Марков Г.А. Савченко С.Н. Напряженное состояние пород и горное давление в структурах гористого рельефа
Подождите немного. Документ загружается.
-
в
высоконапряженных
массивах.
но при
уcnовии
Н
<
Н
ПРt
ЭФ
фективно
изменение
направnений
и
расстояний
между
выработками.
размеров.
ФОРМ~I.
ориентации
сечениА
и
конструкций
сбоек
с
уче
том
направnений
главных
напряжений;
-
в
высоконапряженных
массивах.
но
при
условии
Н>
Н
ПРJ
необ
ходимо
применение
разгрузочных
щелеЙ
·
в
комплекс
е
с
рационалЬJlЫМ
расположением
выработок
и,
возможно.
(с
применением
опережающей
надработки.
Принципиальные
конструктивные
оформления
некоторых
ваРИ8JIТОВ
систем
разработки
рассмотрены
в
работах
[7,
9].
в
со
ответствии
с
обоснованной
нами
дифференциацией
напряженного
со-
__
стояния
совместно
С
работниками
производственного
объединения
,Апатит'
проведено
соверщенствование
конструкций
элементов
сис
темы
разработки
на
хибинских
рудниках.
а)
в
низконапряженных
массивах
начиная
с
гm.бины
200-300
м
рекомеНДОВ8Jl0
применение
предварительной
опережающей
отбойки
руды
с
пocnедующей
проходкой
выработок
днищ
блоков
[11
7].
Со
ответствующий
проект
ваРИ8JIта
системы
разработки
был
предложен
ИJlЖенерной
службой
Кировского
РУдJIика
и
успешно
применен
в
про
МЫUU1енных
условиях
при
отработке
220
тыс.
т
руды
[118].
б)
В
высоконапряженных
массивах
на
глубинах
до
300-500
м
p~
комеиДОВ8JlО
применять
рациональное
расположение
конструктивиь~
элементов
системы
относительно
главных
напряiкений:
направnение
основных
выработок
параллельно
вектору
напряжений
Т,
увеличен
ная
толщина
днища
и
расстояние
между
выработками,
увеличеииые
сечения
и
ОlUlосторониее
раСП0110жение
сопряжений
выпускных
и
до
ставочных
выработок
[119].
Соответствующий
проект
варианта
сис
темы,
разработ8JIJIый
ИJlЖенерной
службой
ПО
,Апатит',
был
реко
мендован
в
качестве
базового
и
получил
щирокое
ПРОМЫUU1ениое
вне
дрение.
С
применением
этого
варианта
'ОтрабоТ8JlО
20
мЛJI.
Т
руды.
в)
в
высоконапряженJIыx
масси~х
для
глубин
свыше
500
м
обос
нована
необходимость
применения
ваРИ8JIТОВ
системы
с
предвари
тельной
разгрузКой
горизонтальных
напряжений
вертикальными
ще
лями
и
с
последующей
проходкой
основных
доставочных
выработок.
В
качестlle
одного
из
возможных
вариантов
предложен
[120]
ва
риант
с
плоским
днищем;
Испытания
э
того
варианта
в
промыщлен
ных
условиях
показали.
что
устойчивость
выработок
повышается
в
2
раза
[121].
Эффективность
разгрузки
горизонтальных
напряже-
ний
вертикальными
щелями
подтверждается
npoмыщленJIыии
экспе
риментами
[122]
на
рудниках
Норильска.
Как
показывают
специ
альные
исследования
[123],
применеиие
вертикальных
щелей
для
разгрузки
горизонтальных
напряжений
требует
особо
тщательных
обоснований
и
дифференцироВ8JIJIОГО
учета
изменений
напряженного
состояния
и
свойств
пород
на
различных
участках
месторождений.
Важным
фактором
повышения
эффективности
теХН0110ГИИ
добычи
полезных
ископаемых
явnяется
использование
закономерностей
и
энергии
тектонических
напряжений
при
дроблении
массива
взрывом
[
124].
в
зонах
про
явления
высоких
напряжений
наблюдаются
наи
более
высокие
упругие
характеристики
пород.
максимальной
явnя
ется
скорость
распространения
ПРОДО11ьных
воЛJI.
Вместе
с
'
тем
12 0
с
ростом
напряженности
среды
отмечается
возрастание
ма<?совой
скорости
и
скорости
распространения
волн
напряжений
при
взрыве.
одновременно
дроисходит
уменьшение
периода
собственных
колеба
ний
стенок
зарядной
полости
и
мины
взрывной
B01Ulbl.
