Оцінка тріщинуватості гірського масиву через метод визначення фрактальної розмірності тріщин

Abstract

UK: Мета статті – оцінювання тріщинуватості на основі методу визначення фрактальної розмірності скельного масиву на прикладі Інгулецького кар’єру. Виклад основного матеріалу. Для виконання досліджень обрано ділянки бортів кар'єру, максимально відмінні за фактором тріщинуватості, що зумовлено застосуванням різних методів виставлення на контури масиву під час ведення гірничих робіт. Описано сутність методу фрактального підходу та його використання для вирішення задач геомеханіки, а саме: для оцінювання тріщинуватості гірського масиву через визначення фрактальної розмірності тріщин на борту кар’єру. Розглянуто найбільш типові механізми руйнування масиву (різні методи підривання) та на їх основі проведено розрахунок фрактальної розмірності тріщин у масиві гірських порід. Побудовано графіки залежності структурного ослаблення масиву від його фрактальної розмірності за різних значень масштабного коефіцієнта. Наукова новизна отриманих результатів полягає в уточненні коефіцієнта структурного ослаблення масиву шляхом визначення фрактальної розмірності масиву. Висновки. Порівняння отриманих результатів із даними розрахунків коефіцієнта структурного ослаблення без урахування фрактальної розмірності для ділянок бортів Інгулецького кар'єру, отриманими традиційним способом, показує, що метод розрахунків коефіцієнта структурного ослаблення з урахуванням фрактальної розмірності дозволяє уточнити його величину на 5…10 %. Крім того, співставлення отриманих значень коефіцієнта структурного ослаблення показали, що традиційний метод контурного підривання не дає істотного збільшення (усього на 7,1 %) ступеня порушення законтурного масиву порівнянно з його природною тріщинуватістю.

RU: Целью данной статьи является оценка трещиноватости методом определения фрактальной размерности скального массива на примере Ингулецкого карьера. Изложение основного материала. Для выполнения исследований были выбраны участки бортов карьера, максимально отличные по фактору трещиноватости, что обусловлено применением разных методов при ведении горных работ. Описана сущность метода фрактального подхода и его использования для решения задач геомеханики, а именно: для оценки трещиноватости горного массива через определение фрактальной размерности трещин на борту карьера. Рассмотрены наиболее типичные механизмы разрушения массива (разные методы взрывания) и на их основе проведен расчет фрактальной размерности трещин в массиве горных пород. Отстроены графики зависимостей структурного ослабления массива от его фрактальной размерности при разных значениях масштабного коэффициента. Научная новизна полученных результатов заключается в уточнении коэффициента структурного ослабления массива путем определения фрактальной размерности трещин в массиве. Выводы. Сравнение полученных результатов с данными расчетов коэффициента структурного ослабления без учета фрактальной размерности для участков бортов Ингулецького карьера, рассчитанными традиционным способом, показывает, что использование метода расчетов коэффициента структурного ослабления с учетом фрактальной размерности позволяет уточнить его величину на 5…10 %. Кроме того, сопоставление полученных значений коэфициента структурного ослабления показало, что использование традиционного метода контурного подрывания не приводит к существенному увеличению (всего на 7,1 %) степени нарушения законтурного массива по сравнению с его природной трещиноватостью.

EN: The purpose of this article is to estimate fracture-based method for the determination of rock mass fractal dimension on the example of Inguletsquarry. Statement of the main material. For research plots of maximum pit were selected as excellent for the factor fracture due to use estimation by the different methods the outline of the boardside in the conduct of mining operations. Described the essence of the fractal approach method and its use for solving problems of geomechanics, namely: to evaluate the fracture of the mountain massif via the determination of the fractal dimension of the cracks at the open pit. The most typical failure mechanisms in the massif (referring to the different methods of blasting) and based on the calculation of the fractal dimension of the cracks, which are located in the rocks. Built dependency graphs of the rock massif structural weakening from its fractal dimension for different values of the scale factor. The scientific novelty of the obtained results lies in the specification of the rock massif structural weakening coefficient by determining the fractal dimension of the board. Conclusion: the results of the work are based on the following statement: comparison of the obtained results with the data of calculations of the structural weakening coefficient without taking into account the fractal dimension for the areas of the sides Inhulets quarry is designed in the traditional way shows that the use of the method of calculation structural weakening coefficient, given the fractal dimension allows to specify its value by 5…10 %. Comparisons of the obtained values of the coefficient of structural weakening showed that the use of the traditional method of contour blasting does not lead to a significant increase. The degree of violation of the contour array compared to its natural fracture (increased by 7.1 %).