Породы горные. Методы определения предела прочности при одноосном сжатии: межгосударственный стандарт. М., 1984. 8 с. 3 ГОСТ 21153.3-85. Породы горные. Методы определения предела прочности при одноосном растяжении: государственный стандарт Союза ССР. М., 1985. 18 с. 171