Этапы становления геомеханики ОГР

Первый этап – экспериментального определения механических свойств отдельных массивно-кристаллических пород и отдельных видов грунтов, как сплошных тел – механика сплошных (квазисплошных) деформируемых сред (1920 г.).

Второй этап – появилось учение о консолидации несплошных (двухкомпонентных – грунтовая масса) систем (грунтовой массы) [1930 г.] (К. Терцаги, И.М. Герсеванов, В.А. Флорин и другие).

Третий этап – были разработаны основы механики трехфазных грунтовых и органогенных систем (1940-1970 г.г. Ю.К. Зарецкий, З.Г. Тер-Мартиросян и другие).

Четвертый этап – разрабатывается механика трещиновато-блочных скальных пород (П.Д. Евдокимов, С.Б. Ухов и другие) и механика слабых органических масс (Н.Н. Морарескул, П.С. Амарян, М.Ю. Абелев, П.А. Коновалов и другие).

Геомеханика ОГР базируется на хорошо обоснованных закономерностях механики сплошных сред (теоретическая основа), но для несплошных раздробленных тел учитывает особые факторы – раздробленность (рис. 8).

Рис. 8. Этапы развития геомеханики открытых горных работ: а – сплошное тело, б – двухфазная грунтовая масса, в – трехфазная грунтовая система, г – трещиновато-блочная скальная порода, д – слабая (органическая) масса, е – технологическая механика грунтов (ТМГ); 1 – твердая фаза (скелет – основа), 2 – жидкая фаза (вода), 3 – газообразная фаза (воздух); А – механика сплошных (ненарушенных массивно-кристаллических сред), Б – механика многофазных грунтов (рыхлых пород), В – механика трещиновато-блочных скальных пород, Г – механика органно-минеральных и органических масс, Д – технологическая механика грунтов (ТМГ)

Технологическая механика грунтов (ТМГ) изучает взаимодействие объекта в процессе возведения, а также в условиях дестабилизирующихся воздействий на грунтовый массив (разрабатывается в настоящее время в НИИОСПе и других ВУЗах).

Дисциплина введена в учебные планы специальности «открытые горные работы» в 1970 году. За прошедший период она претерпевала изменения как по содержанию, так и наименованию:

• с 1970 г. – «Дренаж и осушение», а затем «Устойчивость и осушение»;

• с 1985 г. – «Управление состоянием массива»;

• с 1994 г. – «Геомеханика ОГР».

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ КУРСА
«ГЕОМЕХАНИКА ОГР»

1. Цель и задачи дисциплины «Геомеханика ОГР», связь с другими дисциплинами, термины и определения в геомеханике ОГР.

2. Напряженное состояние природного массива горных пород.

3. Факторы, определяющие состояние и поведение массива на карьерах.

4. Инженерно-геологическая характеристика массивов горных пород (связные, сыпучие, связно-сыпучие). Формы залегания горных пород (магматические, осадочные, метаморфические) и их влияние на устойчивость.

5. Инженерно-геологическое районирование карьерного поля с учетом структурно-механических особенностей массива.

6. Прочностные характеристики грунтов и пород. Реологические свойства.

7. Оценка структурного ослабления массива пород (трещиноватость).

8. Природное напряженное состояние массива горных пород и грунтов (геостатическое, геодинамическое).

9. Главные факторы, оказывающие влияние на формирование полей напряжений и деформаций в массивах горных пород при открытой разработке.

10. Горно-технические факторы, влияющие на устойчивость карьеров.

11. Основные деформации массивов горных пород (упругие, пластические, вязкие, разрывные).

12. Виды нарушений устойчивости массивов (природные, техногенные).

13. Виды оползней. Характеристика оползней. Условия для образования оползней.

14. Противооползневые мероприятия.

15. Характеристика осыпей и обрушений. Причины. Меры борьбы.

16. Суффозионная деформация откосов карьеров.

17. Основные направления технологии горных работ для обеспечения устойчивости выработок (массивов).

18. Глубина карьеров и устойчивость бортов карьера.

19. Методологические основы (методика) расчета устойчивости бортов карьеров и отвалов.

20. Профили поверхностей деформации и их прогнозирование при расчетах устойчивости бортов (плоская, криволинейная, круглоцилиндрическая).

21. Основное условие устойчивости. Коэффициент запаса устойчивости.

22. Оценка устойчивости при плоском и криволинейном профиле деформации. Исходные данные для выполнения расчета. Принципы установления расчетных значений (j, С).

23. Понятие о щели вертикального отрыва и расчет ее величины.

24. Учет факторов при назначении высоты уступов карьера.

25. Влияние технологии горных работ на состояние бортов и отвалов.

26. Способы укрепления откосов карьеров и отвалов.

27. Несущая способность основания отвалов.

28. Схемы деформаций отвалов и методы расчета их устойчивости.

29. Влияние воды на свойства грунта и пород.

30. Виды подземных вод. Виды потоков. Классификация.

31. Обводненность месторождений.

32. Осушение карьеров. Основные задачи и стадии осушения.

33. Водопроницаемость, влагоемкость, водоотдача, водообильность, капиллярность. плывунность.

34. Основные гидрогеологические понятия и термины.

35. Движение подземных вод. Законы движения подземных вод.

36. Приток воды к карьерам.

37. Радиус депрессионной воронки.

38. Способы борьбы с обводнением месторождений (поверхностный, подземный).

39. Определение общих водопритоков к горным выработкам.

40. Карты поверхности грунтовых вод (гидроизогипс). Практические задачи, решаемые с помощью карт.

41. Формирование и прогноз режима уровня подземных вод на застроенной территории.

42. Геомеханический контроль на карьерах (геомониторинг).

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Гальперин А.М. Геомеханика открытых горных работ. М.: МГГУ, 2003;

2. Горное дело. Словарь. М.: Недра, 1974;

3. Справочник «Открытые горные работы». М.: Горное бюро, 1994;

4. Певзнер М.Е., Иофис М.А., Попов В.Н. Геомеханика. М.: МГГУ, 2005;

5. Баклашов И.В. Геомеханика. Т. 1. Основы геомеханики, Т. 2. Геомеханические процессы. М.: МГГУ, 2004;

6. Шелест А.Т., Беляев В.Л. Геомеханика: учебное пособие. Екатеринбург, 2001;

7. Правила обеспечения устойчивости откосов на угольных разрезах. Санкт-Петербург: Ленэнерго, РАН, ВНИМИ, 1998;

8. Инструкция по наблюдениям за деформацией бортов, откосов, уступов, отвалов и разработке мероприятий по обеспечению их устойчивости. Л.: ВНИМИ, 1971;

9. Беляев В.Ф., Певзнер М.Е. и др. Укрепления горных пород. М.: Недра, 1973;

10. Гальперин А.М., Зайцев В.С., Норватов Ю.А. Гидрогеология и инженерная геология. М.: Недра, 1989;

11. Симагин В.Г. Инженерно-геологические условия Карелии: курс лекций. Петрозаводск: ПетрГУ, CD, 2007;

12. Механика горных пород и сооружение горных выработок. Новые технологии полезных ископаемых (открытые горные работы) / Тезисы докладов. Санкт-Петербург, 1993. Международный симпозиум по проблемам прикладной геологии, горной науки и производства.