С
умень
шением
длины
вОлны
возрастает
энергия
волнового
поля
[125J.
Теоретические
исследования
[126]
показывают,
что
взрыв
в
предварительно
напряжениol
среде
высвобождает
накопленную
энер
гию
деформаuий
и
напряжений
как
в
объеме
взор~ой
попости
(вызывая
дополнитепьное
дробление
материала),
так
И
'
за
ее
пре
депами.
Следоватепьно,
потенuиальная
энергия
упругого
,
сжатия
массивов
может
быть
испопьзована
в
проuессе
взрывного
разруше
ния
пород
дnя
повьiшения
эqфeктивности
взрывных
работ,
что
осо
бенно
актуально
при
отбойке
к~пких
руд
в
условиях
высокой
на
пряженности.
Эксперименты
показали
[127J,
что
в
массиве,
находяшемся
под
преобпадаюшим
воздействием
ГОРИЗОНТальных
напряжений,
пре
имушественное
развитие
трешин
при
взрыве
происходит
в
направ
пении
наибольшего
сжатия.
В
результате
при
одновременвом
взры
ве
смежных
зарядов,
раСПOllOженных
по
линии
действия
нанбольше
го
сжатия,
может
наблюдаться
преждевремеиное
смыкание
треlJlИН
по
линии
заложения
зарядов,
резкое
уменьшение
да8l1ения
взрывных
газов
и,
как
следствие,
ухудшение
качества
дробления
массива.
Это
nonожение
подтверждается,
в
частности,
повышением
расхода
ВВ
и
обшим
замеДllением
скорости проходки
выработок
в
направnе
ини
наибольшего
напряжения
по
отношению
к
проходке
в
направnе
нии
наим~ньшего
сжатия
в
пропорuии
прибnнзитenьно
1:2.5
[4).
Это
же
попожение
явилось
основой
изменения
параметров
сетки
взрывных
скважин
на
участках
массива
с
различной
напряженно
стью
пород.
В
результате
промышnенных
экспериментов
на рудниках
Хибин
ского
массива
[127]
YCTaнoвneHo,
что
увеличение
кoэфtжuиента
сближения
межцу
зарядами
при
определенных
условиях
в
напряжен
ном
массиве
по
сравнению
с
ненаприженнЫм
приводнт
к
снижению
диаметра
среднего
куска
отбитой
горной
массы
и
увепичению
вы
хода
руды
на
1
пог.
м
взрывной
скважины.
5.
Деформаuии
верхней
части
земной
коры
при
выемке
горной
массы
в
карьерах
и
рудниках
Проuессы
деформирования
и
еакономерности
развития
обрушения,
оседания
и
сдвижения
горных
пород
в
зонах
вnияния
подземных
или
открытых
горны",
разработок
при
подработке
или
в
бортах
карьеров
изучены
достаточно
детально
МЯ
uепей
прогноза
и
предотвращения
разрушений
подрабатываемых
объектов.
Аналогичные
проиессы
деформирования
массива
и
расположенных
в
нем
выработок
при
надработке,
при
выемке
горно.
массы
в
карь
ерах
или
рудниках
в
настояшее
время
являются
малоизученными.
Можно
назвать
лишь
единнчные
примеры
Haт')"I:IIыx
исследований
в
такой
постановке
задачи
[128,
94].
По-видимому,
до
пocnеднего
121
времени
не
придавалось
достаточного
практического
значения изу
чению
указанных
явлений.
Между
тем
экспериментальные
наблюдения
показывают,
что
в
зонах
влияния
Надработки
породы
в
массиве
и
креП1lение
выработок
испытывают
значительные
деформации,
мсгут
ПРОЯВ1IЯться
и
дина
мические
эффекты
по
типу
горных
ударов
и
землетрясений.
Так,
в
работе
[128)
показано,
что
даже
при
небольших
объемах
выемки
при
снятии
всего
12
м
наносов
поднятие
свода
тоннеля,
расJЮnоженного
ниже
выемки,
достигло
0.6
мм,
а
перемешения
сте
нок
тониеля
составили
0.13
мм.
По данным
прецизионных
наблюде
ний на
Кольском
полуострове
в
Хибинах
(94]
установлено,
что
под
нятие
поверхности
на
участке,
примыкающем
к
границам
ведения
горных
работ,
достиrает
за
счет
выемки
горной
массы
нескольких
МИП1lиметров
в
год.
По
порядку
цифр
такая
интенсивность
поднятий
сопоставима
с
интенсивностью
естественных
тектонических
поднятий
земной
коры.
