CC BY
56
Komarov Denis Sergeevich, postgraduate, [email protected], Russia,Tula, Tula State University
УДК 622.831
МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ БЕЗОПАСНЫХ ПАРАМЕТРОВ МЕЖДУКАМЕРНЫХ ЦЕЛИКОВ НА РУДНИКАХ ЗАО «ЭЛЬКОНСКИЙ ГМК»
А.Д. Куранов, Д.В. Сидоров, А.В. Сучилин
Приведена методика расчета безопасных параметров междукамерных целиков для систем разработки подэтажными штреками применительно к рудникам Эль-конского уранового рудного района. Расчеты выполнены с применением численного моделирования методом конечных элементов.
Ключевые слова: целик, устойчивость, добыча урана, система разработка подэтажными штреками.
Эльконский урановый регион находится в северо-восточной части Алданского района Республики Саха (Якутия). В настоящее время месторождения ЭГОК разрабатываются двумя способами: системами разработки подэтажными штреками и слоевыми системами с закладкой. С позиций геомеханики и перспектив обеспечения устойчивости первый способ сопряжен с большими сложностями, поэтому задача исследования напряженного состояния междукамерных целиков и обеспечения их устойчивости является актуальной. На рис. 1 приведена схема систем разработки подэтажными штреками.
Сложные горнотехнические условия, связанные с удароопасностью месторождения, требуют особого подхода к определению безопасных параметров систем разработки [1, 2, 4]. Методика расчета междукамерных целиков должна обеспечивать универсальность принимаемых решений и гарантировать высокую достоверность получаемых результатов. В этой связи принят комплексный подход к выполнению расчетов, включающий, помимо аналогов, ряд аналитических методик и численное моделирование. Использование численного метода моделирования методом конечных элементов позволяет учитывать большее количество влияющих факторов, но сопряжено с более сложной степенью реализации расчетов.
Моделирование включает 7 расчетных этапов: формирование НДС нетронутого массива; выемка руды 1 -й секции; формирование искусственных целиков 1-ой секции; выемка руды 2-й секции; формирование искус-
ственных целиков 2-й секции; выемка руды 3-й секции; формирование искусственных целиков 3-й секции.
Рис. 1. Общий вид разработанных конечно-элементных моделей: а - вид модели целиком; б - расчетная область модели;
в - элементы модели
Подобная постановка задачи позволяет получить максимально возможные напряжения в рудных целиках за счет учета гравитационного и тектонического полей напряжений в массиве, и с другой стороны, за счет постепенного введения элементов закладки, позволяет установить величины напряжений в закладке, вызываемые только горными работами, а именно увеличивающимся обнажением висячего бока [3].
Все материалы в конечно-элементной модели задавались как весомые, изотропные, однородные, линейно деформируемые материалы. Деформационно-прочностные и механические свойства материалов следующие: модуль упругости пород Е = 72300 МПа; коэффициент Пуассона
"5
пород V = 0,21; объемный вес пород 0,026 МН/м ; предел прочности устойчивых пород а = 35,2 МПа; предел прочности умеренно устойчивых пород а= 25,0 МПа; предел прочности пород в зонах интенсивной трещиновато-сти а= 21,1 МПа; модуль упругости закладки E = 18000 МПа; коэффициент Пуассона закладки v = 0,21; объемный вес закладки
0,025 МН/м3. Раз-
вмещающие породы в — ......
меры модели 4270х840х840 м. Размеры модели приняты из условия, что расстояние от анализируемой области до граничных условий модели не меньше трех характерных размеров анализируемой области (принцип Сен -Венана).
На все грани модели, кроме верхней, накладывался запрет перемещений по соответствующим направлениям. Вес пород выше рассматриваемой панели и тектоническое поле напряжений задавался с учетом компонентов природного поля напряжений (табл. 1).
В качестве примера ниже приведены эпюры полных нормальных напряжений в элементах системы при глубине отработки 700 м (рис. 2).
Таблица 1
Компоненты природного поля напряжений до начала ведения __горных работ__
Глубина Вкрест простирания По простиранию руд- Вертикальная
разработки Н, рудного тела ного тела су, МПа составляющая с2,
м С, МПа МПа
300 15,6 2,1 7,8
500 26,0 3,51 13,0
700 36,4 4,9 18,2
■»г.бм^+м
-9.199*+« -2.1№+д7
4.471е+07
-В.О^е+О?
