CC BY
16
- © A.A. Еременко, B.A. Еременко,
Л.Н. Гахова, А.П. Ерусланов, A.C. Смелик, С.А. Прохватилов, 2013
УДК 622.831; 622.2; 622.235
А.А. Еременко, В.А. Еременко, Л.Н. Гахова, А.П. Ерусланов, A.C. Смелик, С.А. Прохватилов
ОЦЕНКА ГЕОДИНАМИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД ПРИ ОТРАБОТКЕ УЧАСТКОВ В ОХРАННЫХ ЦЕЛИКАХ
Проведена оценка геодинамического состояния массива горных пород в районе стволов при отработке участков в охранном целике. Выявлено, что повышение безопасности очистных работ достигается выемкой рудных запасов технологией с закладкой выработанного пространства.
Ключевые слова: горные породы, деформации, напряжения, геодинамические явления, технология.
В пределах рудной зоны Таш-тагольского месторождения выделены четыре участка: Западный, Северо-Западный, Восточный и Юго-Восточный. В настоящее время отрабатываются Восточный, Юго-Восточный и частично Северо-Западный участки.
Следует отметить, что Таштаголь-ское месторождение отрабатывается в сложной геомеханической обстановке. Изучением напряженно-деформированного состояния массива горных пород Таштагольского месторождения вне и в зоне влияния очистной выемки рядом институтов (ВостНИГ-РИ, ИГЛ СО РАН, ИГЛ УрО РАН и др.) установлено, что максимальное главное напряжение, действующее по простиранию, является по абсолютной величине наибольшим и в 2,5 раза превышает вертикальное напряжение. Главные нормальные напряжения в массиве горных пород на глубине 300-600 м находятся в соотношении 01: о2: о3 = 2,5 : 1,3 : 1,0.
Быстрый рост глубины разработки с изменением фронта горных работ сопровождается увеличением напряжений в массиве, горными ударами и усложнением технологии очистных работ. Таштагольское месторождение с глубины 600 м (гор. — 70 м) отнесено к опасным по горным ударам. Интенсивное развитие процессов сдвижения горных пород под влиянием ведения горных работ подземным способом на Таштагольском месторождении, особенно производство взрывов, привело к попаданию стволов в опасные зоны, в которых возникают скорости развития деформационных процессов, и осложняется эксплуатация объектов. Установлен характер процессов сдвижения пород в массиве горных работ при отработке блоков на Восточном участке. При анализе характера сдвижений вокруг зоны обрушения в виде эллипса, Вос-тНИГРИ выявлено, что тангенциальные (по простиранию) составляющие сдвижений в период разрезки этажа превышают радиальные (вкрест
Рис. 1. План поверхности Таштагольского месторождения с зонами сдвижения горных пород (ВостНИГРИ)
простирания) в 2,5—3 раза. Их максимальное значение (в 2005 г.) составило 17 мм в районе Ново-Капитального ствола, что представляло угрозу
целостности бетонного крепления (рис. 1).
Согласно заключению института
ВостНИГРИ от 26.09.2009 г., срок
а)
б)
* л' ' " •
а"
■ . * •
-70-140-210-280-350-
10400 10600 10800 11000 11200 11400
У
Рис. 2. Проекция толчков от 3 энергетического класса и более за период 2004—2010 гг. а — в плане; б — по вертикали месторождения; -70 + -350 м — горизонты; 10400—11400 и 12000—12800 — координаты X и У
эксплуатации комплексов стволов назначению до 2015 г. На основе Ново-Капитальный и Северный по их мониторинга процессов сдвижения 128
10400
10800
11000
У
горных пород в зоне влияния очистных работ при отработке Таштаголь-ского месторождения за период с 1986 по 2010 гг. и расчета ожидаемых деформаций (ВостНИГРИ) выполнена оценка вредного влияния выемки руд Восточного участка на стволы Северный и Ново-Капитальный, и установлено, что горизонтальные деформации растяжения земной поверхности с 2009 по 15.07.2010 гг. в районе ствола Северного снизились от 2,3 до 1,9 мм/м; в районе ствола Ново-Капитального остались на прежнем уровне и составили 3,15 мм/м. Также выявлено, что ниже гор. ±0 м вкрест простирания месторождения не имеется зоны опасных сдвижении, по простиранию — зона опасных сдвижений расположена от ствола Северного на расстояниях соответственно: гор. -70 м — 320 м; гор. -140 м — 400 м; гор. -210 м — 480 м и гор. -280 м — 550 м; от ствола Ново-Капитального — гор. -70 м — 380 м; гор. -140 м — 460 м; гор. -210 м — 540 м и гор. -280 м — 610 м.
Таким образом, установлено, что в районе стволов за период с 2009 по 15.07.2010 гг. произошло снижение (на 17%) и стабилизация деформаций горных пород.
