Фізико-механічні властивості алмазоносних порід України в умовах дефіциту проб. Раціональне поєднання технічних засобів і технології розробки алмазоносних надр України на основі аналізу властивостей та геомеханічної поведінки масиву кімберлітових трубок.
Аннотация к работе
Створити на основі ідеального моделювання технічні засоби і технологію для розробки корінних алмазоносних родовищ України з розташуванням видобувного обладнання на земній поверхні. Предметом дослідження є техніка і технологія розробки алмазоносних родовищ устаткуванням розташованим на земній поверхні зі встановленням залежностей, що характеризують можливість управління стійкістю повсталих очисних виймальних камер і сполучень гірничих виробок в часі і просторі. Для вирішення поставлених завдань використаний синтез методів досліджень, що включає: системний аналіз; узагальнення досвіду розробки родовищ корисних копалин; аналіз і узагальнення літературних і патентних джерел; лабораторні дослідження кернів кімберлітової породи; математичну статистику; математичне моделювання і математичне програмування; метод механіки гірських порід; метод ідеального моделювання; техніко-економічний аналіз; аналіз проектних рішень. Геотехнологію видобування алмазів в Україні необхідно базувати на структурах кімберлітового магматизму, а оцінка стійкості циліндричних виймальних камер поєднує експериментальні значення пружних параметрів проб кімберлітової породи з врахуванням мікротріщин і зсувів, що визначають домінуючий вплив послабленого шару на сполученні вертикальної камери з горизонтальною виробкою. 2.Комбінації розрахункових моделей деформації циліндричної оболонки виймальної камери при вертикальному стисненні, зовнішньому тиску, осьовому стисненні і зовнішньому тиску, показує, що критичне напруження, яке спричиняє втрату стійкості порід лінійно зростає, а при області руйнування менше 0,2 м відбувається втрата стійкості виймальної камери на глибині 1000 м від поверхні, що вимагає для підтримки стінок виймальної камери з глибини 900 м і більше переходити від системи розробки з відкритим очисним простором до системи з магазинуванням відбитої корисної копалини.Отримані результати вказують на те, що в процесі проходки виробки масив кімберлітів може містити ослаблений шар - інтервал із зниженими фізико-механічними характеристиками, що може впливати на стійкість як вертикального ствола, так і вузла сполучення горизонтальної виробки з вертикальним стволом з врахуванням масштабного фактору ослабленого шару і глибини проходження. В моделі припущено, що на глибині економічно обґрунтованої розробки масив кімберлітових порід містить ослаблений шар потужністю L, а глибина його залягання така, що під дією зовнішніх навантажень навколо камери утворюється зона непружних деформацій. Розвязок рівнянь рівноваги та сумісності деформацій циліндричної оболонки з відповідними геометричними розмірами, як моделі ослабленого шару, що перебуває в полі статичних навантажень дав можливість оцінити інтенсивності напружень (р) в залежності від фізико-механічних параметрів ослабленого шару, масштабного фактору і характеру локальної втрати стійкості у випадках: стиснення вздовж утворюючої дії та дії рівномірно розподіленого радіального зовнішнього тиску. Результати проведених розрахунків дали можливість провести оцінку відношення зусиль при суперпозиції стиснення вздовж утворюючої та дії рівномірно розподіленого радіального зовнішнього тиску на ослаблений шар кімберлітової породи і провести розрахунки величини критичного тиску для випадку його деформації при локальній втраті стійкості за різної величини зони руйнування (рис. Загальна технологічна схема розробки корінних алмазоносних родовищ включає розкриття трубки вертикальними або похилими шахтними стволами і квершлагами, проходку на горизонті видачі щонайменше однієї капітальної і однієї підготовчої гірничих виробок, а також системи нарізних гірничих виробок, буріння із земної поверхні пілот-свердловин, руйнування корисної копалини через пілот-свердловини, видачу відбитої корисної копалини через шахтні стволи і пілот-свердловини на земну поверхню для подальшого збагачення (рис.Вперше встановлено, що алмазоносні структури України ідентифікуються за густиною в межах 2300-2730 кг/м3, що корелює з ефективною пористістю і швидкістю поширення ультразвукових хвиль та коефіцієнтами їх поглинання. Вперше створена комбінація осесиметричних розрахункових моделей напруженого стану циліндричної виймальної камери, з осьовим стисненням і зовнішнім тиском, які поєднуються з плоскою моделлю сполучення і визначають стійкість кімберлітового масиву, що розробляється. За розрахунками деформації кільцевої циліндричної оболонки виймальної камери при одноосному стисненні, деформації кільцевої циліндричної оболонки при зовнішньому тиску, а також деформації кільцевої циліндричної оболонки при осьовому стисненні і зовнішньому тиску встановлено, що критична напруга втрати стійкості лінійно росте із збільшенням абсолютного розміру зони руйнування. Для підтримки стінок виймальних камер починаючи з глибини 900 м рекомендується переходити від систем розробки з відкритим робочим простором до систем з магазинуванням. Геотехнологічна підготовка родовищ припускає цілеспрямоване і структурне перетворення запасів корисних копалин і масивів в