CC BY
23
УДК 624.121
DOI: 10.18303/2618-981 X-2018-6-218-226
К ВОПРОСУ ПОДДЕРЖАНИЯ ВЫРАБОТКИ РАМНОЙ КРЕПЬЮ В УСЛОВИЯХ ЗОНЫ «НАДВИГОВАЯ» МЕСТОРОЖДЕНИЯ БАДРАН
Владимир Александрович Усков
Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН, 630091, Россия, г. Новосибирск, Красный пр., 54, доктор технических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории подземной разработки рудных месторождений тел. (383)205-30-30, доп. 198, e-mail: [email protected]
Юрий Николаевич Шапошник
Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН, 630091, Россия, г. Новосибирск, Красный пр., 54, доктор технических наук, профессор, ведущий научный сотрудник лаборатории физико-технических геотехнологий, тел. (983)302-87-06
Приведены сведения о геологическом строении и горнотехнических условиях отработки рудных жил на месторождении Бадран ЗАО «ГРК «ЗАПАДНАЯ». Выполнена оценка устойчивости горных подготовительных выработок в процессе их проходки и эксплуатации в зоне «Надвиговая» золоторудного месторождения Бадран на основе предлагаемых инженерных методов расчета параметров крепи подготовительных выработок в зоне влияния очистных работ. Для расчета параметров крепи сделана предварительная оценки устойчивости выработок. В работе приведен новый инженерный метод расчета параметров рамной арочной крепи.
Ключевые слова: рудный массив, степень нарушенности, устойчивость, безопасность, расчет параметров рамной арочной крепи.
ON GALLERIES SUPPORT BY FRAME TIMBER AT BADRAN DEPOSIT "NADVIGOVAYA" AREA
Vladimir A. Uskov
Chinakal Institute of Mining SB RAS, 54, Krasny Prospect St., Novosibirsk, 630091, Russia, D. Sc., Leading Researcher, Underground Ore Mining Laboratory, phone: (383)205-30-30, extension 198, e-mail: [email protected].
Yury N. Shaposhnik
Chinakal Institute of Mining SB RAS, 54, Krasny Prospect St., Novosibirsk, 630091, Russia, D. Sc., Professor, Leading Researcher, Physical-Technical Geotechnology Laboratory, phone: (983)302-87-06
The work provides information on geological structure and conditions of mineral veins' mining at the Badran deposit ZAO "GRK «Zapadnaya». The stability of mine development galleries is assessed in the process of their excavation and exploitation in "Nadvogovaya" area of the gold ore field Badran. The assessment is based on suggested engineering methods of calculations of development galleries' timber parameters in the cleaning influence zone. In order to obtain the timber parameters the development galleries' stability check is carried out. The paper presents a new method of parameters calculations of a framed arch support.
Key words: rock mass, damage, stability, safety, parameters calculation of a framed arch support.
Введение
Золоторудное месторождение Бадран расположено на территории Оймя-конского улуса Республики Саха (Якутия) в 134 км к ЮЗ по автотрассе Колыма от административного центра - поселка городского типа Усть-Нера (рис. 1) [1], в бассейне одноименного ручья на правобережье р. Большой Селерикан, которая, является правым притоком р. Эльги, впадающей в р. Индигирка.
Рис. 1. Географичечкое положение рудника Бадран
Для центральной части Яно-Оймяконского нагорья характерен низкогорный рельеф с абсолютными высотами водоразделов от 900 до 1300 м и относительными превышениями их над днищами долин в 150-300 м. Для района характерно сплошное развитие многолетней мерзлоты, мощность которой составляет 300-350 м. Глубина сезонного оттаивания колеблется от 0,2 до 2,0 м. В летнее время рыхлые отложения насыщены грунтовыми водами. В районе месторождения карстовые явления и оползни не проявлены.
Месторождение Бадран ЗАО «ГРК «Западная» относят к типу поднадвиго-вых золото-кварцевых малосульфидных орогенных месторождений Якутии [2]. Оно приурочено к Бадран-Эгеляхскому взбрососдвигу кулисного строения (рис. 2), общая протяженность которого составляет более 20 км, а угол падения сместителя от 10 до 45° к СВ. Морфология зоны изменяется по падению и простиранию, образуя флексурные изгибы (рис. 2).
