CC BY
35
УДК 622.935 В.А. Еременко
ОТРАБОТКА РУДНЫХ УЧАСТКОВ В УСЛОВИЯХ ДЕЙСТВИЯ ПРИРОДНЫХ И ТЕХНОГЕННЫХ ФАКТОРОВ НА МЕСТОРОЖДЕНИЯХ ГОРНОЙ ШОРИИ
Семинар № 2
Горная Шория является одним из отрогов сейсмоактивной Алтае-Саянской cкладчатой области. Здесь располагаются железорудные месторождения, наиболее перспективными являются Таштагольское и Шерегешев-ское. В пределах рудных зон выделено более 10 участков: Северо-Западный, Восточный, Юго-Вос-точный, Болотный, Подрусловый и др. Рудные тела представлены магнетитом с примесью хроли-та, кальцита и других минералов. Предел прочности руды на одноосное сжатие составляет 1200-1400, породы — 500-1800 кг/см2. Вмещающие породы состоят из скарнов, сиенитов, порфиритов и др.
Длина рудных тел колеблется от 400 до 750 м и более; мощность — от 15 до 160 м. На Юго-Восточном, СевероЗападном и Подрусловом участках верхняя кромка рудных тел расположена в 300-400 м от дневной поверхности. Технологические блоки на различных рудных участках месторождений Горной Шории отрабатываются этажнокамерной системой и этажного принудительного обрушения с отбойкой руды на компенсационные камеры и зажатую среду. Длина блоков составляет 75-110 м, ширина 27-80 и высота 70150 м. Массив блока подсекается выпускными воронками и траншеями, которые создаются взрыванием вееров скважинных зарядов из подсечных
траншейных ортов, а также выполняется плоская подсечка.
Отрезка от массива рудной залежи осуществляется компенсационными камерами прямоугольной, круглой или эллипсовидной формы. Компенсационные камеры создаются взрыванием пучковых сближенных скважинных зарядов ВВ на отрезные восстающие. Отбойка руды в блоках производится вертикальными концентрированными и пучковыми сближенными зарядами ВВ [1]. Линия наименьшего сопротивления равна 4,5-6,0, расстояние между зарядами 5-5,5 (6,0) м и более. Удельный расход ВВ на отбойку равен 0,5-0,6 кг/т. В течение года осуществляется 8 массовых взрывов с сейсмической энергией, равной 108-1013 Дж.
Исследование геомеханического состояния массива горных пород на месторождениях показали, что соотношение компонентов главных нормальных напряжений выражается соотношениями: сг1 : <у2 :<т3 = 2,3(2,6): 1,4 : 1,0, причем
напряжение СТ3 действует в вертикальном направлении [2].
С глубины ведения горных работ на месторождениях 300 м появилось стреляние горных пород, и с 600-700 м стали возникать мощные динамические явления: удары горно-тектони-ческого типа, микроудары и толчки.
Рис. 1. Схема расположения горных выработок и зарядов ВВ в блоке № 17 в этаже (-350)-(-280) м: 1 — буровые выработки; 2 — откаточный орт; 3 — пучки сближенных нисходящих скважин; 4 — пучки сближенных горизонтальных скважин; 5 — подсечка блока; -280, -350 м — горизонты в шахте
Два рудных участка — Восточный (Таштагольское месторождение) и на стыке Главного и Болотного (Шереге-шевское месторождение) — отнесены к опасным по горным ударам. В связи с этим на месторождениях ведется непрерывный во времени контроль напряженно-деформированного состояния массива горных пород для прогноза и предупреждения динамических явлений больших энергетических классов с использованием следующих методов: микросейсмиче-ского, электрометрического, электромагнитной эмис-сии, деформационного и др.
При отработке рудных участков на месторождениях в разных горногеологических и геомеханических условиях применяются новые технологические решения, а также производится оценка состояния горных пород.
Так, отработка этажей (-70)-(±0), (-280)-(-210) м на Восточном участке сопровождалась толчками и горными ударами в процессе выемки первых разрезных блоков. При этом происходили изменения напряженного состояния массива горных пород. Отработка разрезного блока № 17 в этаже (-350)-(-280) м осуществлялась в две очереди (рис. 1). Сначала первый слой с компенсационными камерами круглой формы, затем через несколько месяцев — второй слой на зажатую среду.
Запасы рудной массы первого и второго слоев блока № 17 составляли соответственно 141,5 и 127,7 тыс. т; количество ВВ 60 и 100,7, удельный
Рис. 2. Схема расположения
блока № 33: 1 — пучки скважинных зарядов ВВ; 2 — сближенные горизонтальные скважинные заряды ВВ; 3 — подсечка блоков; 4 — буровые выработки; 5 — тектонические зоны и дайки
расход ВВ на отбойку — 0,622 и 0,687 кг/т. В период подготовительных работ по блоку № 17 (нарезные, буровые и взрывные работы) зарегистрировано более 130 событий 1-6 энергетических классов. В горных выработках наблюдались признаки деформирования железнодорожных путей, рыхление почвы, нарушение крепи и т. п.
