2411-3336 2541-9404 Записки Горного института Journal of Mining Institute Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины ΙΙ Empress Catherine II Saint Petersburg Mining University pmi-9768 https://pmi.spmi.ru/pmi/article/view/9768 Без раздела Without section Causes of rock deformations on the contours of mine workings under the action of blast waves Причины деформаций пород на контуре выработок под действием взрывных волн Protosenya A. G. Протосеня А. Г. Protosenya A. G. pmi@spmi.ru (Россия) (Russia) Karpenko V. V. Карпенко В. В. Karpenko V. V. pmi@spmi.ru (Россия) (Russia) Ogorodnikov Yu. N. Огородников Ю. Н. Ogorodnikov Yu. N. pmi@spmi.ru (Россия) (Russia) Kolosova O. V. Колосова О. В. Kolosova O. V. pmi@spmi.ru (Россия) (Russia) 20 12 2001 2001 147 95 99 01 07 2000 26 08 2000 20 12 2001 © 2001 А. Г. Протосеня, В. В. Карпенко, Ю. Н. Огородников, О. В. Колосова © 2001 A. G. Protosenya, V. V. Karpenko, Yu. N. Ogorodnikov, O. V. Kolosova 2001 А. Г. Протосеня, В. В. Карпенко, Ю. Н. Огородников, О. В. Колосова A. G. Protosenya, V. V. Karpenko, Yu. N. Ogorodnikov, O. V. Kolosova Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0) This article is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License (CC BY 4.0) https://pmi.spmi.ru/pmi/article/view/9768

Рассмотрено влияние взрывных волн на устойчивость пород в горных выработках. Анализируются результаты математического моделирования поля динамических напряжений, созданного в массиве взаимодействием волн с выработкой. Исследовано поле напряжений под влиянием коротких взрывных волн. Основу математической модели, разработанной В.В.Карпенко и Г.А.Колтоном, составляют уравнения динамического равновесия для идеально упругой среды, дополненные граничными и начальными условиями для соответствующих компонент тензора напряжений. Система пяти уравнений решалась численно методом С.К.Годунова. Исходные данные приняты по условиям разработки руд на руднике «Северный»: диаметр скважины 76 мм, тип ВВ - гранулит АС-8. Рассмотрен конкретный случай влияния взрыва на расстоянии 10 м от заряда до кровли штрека (F = 370). Параметры эпюры фазы сжатия прямой упругой волны опреде­лены по аналитическим зависимостям для взрыва цилиндрического заряда: амплитуда а0 = 9,6 МПа, период f = 1,2 мс, скорость Ci = 4500 м/с. Показано, что со стороны падения прямой волны отражен­ная и дифрагированные волны создают в массиве обширную зону растягивающих радиальных на­пряжений с максимумом до 0,6 а0 на расстоянии от контура (0,8-1)/?. В боковых относительно хода волны областях взрыв вызывает концентрацию тангенциальных сжимающих напряжений до 1,6 <т0. Дана оценка причин разрушения выработок энергией динамических явлений. Помимо динамических сжимающих и растягивающих напряжений, на устойчивость выработок влияют многократная повто­ряемость взрывов и импульсная нагрузка-разгрузка массива. Дана оценка критериев устойчивости по­род на контуре выработки при совместном действии статических и динамических напряжений.

Blast wave influence on rock stability in mine openings is given an account of. Results of mathematical modelling of a dynamic stress field created in the massif due to wave interaction with the mine opening have been analysed. A stress field influenced by short wave blasts has been studied. Equations of dynamic balance for theoretically elastic environment, supplemented with boundary and initial conditions for the corresponding components of stress tensor, serve as the basis of a mathematical model developed by V.V. Karpenko and G.A. KoIton. The set of 5 equations was solved using S.K. Godunov numerical technique. Input data are assumed on the basis of the mining conditions at the Severniy (Northern) mine (blast hole diameter - 76 mm; blast type - granulite AC-8). A particular case of blast influence at 10 m range between the charge and the gallery roof (r =370) has been studied. Distribution diagram parameters of the forward-moving elastic wave compression phase have been determined using analytical dependence for a cylinder-shaped charge blast (amplitude σo = 9.6 MPa, period of time t - 1.2 ms, speed C1 - 4500 m/s). It has been demonstrated, that form the direction of the forward-moving wave, refracted and diffracted waves create in the massif an extensive zone of radial tension stress, peaking at 1.6 at the distance of 0.8-1.0 R from the contour. In lateral areas, the blast wave produces concentration of tangential compression stresses up to 1.6 σo. An estimation of mine destruction caused by the energy of dynamic development has been given. Besides dynamic compression and tension stresses, repeated blasts and impulse stress load and relief on the massif also influence stability of the mine openings. An estimation of rock stability criteria at the entry contour during joint action of static and dynamic stresses has also been given.

 Геомеханика массива и динамика выработок глубоких рудников / В.Л.Трушко, А.Г.Протосеня, П.Ф.Матвеев, Х.М.Совмен; СПГГИ. СПб, 2000. Годунов С. К. Численное решение многомерных задач газовой динамики / С.К.Годунов, А.В.Забродин и др. М.: Наука, 1976. Карпенко В. В. Численное моделирование процесса дифракции плоской упругой продольной волны на цилиндрической полости произвольного поперечного сечения / В.В.Карпенко, Г.А.Колтон // Новые технологии в образовательном процессе / ВВМУ им. М.В. Фрунзе. СПб, 1999. Вып.6 Огородников Ю. Н. Крепление сопряжений, подверженных влиянию массовых взрывов, с учетом динамических напряжений / Ю.Н.Огородников, В.П.Черкашин // Геотехнологии на рубеже XXI века: Материалы науч.-техн. конф. / ИГД СО РАН. Новосибирск, 1999.