Дифференциация тектонических напряжений в верхней части земной коры с целью управления динамическими проявлениями горного давления тема автореферата и диссертации по механике, 01.02.07 ВАК РФ

РТ& оа

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК

*

Сибирское отделение Институг горного дела

На правах рукописи

КОЗЫРЕВ Анатолий Александрович

ДИФФЕРЕНЦИАЦИЯ ТЕКТОНИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙ

В ВЕРХНЕЙ ЧАСТИ ЗЕМНОЙ КОРЫ С ЦЕЛЬЮ УПРАВЛЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКИМИ ПРОЯВЛЕНИЯМИ ГОРНОГО ДАВЛЕНИЯ

Специальность 01.02.07 'Мехацика сыпучих тел, грунтов и горных пород"

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора технических науй

Новосибирск 1993

Работа выполнена в Горном институте Кольского научного центра Российской Академии наук.

Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор - Егоров П.В. доктбр технических наук, профессор - Влох Н.П. доктор технических наук, профессор - Борщ-Компониец В.И.

Ведущее предприятие: Научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела (ВНИМИ), г.Санкт-Петербург.

Защита диссертации состоится (¿¿€>/<¿¿1. 1993 г. в /О час. на заседании специализированного совета Д 003.17.01 при институте Горного дела СО РАЛ (630091, Новосибирск, Красный проспект, 54). С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИГД СО РАН. ' /У

Автореферат разослан !'_х Xм сАСйЛ, 1993 г.

Ученый секретарь специализированного Совета доктор технических наук,

профессор

ОЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИК! РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Постоянно растущая потребность в минеральном сырье ведет к увеличению объемов добычи полезных ископаемых и различного рода подземного строительства. Это приводе? к углублению горных работ до 800-1200 м и к соответственному ухудшению горно-геологических условий, что обусловливает существенные трудности при управлении горным давлением. 1Ероблема управления горным давлением на больших глубинах сама по себе одна из самых актуальных и сложных задач современной горной науки. В тектонически напряженных массивах сложность этой задачи возрастает, поскольку принципиально меняется понятие больших глубин, а опасность динамических проявлений горного давления-отмечается уже на глубине 200-300 и от дневной поверхности.

Многочисленныш исследованиями отечественных и зарубежных ученых тектонические напрякения установлевн практически во всех районах, где имеют место современные горообразовательные процессы. Так по данным, экспериментальных определений в породах кристаллического и складчатого, фундамента горизонтальные напряжения превышают вертикальные в 60% случаев, в осадочных породах в 1520%. Причем это превышение может достигать до 5-10 раз и именно горизонтальные напряжения определяют особенности проявлений горного давления и устойчивость конструктивных элементов систем разработки и комплексов различных выработок. Поэтому в тектонически напряженных массивах весьма актуален прогноз напряженного состояния еще на-стадии геологоразведочного процесса и обязательный учет его в проектных решениях. Закономерности напряженно-деформированного состояния (НДС) пород в нетронутом шссиве и в элементах систем разработки существенно иные, чем в массивах с чисто гравитационным полем напряжений. Поэтому необходимо выделить факторы, определяющие распространенность тектонических напряжений в верхней части земной коры, обосновать модельные представления ранговости полей напряжений и соответствующего их учета при ведении горных работ.

Крупномасштабные горные работы в тектонически напряженных массивах существенно изменят геодинамический режим в прилегающих районах, что в свои очередь вызывает такие грозные явления как"собственно горные удары в различных выработках и целиках, гак и горно-тектонические удара и техногенные землетрясения за ' счет взаимного перемещения крупных блоков пород по соответствуй-

щим тектоническим разломам. Вопросы формирования таких опасных катастрофических событий, условий высвобождений накопленной потенциальной энергии под воздействием, естественных и техногенных факторов находятся в начальной стадии исследований.

Рассматриваемая в диссертационной работе проблема управления динамическими проявлениями горного давления- на основе новых представлений о формировании напряженного состояния массивов скальных пород актуальна й представляет собой весьма важную в научном и народнохозяйственной значении задачу.

Исследования выполнены в рамках плановых тем Горного института Кольского научного центра РАН по заданиям QI.0I.H3 важнейшей научно-технической проблема ЗЖГ СССР 0.74 "Сейсмология и сейсмостойкое-строительство" в 1981-1990 гг., в рамках важне&пих государственных научно-технических программ № 16 "Безопасность населения а народнохозяйственных объектов с учетом риска возникновения природных и техногеншх катастроф" и & 18 "Глобальные изменения природной среды и климата" (Постановление К 413 СМ СССР от 18.05.1985 г., РАН СССР от 10.08.1981 г., й 10103-1017 и от 3.12.1990 г., £ 10103-1015), а также программа ГЕЙТ СССР по "Создавш и внедрению эффективной и безопасной технологии ведения горных работ, систем автоматизированного прогноза удароопас-ности при разработке удароопасннж родных и нерудных месторождений и'строительстве подземных сооружений на 1986-1990 гг." {Постановление шаг СССР & 552 от 29.10.1985 г., РАН СССР от 28.11. 1985 г., № 10103-2027) под руководством и непосредственном участии автора.

Целью диссертационной работы является установление закономерностей распределения тектонических напряжений в верхней части земной коры с учетом действия естественных и техногенных факторов, для создания научных основ геомеханического обоснования.безопасной отработки месторождений и проходки комплексов различных подземных выработок в высоконаяряженных скальных массивах.

Инея работы состоит в использовании особых свойств тектонически напрятанных массивов для наиболее полного -соответствия применяемых конструкций горных выработок и элементов систем разработки геоыеханическим и горнотехническим условиям различных мес-тороадений и подземных объектов.

ЗАДАЧИ ШЗДДОВШЙ:

- разработать методические основы диагностики тектонических напряжений в верхней -части земной коры на различных стадиях разведки и освоения месторождений;

- исследовать факторы, определяйте закономерности распределения тектонических напряжений в блочных структурах различного ранга;

- разработать прогностическую модель напряженного состояния скального массива с учетом действия естественных и техногенных факторов;

- выявить закономерности изменения напряженно-деформированного состояния пород и устойчивости одиночных горных выработок в тектонически напряженных» массивах;

- установить особенности перераспределения тектонических напряжений при отработке месторождений системада с обрушением покрывающих пород и .иг влияние на устойчивость конструктивных элементов;

- выявить техногенное воздействие крупномасштабных горных работ на изменение геодинамяческого режима региона и динамические проявления горного давления;

- разработать методические положения выбора способов управления горным давлением при сооружении подземных выработок и разработке рудных месторождений в тектонически напряженных массивах;

. - разработать и внедрить результаты исследований в виде за- . ютэчений, рекомендаций, технологических регламентов, методических указаний при отработке глубоких горизонтов рудников Кольского полуострова с обеспечением безопасности горшх работ.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Для решения поставленных задач проводились комплексные инструментальные определения напряжений в нетронутом массиве, многолетние наблюдения за изменением напряженно-деформированного состояния вокруг выработок, очистных пространств при техногенном воздействии на массив, лабораторные испытания на образцах, математическое моделирование с применением численных методов, статистическая обработка и анализ натурных наблюдений, экспершенталь-' ных данных в массиве и на образцах.

Основные научные положения •работа, шкосимые на защиту:

- иерархическая структура формирования тектонических напряжений в верхней части земной коры, обусловленная воздействием факторов различного масштабного .уровня (глобальных, региональных, локальных, точечных), на основе .которой обоснована прогностическая модель напряженного состояния блочного массива горных пород;

- гипотеза формирования регионального поля тектонических напряжений в пределах крупных блоковых структур отдельных плит за счет раздвига пород в рифговых зонах и давления океанической части плиты на континентальную, либо континентальной плиты на континентальную, удовлетворительно согласующаяся с данными реконструкции полей напряжений по новейпей разломной тектонике, механизм очагов землетрясений, либо, непосредственных экспериментальных определений;

- установленные закономерности распределения локальных и частных полей тектонических напряжений в зависимости от основных природных факторов: современных поднятий земной коры, глубинных разломов различного ранга, блоковой структуры массива, рельефа, кольцевых геологических .структур, упругих свойств пород, нарушен-ности массива трещинами;

- методология диагностики напряженного состояния массивов скальных пород на различных стадиях геологоразведочного процесса и освоения месторождений, основанная на принципах последовательных приближений, аналогий и выборочной детализации;

- преимущественное влияние тектонических напряжений на механизм формирования напряженно-деформированного состояния в элементах систем разработки и различных подземных сооружениях, характер проявления и параметры горного давления;

- повышенная устойчивость кровли выработок, камер, подрабо- -танной толда пород висячего бока при действии в массиве гравитационно-тектонических напряжений и необходимость защиты конструктивных элементов систем разработки не только от вертикальных напряжений, но, в первую"очередь, от горизонтальных напряжений;

- явление изменения геодннашгаеского режима земной коры в районах крупномасштабной отработки смежных месторождений, связанное с выемкой и перемещением больших масс горных пород, выражающееся в повышенной интенсивности динамических проявлений горного давления на подземных рудниках, увеличении числа микроударов и собственно горных ударов, повышении сейсмичности рассматриваемого района, активизации в несколько раз скорости современных дви-

женЕй крупных участков земной коры вблизи отрабатываемых месторождений.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА РАБОТЫ

- установлена иерархическая структура формирования тектонических напряжений в верхней части земной коры, связанная с действием факторов различного масштабного уровня. Енязленн факторы, определяющие глобальные, региональные, локальные, частные и точечные поля напряжений;

- предложена гипотеза формирования избыточных горизонтальных напряжений в пределах крупных блоковых структур отдельных плит, основанная на положениях тектошкг плит, за счет раздвига пород

в рифтовых зонах к давления океанической части плиты на континентальную, либо континентальной шгитн на континентальную;

- установлены закономерности дифференциации тектонических полей напряжений в зависимости от блоковой структуры массива, влияния, рельефа поверхности, интенсивности современных поднятий участков земной коры, слоистости и кольцевых структур массива, свойств пород. Полученные данные явились основой для регионального прогноза удароопасности еще на стадии проектирования отработки месторождений и строительства комплексов подземных сооружений с учетом действия вышеуказанных факторов;

- разработана методика прогноза напряженного состояния массивов на различных стадиях геологоразведочного процесса и освоения месторождений, в основу которой положены принципы последовательных приближений, аналогий и выборочной детализации. Прогноз осуществляется по данным, анализа геологического и тектонического строения и сейсмоакгивности региона, свойств пород, материалов кернового бурения и состояния глубоких с хватав, геофизических исследований в сквазашах и с поверхности, а такне непосредственных измерений различными методами в горных выработках;