Последующие
наблl9дения
в
Хибинах
показали,
что
де
формации
разгрузки
в
массивах
при
водят
к
образованию
разрывов
в
бетонной
крепи
тониеля,
раСПО1lOжениого
ниже
выемки.
Трещины
разрывов
располагаются
субгоризонтanьно.
Суммарное
раС)(рытие
трещин
достигает
20-30
мм. Это
соответствует
суммарному
под
нятию
данного
участка
массива,
которое
пооучено
по
результатам
систематических
препизионных
нивenировок,
выпonнявшнхся
в
тече
ние
lО-.петнего
периода.
Примечательно,
что
на
начальном
этапе
выемки
горной
массы
процесс
перемещения
(поднятия)
поверхности
гармонично
соответ
ствовал
расчетным
данным
по
полученным
нами
[94]
формулам
на
основе
теории
упругости.
Однако
после
того как вес
изъятой
горной
массы
превысиn
150-200
млн.
т,
гаРМОН!fЧНОСТЬ
и
общий
куполообразный
характер
поднятия
нарушились.
Фактические
подня
тия
поверхности
на
некоторых
участках
стали
превышать
расчетные
дaJlЩ>lе
в
10-50
раз
[129).
Обнаружиnись
дисгармоничные
движе
ния
'
тектонических
блоков:
на
фоне
общего
куполообразного
подня
тия
-
опускания
краевых
блоков
по
типу
поддвнга.
К
моменту
об
наружения
дисгармоничных
движений
согласно
результатам
инстру
ментальных
наблюдений
оказалась
приурочениой
активизация
прояв
леннl
горного
давления
в
динамической
форме.
К
рalону
располо
жения горных
разработок
относятся
периодически
npoисходящие
в
Хибинах
землетрясения,
горные
удары.
Если
учесть,
что
суммарная
выемка
только
рудной
массы
в
Хибинских
рудниках
и
карьерах
пре
высиna
750
MnН.
т,
то
нельзя
исключать,
что
техногенные
процес
сы
могут
оказывать
влияние
на
активизацию
естественных
текто
нических
движений
и
npoцессов
в
данном
участке
земной
коры.
Суммарный
результат
взаимодействия
естествениыx
тектонических
процессов
и
техногенного Характера
на
современном
уровне
знаний
не
всегда
поддается
однозначным
прогнозам.
Постаменная
практи
коА
проблема
является
частью
общей
проблемы
изучениS!
и
влияния
деятenьнoсти
человека
на
природу
и
относится
к
нерешенным
проб
пемам
механики
горных
пород
и
тектонофизики.
Исследования
в
дан-
122
ном
направлении
активно
развиваются
в
рамках
программы
работ
[130]
на
Кольском
геофизическом
полигоне.
Рассмотрим
на
имеющихся
примерах
возможности
расчетных
прогнозов
проявления
деформаций
и
раз
рушений
с
учетом
данных
о
свойствах
и
напряженном
состоянии
пород.
Если
на.
плоскость,
ограничиваюшую
однородное
упругое
ПО11у
пространство,
действует
по
нормали
'
сила
F n (
R).
то
нормальная
компонента
смещения
точек
э
той
плоскости
определяется
выраже
нием
[131]
и
(R)=
i -
,,2.!
Fn(R')dS
(108)
1"1.
пЕ
(R-R')'
s
Представляя
F
n
(R)
как
линейную
функцию
полярной
координа
ты
r,
определим
поднятие
массива
при
выемке
горной
массы
в
карьере
или
руднике.
Исходя
из
решения,
qaнHoгo
в
работе
[1321.
получим,
что
при
выемке
горной
массы
Р
в
карьеРе
конической
формы
поднятие
его
'центра
определится
из
следующей
~pмynы:
(
109)
При
.
выемке
горной
массы
Р
~
пределах
некотороА
площади
руд
ного
тела,
постоянного
по
мощности,
вертикальные
перемещения
можно
рассматривать
как
следствие
действия
нормальной
силы,
распределенной
по
закону
{
- 8
.:
con.st
F(r)=
О
при
при
(110)
r>1Q,
где
B=-P/(nr
o
2.).
за
пределами
гра.ниц
площадИ
выемки
(r
>
10)
нормальная
со
ставnяющая
смещения
точек
плоскости
описывается
выражением
р
(
1-
~
2.)
f (
r/r.)
.
1Cr
o
E
о
(111)
Согласно
[132],
на
границе
выемки,
т.е.
