Том 44 Вып. 1

Горная наука и горнорудная промышленность Советского Союза по­несли большую потерю. В расцвете творческих сил и своего большого дарования скоропостижно скончался видный ученый — профессор, док­тор технических наук Павел Иванович Городецкий. П. И. Городецкий родился в декабре 1902 г. в Вышнем Волочке бывш. Тверской губернии. Высшее образование П. И. Городецкий получил в Ленинградском горном институте, который окончил в 1929 г. по специальности «разра­ботка рудных месторождений». С этого времени вся его жизнь была не­разрывно связана с отечественной горной наукой и горнорудной промыш­ленностью.

Практика разработки месторождений полезных ископаемых, в том числе и рудных, сложные горногеологические условия, применение новых систем разработки, увеличение глубины от земной поверхности, а также требования повышения интенсивности, безопасности и рентабельности — все чаще выдвигают вопросы, решение которых требует понимания физи­ческой сущности процессов и выявления соответствующих закономерно­стей. В области систем разработки, горного давления и деформаций гор­ного массива методы исследований могут быть как теоретическими, так и экспериментальными. Выбор метода исследований зависит от постав­ленной задачи. Во многих случаях приходится комбинировать методы.

Изучение вопросов горного давления на моделях с количественным измерением нагрузок — довольно сложная задача. Для получения удовлетворительных результатов необходимо не только подобрать отвечаю­щий конкретным условиям материал модели, но и располагать надеж­ной в работе измерительной аппаратуфой. При исследовании на моделях был принят довольно широко распро­страненный метод эквивалентных материалов Г Н. Кузнецова. Динамометрическое основание впервые было применено в 1955 г. во Все­союзном угольном институте (В. Г Бочкаревым), а затем в Институте горного дела АН СССР, и отдельные опыты проводились ВНИМИ.

В практике разработки месторождений под водоемами и крупными водоносными горизонтами весьма трудным в теоретическом и практиче­ском отношении вопросом является выбор безопасной глубины для веде­ния горных работ. Именно этим объясняется, с одной стороны, частое оставление больших запасов полезного ископаемого в целиках, а с дру­гой — прорывы воды, вызывающие нарушение работ и несчастные случаи. В Донбассе, Кузбассе, Подмосковье и других бассейнах накоплен значительный опыт отработки угольных пластов под водоемами.

Для лабораторных исследований на моделях горного давления в на­стоящее время применяется ряд методов, в том числе и центробежное моделирование. Этот метод был разработан Г И. Покровским и Н. Н. Давиденковым в 1932 г. За границей для решения горнотехнических задач его впервые использовал в 1934 г. Ф. Бакки (США). В Советском Союзе центробежное моделирование в исследовании горного давления приме­няли П. М. Цимбаревич, И. Д. Ривкин, Р П. Каплунов, И. М. Панин, С. Г Борисенко. В настоящее время имеется ряд действующих установок, предназначенных для исследований в области горного давления, строи­тельного дела и механики грунтов и приспособленных для моделей из натурного или эквивалентного материала.

Оптический метод моделирования напряженного состояния, как известно, открывает широкие возможности изучения напряженного со­стояния горного массива междукамерных и потолочных целиков и других элементов системы разработки. До последнего времени этим методом решались главным образом задачи распределения напряжений вокруг одиночных (подготовительных) выработок. В данной работе ставится объемная задача исследования способом фотоупругости картины напря­жений в условиях опытного блока Алтын-Топканского рудника.

Оптический метод моделирования напряжений в- настоящее время широко применяется при исследовании распределения напряжений в раз­личных строительных конструкциях, при решении задач гидротехники, теоретической механики и получает все большее распространение в гор­ном деле. Важнейшим вопросом при этом методе исследования является качество материала моделей, так как его свойства определяют возмож­ности метода и технику эксперимента. Применение поляризационно-оптического метода для изучения во­просов горного давления особенно сложно потому, что упругие свойства присущи не всем породам в одинаковой степени. В ряде случаев горные породы обнаруживают свойства пластичности, анизотропии, имеют тре­щиноватое или слоистое строение.