- установлены закономерности напряженно-деформированного состояния пород вокруг одиночных выработок различного поперечного сечения, в том числе и призабойной их части в объемной постановке, при одновременном действии в массиве гравитационных и тектонических напряжений с применением и без применения разгрузочных щелей в различных элементах выработок. Данн рекомендации по рациональным формам выработок, параметрам разгрузочных щелей, способам охраны- горных выработок в тектонически напряженных массивах;

- изучена динамика напряженного состояния пород вокруг очистных пространств в процессе отработки мощных апатитовых месторождений системами этажного принудительного обрушения и подэтаяной отбойки с применением самоходной -техники и изменения напряжений

в межблоковнх целиках в окрестности даух сближенных очистных пространств в зависимости от их геометрических размеров. Обоснованы предельно возможные размеры этажных блоков-целиков при отработке месторождений встречными фронтами при различном соотношении в массиве действующих вертикальных и горизонтальных напряжений. Заявлены характерные зоны вблизи выработанных пространств на раз-летных этапах развития очистных работ и пространственном их расположении, в пределах которых превалирующее влияние могут оказывать как вертикальные, так и горизонтальные напряжения, либо их комбинация. Разработан алгоритм расчета напряжений в любой из этих зон с целью оценки устойчивости подготовительных выработок в различные периода их службы;

- выявлены закономерности распределения напряжений в подработанной покрывающей толще, роль тектонических напряжений в повышении ее устойчивости, а также особенности развития самообрушений покрывающей толщи при различных силовых факторах и параметрах подработки;

- численными и аналитическими методами выполнена оценка изменений ДПС массива при выемке больших горных масс в случае отработки сблшенннх месторождений. Выемка горной массы при действии в массиве тектонических напряжений и гористом рельефе поверхности сопровождается волнообразными знакопеременными деформациями массива, которые зависят от объемов и размещения выемок. Показано, что измеренные деформации на отдельных участках превышает

■ критические значения упругих деформаций, что свидетельствует о переходе массива в локальных областях в запредельное состояние и соответствующем изменении геодинаыического режима рассматриваемого региона;

- определены условия формирования удароопасной ситуации в конструктивных элементах систем разработки, а также формирования горно-тектонического удара путем вспарывания перемычки между сближенными разломами в гравитационно-тектоническом поле напряжений. Созданы научные основы разгрузки и выведения из удароопас-ных условий горизонтов, отдельных участков- месторождений с помощью опережающей отработки специальных разгрузочных зон, образуемых ниже защищаемого участка или горизонта. Обоснованы локаль-

ше профилактические мероприятия с использованием камуфлетшго взрывания шпуров, бурент разгрузочных щелей, выбора направления расположения выработок, рациональной формы их поперечного сечения, крепления выработок;

- - разработаны методические основы выбора и сооружения комплексного геодинамическцго полигона с соответствующим аппаратурным оснащением дня контроля во времени техногенных деформаций массивов под влиянием горных работ;

- разработаны и доведены жо практической реализации способы управления горным" давлением, повышения устойчивости выработок, конструктивных элементов систем разработки, поддержания горных выработок с учетом пространственного распределения вертикальных и горизонтальных напряжений ж их изменений вблизи горных выработок и очистных пространств.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается:- многочисленными и длительными комплексными измерениями (в течение более 20 лет) в натурных условиях (свыше 200 станций) напряженно-деформированного состояния пород на-рудниках Кольского полуострова и Таджикистана;.

- анализом проявлений горного давления и научным обобщением результатов измерений напряжений по другим месторождениям и регионам в СССР и за рубежом;

- сопоставимостью данных численного моделирования и аналитических расчетов с фактическими данными, полученными инструментальными методами и по данным визуальных наблюдений за состоянием вы- . работок и проявлениями горного давления в них; контрольными рас-четамй устойчивости выработок для всех глубоких горизонтов подземных рудников Хибинского и Ловозерского массивов на Кольском полуострове, Такобского месторождения и Дангаринского тоннеля в Таджикистане;

- положительными результатами многочисленных внедрений (свыше 50) геомеханического обоснования технологических решений отработки более 200 шш.т руды на рудниках Ш "Апатит" и Ловозерского ГОКа на Кольском полуострове.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ РАБОТЫ

- разработана- классификация массивов горных пород по уровню тектонических напряжений и ожидаемым формам проявлений горного давления в них;

- обоснован инженерный штод оценки устойчивости капитальных и подготовительных выработок при действии естественных и техногенных факторов при ведении горных работ в скальном массиве;

- разработаны принципы выбора и регламентирующие требования для сооружения устойчивых конструкций выработок и рационального ведения горных работ в высоконапряженных удароопасных породах Хибинского и Йовозерското массивов. Сформулированы ограничительные параметры отработки месторождений на новых участках и горизонтах в условиях удароопасности и тектонической напряженности пород;

- обоснованы способы региональной и локальной разгрузки массива от высоких горизонтальных нащхяаений с применением разгрузочных щелей и защитных зон в различной их модификации, позволяв>-щие обеспечить устойчивое состояние выработок в течение всего срока их службы при минимальных затратах на поддержание;

-г установлены взаимосвязи размеров зон нарушенных пород вокруг капитальных и подготовительных выработок от основных горногеологических ж технологических факторов, позволяющие обосновать возможную нагрузку на крепь и рациональные ее параметры;

- разработаны ноше способы оценки напряженного состояния и удароопасности пород в массиве, защищенные авторскими свидетельствами, позволяющие также контролировать 'эффективность профилактических противоударных мероприятий.

РЕАЛИЗАЦИЙ РАБОТЫ

Результаты исследований и специальных разработок доведены до практического использования и внедрены в практику проектирования и отработки рудных месторождений, строительства комплексов подземных сооружений.

По запросам горного производства автором или при его участии подготовлено более ICO специальных заключений и рекомендаций по вопросам прогноза устойчивости выработок и конструктивных элементов систем разработки, безопасным способам ведения горных работ в высоконапряженных скальных массивах, экономический эффект 10

от внедрения которых составил более 2.0 млн.руб. (в ценах 90 г.).

Научные разработки и положения диссертации использованы при составлении 12 нормативно-методических документов как межотраслевого, так и регионального уровней.

Отдельные положения исследований автора кашли отражение в геомеханических обоснованиях к регламентам на отработку глубоких горизонтов Кировского, Юкспорского и Расвумчоррского рудников производственного объединения "Апатит", а такие рудников "Нарна-сурт" и Тмбозеро" Ловозерского ГОКа и использованы проектными институтами Гипроруда и Гиредмет при составлении проектов отработки глубоких горизонтов.

Методические разработки автора по изучению и контролю напряженно-деформированного состояния массива нашш применение в геологоразведочных организациях МинГео СССР, в ряде учебных, научно-исследовательских институтов и горнорудных предприятий страны.

АЙРОЕАЦИЯ РАБОТЫ

Основные положения диссертации докладывались и получили одобрение: на Всесоюзных семинарах по измерению напряжений в массиве (Новосибирск, 1Э7Г, 1975, 1977, 1979, 1982, 1984, 1986, 1990), на Всесоюзных конференциях.и семинарах по механике горных пород (Фрунзе, 1978; Тбилиси, 1985; Фрунзе, 1989; Апатиты, 1980; Апатиты, 1983; Апатиты, 1986), на Ш ж 17 Международных конгрессах по инженерной геологии (Испания, 1976; Индия, 1982), на Международном симпозиуме ш проблемам инженерной геологии в гидротехническом строительстве (Тбилиси, 1979), на ХХУШ Коллоквиуме по механике подземных сооружений (Австрия, 1979), на 17 и ГО Международных конгрессах по маркшейдерскому делу (Аахен, 1979; Ленинград. 1988), на Международном симпозиуме по полевым измерениям в геомеханике (Швейцария, 1983), на 71 ж Ш ¡Международных конференциях по численным методам в геомеханике (Австрия, 1988; Австралия, 1991), на международном симпозиуме "Напряженное состояние пород и измерение напряжений в породах" (Швеция, 1986), на УП Международном симпозиуме по современным движениям земной коры (Таллин, 1986), на Совещаниях по проблемам разработки рудных месторождений на больших глубинах (Москва, 1984; I98S), на научно-техническом семинаре по горной геофизике (Батуми, 1985), на Всесоюзных школах-семинарах "Физические основы прогнозирования разрушения горных пород" (Фрунзе, 1985; Иркутск, 1988), на Всесовз-

них конференциях "Цробдемы механики подземных сооружений" (Ленинград, 1976; Гула, 1981), на Всесоюзных симпозиумах по изучению современных движений земной коры на геодинамических полигонах (Ленинакан, 1980; Дагомыс, 1988)-, яа 7 Всесоюзной конференции "Проблемы инженерной геологии в.связи с промышпенно-гражданским строительством и разработкой месторождений полезных ископаемых" (Свердловск, 1984), на УН ^Всесоюзной конференции Вузов СССР с участием научно-исследовательских институтов (Москва, ЩИ, 1981), на ХОТИ Горно-металлургическом конгрессе Фрайбергской горной академии (Фрайберг, 1985), на УЯ Международном конгрессе ш механике горних пород (Германия, Аахен, 1991), на Международном симпозиуме по оценке и предотвращению явлений разрушения при ведении инженерных работ в скальных породах (£урция, 1993), на научных семинарах МГЙ, ЛИ, ЕЕШИ, 0353, ШЕОНа; экспонировались на ЩЕИ СССР. Автору за создание и внедрение методов управления горным давлением на основе экспериментальных данных о напряженном состоянии массива горных пород при подземной разработке рудных месторождений в составе коллектива присуждена Государственная премия СССР в области науки и техники за 1989 год.

ЯУШШЩ

Результаты исследований опубликованы в 120 печатных работах, из них 45 публикаций, включая 4 монографии, 10 авторских свидетельств на изобретения, отражают основное содержание диссертации.

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТ

Диссертация включает введение, восемь глав, заключение и •приложения, изложенных на 402 страницах текста, 175 рис.,

8 таблиц, списка литературы из 386 наименований и 23 приложения.

На различных этапах исследований и в решении некоторых задач принимали участие сотрудники лаборатории механики горных пород Горного института Кольского научного центра АН СССР. Автор выражает благодарность проф., доят.техн.наук Г.А.Маркову за многолетнее сотрудничество, помощь и ценные советы при выполнении работы, коллегам по работе Горного института КНЦ АН СССР, а также инженерно-техническим работникам ГО "Апатит", Ловозерского ГОКа, проектных и научно-исследовательских институтов за сотрудничество

при разработке, промышленной проварке и внедрении научно-методических положений и рекомендаций по управлению горным давлением.