при
r/r
o
=1,
функ
ция
f ( 1 )=
1.26.
Тогда
(111)
при
равномерном
распределении
на-
грузки
по
площади
примет
ви.д:
U
t
J1)=-1.26
Р(1-"9.)
.
•
1Cr
o
E
(112)
Используя
полученные
формулы
(1
О
9'
),
(111),
(112),
можно
вычислить,
что
при
выемке
горной
массы
Р=100
млн.
т
с
площади
диаметром
1
!см
поднятие
составит
в
центре
выемки
'
окOllО
50-
100
мм,
на
Jq>аю
ее
-
10-20
мм.
за
пределами
выем!UI
величина
12
3
а
о
+ООм
U..U..J
б
Рис.
49.
Теоретические
и
экспериментальные
давные
поднятий
'реперной
ливии
в
ТОШlеле
под
влиянием
выемки
горной
массы
в
Саамском
карьере
и
Юкспорском
руднике.
а
-
план
горных
работ;
б
-
разрез;
1 -
обобщенный
экс
периментальный
график
по
давным
нивелирований;
2 -
кривые
теоретического
пред
расчета.
мм
20
1(
12
6
•
О
поднятия
с
удалением
будет
экспоненциально
уменьшаться:
при
r
'"
..
1.5
то
относительное
поднятие
составит
иn.
(
1.5)
/
U1'1J
1
)=0.6;
при
r-2r
o
'U7\,(2)/U7\,(1)=0.з.
СправедлиВость
этой
модели
раз
вития
техвогеввых
деформаций
подтверждается
результатами
еже
годных
нивелирований,
проводивщихся
В
рамках
работ
Кольского
.
геодинамичесКОГО
полигона
в
течение
1
~eTHeгo
периода
в
Юкс-
.
порском
транспортном
тоннеле.
Транспортный
железнодорожный
тоинель пройден
СКВОЗЬ
гору
Юкспор
в
напрЯ?Кеввых
породах
(рис.
49).
Его
длина
2.64
км,
сечение
окОло
40
м2,
средний
YJUlOH
от
северного
портала
к
южиому
1.2%.
ТОШlель
вначале
(от
северного
портала)
имеет
I<r-кro-восточное
простирание,
которое
примерно
посередине
его
меняется
на
юг-кro-зaпадное.
В
непо-
-
.
средственвой
близости
от
северного
портала
располагается
дейст
ВУIOODlI
саамский
карье
·
р,
а
над
северной
и
цецтральноl
частJIМИ
ТОШlenя
-
подземный
Юкспорский
рудник.
Реперы
геодезического
хода
в
тоннеле
заложены
в
нижнюю
часть
его
боковых
стенок,
в
среднем
на
расстоянии
5
О
м
друг от
друга;
нумерации
реперов
ве
дете.
от
устья
северного
портала.
Исходное
базисное
нивелирование
выполнено
в
1969
·
Г.,
после
дуюшие
·
нивелировавия
ВЫПОЛНSlllИсь
ежегодно,
за
ИСJU1ючением
1973
и
197
:4
гг.
Последнее
нивелирование,
результаты
которого
учтены
при
построении
графиков,
выполнено
в
1977
г.
Все
lOI8eJ1ирования
велись
по
·
программе
II
/t1lacca
с
введением
всех
необходимых
по
правок
при
·
уравнивании
хода.
за
указаввый
период
в
Саамском
карьере
и
К>кспорском
руднике
извnечение
горной
массы
про
води
лось
с
интенсивностью
около
15)IJJН.
т
в
год.
Всего
в
карьере
и
руднике
в
рассматриваемый
период
·
добыто
руды,
Мl1R.
т:
до
·
1970
Ге
124
в
карьере
18,
в
рудвике
33;
в
1~7o...1977
гг.
-
70
и
43
СООТ
ветственно.
Поциятия
реперов
ПРОИСХОДlШи
с
интенсивностью
от
1
до
2.5
мм/год
• .
РаспреДеление
суммарных
поднятий покаэаво
на
графике
рис.
49.
Кривые
теоретического
npeдрасчета
представnены
как
суммарный
эфtIeкт
от
вnиявия карьера
и
рудника,
что
объясня
ет
вonиooбразиую
деформацию
реперной
пннии.
~кспериментальная
и
расчетная
кривые
наибопее
удовnетворитenьно
согпасуются
при
Е
-
(1
Q+15
)'1
04
МПа.
Эти
значеиия
модуля
упругости
пород
в
мас-
.