В практике разработки рудных месторождений в связи с ведением очистных работ под сооружениями, водоемами или под действующими карьерами возникает необходимость в течение продолжительного вре­мени поддерживать породы, окружающие отрабатываемое рудное тело, в статическом равновесии. Это можно осуществлять оставлением рудных целиков достаточных размеров или производить выемку всей руды, но для поддержания вмещающих пород в устойчивом состоянии возводить искусственные опоры. В первом случае руда добывается из камер высо­коэффективными системами, целики же руды остаются или же, после того как в них отпала необходимость, извлекаются, но обычно малопро­изводительными системами, в трудных условиях и с большими потерями. Во втором случае, когда применяются искусственные опоры, их возведе­ние связано с дополнительными работами и затратами.

В практике горнорудной промышленности встречаются случаи, когда выпуск магазинированной руды из камер приходится вести под заклад­кой, опускающейся вслед за рудой и непрерывно добавляемой по мере выпуска руды. Необходимость в этом может встретиться при недоста­точно устойчивых породах висячего бока или междукамерных целиков руды. При этом закладка лежит непосредственно на руде или приме­няется разделяющее руду и закладку перекрытие с целью предотвраще­ния разубоживания руды закладочным материалом. Однако такую роль перекрытие может выполнять не всегда. Например, при недостаточно крутом угле падения и большой высоте этажа оно рано опускается на лежачий бок, и значительное количество руды после этого будет выпу­скаться практически без перекрытия. Опускающееся на лежачий бок совместно с лежащей на нем закладкой перекрытие также может зажать часть руды, которая в таком случае будет потеряна. Это объясняется стремлением кусков руды, закладки и самого перекрытия под действием силы тяжести перемещаться вертикально вниз.

Уже на первом этапе проектирования возникает необходимость в определении объема общих и годовых перевозок руды, породы и верх­него контура карьера.Из объема работ на расчетный год предварительно известна произ­водительность карьера А_р по руде и неизвестен объем породных работ В_р, который и необходимо определить для всех последующих расчетов. Проектные расчеты по годовому объему породных работ можно пред­ставить следующими зависимостями.

Сыпучую породу характеризует следующее: 1) массив сыпучей по­роды состоит из отдельных, не связанных друг с другом кусков твердой породы; 2) куски породы достаточно малы по сравнению с шириной вы рцботки, что практически исключает возможность сводообразования; 3) форма кусков и их расположение определяют возможность возник­новения сил бокового распора путем взаимного расклинивания под дей­ствием нагрузки.Нередко приходится поддержизать выработки под обрушенной по­родой или закладкой, свойства которых часто близки к сыпучим поро­дам.

Важнейшей эксплуатационной характеристикой бункера является равномерность истечения материала при открытом выпускном отверстии. При нарушении этого процесса возникают многочисленные затруднения, часто вызывающие необходимость работы в аварийном режиме или серьезное расстройство всего технологического комплекса предприятия (обогатительной фабрики, металлургического завода, электростанции).

Разработка Норильского полиметаллического месторождения под­земным способом ведется в сложных горногеологических условиях. Руд­ная залежь залегает в зоне вечной мерзлоты, имеет интенсивно разви­тую трещиноватость, мощную толщу покрывающих пород и характерна выделением метана в подземные выработки из угольных пластов, под­стилающих рудную залежь. На руднике «Заполярный» (прежде именовавшемся № ⁷/₉) вкрап­ленные руды разрабатывали камерно-столбовой системой с магазинированием руды или с отбойкой из подэтажных штреков. От этих си­стем отказались, так как при них не обеспечивались безопасные условия труда горнорабочих и устойчивость междукамерных целиков.

Изучение закономерностей распространения волн, возбуждаемых взрывом в горных породах, имеет важное значение в различных областях науки и техники. Исследованиями установлено, что они играют значи­тельную роль в общем процессе разрушения твердых пород. Однако стро­гое теоретическое рассмотрение этого вопроса представляет огромные трудности.В настоящей работе приводятся некоторые качественные и количе­ственные результаты экспериментального исследования закономерностей распространения волн напряжений в твердых породах, вызванных взры­вом заряда сферической формы. На основании обобщения эксперимен­тальных данных и некоторых теоретических предпосылок получены при­ближенные эмпирические зависимости, позволяющие рассчитывать их основные параметры.

В последние годы все шире проводятся работы по внедрению штан­говой крепи в очистных, капитальных и подготовительных горных выра­ботках на рудниках и шахтах Советского Союза. Штанговая крепь испытывается в различных горногеологических условиях в качестве постоян­ной, временной и вспомогательной крепи, а также в целях предупрежде­ния пучения пород подошвы выработок.