СОДЕЖШЕ РАБОТЫ

Формирование тектонических напряжений в верхней части земной коры и особенности проявлений горного давления при ведении горных работ.

Успешное решение вопросов подземного строительства и эксплуатации месторождений возможно на современном этапе только на основе количественного прогнозирования и учета напряженно-деформированного состояния массивов горных пород под воздействием всех определяющих это состояние факторов: тектонофизическая и инженерно-геологическая ситуация, физические свойства пород, характер воздействия дополнительных силовых полей. Среди последних решавшую роль играют- тектонические напряжения, учет влияния которых возможен в.настоящее время только на основе результатов непосредственны?: натурных определений.

Многочисленными исследованиями отечественных и зарубежных ученых тектонические напряжения установлены практически во всех районах, где имели место в прошлом или отмечаются в настоящее время горообразовательные процессы.

Особый вклад, в изучение тектонических напряжений внесли следующие отечественные ученые: Е.В.Артшков, И.Т.Айтматов, С.А.Ба-тугш, ИЛ.Батугина, Д.М.Бронников, Н.Н.£улин, Н.П.Влох, Ы.В.йоа-ский, Г.А.Голодковская, A.B.Зубков, П.В.Егоров, Ж.С.Ержанов, Г.С. Золотарев, П.Н.Кропоткин, Г.А.Крупенников, Д.М.Казикаев, М.ВДур-леня, 'КЛ.Кожогулов, Г.А.Марков, И.А.Мамбетов, И.М.Петухов, А.Д. Сашурин, В.Я.Степанов, И.А.Турчанинов, Н.А.Филатов, Ю.Й.Чабдаро-ва, Е.П.Чистяков, А.Т.Шаманская, Е.И.Шзмякин, Б.В.Щрепп, В.С.Ямщиков, Н.Г.Яяымов и др.

Из зарубежных исследователей следует выделить следующих: А.Ватцнауер, Н.Хаст, ЕЛиман, Л.Оберт, Л.Мюллер, Ч.Дкегер, Б.Хай-мсон", Г.Хергет, Е.Браун, Е.Хоек, Д.Денхам, М.Зобак, О.Стефанссон, и др.

Этими исследованиями установлен факт широкой распространенности тектонических напряжений в верхней части земной коры как в изверженных кристаллических породах, так и в осадочном (метамор-физованном) комплексе пород.

Суммарное поле напряжений в массиве определяется совместным

действием гравитационного и тектонического полей, соотношение . между которыми меняется в значительных: пределах. Тектонические поля напряжений связывается с нввейшшк ж современными движениями шит и блоков земной коры.

Проблеме установления взаимосвязи тектонических напряжений с динамическими проявлениями горного давления в выработках и конструктивных элементах систем разработки, в том числе в наиболее опасной форме горно-тектонических ударов и техногенных землетрясений, уделялось' достаточно много внимания в работах С.А.Еатугина, П.В.Егорова, В.И.Борщ-Компонийца, Н.П.Влоха, И.МЛетухова, ИЛ. Батугшой, В.А.Ошрнова, Г.АЛаркова, И.Т»Айтматова, Е.И.Шемшш-на, М.В.Еурлеки, 0 .И.Чернова, Г.И.1^яакова, ИЛ'.Бадирашвизш, Г .ГЛ. Гелашвили, Н.М.Проскурякова, Г.А.Соболева, В.Банковского и др. При этом было показано, что при своевременном учете тектонических напряжений достигается существенное уменьшение вредных проявлений горного давления,сокращаются затраты, связанные с поддержанием выработок, повышается безопасность горных работ.

Несмотря на многочисленные выполненные исследования причины избыточной.напряженности массива пород в верхней части земной коры, ее крайне неравномерной распространенности по площади и с глубиной не установлены, хотя отдельные объяснения на конкретных месторождениях имеются. Не проведены системные исследования роли основйых горногеолг отческих факторов в дифференциации тектонических напряжений в массиве горных пород ж> площади и с глубиной, принципиальное значение имеет обоснование модели формирования избыточной напряженности в верхней части земной коры в блоках различного масштабного уровня, исследование закономерностей перераспределения тектонических напряжений под воздействием естественных и техногенных факторов. Важной представляется задача созда--ния методики прогноза напряженного состояния на различных стадиях геологоразведочного процесса и освоения месторождения, с тем чтобы можно было учесть геоыеханические особенности тектонически напряженных массивов еще на стадии проектирования отработки месторождений и проходки комплексов различных выработок- Не в полной мере созданы методические основы управления горным давлением, особенно в динамической форме, в одиночных выработках и в конструктивных элементах систем разработки при преимущественном дей-• ствии в массиве горизонтальных тектонических напряжений. Новой представляется проблема проявления техногенной сейсмичности в тектонически напряженных массивах при ведении крупномасштабных

горных работ, организации мониторинга массива в таких районах. Пока не изученным остается вопрос о механизме развития разрушений при реализации техногенных землетрясений в массивах с упорядоченной системой трещин при ведении горных работ (при сложном гравитационно-тектоническом поле напряжений).

Анализ состояния нроблеш позволил сформулировать цель и задачи исследований.

Разработка методических принципов диагностики тектонических напряжений в массиве пород на различных стадиях разведки и освоения нудных месторождений.

К настоящему времени разработан и опробован довольно широкий спектр экспериментальных ж аналитических методов оценки напряженного состояния пород в массиве, каждый из которых имеет некоторые ограничения как по условиям применения, так и по качеству получаемой информации, но оптимальное ко индексирование их может обеспечить необходимое знание об НДР массива на всех стадиях геологоразведочного процесса и инженерно-геологических изысканий, строительства и эксплуатации горнодобывающих предприятий и подземных сооружений. Именно такое комбинирование- положено в основу методики прогноза напряженного состояния пород в массиве на стадии разведки и инженерно-геологических изысканий. В соответствии со стадиями геологоразведочного процесса вместе с ростом информации об объекте техногенного воздействия идет постоянное уточнение параметров поля напряжений, которое обеспечивается использованием более специализированных и более сложных экспериментальных определений.

На стадии региональной разведки по материалам геологии а тектоники района дается общая оценка характера напряженного состояния пород в массиве: является оно гравитационным или обусловлено суммарным воздействием гравитационного и тектонического полей.

На поисковой стадии широко "используют методы наземной геофизики, при этом наибольшее применение находит сейсмическая разведка. На основе анализа кинематических и динамических параметров -упругих волн можно дать прогноз о распределении напряжений по ла-терали и вертикали в пределах изучаемых структур, могут быть выделены блоки с аномально низкими и аномально высокими напряжениями.

Да стадии разведочного бурения возможности изучения напряженного состояния значительно расширяются. Здесь могут быть ис-

пользованы метода сейсмического каротажа скважин, вертикального сейсмического просвечивания,' метод гидроразрыва пород в стенках скважин, а также методы, основанные на анализе разрушения керна и поперечного сечения скважин, а. также азимутального искривления ствола скважин. На 'ряд методов оценки напряженного состояния получены авторские свидетельства (а.с. J6 1273555, а.с. № I2426I3, а.с. JE 1208237, а.с. & I2393I9, а.с. & I32I8I5, а.с. № I3285I5, а.с. Л 1357593, а.с. № I4I3243), а наиболее.важные методические разработки детально осзещены в диссертации. В процессе эксплуатационной разведки на стадии разработай месторождения, когда пройдены горные выработки, определение полного тензора напряжений осуществляется по данный разрушения поперечного сечения выработок, а также комплексом сейсмоакустических методов* и методом разгрузки.

Конечным итогом изучения напряженного состояния пород на стадии эксплуатационной разведки являются карты напряжений, необходимые для проектирования безопасной и экономичной технологии отработки месторождений полезных ископаемых. _

На основе выполненных исследований сформулированы принципы дифференциации напряженного состояния шахтных полей, учитывающие соответствие параметров геомеханической модели практическим задачам горного производства, генетическую модель напряженного состояния массива пород, сомасшгабность области эксперимента и изучаемого производственного объекта и соотношения их размеров с характерными размерами основных' типов неодаородносгей в массиве пород, оптимальное сочетание расчетных данных и экспериментальных определений напряжений, многофакторный подход к изучению напряжений на всех стадиях освоения геомеханического пространства рудника.

Геомеханические особенности тектонически'напряженных массивов. Разработка модельных представлений с джЁФеренгоадш тектонических напряжений в верхней части земной корн с учетом влияния естественных (природных) факторов.

Автором, основываясь на положениях работ М.В.Гзовского, H.H. Николаева, Я.Н. Николаева, В.А.Ккркинского, О.И.Еущенко и др., выделены поля напряжений различного масштабного уровня: глобальные, региональные, локальные, частные, точечные, а также факторы их определяющие. Проявление глобальных .напряжений на континентах бо-. лее характерно для эпох формирования крупных материков-мегаконти-нентов. Региональные напряжения в литосферных плитах объясняются с позиций тектоники плит. Локальные и частные поля напряжений

формируются в блоках меньшего структурного уровня, оконтуренных разломами соответствующего ранга при действии на границах этого блока региональных либо локальных -напряжений. Эта схема позволяет рассматривать с единых позиций во взаимодействии тектонические структуры земной коры, тектонические движения и поля напряжений.

Рассмотрено влияние природных факторов на формирование полей напряжений различного ранга по данным численного моделирования и натурных измерений в различных по геологотектоническим условиям блочных массивах.

При этом предполагается, что региональные поля напряжений в крупных структурах типа отдельных континентальных плит формируются за счет взаимодействия литосферных плит в зонах субдукции, столкновения плит, скольжения либо сдвига шшт друг относительно друга. Предложена расчетная схема формирования напряженно-деформированного состояния в Евро-Азиатской плите за счет раздвига пород в рифтоных зонах и давления океанической части плиты на континентальную, а также континентальной плитн на континентальную (рис. I).

Б качестве крупных блоков для моделируемой части Евро-Азиатской плиты взяты выделенные" Л.И.Красным глобальные геоблоки; Причем схема существенно упрощалась. Упругие свойства в разломах задавались на порядок меньше, чем в самих блоках. Задача решалась в упругой постановке методом граничных интегральных уравнений.

При рассмотрении блочной среды отмечается неоднородность и мозаичность распределения напряжений б® и бу . Характерным является в каждом из блоков неравенство главных нормальных напряжений. Преимущественное направление максимального сжатия определяется йространственным положением блока в модели, положением основных разломов, разделяющих геоблоки, формой блока и его положением относительно границ модели. Соотношение главных напряжений в каждом из блоков также различное (изменяется от 1.0 до 3.0), причем превалирующим в одном блоке может быть субмеридаональное сжатие, а в другом субширотное, либо промежуточное положение.

