Особенности деформационных процессов в горных породах гипсовых месторождений

Abstract

Механизм деформирования блочно-структурированного гипсосодержащего массива состоит в деформировании породных блоков, их взаимном скольжении и вращении. При этом пучение вмещающих пород вызвано «давлением кристаллизации гипса». В работе представлена трехлинейная зависимость между сдвиговым и хрупким разрушением. Показано, что следует учитывать последствия влияния бокового давления, как в „единстве”, так и в „противоборстве” разных компонентов напряжений, а увеличение зоны хрупких разрушений является ключевым для понимания процессов пучения. По границе естественных крупных блоков формируются трещины. После формирования первичной (базовой) трещины происходит релаксация растягивающих напряжений в кровле. Вторичные трещины или пересекают первичные, или наблюдаются вблизи от них. Показано, что рост дефектов в массиве – необратимый процесс, требующий постоянных исследований, наблюдений и прогноза. Выявленные закономерности развития блокообразования в кровле гипсовых шахт позволили обоснованно подойти к выбору способов и средств контроля кровли в зависимости от ее текущего геомеханического состояния.

Механізм деформування блочно-структурованого масиву, що вміщує гіпс, полягає в деформуванні породних блоків, їх взаємному ковзанні і обертанні. При цьому здимання порід викликано «тиском кристалізації гіпсу». У роботі представлено трилінійну залежність між зсувним і крихким руйнуванням. Показано, що слід враховувати наслідки впливу бічного тиску, як в "єдності", так і в "протиборстві" різних компонентів напружень, а збільшення зони крихких руйнувань є ключовим для розуміння процесів здимання. По межі природних блоків формуються тріщини. Після формування первинної (базової) тріщини має місце релаксація розтягуючи напружень у покрівлі. Вторинні тріщини або пересікають первинні, або спостерігаються поблизу від них. Показано, що зростання дефектів у масиві - незворотний процес, який вимагає постійних досліджень, спостережень і прогнозу. Виявлені закономірності розвитку блокоутворення в покрівлі гіпсових шахт дозволили обґрунтовано підійти до вибору способів і засобів контролю покрівлі в залежності від її поточного геомеханічного стану.

Mechanism of deformation of the block-structured gypsum-containing massif includes deformation of rock blocks and their joint sliding and rotation. Swelling of enclosing rocks is a result of "the pressure of gypsum crystallization." The paper presents three-linear dependence between shear fracture and brittle fracture. It is shown, that consequences of lateral pressure influence - both "unity" and "confrontation" of different stress components - should be taken into account, and increase of brittle fracture zone should be considered as a key factor for understanding processes of swelling. Cracks are formed along the border of the large blocks. When primary (basic) cracks have been formed relaxation of the tensile stress ensues in the roof. Secondary cracks either cross the primary cracks or are formed near them. It is shown that growth of defects in the massif is an irreversible process, which requires further studies, observations and forecasts. Revealed regularity of block formation in the roof of gypsum mines allowed to make reasonable choice of methods and technique for the roof monitoring depending on its geomechanical state.