Блок № 33 являлся разрезным на южном фланге шахтного поля месторождения (рис. 2). В западной части рудного тела выработками вскрыта крутопадающая тектоническая зона субмеридиального простирания, мощностью 0,2-2 м. В табл. 1 представлены технические показатели по блоку № 33.
Обрушение блока осуществлялось пучками сближенных скважинных зарядов ВВ на четыре компенсационные камеры, объем которых составлял 24892 м3. Суммарная масса ВВ равна 297 т, удельный расход ВВ на отбойку — 0,588 кг/т.
Установлено, что снижение ударо-опасности достигается при ведении горных работ в направлении от участков с повышенной концентрацией напряжений со стороны висячего бока нарушения к участкам с пониженной концентрацией напряжений. Дальнейшее развитие горных работ осуществляется в лежачем боку тектонического наруше-
Таблица 1
Технические показатели блока № 33
Наименование Ед. изм. Показатели
Балансовые руды тыс. т 586,3
Объем обрушаемой горной массы м3 129407
Удельный расход нарезных работ на 1000 т рудной массы м/1000 т 2,77
Количество ВВ на подсечку кг 31064
Количество ВВ на отрезку кг 79188
Количество ВВ на обрушение массива кг 297019
Объем бурения глубоких скважин м 50481
Количество скважин шт. 1734
Удельный расход ВВ на первичную отбойку кг/т 0,588
Количество компенсационных камер шт. 4
Объем компенсационных камер м3 24892
Объем подсечного пространства м3 4950
Таблица 2
Технические показатели по блоку № 30
Наименование Ед. изм. Показатели
Сырая руда, подлежащая выпуску тыс. т 595
Объем обрушаемой горной массы м3 100608
Объем нарезных работ м3 5615
Удельный расход нарезных работ на 1000 т рудной массы м 2,74
Общий расход ВВ на блок кг 227800
Общий объем бурения глубоких скважин по блоку м 41526,5
Удельный расход ВВ на первичную отбойку кг/т 0,588
Выход рудной массы с 1 м скважины т/м 13
ния в блоках в той же последовательности.
Блок № 30 являлся первым разрезным блоком также на южном фланге месторождения только по другому рудному телу (рис. 3). Падение рудного тела в пределах блока под углами от 75 до 90°.
Блок № 30 отрабатывался системой этажного принудительного обрушения с отбойкой руды пучками нисходящих, восходящих и горизонтальных сближенных скважинных зарядов ВВ, а также камерными зарядами ВВ, на три компенсационные камеры эллипсовидной и круглой формы сечения (рис. 3). Длина, ширина и высота блока соответственно равны 30-75, 56 и 70 м. Ширина
камер колебалась от 10 до 20 м, масса ВВ на взрыв равна 227,8 т (табл. 2). Сейсмическая энергия массового взрыва составляла 9,52- 107Дж.
После взрыва по блоку № 30 в течение двух суток зарегистрировано около 60 толчков с сейсмической энергией от 10 до 108 Дж. Толчок с энергией 108 Дж произошел в безрудном целике в результате подвижки структурных блоков. Динамические явления в основном располагались в районе взрыва. В этот же период в выработках произошло нарушение бетонной крепи, обрушение горных пород, раскрытие трещин в бортах и кровле, поднятие и подвижка на 5-20 см железнодорожных путей.
Рис. 3. Схема расположения компенсационных камер и пучковыш скважинныш зарядов ВВ в блоке № 30: 1 - компенсационные камеры; 2 - пучковые скважинные заряды ВВ; 3 -буровые выработки; 4 - орт; 5 - сближенные горизонтальные скважинные заряды ВВ; 6 -тектонические трещины; 7 - геологические зоны
При отработке очистных блоков в сти рудного тела. В каждом блоке обра-
районах активных тектонических зон зовывали компенсаци-
происходит дополнительный рост на- онные камеры (перепускные) вкрест
пряжений в массиве горных пород после простирания рудного тела, прямоуголь-
массовых взрывов, в результате вызван- ной формы высотой в два этажа ± 0 +
ный ими сейсмический эффект ощуща- 70 ^ + I40 м; ширин°й 8 м; доин°й от
ется не только в подземных условиях, но 12,5 до 32 м. На компенсационные каи на земной поверхности. При интен- меры производится взрывание слоев в
сивной отработке слепого рудного тела этаже + 70 “ + 140 м (рис. 4, табл. 3).
Юго-Восточного участка месторожде- При образовании компенсационных
ния длина слоя в блоках равна мощно- камер отбитая руда выпускается на гор.
± 0 и транспортируется к капитальным