Предложенная модель формирования регионального напряженного состояния за счет упругого взаимодействия плит удовлетворительно объясняет неоднородность поля напряжений в пределах крупных плит и согласуется с данными, полученными другими методами. Для выяснения особенностей напряженного состояния каждого из блоков необходимо установить более детально границы геоблоков, свойства пород в каждом блоке и оконтуривающих их разломах, а также условия

И3?

Рис. I. Схема формирования океанической рифтовой зоны (а) и избыточных горизонтальных тектонических напряжений (б) в континентальной плите за счет взаимодействия'океанической и континентальной частей плиты

а) - I - литосфера; 2 - астеносфера; 3 - направление движения материала лито-, и астеносферы; 4 - конвективные течения;

5 - рифтовая трещина;

б) - схема нагруженности; 2 - рифтовая зона; 3 - направление движения в рифтовой зоне; 4 - направление движения плит.

взаимодействия блоков.

Условия взаимодействия блоков изучались методом граничных элементов в условиях независимого действия горизонтальных равномерно распределенных на бесконечности сил Т и гравитационных сил. Изучение напряженного состояния во взаимодействующих блоках в математической постановке с некоторой идеализацией свелось к исследовании напряженно-деформированного состояния однородной (или слоистой) полуплоскости с одиночным (или несколькими) наклонным слабым включением, выходящим на поверхность. Исследовалось 4 варианта: I) одиночный разлом в однородном массиве с различными углами падения; 2) то же, но на "мягком" основании; 3) блок, оконтуренный двумя разломами, падавшими в противоположные стороны; 4) то же, но разломы у основания соединены дополнительным горизонтальным разломом. Связь между основанием и блоками жесткая. Во втором варианте сделана попытка смоделировать блоки или плиты, "плавающие" на поверхности некоторой вязкой среды, имитирующей мантию.

Выявлена повышенная концентрация горизонтальных напряжений в нижней части пододвигающегося блока и пониженная - в надвигаю-.щейся части при действии в- нетронутом массиве .лишь тектонических напряжений. При действии в нетронутом массиве лишь гравитационных напряжений в. нижней части пододвигающегося блока горизонтальные напряжения: 6Х «гЛтН. а в надвигающейся - бх э» ЛуН •

Для варианта "плавающих" блоков получены данные о пошшен-ной концентрации горизонтальных сжимающих напряжений в пододвигающемся блоке, а также вблизи контакта высокоупругих и слабоупругих пород, особенно в окрестности разлома, что позволяет прогнозировать наиболее опасные участки в массиве по динамическим проявлениям горного давления при ведении горных работ, а также более корректно интерпретировать результаты натурных измерений напряжений в различных блоках.

Локальные поля напряжений применительно к блоковой структуре Кольского полуострова изучались численным моделированием с применением метода конечных элементов. Моделировалось влияние главных глубинных разломов, распространяющихся на большую глубину (практически до поверхности Мохо), что позволило в первом приближении рассматривать плоское сечение, достаточно удаленное от дневной поверхности. Распределение напряжений <5Х и бу в такой блочной среде является довольно сложным. Прежде всего следует отметить, что величины напряжений в зависимости от расположения

рассматриваемого участка в блочном массиве, могут отличаться друг от друга до 20 раз. При атом ориентация главных напряжений в раз-ломных зонах существенно .отличается от ориентации в окружающем массиве, б различных блоках главные напряжения имеют раздую ориентацию, . однако в большей части массива это направление субмери-дионально, несмотря на то, что на "бесконечности" действуют равные по величине усилия.

' Установлена взаимосвязь ориентации и величины максимальных сжимающих напряжений в массиве с положением и механическими характеристиками геологических структур. В слоистых геологических кольцевых структурах (типа 'Хибинской и Ловозерской интрузий) горные породы с более высокими значениями упругих свойств-воспринимаю? на себя большую величину нагрузки, при этом максимальные напряжения в них ориентируются параллельно границам слоев. В наименее жестких породах максимальные сжимающие напряжения ориентируются почти'перпендикулярно границам кольцевых структур. Вблизи разломных зон максимальные сжимающие напряжения ориентируются параллельно границам разломных зон независимо от упругих свойств в слоях кольцевых структур, а в самих разломных зонах максимальные напряжения ориентируются перпендикулярно границам этих зон.

В массивах гористого рельефа при действии на бесконечности равномерно распределенных горизонтальных тектонических сил, располагаемых ниае уровня долин, наблюдается существенная концентрация горизонтальных напряжений под дном долин, зависящая от радиуса кривизны долины. В нагорных частях, возвышающихся над уровнем дна долее (в выступах), б^Т.

До данным натурных. определений напряжений в нетронутом массиве Хибинского и Ловозерского массивов, а также в центральном Таджикистане подтверждено, что-слои с более высокими значениями упругих характеристик воспринимают большую нагрузи и в них. отмечаются повышенные напряжения. В слабых нарушенных породах вследствие пластических деформаций и разрушений тектонические горизонтальные напряжения минимальны шш полностью отсутствуют. Взаимосвязь между значениями модуля упругости и величиной максимальных сжимающих горизонтальных напряжений аппроксимируется зависимостью:

б3 = 15+ 5 -10 4*Е , МПа (I)

при значении модуля упругости

3-104МПа«Е <10-Ю4МПа Таким образом, в зависимости от ранга изучаемого поля напря-

жений необходимо учитывать те ели другие факторы, являющиеся определяющими для этого масштабного уровня. Эта ранговая зависимость позволяет использовать метод последовательного математического моделирования, в процессе которого напряженное состояние блоков низшего ранга используется в качестве граничных условий для исследования напряженно-деформированного состояния блоков более высокого ранга (с позиций делимости блоков). При этом в блоках высшего ранга возможен более точный учет особенностей формы, строения и свойств элементов, составляющих этот блок. Исходя из вышеизложенного, в работе предложена блок-схема исследования напряженного состояния массивов блочного строения.

Закономерности распределения напряжений в нетронутом массиве по данным экспериментальных определений.

Для проверки выдвинутого положения о формировании тектонических напряжений за счет взаимодействия плит в районах с различной интенсивностью современных блоковых движений земной коры поставлены и проанализированы результаты измерений напряжений на территории Кольского полуострова, относящейся к стабильным щитам, а также на территории Таджикистана и юга Средней Азии, относящейся к зонам орогенеза. В работе дан анализ геодинамического режима регионов и массивов-объектов изучения напряженного состояния.

Исследования естественного напряженного состояния пород на . месторождениях Кольского полуострова и Душанбинского полигона выполнены комплексно, с использованием ряда методов - метод разгрузки, ультразвуковой, ударный сейсмический, метод реконструкции с использованием разломной тектоники, метод реконструкции по разрушению скважин, выработок, по искривлению стволов глубоких геологоразведочных и инженерно-геологических скважин. При этом количественные характеристики параметров поля напряжений основывались преимущественно на данных, полученных методом разгрузки. Другие методы использовались для предварительного заключения о структуре поля напряжений, приближенной- оценки величины и направления максимального сжатия в массиве, а также с целью обоснования возможности экстраполяции полученных точечных данных на рассматриваемый объем массива.

Определения напряжений выполнены более чем на 200 измерительных станциях, на каждой из которых бурилось 2-3 скважины глубиной до 10-15 м. Причем наибольший объем измерений выполнен в Хибинском массиве (порядка 150 скважин). В каждой скважине выполнялось 6-15 определений составляющих тензора напряжений за'зоной

влияния выработки. 3 общей сложности проведено более 4000 единичных определений тензора напряжений. На всех рудниках отмечается явление превышения горизонтальными напряжениями вертикальных. Причем это превышение весьма существенное до 10 раз и более на верхних горизонтах'во вмещающих .породах лежачего бока. Установле-.на, как уже указывалось ранее, взаимосвязь измеренных горизонтальных напряжений с прочностными и деформационными свойствами пород. Отмечается возрастание в 2-3 раза напряжений вблизи геологических нарушений, ориентированных вдоль разлома, по сравнению с этими же напряжениями на удалении от разлома.

Эмпирические зависимости, описывающие изменение напряжений с глубиной для различных апатитовых рудников, имеют следующий вид:

Кировский рудник: вмещающие породы . при

.п _ - Н

бЗ=30+ 7-0.01Н апатитовые руды .^Р __ Н

мпа

22+

3 20+0.01 Н

Експорский рудник:

вмещающие породы

МПа

,п

= 20+

И

6+0.01 Н

МПа

апатитовые руды р

б.

12 +

Н

МПа

'з "* 10+0.01 Н

Расвумчоррский рудник:

вмещающие породы . МЛа

апатитовые руды

бГ-25+ МПа

•100м <= Н «600м

при

,100м Я5Н *£600м

при

100м =гН <600

'3 w 12+0.01 Н

Как следует из приведенных данных, на нулевбй отметке (глубина от поверхности 800-1200 м) максимальные горизонтальные напряжения стремятся к величинамЧ 70-80) МПа во вмещающих породах и ~ (40-60) ;.Ша в апатитовых рудах. Вторая горизонтальная компонента тензора напряжений б2 составляет ориентировочно (0.4f0.7) 63 в апатитовых рудах и (0.3-0.6)<53 для вмещающих пород. Коэффициент анизотропии горизонтальных напряжений во вмещающих породах

ниже, чем в более слабых и менее упругих апатитовых рудах. Вертикальная компонента ориентировочно соответствует значениям, рассчитанным по весу вышележащей толще пород. Наблюдается выявленная ранее тенденция стабилизации с глубиной горизонтальных тектонических напряжений, уменьшение их градиента, а также отношения горизонтальных напряжений к вертикальным до значений ба/б2«(2*3), в то время как на верхних горизонтах это отношение составляло б3 /б2« (54-10) и более-

Для наиболее глубоких участков (400-500 м от поверхности) рудника "Карнасурт" в Ловозерском массиве максимальные сжимающие напряжения составляют по величине 40-50 МПа. Соотношение компонент главных напряжений характеризуется следующими численными показателями б3 : б2: б1 =5 4 : 2 : I.