Пликативные структуры антиклинали надвинуты с северо-востока на породы, выполняющие синклиналь. Амплитуда перемещения по Бадран-Эгеляхскому взбрососдвигу оценивается от 600 до 1 300 м.
Площадь Бадранского рудного узла сложена терригенными верхнетриасовыми отложениями, накопившимися на склоне пассивной континентальной окраины, и рыхлыми континентальными четвертичными образованиями. Верхнетриасовые отложения представлены переслаивающимися пластами и пачками
песчаников, алевролитов и их переходных разностей. Более других распространены песчаники и алевритистые песчаники.
Бадран-Эгеляхский всбрососдвиг
Рис. 2. Геологический разрез Верхояно-Колымской орогенной области, отражающий строение складчато-надвигового пояса [1]:
УЕ - Верхоянский складчато-надвиговый пояс; KN - Кулар-Нерский турбидито-вый террейн; PD - Полоусно-Дебинский турбидитовый террейн; OV - Омулев-ский турбидитовый террейн; М№ - Мунилканский офиолитовый террейн; ZB -Зырянский прогиб; AG - Арга-Тасский турбидитовый террейн; KD - Кенкельдин-ский террейн аккреционного клина
Все известные рудные тела золоторудного месторождения Бадран залегают в оруденелой части сместителя Бадран-Эгеляхского взбросо-надвига, которая именуется зоной «Надвиговой». Минерализованная кварцем и сульфидами зона в виде единого тела мощностью 0,4-18,0 м непрерывно прослежена по простиранию на 5,6 км, а по падению примерно на 1,2 км. Тектониты вмещают разобщенные кварцевые жилы сложного (в плане) строения.
В пределах зоны «Надвиговая» выделяются группы сближенных рудных тел, формирующих 3 рудных столба I, II и III с промышленным золотым оруде-нением.
Эксперименты
Задачей исследований являлось изучение нарушенности массива в уклоне № 1684 по зоне «Надвиговая» рудного столба I (рис. 3) с определением качественной характеристики (RQD) [3], а также последующая оценка соответствия условий поддержания выработки существующим условиям устойчивости массива.
Характеристика выработки и крепи дана в табл. 1. Расход материалов на крепление уклона № 1684 приведен в табл. 2.
За рубежом при выборе типа крепления выработок пользуют два критерия устойчивости массивова: классификация Бенявского (RMR) [3-6].
Рис. 3. Паспорт крепления уклона №1684 по зоне «Надвиговая»
Таблица 1
Характеристика уклона № 1684 и его крепи
Наименование Параметр
Сечение выработки в свету, м2 5,2
Сечение выработки в проходке, м2 6,1
Расстояние между рамами крепи, м 1,5
Материал и конструкция крепи СВП-17 трапециевидная
Таблица 2
Расход материалов на крепление уклона №1684
Элементы крепи Размеры Материал Количество на шаг
м (м3) кг
Верхняк 2,4 СВП-17 2,4 40,8
Стойка 4,4 СВП-17 4,4 74,8
Затяжка 1,0 лес 0,05 -
Съемка трещиноватости массива в уклона № 1684 проводилась линейным методом массовых замеров (рис. 4). Инструментально (горным компасом и рулеткой) измерялись углы и азимуты падения трещин длина следа трещин на поверхности горных выработок, расстояние по нормали до ближайшей трещины данной системы.
Методика определения качественных характеристик горных пород Rock Quality Designation (RQD) [3-6] по наблюдениям в подземных выработках состоит в измерении рейкой по прямым линиям на поверхности массива пород расстояний между трещинами.
Значение RQD вычисляется как отношение суммарной длины участков длиной более 10 см на общую длину линии замера - 200 см. Схема измерений представлена на рис. 4.
Рис. 4. Методика измерения расстояний между трещинами по борту
уклона №1684
_12 + 13 + 12 + 12 + ll + ll+8 xIQQ = 39,5
^ 200 '
Трещины протяженностью менее чем 1 м не включались в расчет RQD, так как подобная трещина может быть создана в результате повреждения массива при взрывани и не оказывает влияния на устойчивость массива.
Породы представлены дроблеными, милонитизированными, рассланцован-ными песчаниками повышенной трещиноватости (от 7 до 10 трещин на 1 п. м), алевролитами и их переходными разностями, милонитами.. В материале собственно рудного тела основной объем занимают рассланцованные, развальцованные и милонитизированные породы с жильно-прожилковым окварцеванием.