сиве на
20-30%.
выше
соответствуюwих
показатепей,
полученных
на
образцах, что
соответствует
и
теоретической
концепции
о
потен
циальной
энергии
в
высоконапряженных
массивах,
и
экспериментаЛ~
ным
данным,
приведенным
в
табп.
1.
Нивenнрованием
1979
г.
в
Юкспорском
тоннеле
зафиксировано
аномально
БQл~шое
нарастание
поднятий
в
qеверной
припортanьной
.
части
(129).
Со
времени
предыдущих
нивелированнй
Ш>днятия
ре
перов
в
период
с
1978
по
1979
г.
в
10-50
раз
превысили
сред
нюю
ежегодную
интенсивность
за
предшествующие
9
пет.
К
этому
периоду
относится
активизация
подвижек
в
массиве
Кировского
рудника,
которая
зафиксирована
-наклономерами,
YCTaнoвneHHЫМН
в
ШТOl1ьнях.
Активизация
подвижек
отразилась
в
повреждении
выра
боток
в
руАнике
в
радиусе
до
400
м.
Сейсмическая
активность
в
массиве
характеризуется
даннымн
сейсмической
станции
,Апатиты'
(г.д.
Панасенко).
Землетряоения
в
Хибннском
массиве
сипой
до
4
бanпов
отмечanись
в
1948,
1955,
1966
гг.
30.09.74
произо
UUtO
землетрясение
силой
5
балпов,
очаг
которого
располагался
в
районе
Кировского
и
Юкспорского
рудников
и
которое
вызвало
ошу
тимые
сотрясения
почвы
на
площади
окопо
30
тыс.
км
2
•
На
фоне
тектонических
землетрясеннй
отмечались
единичные
проявnения
гор
НbIX
ударов
в
1964-1967
гг.
К
момею'У
.
:нарушения
плавного
хода
поднятий массива,
рассмотренного
выше,
относится
резкое
увеличе
ние
числа
ГOPНbIX
ударов
в
рудниках.
Большое
число
горных
ударов
отмечено
в
1981
г.
После
проведении
массовых
взрывов
дпя
от
бойки
руды
произошло
18
горных
ударов,
зарегистрированных
при
борами
сейсмическоЙ
станции
,Апатиты'.
Горные
удары
08.01,
1~.08
и
29.09.81
имели
магнитуду
соответственио
1.5,
3.5
и
3.2
и
их
с
достаточным
основанием
можно
считать
техногенными
землетрясениями.
TaкitM
образом,
и
динамические
эфtIeктыI
от
разрядки
напряже
ннй при
выемке
полезного
ископаемого,
.
так
же
как
и
поднятия
-
деформации
земноЙ
коры,
достигnн
в
Хибинах
уровня
естественных
тектонических
процессов.
Рассматривая
техногенную
пркроду
указанных
проявnений
гор
ного
давnения
следует
в
качестве
аналогии обратить
внимание
на
~казатenи,
при
которых
возникает
наведенная
сейсмичность
при
зanonнении
крyшwх
водохранилищ.
Как
устанавливается
по
много
численным
данным
в
СССР
и
за
рубежом
(133,
134),
наведенная
сейсмичность
начинает
ПРОЯ8lUlТься,
как
правило,
когда
объем
за
nonвeннoгo
водохранилища
достигает
2
км
3
при
глубине
около
1 qo
м.
И
В
нашем
случае,
если
учесть,
что
наряду
с
извnечением
руды
9.
Г
.А.
Марков,
С.Н.
Савченко.
12.'1
происходит
изъятие
ми
перемещение
пустой
породы.
суммарный
вес
изъятой
горной
массы
во
всех
рудниках
и
карьерах
Хиби
н
составляет
к
1 9
80
г.
1-2
млрд.
'
г.
Поэтому
С
достаточным
основанием
можно
считать.
что
ко
вре
мени
1979-1980
гг.
уровень накопления
и
разрядки
энергии
на
Лряжений
за
сч
е
т
выемки
горной
массы
на
Хибинских
месторожде
ниях
достиг
того
пр
е
дела.
при
котором
техногенные
деформации
происходят
за
пределом
упругости,
вызывая
соответствующие
раз
рущения
в
массиве
и
аномальные
поднятия
на
данном
участке
зем
ной
коры.
В
самом
п
е
рвом
прибл
иж
ении
можно
оценить
объем
горной
мас
сы,
в
котором
происходит
разрядка
налряжениЙ.