Для наиболее глубоких участков рудника "Умбозеро" характерны более высокие значения максимальных сжимающих напряжений (6j<®50-70 1,Ша), что, по-видимому, связано с меньшей раздробленностью массива тектоническими нарушениями. Отмечается неравномерность распределения напряжений по площади шахтного поля как по величине, так и по направлению._На отдельных Локальных участках, приуроченных, главных обраЭом, к тектоническим нарушениям, максимальные напряжения могут достигать значений 70-80 МПа. Вертикальная компонента напряжений удовлетворительно соответствует весу пород с учетом рельефа. . "

По данным измерений напряжений на Душанбинском полигоне в орогенной области Средней Азии, отличающейся неоднородным и резко дифференцированным локальным характером тектонических движений, повышенной сейсмической активностью, выявлены высокие тектонические напряжения и при этом на сравнительно малых глубинах (200-300 м от поверхности). Величины напряжений при прочих равных условиях определяются упругими и прочностными свойствами пород и степенью накопления тектонических нарушений в массиве.

В прочных высокоупругих породах здесь также на глубине 200-(-300 м измерены тектонические напряжения величиной до 60-70 МПа. Механизм же формирования тектонических напряжений здесь такой же, что рассмотрен ранее за счет давления одной континентальной плиты на другую.

Как для территории Фенноскандии (стабильный щит), так и для территории юга Средней Азии (зона орогенеза) характерной является приуроченность тектонических напряжений в массиве к зонам современных поднятий участков земной коры, а также к зонам с

повышеиной сейсмичностью. Прослеживается линейная зависимость величины горизонтальных напряжений в массиве от скорости современных блоковых движений земной коры.

Дан прогноз напряженного состояния и удароопасности пород на перспективных к' отработке месторождениях Хибинского и Ловозер-ского массивов. Установлено, что максимальные сжимающие напряжения в рудоносных ийолит-уртитах Хибинского и Ловозерского массивов направлены вдоль дуги на всем ее протяжении, что соответствует особенностям 'строения таких слоистых кольцевых структур. При общей подчиненности направления действия максимальных напряжений параллельно основным структурам, отдельные его флуктуации могут быть обусловлены различием в свойствах пород, а также влиянием тектонических, нарушений, различного масштабного уровня, что хорошо согласуется с данными, подученными ранее методами численного моделирования для подобных слоистых кольцевых структур.

Следует отметить, что на рассматриваемых месторождениях, где.максимальные сждаащие направления в массиве превышали 40-50 МПа, имели место.более интенсивные и.более широкие по масштабам распространения динамические формы проявления горного давления.

• Закономерности напряженно-деформированного состояния и устойчивость одиночных готжых выработок в тектонически напряженных массивах.

Закономерности распределения напряжений вокруг одиночных выработок при действии в массиве значительных горизонтальных напряжений изучались комплексом методов, включающим аналитические исследования по методу Колосова-ЭДусхелишвили, моделирование методом конечных элементов, инструментальные измерения в шахтных условиях. Изучены закономерности распределения напряжений вокруг сводчатых выработок с различной формой поперечного сечения и с .различным соотношением высоты и ширины выработки. Установлено,.' что при'действии в массиве тектонических напряжений, характерной особенностью является повышенная концентрация напряжений в кровле горизонтальных выработок. При этом концентрация напряжений на контуре в 'кровле возрастает от 2.05 для выработки с плоской кровлей до 4.65 для выработки со сводчатой ( Ьсв /В = 0.5) 1фоалей (где Исв - высота подъема свода; В - ширина выработки). Наиболее рациональной по фактору допустимой концентрации напряжений • на контуре при действии в массиве горизонтальных тектонических напряжений является выработка с шириной, превышающей высоту, т.е. вытянутая по направлении максимальных напряжений.

Изучены особенности распределения напряжений в призабойной зоне выработки в объемной постановке.задачи численными методами. Выявлены зоны наибольшей концентрации напряжений на забое выработки. Определена область в призабойной зоне, равная примерно наибольшему размеру поперечного сечения выработки, где перестает сказываться сдерживающее влияние забоя, и концентрация напряжений в кровле достигает максимальных значений. Заявлены особенности перераспределения напряжений в призабойной части выработки при образовании разгрузочной щели в кроате при действии в массиве как.-гравитационных, так ж тектонических напряжений. Показаны эффекты разгрузки массива при применении различных схем образования щели. Установлено, что наиболее рациональным вариантом является тот, при котором щель постоянно поддерживается вровень с забоем, причем щель в кровле следует создавать одновременно с под-Еиганием забоя.

Еа основе инструментальных измерений напряжений вблизи контура выработок на устойчивых участках, а также на участках с различной формой проявления горного давления установлены эмпирико-статистические критерии, опасных напряженных состояний на рудниках Хибинского и Ловозерского массивов. Прослеживается три уровня напряжений, характеризующихся различным состоянием устойчивости выработок

где бсж - предел прочности породы на одноосное сжатие в образце.

При выполнении условия (2) выработка устойчива с условной надежностью Ру « 1005?. Цри выполнении условия (3) вероятность появления хрупкого разрушения близка к единице, для этого уровня напряжений характерно проявление интенсивного стреляния,'отслоений породы, возможны горные удары. При уровне действующих напряжений на контуре или вблизи ёд» (0.5-0.8) бкнс вероятность реализации хрупкого разрушения пород на обнажениях составляет 70%. Численные значения полученных критериев опасности хрупкого разрушения подтверждаются и на других месторождениях в более широком диапазоне изменения свойств пород и масштабного фактора.

Рассмотрены схемы формирования разрушений в приконтурном массиве выработок. В общем виде выделено 4 зоны с различным состоянием пород внутри каждой из нихг зона (Г) - условно-мгяовекяо-

ба > О.вбсэн: 0.3бсэн; *£ба «0.8бсж

э

(2)

(3)

(4)

го разрушения, в которой действующие напряжения- превышают прочность порода в условиях, объемного напряженного состояния; зона (П) - постепенного отслаивания пород, .в которой действующие нал-ряжения превышают половину предела прочности пород на одноосное сжатие; зона (Ш), - в которой выполняется условие скола пород по трещинам, названа нами нарушенной зоной. Далее выделяется зона (1У), представляющая ненарушенный массив. Обоснованы методы и предложены формулы для оценки размеров различных зон разрушения в приконтурном массиве, учитывающие влияние основных горногеологических и технологических факторов при проходке и эксплуатации выработок. Расчетные значения параметров различных зон хорошо коррелируют с экспериментально установленными в выработках и могут приниматься в качестве предельных характеристик при выборе нагрузки на крепь в рассматриваемых условиях.

Рассмотрены и обоснованы способы снижения напряжений на контуре выработок при действии в массиве преимущественно горизонтальных напряжений, сводящиеся к:

- рациональному' их расположению в пространстве относительно направления тектонических сил;

- выбору оптимальной формы поперечного сечения;

- рациональному взаимному расположению выработок друг относительно друга и относительно границ очистных пространств; ,

- защите особо ответственных выработок с помощью выработок большого сечения, цроходимых в непосредственной близости от охраняемых;

- защите выработок с помощью щелей, создаваемых бурейием и взрыванием над или сбоцу от охраняемой выработки;

- щелевой (скважинной) разгрузке приконтурного массива.

Показано, что основные принципы и способы охраны горных выработок при действии тектонических напряжений аналогичны общим принципам охраны подземных выработок в условиях высокого горного давления. Отличие состоит в том, что в первую очередь приходится учитывать, уменьшать или предотвращать действие субгоризонтальных напряжений, существенно превышающих вертикальные. Кроме того, в зависимости от уровня тектонических напряжений мероприятия по охране выработок необходимо осуществлять даже на относительно небольших глубинах от поверхности.

Управление напряженным состоянием массива при разработке мощных рудных месторождений системой этажного принудительного обрушения.

Одним из основных геомеханических факторов удароопасных месторождений Хибинского массива, определяющих устойчивость выработок и конструктивных элементов систем разработки, является высокая тектоническая напряженность'пород. По величине тектонических напряжений участки апатитовых рудников подразделяются на три класса:

I - сильнонапряженные' 40 МЕа;

П - средненапряженные 20-40 МПа;

Ш - слабонапряженные 20 МПа.

Глубинные горизонты апатитовых месторождений, расположенные ниже уровня долин, по приведенной классификации относятся к средне и сильнонапряженным и имеют сложные условия по горного давлению. Особенно острой эта проблема становится при отработке месторождений встречными фронтами на уменьшающейся целин, что имеет место на: всех трех подземных рудниках. Учет нового фактора (проявления горных ударов) потребовал разработки и обоснования новых рекомендаций и мероприятий по совершенствованию (по фактору прочности) конструктивных элементов систеш разработки и размещению комплексов различных, выработок при действии в массиве гравитационно-тектонического поля напряжений.

■Напряженно-деформированное состояние пород вокруг очистных пространств изучала комплексным методом, включающим моделирование на фотоупругих материалах, численное моделирование методом конечных элементов, натурные измерения в шахтных условиях. Для установления закономерностей распределения напряжений при сложной конфигурация очистного пространства задачи решали в объемной постановке.

Изучена динамика напряженного состояния пород вокруг одиноч- ' вых очистных пространств в процессе отработки мощных апатитовых месторождений системами этажного принудительного обрушения и под-этажной отбойки с применением самоходной техники, а также в меж-Злоковых целиках в окрестности двух сближенных очистных пространств в зависимости от их геометрических размеров. Выявлены характерные зоны вблизи выработанных пространств на различных эта-тах развития очистных работ и пространственном их расположении, ) пределах которых превалирующее влияние могут оказывать как вертикальные, так и горизонтальные напряжения, либо их комбинация.

При создании на горизонте двух сближенных выработанных про-:транств отмечается значимый рост коэффициентов концентрации ген-■онических и гравитационных напряжений в зоне стыковки выработан—

них пространств, возникает опасность формирования в этих зонах удароопасных ситуаций.

Поскольку глубокие горизонты апатитовых рудников отнесены к - _ сильнонапряженным п угрожаемым по горным ударам, а применение локальных мероприятий приводит к снижению удароопасности на ограниченных участках, потребовалась проработка вопросов региональной разгрузки массива с помощью защитной разгрузочной зоны, образуемой по контакту пород висячего бока. Причем в отличие от выполненных ранее исследований, рассматривалось образование защитной зоны, заглубляемой ниже горизонта откатки, для снижения напряжений в наиболее опасном элементе системы - днище блоков и на горизонте откатки. Установлено, что при создании защитной зоны по контакту висячего бока, заглубленной ниже горизонта откатки на половину высоты этажа, происходит разгрузка от 2 до 10 раз горизонтальных напряжений, действующих вкрест простирания рудного тела в сторону лежачего бока в зависимости от положения рассматриваемой точки относительно границ защитной зоны; Показано, что при горизонтальных йалряжениях в нетронутом массиве порядка 40-• -60 МПа и традиционной схеме отработки горизонта возникает ударо-опасная ситуация в зоне влияния очистного пространства. При отработке же под защитой разгрузочной зоны, заглубленной ниже горизонта откатки, напряжения практически на всем горизонте снижаются до уровня, характерного для нетронутого массива и горизонт выводится из удароопасного состояния..

