Распределение прочностных характеристик горных пород от глубины их залегания

На підставі міцносних випробувань більш ніж 6600 літологічних різностей, одержаних під час проведення вертикальних стволів, шурфів, свердловин, досліджено зміни міцності порід залежно від глибини основних літологічних шарів при різному ступені метаморфізму....

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2008
Автори:	Феофанов, А.Н., Терлецкий, А.М.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України 2008
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/15875
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Распределение прочностных характеристик горных пород от глубины их залегания / А.Н. Феофанов, А.М. Терлецкий // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2008. — № 2. — С. 184-191. — Бібліогр.: 6 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-15875
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-158752011-02-03T12:03:15Z Распределение прочностных характеристик горных пород от глубины их залегания Феофанов, А.Н. Терлецкий, А.М. На підставі міцносних випробувань більш ніж 6600 літологічних різностей, одержаних під час проведення вертикальних стволів, шурфів, свердловин, досліджено зміни міцності порід залежно від глибини основних літологічних шарів при різному ступені метаморфізму. Changes of the main lithologic layers at different metamorphic grade are investigated on the basis of serf tests more than 6600 litological differences, received during carrying out vertical shafts, holes, chinks. 2008 Article Распределение прочностных характеристик горных пород от глубины их залегания / А.Н. Феофанов, А.М. Терлецкий // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2008. — № 2. — С. 184-191. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. 1996-885X http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/15875 622.016.22:622.02.023 ru Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
description	На підставі міцносних випробувань більш ніж 6600 літологічних різностей, одержаних під час проведення вертикальних стволів, шурфів, свердловин, досліджено зміни міцності порід залежно від глибини основних літологічних шарів при різному ступені метаморфізму.
format	Article
author	Феофанов, А.Н. Терлецкий, А.М.
spellingShingle	Феофанов, А.Н. Терлецкий, А.М. Распределение прочностных характеристик горных пород от глубины их залегания
author_facet	Феофанов, А.Н. Терлецкий, А.М.
author_sort	Феофанов, А.Н.
title	Распределение прочностных характеристик горных пород от глубины их залегания
title_short	Распределение прочностных характеристик горных пород от глубины их залегания
title_full	Распределение прочностных характеристик горных пород от глубины их залегания
title_fullStr	Распределение прочностных характеристик горных пород от глубины их залегания
title_full_unstemmed	Распределение прочностных характеристик горных пород от глубины их залегания
title_sort	распределение прочностных характеристик горных пород от глубины их залегания
publisher	Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України
publishDate	2008
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/15875
citation_txt	Распределение прочностных характеристик горных пород от глубины их залегания / А.Н. Феофанов, А.М. Терлецкий // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2008. — № 2. — С. 184-191. — Бібліогр.: 6 назв. — рос.
work_keys_str_mv	AT feofanovan raspredeleniepročnostnyhharakteristikgornyhporodotglubinyihzaleganiâ AT terleckijam raspredeleniepročnostnyhharakteristikgornyhporodotglubinyihzaleganiâ
first_indexed	2025-07-02T17:15:58Z
last_indexed	2025-07-02T17:15:58Z
_version_	1836556284542844928
fulltext	Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 2, 2008 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 2, 2008 184 УДК 622.016.22:622.02.023 РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОЧНОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ГОРНЫХ ПОРОД ОТ ГЛУБИНЫ ИХ ЗАЛЕГАНИЯ Феофанов А.Н., Терлецкий А.М. (УкрНИМИ НАНУ, г. Донецк, Украина) На підставі міцносних випробувань більш ніж 6600 літологічних різностей, одержаних під час проведення вертикальних стволів, шурфів, свердловин, досліджено зміни міцності порід залежно від глибини основних літологічних шарів при різному ступені метаморфізму. Changes of the main lithologic layers at different metamorphic grade are investigated on the basis of serf tests more than 6600 litological differences, received during carrying out vertical shafts, holes, chinks Физико-механические свойства пород карбона Донецкого бассейна исследовались различными производственными и научно-исследовательскими организациями. По результатам исследований получено распределение прочностных свойств пород горного массива в зависимости от различных факторов. В настоящее время достаточно хорошо изучены связи физико- механических свойств пород с их вещественно- петрографическим составом, структурой и текстурой, степенью их катагенетических изменений. Эти изменения в работах по угольной геологии не вполне точно называют степенью метаморфизма (П.В. Васильев, С.И. Малинин, В.