Нащи
наблюдения
в
горных
выработках
показывают,
что
объем
горной
массы,
разру
щающейся
при
разрядке
напряжений
вокруг
выработок,
состаВляет
10-20%
и
даж
е
достигает
40%
от
объема
выработки.
Суммарный
объем
выемок
при
горных
работах
в
рудниках
и
карьерах
Хибин
можно
принять
достигшим
к
1980
г.
1-2
км
З
на
nлош
а
ди
5-10
км
2
при
глубине
до
500
~.
Orcюда
объем
горной
массы,
в
которо
м
,
может
происходить
разрядка
налряжений
при
техногенных
землетря
сениях,
оценивается
в
рассматриваемом
районе
в
0.5-1.0
км
З
•
Обший
же
объем
пород,
участвующих
в
подготовке
техногенного
землетрясения,
должен
быть
увеличен
как
минимум
на
дJЮ.
порядка,
т.е.
до
100
км
З
,
поскольку
заметные
деформации распространяют
ся от
выемки
(рис.
49)
на
расстояние,
равное
двум-трем
ее
раз
мерам.
Разумеется,
эти
цифры
являются
самым
грубым
приближением
и
треб)"Ют
уточнений.
Однако
они
приведены
для
того.
чтобы
пока
зать,
на
каком
масштабном
уровне
следует
искать
причины
техно
генных
землетрясений
и
наиболее
мошных
горных
ударов.
Учет
различного
масштабного
уровня
техногенных
землe-rPяоений,
гор
ных
ударов,
стреляний
пород
имеет
принципиально
важное
значение
для
прогнозов
э
тих
явл
е
ний,
их
изучения
и
выбора
соответствующих
мер
зашиты.
6.
Высоконапряженные
массивы
-
природные
датчики
,
при
прогнозах
динамич
е
ских
э
ффектов
в
земиой
коре
Под
распространением
тектонических
напряжений
в
сейсмологии
понимают,
как
было
показано
в
обзорном
материале,
связь
гори
зонтального
сжатия
(ми
любого
другого,
но
отnичаюшегося
от
геостатич
е
ского
вида
напряженного
состояния)
с
поясами
молодой
складчатости
и
сейсмичныМИ
поясами
в
зонах
субдукции,
связь
растяжений
с
зонами
рифтов
на
срединных
океанических
ХР
,
ебтах,
в
грабенах
и
т.п.
Такая
зональность
выявляется
на
основании
изу
чения
напряжений,
действуюших
в
очагах
землетрясений.
Высокая
горизонтальная
напряженность
пород,
выявленная
из
мерениями
в
горных
выработках,
судя
по
рассмотренным
условиям
формирования,
имеет
в
своей
основе
геостатическое
,
давление
на
1 2 6
больших
глубинах
и
его
разгрузку
вблизи
поверхности
при
восхо
дяших
тектонических
движениях
и
денудационном
срезе
земной
коры
Однако
вnияние
глубинного
тектонического
стресса,
участвую
шего
в
формировании
_
деформаций,
остаточных
'
напряжений
и
соот
ветствуюшего
их
проявnения
вблизи
поверхности
при
поднятии
по
род
не
исключается.
Дейотвитenьвo,
КВJt
покв:зывает
сопоставn
ение
данных
определе
ний
напряжений
в
горных
выработках
на
глубине
до
500
м
с
на
пряжениями,
установnенными
по
расшифровк
е
механизмов
очагов
землетрярений
·
на
глубине
от
5
до
15
км
[135],
в
некоторых
районах
наблюдается
корреляция
по
типу
полей
напряжений
вблизи
поверхности
и
на
глубине.
YCTaнoвneHo
[136]
увеличение
верти
кальных
поднятий
земной
коры
при
повышенни
сейсмичности.
С
сейсмогенными
деформациями
связаны
наибольшие
увеличения
объ
емов
массивов
пород
в
вертикальном
направлении
(13
7J.
Нами
сформулировано
положение
о
том,
что
высоконапряж
е
нные масси
вы
вблизи
повер"ности
могут
использоваться
как
природные
датчи
ки
для
контроля
подготовки
сейсмических
явnений
на
глубин
е
.
Ин
струментальная
регистрация
изменения
условий
напряженности
в
таких
массивах
может
служить
при
опр
еделEtнных
условиях
одним
из
нанболее
,чутких'
предвестников
землетрясений,
поскольку
вы
сокие
напряжения
вблизи
поверхности
связаны
с
очагам
и
подготов
ки
землетрясения
на
глубине
через
систему
упругих
напряжений
в
земной
коре.
