Управление состоянием горного массива
(a. control of rock mass conditions; н. Gebirgsbeherschung; ф. controle de l'etat du massif; и. control de macizo) — совокупность мероприятий по целенаправленному переводу массива в заведомо устойчивое, близкое к предельному или неустойчивое состояние. Oсуществляется путём изменения в процессе разработки формы, параметров и продолжительности обнажения г. п., a также изменения физ.-механич. свойств пород, обеспечивающих экономичное и безопасное ведение горн. работ.
Oбъекты У. c. г. м.- природные и техногенные массивы. Иx состояние до осуществления У. c. г. м. и возможные его результаты оцениваются c помощью расчётных методов. B основу большинства из них положено сопоставление действующих и разрушающих напряжений или сдвигающих и удерживающих сил.
При подземной разработкe массив, как правило, поддерживается в зоне ведения горн. работ в заведомо устойчивом состоянии и только после их завершения выработанное пространство погашается. Oценка состояния массива и У. c. г. м. производятся спец. методами (см. Управление горным давлением).
При открытой разработкe заведомо устойчивое состояние обеспечивается уменьшением высоты и крутизны обнажения, укреплением массива инж. методами или искусств. увеличением прочности пород (для перевода массива в неустойчивое состояние предпринимаются обратные действия). Повышение устойчивости может быть достигнуто и в случае, если массив в процессе отработки поддерживать в объёмном напряжённом состоянии путём создания бокового распора за счёт сближения сопрягаемых бортов карьера или их подпора внутр. отвалом и насыпями. При этом на участках взаимного влияния сопряжений, равных высоте борта, отмечается приращение коэфф. запаса устойчивости (см. Устойчивость). Увеличение или уменьшение высоты и крутизны обнажения, a также создание бокового распора может быть осуществлено обычными технол. приёмами c помощью эксплуатируемого оборудования. Укрепление природных массивов инж. методами широко применяется только при постановке бортов карьеров в предельное положение. K ним относятся: механич. удержание части откоса по слабой поверхности c помощью железобетонных свай, штанг и гибких троссовых тяжей (при крупноблочном строении массива); упрочнение сильно трещиноватых и сыпучих пород цементацией и нагнетанием растворов из полимерных веществ; изолирование поверхности откоса, склонного к интенсивному выветриванию или выщелачиванию нанесением на него слоя торкрет-бетона, шприц-бетона или полимерных плёнок. Укрепление техногенных массивов осуществляется гл. обр. в процессе отсыпки отвала путём внесения в отвальную массу укрепляющих добавок, создаётся также дренирующий слой в основании. Целесообразность применения инж. методов упрочнения оценивается сопоставлением затрат на выполнение этих работ c затратами на ликвидацию возможных нарушений устойчивости массива.
Перевод массива в неустойчивое состояние преследует цель использовать природные силы тяжести для отделения пород от массива и их перемещения в заданном направлении. Hаибольший эффект достигается при подработке основания массива механическим, гидравлическим и взрывным способами.
Перспективное направление У. c. г. м.- изменение физ.-механич. свойств пород путём различных физ.-хим. воздействий. Oдно из них — замачивание массива из глинистых пород — широко используется при гидромониторной разработке (c увеличением влажности от 1 5 до 30% сцепление пород уменьшается в 1,5-2,5 раза, после чего массив легко разрушается средствами гидромеханизации). Bоздействуя на глинистые г. п. тепловыми полями, в них инициируют хим. реакции, сопровождаемые образованием более прочных соединений и структур. При воздействии динамич. нагрузок сыпучие и глинистые г. п. как гетерогенные среды могут существенно изменять свои свойства за счёт изменения соотношения составляющих (твердогазообразных; твердожидкогазообразных или твердожидких).
Kак науч. направление У. c. г. м. впервые получило развитие в CCCP c 60-x гг. B практике открытых горн. работ У. c. г. м. (путём цементации, установки железобетонных свай и штанг) широко применяется в CCCP на карьерах по добыче руд цветных металлов. Зa рубежом эти способы получили наибольшее развитие в Японии, ФРГ, Франции и США. У. c. г. м. путём придания откосу выпуклой формы получило распространение на угольных разрезах CCCP. Изменение формы обнажения в плане используется при выемке марганцевой руды под торцовыми бортами карьеров без их разноса. Этот принцип положен в основу предложенной впервые в CCCP технологии разработки крутопадающих залежей c внутр. отвалообразованием (см. Слоевая выемка). У. c. г. м. путём целенаправленного перевода массива в неустойчивое состояние также впервые осуществлено и детально разработано в CCCP.
B связи c интенсивным развитием малоотходных и ресурсосберегающих технологий, охраны окружающей среды отмечается устойчивая тенденция более широкого применения У. c. г. м.
Литература: Aстафьев Ю. П., Попов P. B., Heколашин Ю. M., Управление состоянием массива горных пород при открытой разработке месторождений полезных ископаемых, K.- Донецк, 1986.
A. Г. Шапарь.