Л. Свержевский и др.) [1, 2]. Исследования, проведенные раннее в НПО "Укруглегеология" [3, 4] показали, что прочностные свойства горных пород в наибольшей степени связаны именно с Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 2, 2008 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 2, 2008 185 изменением глубины. В результате проведенного анализа были получены зависимости прочностных свойств горных пород от глубины их залегания. Однако, в связи с тем, что эти исследования были выполнены без использования современных средств обработки больших объемов статистических данных, установленные закономерности, на наш взгляд, следует рассматривать, главным образом, как предварительный результат. Исследования [5, 6] показали, что увеличение прочности по всем литологическим разностям горных пород основных угольных бассейнов на территории бывшего СССР практически одинаково и составляет от 3,5 до 5,0 % на каждые 100 м возрастания глубины, то есть подчиняется линейной зависимости. Из последних публикаций на данную тему стоит обратить внимание на работы Е.И. Питаленко, В.Н. Реввы и др., в которых по данным ПО "Донбассгеология" определены зависимости прочностных свойств для основных групп горных пород при разной степени метаморфизма и увлажненности от глубины их залегания. Общей чертой этих публикаций является то, что во всех работах зависимость распределения прочностных свойств горных пород от глубины их залегания предложена в линейном виде, что не может быть объяснено с физической точки зрения, так как прочность пород имеет свой предел. Параметры установленных различными авторами закономерностей существенно отличаются. Кроме того, данные исследования проведены, главным образом, для глубин до 700 м, и при экстраполяции дают завышенные результаты. Учитывая, что данные зависимости могут использоваться в разных областях горного дела (построение зон ПГД, определение углов сдвижения и т.п.), актуальной задачей является не только определение общей тенденции распределения, но и установление максимально точных соотношений распределения прочностных свойств горных пород от глубины их залегания. За десятки лет, в течение которых УкрНИМИ занимается вопросами охраны и поддержания капитальных выработок шахт Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 2, 2008 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 2, 2008 186 Донбасса, в том числе вертикальных стволов, шурфов и технических скважин, был накоплен значительный объем информации о физико-механических свойствах горных пород, в частности, об их прочностных характеристиках в районах с различной степенью метаморфизма и при различных углах падения. Данные сведения получены из журналов проходки вертикальных горных выработок и геологических разрезов по разведочным скважинам, куда они заносились по результатам испытаний образцов горных пород, и обладают высокой достоверностью. Из анализа были исключены объекты, по которым приведенные в исходной документации физико- механические свойства горных пород вызывали сомнения. Общие сведения по источникам исходных данных, по которым были проведены исследования, представлены в таблице 1. Таблица 1 Общие сведения по источникам исходных данных Объекты исследования Количество Производственные объединения 12 Шахты 35 Стволы (скважины) 53 Литологические слои 6680 Накопленные данные позволили провести независимый анализ влияния глубины на физико-механические свойства горных пород, в частности предела прочности на одноосное сжатие RBc, Bкоторый наряду с глубиной является одним из определяющих факторов для выполнения большинства расчетов, применяемых в горном деле. С целью определения вида зависимости прочностных свойств от глубины залегания породных слоев выполнено следующее: а) все данные разделены на три группы по степени метаморфизма. В качестве показателя степени метаморфизма горных пород принят марочный состав углей. Наименее метаморфизованными являются породы, включающие угольные Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 2, 2008 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 2, 2008 187 пласты с марками угля Д и Г, а наиболее метаморфизованными – с маркой А. Из области исследования была исключена зона выветренных пород, которая уменьшается с возрастанием степени метаморфизма, и распространяется, по данным треста «Артёмгеология» [3], для пород с марками углей Д и Г до глубины 180 м, Г и ГЖ - до глубины 70 – 80 м, ОС, Т, ПА, А - до глубины 40 м. Исследования проведены до глубины 1400 м (для пород со степенью метаморфизма, соответствующей маркам угля Д и Г – до 900 м). б) определена средняя прочность всех пород по каждым 100 м глубины по каждому из объектов (стволов, шурфов, скважин); в) по всем 100-метровым интервалам глубин было получено среднее значение по каждой из групп метаморфизма; г) полученные ряды данных подвергнуты регрессионному анализу. По результатам вычислений получено распределение прочностных свойств горных пород по каждой из трех предложенных групп метаморфизма и в целом по всей совокупности исходных данных с учетом их весовых показателей, которые наиболее точно аппроксимируются гиперболической зависимостью, обладающей свойствами асимптотической функции. То есть, в общем