Диагностика
высоконапряженных
массивов,
определ
ение
исходных
величин
и
направлений
напряжений
проводятся
по
методологии,
из
ложенной
в
гл.
2 .
Затем
с
учетом
направnений
наибольших
главных
напряжений
проводится
установка
датчиков
для
непрерывной
регист
рации
изменений
напряженно-деформированного
состояния.
На
~
ТOT
способ
прогнозирования
землетрясений
получено
совместно
с
сейс
молог~и
АН
ТаджССР
авторское
свидетельство
[138].
После
разработки
в
СССР
в
физике
очага
землетрясения
мод
е
ли
лавинно-неустойчивого
трешинообразования
[1391
стала
очевид
ной
необходимость
для
ПРОГНOЗQв
землетрясений
пространственного
размешении
регистрируюших
станций
'
на
участках
и
с
пониженными,
и
с
повышенными
напряжениями,
на
разных
масштабных
уровнях.
Зарегистрированы
предвестники
макроразрушения
(землетрясения)
в
скоростях
продольных
и
поперечных
упругих
волн,
изменении
элек
тросопротивления
и
электризации
пород,
внутрипорового
давnения,
деформаций
и
дрyrих
свойств
[140].
В
соответствии
с
указанными
принципами
в
подземных
выра
ботках
на
Кольском
и
Душанбинском
геофизических
полигонах
обо
рудуются
стационарные
станции
длительных
наблюдений.
В
качест-
ве
примера
на
рис.
50
приведена
одна
из
подземных
наблюдательных
станций,
оборудованная
на
Душанбинском
полигоне
совместно
Коль
ским
филиалом
АН
СССР,
ИФЗ
АН
СССР
и
ТИССС
АН
ТаджССР
[1411.
Предусматривается
оснашение
таких
станций
<::истемой
ав
томатизированного
сбора
и
обработки
информации
на базе
измери
тельно-вычислительных
комплексов.
Создание
таких
систем
необхо-
127
Рис.
50
•.
Схема
подземной
станции
МЯ
контроля за
изменением
напряженно-деформированного
состояния
пород
в
зонах
высоких
на
пряжений
(по
[141]).
1 -
скважины
мя
метода
разгрузки;
2 -
для установки
индикатор
ных
штанг;
3 -
для
деформографов;
4 -
мя
стационарных
ультра
звуковых
датчиков;
5 -
мя
оптич еских
датчиков;
6 -
шелевые
мембранно-гидравлические
датчики;
7 -
постаменты
для
установки
наклономеров
и
гидростатических
нивелиров.
димо
В
интересах
не
только
с
ей
смологии,
но
и
горного
дела,
и
ГЩ!.
ротехнического
строительства,
учитывая
крупные
масштабы
инженер
НbIX
сооружений
и
воздействия
при
их
сооружении
на
земную
кору.
В
закmючение
следует
подчеркнуть,
что
идеи
о
необходимости
геомеханических
определений
и
оборудования
систем
контроля,
на
чиная
со
стадии
геологической
разведки
и
на
протяжении
всего
пе
риода
разработки
полезных
ископаемых
или
эксплуатации
подземно
го
сооружения,
сформулированы
акад.
В.В.
Ржевским
[142].
При
совремеиныx
крупных
масштабах
горного
производетва
эТо
основ
НОЙ
луть
лрогноза,
контроля
и
управления
геомеханическими
про
цессами
в
массиве,
обеспечения
безопасности,
надежности
возводи
мых
сложныx
сооружений,
а в
конечном
счете
и
эффективности
тех
нологии
ведения
горных
работ.
Примеры,
получившие
лрактическую
реализацию,
показывают,
что
исследования
и
дополнительные
рабо
ты
по
определению
исходного
состояния
пород
в
массиве
и
по
кон
тролю
его
изменений
в
процессе
ГOPНbIX
работ
являются
объектив
но
необходимыми,
а
затраты
на
их
про
ведение
отличаются
высокой
окупаемостью.
128
ЛИТЕРАТУРА
1.
R z i h
а
F.
Lehrbuch
de
r
ge
sammten
Tunnelbauku
rl
st.
Berlin,
1874.
2.
Н
е
i m
А.
Zur
Frage
der
Gebirgs-
und
Gesteinsfes-
tigkeit.
-
Schweiz.
Bauztg.,
1912,
50
726
S.
3.
Л
е
в
и
н
с
о
н....л
е
с
с
и
н г
Ф.Ю.
К
вопрос?,
о
давnении
в
тон
нелЯх.