-1.19*+« -1.395*+«
Рис. 2. Полные нормальные напряжения в целиках, ширина целиков 13 м при глубине 700 м (цифрами указаны номера этапа расчета)
На основании результатов моделирования для всех рассматриваемых расчетных вариантов определены допустимые размеры целиков между выработками различного назначения (табл. 2).
2
Таблица 2
Выбор минимально допустимой ширины целика_
№ п/п Глубина отработки, м Минимальная ширина междукамерного целика при размере по восстанию 9 м, м
Устойчивые породы Умеренно устойчивые породы Неустойчивые породы
1 300 6,00 7,80 9,00
2 400 7,50 9,60 10,80
3 500 8,80 11,15 12,40
4 600 10,05 12,50 13,60
5 700 11,20 13,55 14,90
6 800 12,20 14,60 15,80
7 900 12,90 15,50 16,80
8 1000 13,70 16,30 17,50
Таким образом, метод определения ширины целиков между выработками различного назначения позволяет учитывать широкий диапазон влияющих факторов и может быть использован при обосновании параметров конструктивных элементов систем разработки при эксплуатации уда-роопасных рудных месторождений в схожих горно-геологических и горнотехнических условиях.
Список литературы
1. Расчетные методы в механике горных ударов и выбросов / И.М.Петухов [и др]. М.: Недра, 1992.
2. Куранов А.Д., Сидоров Д.В.Оценка напряженного состояния междуштрековых целиков на рудниках ОАО «АПАТИТ»//Записки Горного института. 2011. Т. 190. С. 240 - 243.
3. Деменков П.А., Карасев М.А., Потемкин Д.А. Геомеханическая оценка поэтапного строительства пилонной станции метрополитена глубокого заложения//Записки Горного института. 2011. Т. 190. С. 220 - 224.
4. Сидоров Д.В. Геомеханическое обоснование безопасных параметров целиков между буродоставочными выработками в зонах повышенного горного давления// Известия ТулГУ. Науки о Земле. Тула: Изд-во ТулГУ. Вып. 1. 2011. С. 374 - 278.
Куранов А.Д., асп., [email protected], Россия, Санкт-Петербург, Национальный минерально-сырьевой университет «Горный»,
Сидоров Д.В., канд. техн. наук, зав. лаб., [email protected], Россия, Санкт-Петербург, Национальный минерально-сырьевой университет «Горный»,
Сучилин А.В., ст. науч. сотр, [email protected], Россия, Санкт-Петербург, Национальный минерально-сырьевой университет «Горный»
METHOD FOR DETERMINING SAFETY PARAMETERS OF ROOM
PILLARS AT URANIUM ORE MINES OF ELKON ORE DISTRICT A.D. Kuranov, D.V. Sidorov, A.V. Suchilin
In this work man constructed a method for calculating of safety parameters for room pillars at uranium ore mines of Elkon ore district. These calculations were performed by using of numerical simulation of finite element method.
Key words: pillar, stability, uranium mining, the system design sublevel drifts.
Kuranov A.D., postgraduate, [email protected], Russia,St. Petersburg, National Mineralogical University "Mining",
Sidorov D.V., candidate of technical sciences, Laboratory Manager, [email protected], Russia, St. Petersburg, National Mineralogical University "Mining",
Suchilin A.V., seniorscientificemployee, [email protected], Russia, St. Petersburg, National MineralogicalUniversity "Mining"
УДК 622.33
ГЕОТЕХНОЛОГИЯКОМПЛЕКСНОГООСВОЕНИЯ МЕСТОРОЖДЕНИЙ БУРОГО УГЛЯ
Н.М. Качурин, И.Е. Зоркин, Е.К. Мосина
Обоснованы технологические принципы и технические средства комплексного освоения месторождений бурого угля. Технология включает деление месторождения на блоки, бурение дренажных скважин и подземную газификацию угля, растворение золошлаковых остатков угля и откачку продуктивного раствора на поверхность для последующей экстракции ценных компонентов, заполнение выработанного пространства блока закладочным материалом.
Ключевые слова: геотехнология, бурый уголь, газификация, скважина, экстракция, математическая модель.
Предлагаемая геотехнология может быть использована для комплексного освоения месторождений бурого угля в тонких и средней мощности пластах, залегающих на малых глубинах в неустойчивых вмещающих породах. Рассмотрим ближайшие аналоги предлагаемой геотехнологии.
Известен способ экологически чистой подземной газификации углей, заключающийся в бурении на участке газификации серии скважин, соединении дутьевых и газоотводящих скважин в единый подземный газогенератор с первоначальным реакционным каналом газификации путем розжига угольного пласта при помощи поперечной наклонно-
