Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В.Плеханова
(технический университет)
А.Г.ПРОТОСЕНЯ, О.В.ТИМОФЕЕВ
ГЕОМЕХАНИКА
Допущено Учебно-методическим объединением вузов Российской Федерации по образованию в области горного дела в качестве
учебного пособия для студентов высших учебных заведений,
обучающихся по специальности «Шахтное и подземное
строительство» направления подготовки «Горное дело»
САНКТ-ПЕТЕРБУРГ
2008
УДК 630.650.78 (075.80)
ББК 33.14
П837
Приведены методы определения физико-механических свойств горных пород в лабораторных и натурных условиях, рассмотрены основные геомеханические модели массивов горных пород, включающие упругую, вязкоупругую, жесткопластическую и упругопластическую модели, их теоретическое обобщение, практическая значимость моделей и область их применения.
Учебное пособие рекомендовано для студентов специальности 130406 «Шахтное и подземное строительство» всех форм обучения.
Научный редактор проф. А.Г.Протосеня
Рецензенты: кафедра «Тоннели и метрополитены» Санкт-Петербургского государственного университета путей сообщения; заведующий лабораторией сдвижения горных пород, охраны инженерных и природных объектов М.Г.Мустафин (ОАО ВНИМИ).
Протосеня А.Г.
П837. Геомеханика: Учеб. пособие / А.Г.Протосеня, О.В.Тимофеев. Санкт-Петербургский государственный горный институт (технический университет) СПб, 2008. 117 c.
ISBN 978-5-94211-352-0
УДК 630.650.78 (075.80)
ББК 33.14
ISBN 978-5-94211-352-0 |
Санкт-Петербургский горный институт им. Г.В.Плеханова, 2008
|
Введение
Подземные горные выработки или другие подземные сооружения должны в течение заданного срока службы сохранять устойчивое состояние, при котором форма и размеры выработки не выходят за допустимые пределы, обусловленные правилами эксплуатации и техники безопасности.
Многочисленные методы обеспечения устойчивости выработок могут быть объединены в три основные группы: охрана, крепление, поддержание. При этом в каждой группе имеются различные способы и варианты, оптимальная комбинация которых может обеспечить устойчивость выработки при минимальных трудовых и материальных затратах. Рациональным следует признать вариант, при котором наряду с заданными технико-экономическими показателями обеспечиваются высокая производительность и хорошие условия труда, удовлетворяются требования охраны окружающей среды и правила безопасности.
Успешное решение рассматриваемой проблемы возможно только на основе геомеханики – науки о физико-механических свойствах пород и массивов и о явлениях, происходящих в них в результате выполнения горных работ. Следовательно, главными задачами геомеханики являются изучение свойств и состояния массива пород, происходящих в нем механических процессов под влиянием естественных и производственных воздействий, выбор методов обеспечения устойчивости горных выработок.
Для выбора эффективного метода обеспечения устойчивости горных выработок необходимо вначале составить надежный прогноз состояния устойчивости незакрепленных обнажений пород в выработках и ожидаемых форм проявления горного давления в них. С учетом этого следует отобрать для сравнения несложные методы охраны и рациональные конструкции крепи и определить количественные параметры горного давления и крепи в рассматриваемых условиях.
Проектирование устойчивости горной выработки или подземного сооружения включает в себя три основных этапа:
1. Получение достоверной исходной информации о параметрах горной выработки (размеры, глубина заложения, срок службы и т.п.) и о свойствах и состояниях массива горных пород (прочность, деформируемость, трещиноватость, обводненность и т.п.).
2. Определение напряженного состояния массива горных пород в окрестности выработки, оценка состояния ее устойчивости и выбор методов обеспечения (охрана, крепление, поддержание).
3. Составление проекта строительства выработки, в том числе ее крепления (при необходимости). Выходным документом в этом случае является проект или паспорт проведения и крепления горной выработки.
Окончательный выбор метода обеспечения устойчивости выработок принимают с учетом технико-экономического сравнения вариантов. Если устойчивость выработок при несложных методах охраны, поддержания и крепления обеспечить не удается, приходится прибегать к комбинациям более сложных методов. При этом требуется глубокое знание законов геомеханики, рационального конструирования крепей и их взаимодействия с массивом пород. Комплексное решение этих вопросов и является проблемной задачей геомеханики.
1. Механические свойства и состояния массива пород вокруг выработки