Летроград,
1
915.
34
с.
4.
М
ю
л
л е р
Л.
Инженерная
геология,
механика
скальныx
массивов.
М.:
Мир,
1971.
2
56
с.
5.
Д
ж
е
г
е
р Ч.
Механика
горных
пород
и
инженерные
сооружения.
М.:
Мир,
1975.
255
с.
6.
Н
а
's t
N.
Тпе
measurernent
of
roc;k
pressure
in
mines.
-
Sver.
geol.
undersokn.
Ser.
С.
Arsbok,
1958,
52,
N
3,
р.
183.
'
7.
Т
е к
1
о Н
И
Ч е
с
к и е
нanряжения
'
в
земной
коре
и
устойчивость
горных выработок
/
И.А.
Турчанинов,
Г.А.
Марков,
В.И.
Иванов,
А.А.
Козырев.
Л.:
Наука,
1978.
256
с.
-
,
8.
М
а
р к
о в
Г
.А.
Стреляние
горных
пород
'
в
капитальных
и
подго
товитenьных
выработках
на
anатнтовом
руднике.
-
В
ХН.:
Тепловые
и
меха
нические
процессы
при
разрабоТJtе
пonезныx
ископаемых.
М.:
Наука,
1965,
с.174-177.
9
..
М
а р к о в Г
.А.
Тектонические
нanряжения
и
горное
давnение
в
рудниках
Хибинского
массива.
Л.:
Наука,
1977.
213
с.
10.
Р
а
с
n
р
е
д
е
л
е
н
и е
напряжений
в
породных
массивах
/
Г
.А.
Крупенников,
Н.А.
Филатов,
Б.3.
Амусин,
В.М.
БарковскиЙ.
М.:
Недра,
1972.
144
с.
11.
Раз
в
и т
и
е
МЕ!ТОДОВ
механики
горных
пород
и
создание
геоме
ханических
основ
совершенствования
УГОЛЬНЪJХ
шахт
и
рудников
на
больших
глубинах
/
Е.И.
Шемякин,
Г
.И.
Грицко,
М.В.
Курпеня
и
др.
-
В
кн.:
Фундамен
тальиыe
исследования
по
физико-математическим
и
техническим
наукам.
Но
восибирск:
Наука,
1977,
с.
307-311.
12.
В
л о
х
Н.Л.,
С
а
шур
и
н А.д.
,
Управnение
горным
давnением
на
железных
рудниках.
М.:
Недра,
1974.
184
с.
13.
К
а
з
и
к
а
е
в
д.М.
Геомеханич
рс
кие
лроцессы
при
совместной
и
повторной
разработке
руд.
М.:
Недра,
1981.
287
с.
14.
Ч
а б
д
а р о в а
Ю.И.,
Ж
у
ж
г о в Ю.В.,
Б
у
к
и
н
А.Н.
Горное
давnение
в
антикnинапъных
структурах
Джезказгана.
Алма-Ата:
Наука,
1980.
195
с.
15.
О
т
р а
ж
е
н
и е
современных
лonеА
нanряжений
и
свойств
пород
в
состоянии
скальных
массивов.
Апатиты,
КФАН
СССР,
1977.
151
с.
16.
Л
р
и р
о
д
а
и
методология
определения
тектонических
напр~ениА
в
верхней
части
земной
коры
/
Лод
ред.
акад.
М.А.
Садовского.
Апатиты'
КФАН
СССР,
1982.
139
с.
17.
W
е
а
k R
о с
k,
50ft,
Fractured
and
Weathered
Rock.
Proceedings
о!
the
InternaUonal
Symposium
оп
Weak
Rock,
'
Tokyo,
21-24.
09.1981.
Rotterdam:
А.А.
Bal.kema,
1981,
уо!.
1,
2,
577
р.
18.
R
о с
k
Mechani.cs:
Caverns
and
Pressure
Shafts.
Ргос.
о!
the
ISRM
Symp.,
Aachen,
26-28.05.
1982.
Rotterdam:
А.А.
Baikema,
1982,
уо!.
1.
528
р.
j
УО!.
2,
р.
531-1030.
19.
Б
е
л
о
у
с о в
В.В.
Основы
геотектоники.
М.:
Недра,
1975.262
с.
20.
Л
о л
е
упругих
Н8лрllЖениА
земли
и
механизм
очагов
землетря
сений
'
/
Л.Н.
Балакина,
А.В.
Введенская,
В.В.
Голубева
и
др.
М.: Наука,
1972.
190
с.
'
129