Выявлены закономерности распределения напряжений в подработанной покрывающей толще для варианта системы с этажным принудительным обрушением, роль тектонических напряжений в повышении ее устойчивости, за счет перевода пород кровли из области растягивающих напряжений в область снимающих при превышении горизонтальными тектоническими напряжениями вертикальных. Отмечена значительная роль растягивающих напряжений в приповерхностной зоне в развитии самообрушений подработанной толщи, способствующих и инициирующих раскрытие с поверхности субвертикальных трещин, по которым в дальнейшем реализуются самообрушения пород висячего бока. Обоснованы различные расчетные схемы для прогноза самообрушений покрывающей толщи в зависимости от направления максимальных напряжений в массиве, соотношения глубины горных работ, длины фронта работ как по простиранию, так и вкрест простирания. Выполнен прогноз необходимых параметров подработки как по просифанию.так и вкрест простирания, для гсех трех апатитовых рудников, с тем

чтобы обеспечить выход первого самообрушения до поверхности на различных глубинах отработки.

Разработан алгоритм оценки устойчивости подготовительных выработок в различные периоды их службы. Дан прогноз наиболее опасных зон и элементов горных выработок, 'в которых могут реализовы-ваться динамические проявления горного давления на подземных рудниках. Полученные результаты позволяют прогнозировать условия, в которых окажутся горные выработки при развитии'очистных работ от начала отбойки вырезной секции до практически полной отработки горизонта.

Экспериментально изучено влияние горнотехнологических факторов на формирование нарушенной зоны вокруг подготовительных выработок в различных условиях вблизи границ очистного пространства. Даны расчетные формулы для определения размеров нарушенных зон в выработках горизонта выпуска и доставки в различные периоды их существования. Установлена относительная роль каждого из факторов в формировании зоны нарушенных пород вокруг выработок выпуска и доставки.

Методические принципы выбора способов управления горным давлением при сооружении комплексов горных выработок и разработке рудных месторождений в тектонически напряженных массивах, и их практическое приложение.

Разработаны методические основы управления горным давлением при отработке ш с око напряженных удароопасных месторождений, сводящиеся к устранению или минимизации концентрации напряжений в районе ведения горных работ, либо к снижению способности прикон-турного массива к накоплению больших запасов потенциальной энергии упругого деформирования.,

В зависимости от выделенных участков вблизи очистного пространства с тем "или иным видом напряженного состояния рассмотрены как общие принципы управления динамическими проявлениями горного давления, так и- более детально некоторые из способов применительно к. тектонически напряженный массивам.

В частности, рассмотрены способы снижения напряжений на контуре выработок за счет расположения основных капитальных и камерных выработок по направлению максимальных горизонтальных напряжений, выбора рациональной формы поперечного сечения, определения оптимального расстояния между сближенными выработками, выбора рациональной последовательности и местоположения их сбойки друг с другом. Установлено, что только за счет изменения расположения

выработок, изменения жх форм поперечного сечения, выбора мест сбоек можно уменьшить объем разрушения пород в приконтурном массиве в 5-10 раз. .

Данные способы прошли апробацию и реализованы -в проектах расположения комплексов околоствольннх выработок на глубоких горизонтах апатитовых рудников, а также при. проходке двух глубоких рудоспусков способом снизу вверх в нысоконапряженном удароопас-ном массиве на Центральном руднике ПО "Апатит". При этом обеспечена безопасная проходка выработок, получен экономический эффект только при проходке двух глубоких рудоспусков более 1.5 млн.руб. (е ценах 1990 г.).

Рассмотрены и испытаны локальные методы приведения выработок в неудароопасное состояние при действии в массиве тектонических напряжений. В частности, обоснованы параметры опережающего камуфяетного взрывания при проходке выработок в удароопасных условиях. Изучено влияние глубины целей и раздробленности пород в ней на степень разгрузки контура выработки от напряжений.

Изучены параметры способа разгрузки приконтурного массива выработок бурением строчки сближенных скважин. Установлены оптимальные расстояния между скважинами для руд и вмещающих пород, при которых выработки становятся неудароопасными. Предложены новые оригинальные схемы расположения разгрузочных скважин, а,также комшхексирование этого способа с каыуфлетным взрыванием. На способы разгрузки контура выработки с использованием опережающего камуфяетного взрывания и . бурения строчки параллельных скважин получены авторские свидетельства на изобретения.

Поскольку все глубокие' горизонты апатитовых рудников являются удароопасными и только изменением параметров конструктивных элементов системы разработки не представляется возможным управлять проявлениями горного давления, в работе созданы научные основы вывода значительных участков массива из удароопасного состояния путем первоочередной отработки вырезных секций по верхнему контакту рудного тела и разделкой разгрузочной щели или зор: ниже горизонта откатки. Отработанные вырезные секции и разгрузочные щели у висячего бока выполняют функцию разгрузочной зоны для всего этажа. Очистная выемка в дальнейшем ведется от вырезной секции к лежачему боку рудного тела. При заглублении щели ниже горизонта откатки на половину высоты этажа обеспечивается снижение напряжений на уровне откаточного горизонта и на подэтажах до значений меньших чем в нетронутом массиве, а на отдельных участ-

ках до 10 и более раз. Предложенный способ региональной профилактика горных ударов реализован в проектах на отработку наиболее глубоких горизонтов +172 м и +92 м Кировского рудника и гор. +320 н Вкспорского рудника, выполненном институтом "Тяцроруда".

Проведенные исследования явились основой для создания методических положений и алгоритма оценки устойчивости проектируемых выработок и выбора способов охраны, обеспечивающих безопасную их эксплуатацию при действии в массиве тектонических напряжений. При этом в алгоритме (рис. 2) учитывается влияние как естественных (напряженное состояние нетронутого массива, физические свойства породы и руд, структура массива, тектоническая нарушенноета массива, рельеф поверхности, глубина), так.и техногенных факторов (расположение выработок в пространстве, друг относительно друга и очистных пространств, форма поперечного сечения, характер воздействия технологических взрывов, срок эксплуатации и т.д.).

Разработка основных положений контроля наггряженно-деформиро-' ванного состояния массива и выявление инйтатааттшагх предвестников динамических разрушений пород для прогноза горно-тектонических ударов и технотенннх землетрясений готи ведении крушгамасштаб-ных горных работ.

В диссертации обосновано новое научное положение об изменении геодинашческого режима, а также рассмотрены условия Цроявле- ■ ний горнотектонических ударов и техногенных землетрясений при ведении крупномасштабных горных работ. Для формирования техногенных землетрясений при ведении горных работ необходимо сочетание ряда условий. Это прежде всего наличие крупномасштабной разработки (площадь выемки, глубина разработки, объем извлекаемой и перемещаемой горной массы)., взрывное воздействие при проходке выработок и отбойке руды, наличие соответствующих высокопрочных хрупких пород с тектоническими неоднородностями в пределах зоны разработки, благоприятные геоморфологические условия (гористый рельеф), высокий уровень горизонтальных тектонических напряжений в массиве пород, соответствующая тектоно-физическая обстановка (т.е. наличие зон с большими градиентами скоростей новейших тектонических движений). Проявление этих движений ведет к перераспределению напряжений в земной коре, что сказывается на поведении отдельных блоков, сражающемся в медленном (крип ) или скачкообразном движении (толчки) по разломам. Инженерная деятельность при добыче полезных ископаемых может рассматриваться как дополнительное внешнее воздействие на сложную цепь природных взаимосвя-

Рис. 2. Блок-схема алгоритма оценки устойчивости горных выработо! л выбора мероприятий по их охране с учетом действия естественных и техногенных факторов (б^- - напряжения во вмещающих породах в нетронутом массиве; - прочность пород на сжатие в образце;

Е0 - модуль упругости вмещающих пород; От - интенсивность трещиноват ости; с1сл - угол наклона рассматриваемого слоя к направлению бц ; кХр - коэффициент хрупкости породы; Ьр - параметры разлома; Ьоп - параметры очистного пространства; ы -- форма поперечного сечения выработки; Ьгн - параметры рельефа; хо>Ьо- координаты рассматриваемой точки; Ет - модуль упругости массива с учетом трещно ват ости; к =б /б,^- коэффициент устойчивости.

занных процессов, выступающее в роли триггера ранее накопленной упругой энергии, определяющей напряженное состояние массива горных пород. За счет выделения энергии вблизи геомеханического пространства общий уровень напряжений в массиве снижается и "созревание" наиболее сильного возможного землетрясения для данного района отдаляется.

Аналитическим методом выполнена оценка изменений напряженно-деформированного состояния массива при выемке больших горных масс на сближенных месторождениях в тектонически напряженных массивах. Показано, что выемка горной массы при действия тектонических кап-ряжений в гористом рельефе сопровождается волнообразными знакопеременными деформациями массива, которые зависят от объемов и размещения выемок. Проведенная оценка позволяет более достоверно объяснить явления поднятий и опусканий отдельных блоков, выявленных нивелирными наблюдениями в Хибинском массиве. Показано, что измеренные перемещения на отдельных участках превышают критические значения упругих деформаций, что свидетельствует о переходе массива в локальных областях в запредельное состояние и соответствующем изменении геодинамического режима рассматриваемого региона. Прослежена взаимосвязь между техногенным воздействием на массив (в виде объемов извлеченной горной массы) и динамическими проявлениями горного давления, скоростью современных вертикальных движений блоков земной коры (рис. 3).

Определены условия формирования горно-тектонического удара за счет вспарывания барьера между обличенными разломами в. гравитационно-тектоническом поле напряжений. Задача решалась методом граничных элементов. Показано, что разрушение барьера между разломами в поле снимающих напряжений реализуется от действия растя-' гивающих напряжений, отмечаемых на контуре разрывов вблизи их гонцов. Изучено распределение напряжений при различном положении разломов относительно макетильных ежпмащих напряжений на границе, при различном соотношении вертикальной и горизонтальной нагрузки, а тавзее при расположении разломов на одной линии и со смешением по вертикали друг относительно друга. Прослежена последовательность прорастания трещин и их смыкания в зависимости от уг-та первоначальной ориентации разрывов относительно действующих усилий.

