1.2. Требования к методам определения механических свойств горных пород и состояний массива

Цель испытаний – получение достоверной информации о свойствах и состояниях горного массива в конкретных условиях.

Разрушение горных пород происходит путем отрыва или сдвига при действии сил сжатия, растяжения, сдвига (среза), поэтому обычно определяют эти показатели прочности. Деформирование пород при разрушении может иметь упругий, пластичный или вязкоупругий (ползучесть) характер на допредельной и запредельной стадиях, следовательно, нужно знать модули упругости, деформации и спада сопротивления, а также коэффициенты поперечной деформации и разрыхления (дилатансии).

Проектирование и строительство горно-добывающего предприятия (ГДП) или сложного подземного сооружения включает в общем случае четыре этапа:

1. Технико-экономическое обоснование (ТЭО) – документ, содержащий обоснование необходимости и целесообразности проектирования и строительства объекта с учетом новейших достижений науки, техники и технологии. Как правило, ТЭО разрабатывает проектная организация по заданию и при участии заказчика. После утверждения ТЭО вышестоящими организациями создается проект.

2. Технический проект, разрабатываемый на основе ТЭО проектной организацией, содержит принципиальные решения по конструкциям, технологии функционирования объекта при его эксплуатации; способы, сроки и стоимость строительно-монтажных работ.

3. Рабочая документация разрабатывается подрядчиком (строительной организацией) и включает способы и технологию строительства, сметы и сроки строительства и т.п.

4. Строительство объекта согласно утвержденному проекту с параллельным выполнением наблюдений, дополнительных исследований и опытно-производственных испытаний новых конструктивных и технологических решений.

Согласно указанным этапам работ выполняют и соответствующие изыскания, в том числе инженерно-геологические, гидрогеологические, геомеханические и прочие.

На стадии ТЭО (1-й этап) достаточно данных поисковой геологической разведки, дающей ориентировочные сведения о геологии района, крепости и обводненности горных пород, тектонике и т.п. по единичным разведочным скважинам и по аналоговым объектам.

На стадии технического проекта (2-й этап) необходимо располагать данными геологической разведки, проводимой по сети разведочных скважин. Определяют физико-механические свойства ГП и условия их залегания. На этой базе принимают основные инженерные решения по конструкциям и способам строительства подземных сооружений (ПС), выбору систем разработки месторождений полезных ископаемых (МПИ), ставят задачи детальной разведки.

На стадии разработки рабочей документации (3-й этап) необходимы данные детальной разведки с учащенной сеткой разведочных скважин, особенно в местах строительства вертикальных стволов, околоствольных дворов, основных капитальных выработок или ПС. Более подробно исследуют физико-механические свойства ГП, нарушенность, трещиноватость массива, его однородность, анизотропию и т.п.

В процессе строительства (4-й этап) также ведут инженерно-геологические изыскания с целью контроля и уточнения предыдущих данных геологических изысканий и корректировки, при необходимости, принятых ранее инженерных решений. При этом возможен отбор крупноразмерных проб горных пород для лабораторных испытаний и проведение испытаний непосредственно в горных выработках или ПС.

Выбранный метод определения механических свойств горных пород должен обеспечить представительность (по охвату района строительства и числу образцов), достоверность (приемлемая погрешность результатов и надежность метода), доступность (практическая реализуемость).

Для разных уровней геомеханических расчетов используют различные методы определения механических свойств ГП:

1) упрощенные, с надежностью до 80 %, и высокой степенью доступности;

2) нормальные, с надежностью 80-90 % – для расчетов наиболее ответственных объектов и установления закономерностей геомеханических процессов;

3) точные, с надежностью свыше 95 %, используемые в качестве эталонных (для разработки и использования методов широкого применения).