Выполнена оценка геодинамического состояния массива горных пород в районе Ново-Капитального и Северного стволов при ведении очистных работ. Установлено, что периоды активизации проявлений горного давления в динамической форме чередуются с периодами затишья по годам, так и в разные месяцы. В некоторых случаях активизация вызвана ведением горных работ при массовых взрывах, оформлении компенсацион-
ных камер и подсечных пространств в блоках.
При изучении сейсмического состояния массива горных пород установлено, что динамические явления проявляются вблизи крупных тектонических нарушений, даек, трещин, контактов руд и пород. Анализ геодинамического состояния массива горных пород в районе ствола НовоКапитального за период от 2000 до
2009 гг. показал, что толчки с энергетическим классом 1,6—5,0 регистрировались на расстояниях от 11 до 99 м и более от ствола (отм. -35 + -426 м); в районе ствола Северного — с энергетическим классом 1— 4,7, на расстояниях от 38 до 98 м и более (отм. -10 + -260 м). Так, при отработке блоков № 7, 4, 8, 13 и 3 в этажах (-280) + (-70) м на северном фланге месторождения определенное влияние на энергетический класс событий оказали очистные работы в блоках № 13, 4, при этом толчки располагались на расстоянии 20—39 м от стволов (рис. 2).
Развитие горных работ на северном фланге Восточного участка и на Северо-Западном участке при подготовке камер за период с 2004 по
2010 гг. показала, что на интенсивность толчков оказало влияние проведение технологических взрывов, причем большое количество было зарегистрировано вокруг экспериментальной камеры в этаже (-210) + (-140) м в процессе приближения к ней очистного фронта. В районе ствола Ново-Капитального зарегистрировано 4 толчка с энергией 10 — 104 Лж; Северного — 2 толчка с энергией 10 Лж и толчки с энергией 104—105 Лж (рис. 2).
Рис. 3. Распределение неупругих деформаций в области влияния очистного пространства при отработке блоков № 04-1 в этаже (-210) — (-140) м и на северном фланге Восточного участка: 1 — блоки № 04-1 с закладкой; 2 — выработанное пространство; 3 — зоны неупругих деформаций для малопрочных пород; 4 — для прочных пород
Таким образом, оценка геодинамического состояния массива горных пород показала, что из всех заре-
гистрированных толчков за период от 2000 до 2009 гг. в районе стволов произошло 0,23% толчков, за период
от 2004 до 2010 гг. — 0,05%, т.е. наметилась тенденция к снижению количества толчков в районе ствола.
Методом математического моделирования напряженного состояния массива горных пород в окрестности выработанного пространства с закладкой в охранном целике Восточного участка в этажах (-350) — (-70) м установлено, что зоны неупругих деформаций (неустойчивое состояние массива) формируются вокруг пространства с закладкой на расстоянии (от 13 до 100 м) и не попадают на границы зоны опасных
сдвижений и мульды сдвижения (рис. 3). Также не достигают Северного и Ново-Капитального стволов.
Таким образом, установлено, что в создавшейся ситуации большая часть запасов богатой руды сосредоточена в предохранительных (охранных) целиках под железнодорожные пути МПС, стволы и др., которые можно отрабатывать системой разработки с закладкой выработанного пространства, что позволит расширить фронт очистных работ и повысить безопасность горных работ в условиях уда-роопасности. гттгт^
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -
Еременко Андрей Андреевич - доктор технических наук, профессор, заведующий лабораторией ИГД СО РАН, [email protected]
Еременко Виталий Андреевич - кандидат технических наук, старший научный сотрудник ИГД СО РАН, [email protected]
Гахова Лидия Николаевна - старший научный сотрудник ИГД СО РАН, [email protected] Ерусланов Александр Петрович - заместитель командира, Новокузнецкий горноспасательный отряд;
Смелик Андрей Сергеевич - помощник командира, Новокузнецкий горноспасательный отряд; Прохватилов Сергей Анатольевич - помощник командира, Новокузнецкий горноспасательный отряд, [email protected]
А
- РУКОПИСИ,
ДЕПОНИРОВАННЫЕ В ИЗДАТЕЛЬСТВЕ «ГОРНАЯ КНИГА»
СОДЕРЖАНИЕ КНИГИ «ВСТУПЛЕНИЕ В ТОКИ И ЭЛЕКТРОННЫЕ МОДЕЛИ»
(№ 968/07-13 от 15.04.13, 7 с.)
Волошиновский Кирилл Иванович — ассистент кафедры AT, [email protected], Московский государственный горный университет,
MAINTENANCE FOR BOOK "INTRODUCTION TO CURRENTS & ELECTRONIC MODELS"
Voloshinovskiy Kirill Ivanovich