Таким образом, изучены условия формирования горнотектоничес-шх ударов и техногенных землетрясений за счет двух наиболее рас-1ространенных механизмов разрушения в блочном массиве - активиза-

Д ¿тг Ь ю1 25 ■»•^»АК«»«™»

го

я

с

»

ймтлг

Рис. 3. Техногенные воздействия горных работ на геодинамические процессы в Хибинском массиве:

а - общий объем выемки горной массы, добычи руды на Хибинских рудниках и проявления геодинамических процессов (I - общий объем выемки горной массы по годам; 2 - добыча руды по годам; 3 - поднятия реперов; 1-5 - номера реперов; двойная окружность - землетрясения; О - горше удары; о _ толки в массиве; • - подвижка блока, пород); б - объем добычи руды на Юкспорском руднике и Оаамсхом карьере и связанное с ним поднятие реперов; в - -объем добычи руды на Юкспорском, Кировском рудниках и Саамском карьере и связанное с ним поднятие реперов: г - объем выемки горной* массы и добыча руды на Центральном и Расвумчоррском рудниках и связанное с ним поднятие реперов.

ции подвижки по разлому и вспарывания барьерной зоны между сближенными разломами.

Обоснован новый способ диагностики сейсмической опасности по изменению напряженно-деформированного состояния пород в зонах аномально высоких горизонтальных напряжений. С использованием вышеизложенных положений разработаны методические основы выбора и сооружения комплексного геодинамического полигона с соответствующим аппаратурным оснащением для контроля во времени сейсмичности и техногенных деформаций под влиянием горных работ. Созданы контрольно-наблюдательные комплексы и проведены долговременные наблюдения на рудниках IX) "Апатит", Ловозерского ГОКа на Кольском полуострове, а также на руднике "Бегар" на .Душанбинском геодинамическом полигоне. Мониторинг массива на удароопасных тектонически Напряженных месторождениях является необходимым технологическим процессом при ведении крупномасштабных горных работ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации дано.решение крупной научной проблемы по дифференциации тектонических напряжений в верхней части земной коры с учетом действия естественных и техногенных факторов при добыче полезных ископаемых и созданию научных основ безопасной отработки рудных месторождений и проходки комплексов различных выработок в высоконапряженных скальных массивах с динамическими формами проявления горного давления, имеющей важное народнохозяйственное и социальное значение в связи с необходимостью разработки месторождений на глубоких горизонтах.

Основные результаты исследований заключаются в следующем:

I. Установлена иерархическая структура формирования тектонических напряжений в верхней части земной коры, связанная с действием факторов различного масштабного уровня. Выявлены факторы, определяющие глобальные, региональные, локальные, частные и точечные поля напряжений.

2., Предложена гипотеза формирования избыточных горизонтальных напряжений в пределах крупных блоковых структур отдельных плит, основанная на положениях тектоники плит, за счет раздвига пород в рифтовнх зонах и давления океанической части плиты на континентальную, либо континентальной плиты на континентальную.

3. Расчетами численными методами в упругой постановке при заданных в гипотезе граничных условиях показана неоднородность

поля напряжений'в'блочной структуре плиты. Изменение направлений и величины главных напряжений в отдельных блоках обусловлены изменчивостью физических свойств пород, параметрами залегания межблоковых разломов, их линейными размерами, условиями нагружения на границах модели. Показано удовлетворительное совпадение регионального направления максимального сжатия в отдельных блоках с реконструированным по текгонофкзическим данным, механизму очагов землетрясений, либо по данным непосредсгвеннных -измерений в массиве.

4. Установлены закономерности дифференциации тектонических полей напряжений в зависимости от блоковой структуры массива, влияния рельефа поверхности, интенсивности современных поднятий участков земной коры, слоистости и кольцевых структур массива, свойств пород. Полученные данные явились основой для регионального прогноза удароопасности еще на стадии проектирования отработки месторождений и строительства комплексов подземных сооружений с учетом действия вышеуказанных факторов.

5. Разработана методика прогноза напряженного состояния массивов на различных стадиях геологоразведочного процесса и освоения месторождений, в основу которой положены принципы последовательных приближений, аналогий и выборочной детализации. Прогноз осуществления по данным анализа геологического и тектонического строения и сейсмоактивности региона, свойств пород, материалов кернового бурения и состояния глубоких скважин, геофизических исследований в скважинах и с поверхности, а также непосредственных измерений различными методами в горных выработках.

6. Установлены закономерности напряженно-деформированного состояния пород вокруг одиночных выработок различного поперечного сечения, в том числе и призабойной их части в объемной постановке, при одновременном действии в массиве гравитационных и тектонических напряжений с применением и без применения разгрузочных щелей в различных элементах выработок. Даны рекомендации по рациональным формам выработок, параметрам разгрузочных щелей, способам охраны горных выработок в тектонически напряженных массивах.

7. Изучена динамика напряженного состояния пород вокруг очистных пространств в процессе отработки мощных апатитовых месторождений системами этажного принудительного обрушения и подэтаж-ной отбойки с применением самоходной техники и изменения напряжений в ыежблоковнх целиках в окрестности двух сближенных очист-

ных пространств в зависимости от их геометрических размеров. Обоснованы предельно возможные размеры этажных блоков-целиков при отработке месторождений встречными фронтами при различном соотношении в массиве действующих вертикальных и горизонтальных напряжений. Выявлены характерные зоны вблизи выработанных пространств на различных этапах развития очистных работ и пространственном их расположении, в пределах которых превалирующее влияние могут оказывать как вертикальные, так и горизонтальные напряжения, либо их комбинации. Разработан алгоритм расчета напряжений в любой из этих зон с целью оценки устойчивости подготовительных выработок в различные периоде их службы.

8. Выявлены закономерности распределения напряжений в подработанной покрывающей толще, роль тектонических напряжений в повышении ее устойчивости, а также особенности развития самообращений покрывающей толщи при различных силовых факторах и параметрах подработки.

9. Численными и аналитическими методами выполнена оценка изменений НДС массива при выемке больших горных масс в случае отработки сближенных месторождений. Выемка горной массы при действии в массиве, тектонических напряжений и гористом рельефе поверхности сопровождается волнообразными знакопеременными деформациями массива, которые зависят от объемов и размещения выемок. Проведенная оценка позволяет более достоверно объяснить явления поднятий и опусканий участков массива, выявленных нивелирными наблюдениями в Хибинском массива. Показано, что измеренные деформации"* на отдельных участках превышают критические значения упругих деформаций, что свидетельствует о'переходе массива в локальных областях в запредельное состояние и соответствующем изменении геодинамического режима рассматриваемого региона.

10. Определены условия формирования удароопасшй ситуации в конструктивных элементах системы разработки, а также формирования горно-тектонического удара путем вспарывания перемычки между сближенными разломами в гравитационно-тектоническом поле напряжений. Созданы научные основы разгрузки и выведения из удароопас-зых условий горизонтов, отдельных участков' месторождений с помощью опережающей отработки специальных разгрузочных зон, образу-;мнх ниже защищаемого участка или горизонта. Обоснованы локаль-ше профилактические мероприятия с использованием камуфлетного срывания шпуров, бурения разгрузочных щелей, выбора направления аспсложения выработок, рациональной формы иг поперечного сече-

ния, крепления выработок.

11. Разработаны методические основы выбора и сооружения комплексного геодинамического полигона с соответствующим аппаратурным оснащением для контроля во времени техногенных 'деформаций массивов под влиянием горных работ. Созданы контрольно-наблюдательные комплексы и проведены долговременные наблюдения на рудниках Ловозерского ГОКа и ГО "Апатит" на Кольском полуострове, а также на руднике "Бегар" на Душанбинском геодинамическом полигоне. Своевременная информация о состоянии пород позволяет применять наиболее эффективные технические решения по уменьшению влияния горных работ и снижению опасности проявления горных ударов.

12. Разработаны и доведены до практической реализации способы управления горным давлением, повышения устойчивости выработок, конструктивных элементов систем разработки, поддержания горных выработок. Результаты исследований по оценке напряженного состояния и удароопасности пород месторождений Кольского полуострова использованы при составлении межотраслевых методических и ретла-ментируюидах документов: "Методические рекомендации по изучению напряженно-деформированного состояния горных пород на различных стадиях геологоразведочного процесса" (М., 1987), "Инструкции по безопасному ведению горных работ на рудных и нерудных месторождениях (объектах строительства подземных сооружений), склонных к горным ударам" (I., 1989). Для удароопасных месторождений региона разработаны и внедрены "Указания по безопасному ведению горных работ на Хибинских и Ловозерских месторождениях, склонных к горным ударам", "Указания по сооружению протяженных вертикальных выработок способом снизу вверх в высоконапряженных породах", "Указания по управлению обрушением покрывающих пород на подземных рудниках ПО "Апатит", "Инструкция по креплению горных выработок на рудниках ПО "Апатит" и другие материалы.

Кроме того, результаты исследований внедрены в проектных рет-шениях институтов "Типроруда" и Тиредмет" при составлении проектов отработки более 200 млн.т запасов руды глубоких горизонтов Хибинских и Ловозерских месторождений. Общий экономический эффект от внедрения результатов исследований на'рудниках Хибинского и Ловозерского массивов превышает 2.0 млн.руб. (в ценах 1991 года).

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

I. Поле тектонических напряжений по данным измерений в Хи-

бинском массиве //Напряженное состояние земной корн . - М.: Наука, 1973. - С. 50-58 (И.А.ЗУрчанинов, Г.А.Марков, В.И.Йванов).

2. Сравнительные испытания комплектов аппаратуры и оборудования для метода разгрузки по схеме деформаций стенок скважины //Физ.-техн.пробл. разраб.полезн.исшшаэшх. - I97S. - И 4. -

С. 82-89 (В.М.Барковский, П.Кноль, Ы.В.Дурленя).

3. йгбор параметров крепи в горизонтальных выработках глубинных горизонтов апатитовых рудников Хибин //Опыт создания и внедрения крепей для капитальных выработок глубоких шахт. Расчет и конструирование крепи. М., ЛИ, 1974, с. 150-153.

4. Горные удары. Прогноз и предотвращения //Безопасность труда в промышленности. - 1977. - Л 7. - С. 49-50 (Г.А.?.&рков, В.И.Иванов, А.В.Ловчшсов).

5. Влияние ориентировки ж величин напряжений в массиве на условиях ведения горных работ и конструктивные элементы систем разработки //Напряженное состояние породных массивов. Новосибирск: - Изд. ИГД СО АН СССР, 1978. - С. 54-61 (Й.А.Турчанинов, Г.А.Марков, В.И.Иваяов, А.В.Ловчиков).

6. Field Tectonic Stress Variations and Mine forcings Stability-// Iß: International Ccmgreas on Engineerisg Geology, Madrid, Spain, 4~8 Sept., 1978, Sect.H Properties of Soil, Hock and Rock Basses, p. 197-203. (I.A. Turchaninov, G-A. Karkov, v.l. Iranov).