Физико-механические характеристики руды и вмещающих пород приведены в табл. 3 [7].
Породы уклона №1684 в соответствии со значением RQD = 39,5 % следует отнести к неустойчивым (табл. 4) [7].
При проходке уклона № 1684 в зоне «Надвиговая» используют трапециевидную податливую металлическую рамную крепь (рис. 3) из специального профиля СВП-17 (табл 1, 2).
Расстояние между рамами определяется устойчивостью пород и принято 1,5 м. Для затяжки применяют горбыли, доски, кругляк или специальные желе-
зобетонные плиты. Расклинивание рам производится деревянными клиньями. Продольная устойчивость рамам придается при помощи уголков(пластин).
Таблица 3
Физико-механические свойства руды и вмещающих пород месторождения Бадран
Порода, руда Показатели
Средний предел прочности при растяжении, МПа Средний предел прочности при сжатии, МПа Крепость по Протодъя-конову М. М. Угол внутреннего трения, град.
Песчаник 6.69 153.18 15-16 12-13
Алевропесчаник 4.73 122.68 12-13 10-11
Милонит 2.95 55.8 5-6 6-7
Милонит с кварцем 2.66 53.15 5-6 6
Кварц окисленный 4.61 92.28 9-10 8-9
Алевропесчаник с прожилками кварца 1.29 31.97 3-4 4-5
Таблица 4
Классификация устойчивости массива горных пород по рейтингу RQD
Категория и степень устойчивости пород Предел прочности на сжатие °сж > МПа Выход керна, % Показатель состояния пород ЯОБ, % Модуль трещино-ватости, тр/м Модуль кускова-тости, кс/м
I - весьма устойчивые >80 >85 >92 <1 <2
II - устойчивые 50-80 30-85 60-97 1-5 2-8
III - средней устойчивости 10-50 5-30 40-60 5-15 8-15
IV - неустойчивые <10 <5 <40 >15 >15
Рама состоит из двух стоек и верхняка. Стойки с верхняком соединены с помощью съемных башмаков, уголков с болтами, накладок или сварным соединением элементов пластинами.
Обсуждение
Выполним оценку соответствия условий поддержания выработки существующим условиям устойчивости массива [8-10].
223
Нормативная нагрузка Р = 12,5 тс/м2 (по рис. 5) определяется в зависимости от смещений и с учетом смещений до установки крепи и сжатия забуто-
вочного материала и, и конструктивной податливости крепи и .
По величине смещения определяемого по формуле:
и + и + из = и,
кр ( ° '
где и? - смещения до установки крепи; и - смещения за счет забутовочного материала.
Рис. 5. Графики для определения нормативной нагрузки на крепь
Расчетная нагрузка определяется по формуле (1) [8].
р = рн ,
(1)
где рн - нормативная нагрузки на крепь, (рн = 15,1 тс/м2); к - коэффициент перегрузки, к = 1,1;
к - коэффициент, принимаемый для вскрывающих выработок к = 1,1;
н н
т - коэффициент условий проведения выработок, принимаемый т = 1,0
в в
при буровзрывном способе проходки.
2
Определим суммарную нагрузку на крепь, т/м :
р = ро+ К = 15,7 тс/м2,
1 о н ' '
где К = 0,6 т/м - нагрузка от забутовки и собственного веса конструкции.
Для этой нагрузки следует применить спецпрофиль СВП 19 с несущей
Л
способностью N=16 тс/м
Расчет шага установки рам ь, м, выполняем по формуле (3) [8].
N
Ь = , (3)
Р ( )
где д;вп - несущая способность выбранной податливой крепи, табл. 5.
Таблица 5
Несущая способность арочной крепи из спецпрофиля [7]
Типоразмер спецпрофиля СВП Несущая способность податливой арки, тс
СВП-14 13-14
СВП-17 14-15
СВП-19 16-17
СВП-22 18-19
СВП-27 20-22
СВП-33 23-24
Заключение
Можно сделать вывод, что при определении качественной характеристики (RQD) по зарубежным методикам для уклона № 1684 в зоне «Надвиговая» рудника Бадран отмечается несопоставимость результатов с существующими на руднике рекомендациями по характеру нарушенности пород, что позволяет рекомендовать усиление крепи во избежание ее разрушения в течение всего срока поддержания выработки.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Ковалев Л. Н., Буркова Н. В., Сычевский А. В., Кузнецов В. В. Минерально-сырьевые ресурсы республики Саха (Якутия) // Горный журнал. - 2016. - № 7. - С. 83-88.