виде зависимость распределения средней прочности горных пород массива на одноосное сжатие RBc B, МПа можно описать формулой , Cc H BAR −= (1) где Н – глубина залегания слоя, м. Коэффициенты, приведенные в этой формуле для различных групп метаморфизма, а также корреляционное отношение R и среднее квадратическое отклонение (СКО) приведены в таблице 2. Полученные графики распределения прочностных свойств приведены на рис. 1. Анализируя графики, необходимо отметить возрастание прочностных свойств горных пород с глубиной во всех группах метаморфизма. Добавим, что коэффициент корреляции полученных зависимостей достаточно высок (от 0,82 до 0,97 при Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 2, 2008 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 2, 2008 188 СКО от 0,9 до 6,3 МПа), что говорит о надежности предлагаемых формул. Таблица 2 Коэффициенты распределения и статистические величины полученных зависимостей в условно выделенных группах по степени метаморфизма Группы метаморфизма (по маркам угля) А В С R СКО А 97,4 688,7 0,63 0,824 6,3 К, Ж, ОС 119,6 213,6 0,20 0,987 1,8 Д, Г 78,2 167,3 0,25 0,990 1,0 Для общей совокупности 220,0 256,3 0,08 0,957 2,9 0 20 40 60 80 100 0 250 500 750 1000 1250 1500 Н, м R c, М П а А К, Ж, ОС Д,Г Средние Рис. 1. Графики распределения прочностных свойств по глубине при различной степени метаморфизма и для общей совокупности исходных данных (средние) Учитывая существенную разницу между прочностными характеристиками различных горных пород, значительный интерес представляет связь распределения физико–механических свойств с глубиной их залегания для различных типов горных пород. Для этого исходные данные были распределены по Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 2, 2008 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 2, 2008 189 основным литологическим разностям (песчаники, алевролиты и аргиллиты) и также объединены в три условно выделенные группы по степени метаморфизма. Данные по статистическим группам представлены в таблице 3. Таблица 3 Распределение исходных данных в условно выделенных группах по степени метаморфизма Количество проб при марках угля Основные литологические разности А, Т К, Ж, ОС Д, Г Песчаники 271 147 67 Алевролиты 381 232 93 Аргиллиты 51 163 87 На рис. 2 представлены графики распределения прочности основных породных слоев на одноосное сжатие по глубине залегания в условно выделенных группах по степени метаморфизма. Наиболее точно эта связь также описывается асимптотической зависимостью. Значительные отличия для графиков при степени метаморфизма Д–Г могут быть объяснены недостаточной выборкой при глубинах свыше 500 м. Анализ выполненных исследований свидетельствует о следующем: 1. С увеличением глубины разработки прочностные свойства пород во всех условно выделенных группах метаморфизма возрастают как в горном массиве в целом, так и отдельно для всех литологических разностей. 2. Возрастание прочностных свойств горных пород с глубиной подчиняется гиперболической зависимости, отвечающей свойствам асимптотической функции. 3. Существенные изменения прочности пород по районам, связанные с изменением метаморфизма, должны учитываться при проектировании способов крепления и управления кровлей, охраны выработок, а также при планировании проходческих и буровзрывных работ. Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 2, 2008 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 2, 2008 190 4. Полученные зависимости при их уточнении, которые могут быть получены при расширении исходной базы данных, могут лечь в основу для создания новых нормативных документов по проектированию горных предприятий Донбасса. Алевролиты 0 20 40 60 80 0 250 500 750 1000 1250 1500 К, Ж, ОС Д, Г А Аргиллиты 0 20 40 60 0 250 500 750 1000 1250 1500 К, Ж, ОС Д, Г А Песчаники 0 40 80 120 160 0 250 500 750 1000 1250 1500 К, Ж, ОС Д, Г А Рис. 2. Графики распределения прочностных свойств по глубине при различной степени метаморфизма для основных типов литологических разностей Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 2, 2008 Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 2, 2008 191 СПИСОК ССЫЛОК 1. Глушко В.Т., Свержевский В.Л. Зависимость прочности горных пород от геологических и петрографических факторов // Механика горных пород и охрана выработок. – К.: Наукова думка, 1967. – С. 141 – 148. 2. Лысков Б.А., Свержевский В.Л. Изменение физико- механических свойств пород Красноармейского района Донбасса с увеличением глубины залегания // Уголь Украины. – 1965. – №6. – С. 15–16. 3. Свержевский В.Л., Положай Г.Т., Богодеров М.А. Физико– механические свойства пород на больших глубинах // Уголь Украины. – 1963.–№ 6. – С. 19–21. 4. Овчаренко Б.П., Шамаев М.П. О связи прочности пород с метаморфизмом // Уголь Украины. – 1964. – № 2.– С. 14–15. 5. Николин В.И., Лысиков Б.А., Ярембаш И.Ф. Выбросоопасные породы больших глубин. – Донецк: Донбасс, 1968. – 80 с. 6. Охрана капитальных выработок от влияния очистных работ / Ю.М. Басинский, В.Ф. Водянов, В.М. Кулешов и др. – Киев: Техніка, 1983. – 140 с.

Распределение прочностных характеристик горных пород от глубины их залегания

Репозитарії

Схожі ресурси