7. Техника контроля напряжений и деформаций в горных породах. - Л.: Наука, ГЭ78. - 232 с. (И.А.Турчанинов, В.И.Панин и др.).

8. Тектонические напряжения в земной коре и устойчивость горных выработок ■ -Л.: Наука, 1978. - 256 с. (И.А.Тгрчанинов, Г.А .Марков, В.И.Йванов).

9. Змпирико-статистические критерии оценки устойчивости подготовительных выработок в прочных напряженных скальных массивах //Проблемы механики подземных сооружений: Материалы Всесоюз.науч. конф. (30 мая - I июня Г978 г., Ленинград.)- Л., 1979. - С. 69-72 (Марков Г.А., Иванов В.И.).

10. Опыт применения сейсмического просвечивания для изучения напряженного состояния пород з массиве. Ина.геология. - 1981. - Я 5. - С. 95-101 . (В.И.Панин, В.В.Тимофеев ж др.). -

11. Особенности постановки и результаты инструментальных определений напряжений на Душанбинском полигоне и их приложение в прогнозе землетрясензй//Йодели изменения напряженно-деформировак-

ного состояния массивов пород в приложении к прогнозу землетрясений. Апатиты, Изд, Кол.фил. АН СССР, 1982, с. 86-99. •

12. Investigation of the in-situ stress fields in the ргооев-ses of designing end constrnotipn of the underground structures// In: proc. 4-th Intern. Congr. Intern. assoc. of Eng. Geology. -India, 1982, He* Delhi, p. 1-9 (G.S. Zolotaryov, G-A. Earkov).

13. Проходка сверхглубоких рудоспусков на руднике "Центральный" //Горн.журн. - 1982. - Jé 5. - С. 33-37. (В.В.1Ущин, Ю.В.Демидов и др.).

14. Диагностика и выявление, тектонических полей напряжений в сейсмически активных районах при поисках предвестников землетрясений. /Механика горных пород при подземном строительстве к освоении месторождений на больших глубинах,. Л., Наука, 1983, с. 85-%.

15.'.Изучение напряженного состояния верхней части земной коры на разных стадиях геологоразведочного процесса //Взаимосвязь геолого-тектонического строения, свойств, стрктурных особенностей пород и проявлений избыточной напряженности... - Апатиты: Изд. Кол.фил. АН СССР, 1985. - с. 17-29 (0.Л.Кузнецов, Г.А. Голодковская, В.И.Панин)".

16. Geomechaiiische Aspeite hei Schachttatiten in einesa tekton-isoh heanspruchten îelsnassiv.// îelatau - 1986-, Hi, p. 23-25 (G.A.. Markov, U.A. llaltsev).

17. Закономерности распределения тектонических напряжений в массивах горных пород //Перспективы подземной добычи руд на больших глубинах. - М.: Изд. ШШШ, 1985. - с. 78-88 (Марков Г.А.).

18. Прогноз и профилактика удароопасности месторождений на основе учета тектонических сил и автоматизированного контроля напряженного состояния и сейсмической активности массива пород // Прогноз и предотвращение горных ударов на рудных месторождениях. - Апатиты: изд. Кол.фил. АН СССР, 1987. - с. 22-34 (В.И.Иванов, АЛ.Ерухимов, И.А.Кзгзьшя).

IS. Особенности напряженного состояния и самообрушения пород висячего бока при отработке мощных месторождений в условиях действия тектонических сил //Проблемы механики горных пород: Материалы УШ Всесоюз.конф. по механике горн, пород . - М.: Наука, 1987. - С. 195-201 (Савченко С.Н., Мальцев В.А.).

20. Формирование естественных полей напряжений в массивах горных пород и их изменение с глубиной в основных горно-промшп-

женных районах СССР //Изыскание эффективной и безопасной технологии добыта руд на больших глубинах. - М.: Изд. ИПКОН АН СССР, 1987. - С. 41-50.(Ловчиков A.B.).

21. Изменение геодинамической обстановки в Хибинском и гГовозерском массивах в районах разработки месторождений //Симпозиум KAUF по изучению современных движений земной коры: Тез .докл. Дагомыс, 5-II дек. 1988 г. - Воронеж, 1988. - С. 135-137 (A.B. Ловчиков, А.Х.Ерухимов, Г.Д.Панасекко).

22. Особенности распределения тектонических напряжений в структурах гористого строения //Анализ систем и управление ими в горном производстве.. - Апатиты: Изд. Кол.фил. АН СССР, 1988. -3. 69-76 (Савченко С.Н.).

23. Проблемы и решения геомеханического обеспечения добычи ?уды //Научно-технический прогресс на горнорудных предприятиях Заполярья. - Л.: Наука, 1988. - С. 26-39 (Иванов В.Й., Погребши О.С.).

24. Прогноз напряженного состояния массива пород на глубо-сих горизонтах Хибинских рудников на основе инструментальных определений //Напряженно-деформированное состояние массивов горных юрод . -Новосибирск: ШД СО АН СССР, 1988. - С. П2-П7 (Мальцев В.А., Савченко С.Н.). ......

25. ¡¡Sie influence of mining adjacent deposita on roci pressure lyziami.es ia the Ehibini massif.// Gerlands Beitrage zur. Geophysik.-1989. - Bd.98, Нб - S.500-506. (S.S. Savtchenko).

26. Monitoring of present erustal movements ia amining zone if the Lovozero massif naing a complex of high precision methods./ roumal oí Geodynaaics.-19a8.-H10, p.263-2T4. (A.У. Lovchikov, r.T. Oaika, E.I. Popov).

27. pinite elements investigation of the peculiarities of ;hree-dimensional state of stress of rock шава in the process ef lining.// numerical Methods in Gaomechaniea. Innsbruck, 1988, Blkeœa, Eotterdaa, 1988.Proceedings of the Vllth international íonference. (S.1T. Savtchenko, J.i. Maltsev).

28. Реконструкция регионального поля палеонапряжений для ассива горных пород Кольского полуострова по тектоническим дан- -нм //Геомеханическое обеспечение разработки месторождений Коль-кого полуострова. - Апатиты: Изд. Кол.фял. .АН СССР, 1989. -

. 4-14 (Ширяев A.A.).

29. Влияние кольцевых геологических структур хибинской интрузии на напряженное состояние массивов горных пород //Физ.-техн.пробл. разраб.полез.ископаешх. - 1989. - Л 3. - С. 3-10 (Савченко СЛ., Горбунов Ю.Г.).

30. Совершенствование технологии подземной разработки маломощных рудных месторождений Кольского полуострова. - Апатиты: Изд. Кол.науч.центр, 1989. - 155 с. (И.И.Бессонов, В.Н.Боборы-КЕН И Др.) .

31. Исследование взаимного влияний отработки соседних месторождений на напряженное состояние массивов горных пород //физ.-техн.пробл. разраб.полез.ископаемых. - 1989. - № 2. --с. 14-21 (Савченко С.Н.).

32. Актуальные вопросы геомеханики при разработке удароопас-ных месторождений Кольского полуострова//Численнне а аналитические исследования в подземном строительстве . Апатиты, Изд. КЙЦ АН СССР, 1990, с. 56-59.

33. Геомеханические аспекты отработки удароопасных руднюс месторожденгй//Фундаментальные науки - народаовд хозяйству . М., Наука, 1990, с. 636-639.

34. Исследование напряженного состояния плоскости в процессе разрушения барьера между двумя параллельными разрывами //Фкз.-техн.пробл. разраб.полез.ископаемых. - 1991. - Jé 4. - С. 27-40 (Савченко С.Н.).

35. She influence of relief slot of the stress state of a tnia tunnel preface area. // Computer Methode and Advances in Geomecfc-anics.iroc. of the Tilth international Conference со computer methods , cairns, Balieffia, Rotterdam,7991.CT.Bialtaev, V.Pavlo-v, et al.

36. Investigations on stress state near the neighbouring fractures lay boundary elements method. .' Computer Methods sod Advances in Geofflechanics.Brookfield.Balk., Rott.1991.(S.N.SaYchenko).

37. A.c. № 834649 СССР. Способ прогнозирования землетрясений /АН СССР, Кол.фил., Горн. ин-т. - Опубл. 30.05.81, Бал. № 20 (В.Й.Старков, Г.А.Марков и др.).

38. A.c. Jg II62988 СССР. Способ разгрузки контура горной выработки /АЛ СССР, Кол.фил., Горн. ин-т. - Опубл. 23.05.85, Бш.

Ä 23 (А.В.Довчиков, Г.А.Марков).

39. A.c. J6 1273555 СССР. Способ определения направления главных тектонических напряжений в массиве горных пород /АН СССР, Коя.фш., Горн. ин-т. - Опубл. 30.II.8S, Боя. & 44 (А.А.Ширяев, Ю.Г.Горбунов).

40. A.c. № 1208237 СССР. Способ определения направлений главных тектонических напряжений в массиве горных пород /АН СССР, Кол.фил., Горн.-ин-т.-Опубл. 30.01.86, Бюл. № 4 (Ю.Г.Горбунов,

A.А.Ширяев и др.).

41. A.c. И I2393I9 СССР. Способ определения напряженного состояния массива горных пород /АН СССР, Кол.фил., Горн. ин-т. -Опубл. 23.06.86, Бм. № 23. -.(С.Й.Рубинраут, Г.А.Марков и др.).

42. A.c. № I32I8I5 СССР. Способ определения напряженного состояния массива горных пород /АН СССР, Кол.фил., Горн. кн-т. -Опубл. 07.07.87, Бил. М 25 (С.И.Рубинрауг, Г.А.Шрков ж др.).

43. A.c. & 1357593 СССР. Способ определения степени ударо-опасности массива горных пород /АН СССР, Кол.фил., Горн. ин-т. -Опубл. 07.12.87, Бел. № 45 (А.А.Смирнов, А.А.Шряев и др.).

44. A.c. й 1413243 СССР. Способ определения направлений действия главных напряжений в массиве горных пород /АН СССР, Кол. фил., Горн, ин-т.- Опубл. 30.07.88, Бал. й 28 (С.И.Рубинраут,

B.И.Павловский).

45. A.c. № I66I449 СССР. Способ снижения удароопасности при-контурной части горной выработки /АН СССР, Кол.фил., Горн. ин-т.~ Опубл. 07.07.91, Бел. № 25 (A.A.Смирнов, В.М.Тряпищга и др.).

46. A.c. й 1739040. Способ разгрузки контура горной выработки от сжимающих напряжений /АН СССР, Кол.науч.центр., Горн.ин-т. -Опубл. 7.06.92, Бол. № 2 (В.А.Малъцев, В.В.Павлов, С.Н.Савченко).