2. Амузинский В. А. Металлогенические эпохи и золотоносность рудных комплексов Верхоянской складчатой системы. - Якутск : ИГАБМ СО РАН, 2005. - 247 с.
3. Bieniawsky Z. T. Case studies: prediction of rock mass behavior by the geomechanics classification // Second Australia - New Zealand Conference on geomechanics, 1975. - p. 36-41.
4. Beniawski Z. T. Engineering rock mass classification. Wiley, New York, 251 p., 1989.
5. Зенько Д. К., Узбекова А. Р. Основные факторы, влияющие на устойчивость массивов в критериях Бенявскиого (RMR) и Бартона (Q) // ГИАБ, 2004. - С. 273-275.
6. Barton N. R. (2002). "Some new Q-value correlations to assist in site characterization and tunnel design". International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences 39 (2): 185-216.
7. Шапошник Ю. Н., Усков В. А. Определение качественной характеристики (RQD) и рейтинга (RMR) рудного массива в подземных выработках шахты «Скалистая» // Интерэкспо ГЕО-Сибирь 2017. XIII Междунар. науч. конгр. «Недропользование. Горное дело. Направления и технологии поиска, разведки и разработки месторождений полезных ископаемых. Геоэкология»: сб. материалов в 4 т. - Новосибирск : СГУГиТ, 2017. Т. 2. - С. 99-107.
8. Инструкция по выбору металлической податливой крепи горных выработок. - М. : Стройиздат, 1989.
9. Наговицин Ю. Н., Кисель А. А., Тапсиев А. П., Усков В. А. Критерии выбора типа и расчета параметров крепи горизонтальных выработок на рудниках Норильского промышленного района // Горный журнал. - 2015. - № 6. - С. 74-80.
10. Тапсиев А. П., Усков В. А. Об особенностях выбора типа крепи нарезных выработок в зоне влияния очистных работ рудников Талнаха // ФТПРПИ. - 2015. - № 6. -С.151-155.
REFERENCES
1. Kovalev L. N., Burkova N. V., Sychevskiy A. V., Kuznetsov V. V. Mineral reserves and resources 0f the Republic of Sacha (Yakutia) // Mining gournal. - 2016. - N 7, p.p. 83-88.
2. Amuzintsky V. A. Metallogenic epoch of the gold-bearing ore complexes of the Verkhoyansk fold system. Yakutsk: so ran IGABM. 247 p., 2005.
3. Bieniawsky Z.T. Case studies: prediction of rock mass behavior by the geomechanics classification // Second Australia - New Zealand Conference on geomechanics, 1975, p. 36-41.
4. Beniawski Z.T. Engineering rock mass classification. Wiley, New York, 251 p., 1989.
5. Zenko D. K., Uzbekova A. R. The Main factors affecting the stability of the arrays in the criteria, Banevskio (RMR) and Barton (Q), GIAB, 2004. - pp. 273-275.
6. Barton, N.R. (2002). "Some new Q-value correlations to assist in site characterization and tunnel
7. Shaposhnik, Yu. N., Uskov V. A. Determination of the quality characteristics (RD) and rating (RMR) of ore array in the underground workings of the mine "Rocky" // Interexpo GEO-Siberia 2017. VIII mezhdunar. science. kongr. "Subsoil use. Mining. Directions and technologies of prospecting, exploration and development of mineral deposits. Geoecology": Collection of materials 4 T. T. 2. - Novosibirsk: SSGA, 2017. pp. 99-107.
8. Manual on the choice of metal yielding support of mine workings. - M.: Stroyizdat. 1989.
9. Nagovitsyn Yu. N., Kisel A. A., Tapsiev A. P., Uskov V. A. Criteria for selecting the type and calculating the parameters of horizontal workings on the mines of the Norilsk industrial district. - Mining magazine, № 6, 2015. - S. 74-80.
10. Tapsiev A. P., Uskov V. A. On peculiarities of the selection of the type of supports threaded excavations in the zone of influence of the sewage treatment works of the Talnakh mines, J. min. - 2015. - No. 6, 151-155.design". International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences 39 (2): 185-216.
© В. А. Усков, Ю. Н. Шапошник, 2018
