Механизм разрушения и теория сопряжённого статико-динамического нагружения при подземной разработке глубокозалегающих месторождений в крепких породах: обзор

Явления разрушения горных пород, такие как горные удары, шелушение (или отслаивание) и зональное разрушение, часто наблюдаются при глубокой подземной выемке крепких пород и представляют серьёзную угрозу для глубоких горных работ. В настоящее время объяснение этих явлений с использованием существующих теорий динамической или статической механики горных пород не является однозначным. В настоящем исследовании представлены новая теория и метод испытаний для глубокозалегающих массивов горных пород при сопряжённом статико-динамическом нагружении. Предложены два типа режимов сопряжённого нагружения — «критическое статическое напряжение + слабое возмущение» и «упругое статическое напряжение + ударное возмущение» — и разработаны соответствующие испытательные устройства. Явления горного удара в крепких породах при сопряжённом статико-динамическом нагружении успешно воспроизведены в лаборатории, а механизм горного удара и связанные с ним критерии продемонстрированы. Результаты истинных трёхосных испытаний гранита и красного песчаника на разгрузочное сжатие показывают, что разгрузка может вызывать шелушение, когда боковое давление превышает определённый порог, причём прочность при разрушении шелушением ниже прочности при сдвиговом разрушении согласно традиционному критерию Мора–Кулона. Численные результаты показывают, что реакция породы на разрушение при разгрузке для различных начальных напряжений и скоростей разгрузки может быть охарактеризована эквивалентной плотностью энергии деформации. Кроме того, представлен новый метод локализации источников микроейсмичности, не требующий предварительного измерения скорости звуковых волн в массиве горных пород и позволяющий эффективно и точно определять местоположение разрушения породы в шахтах, разрабатывающих крепкие породы. Также кратко представлена новая концепция глубокой подземной разработки крепких пород с использованием непрерывного безвзрывного способа выемки.ា