Анализ напряженного состояния в разделительных массивах на рудниках Норильска Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

© Н.Н. Катков, Л.С. Кузяев, 2002

УЛК 622.1^622.83

H.H. Катков, Л.С. Кузяев

АНАЛИЗ НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ В РАЗЛЕЛИТЕЛЬНЫХ МАССИВАХ НА РУЛНИКАХ НОРИЛЬСКА

Рудник ''Октябрьский'' с начала 70-х г. отрабатывает западную часть залежи Х-1 (О), представленную сплошными сульфидными рудами. Поле руд-ника на западе, севере и юге ограничено контурами выклинивания залежи, на востоке - мощным тектоническим нарушением, Горным Сбросом, за которым находится поле рудника ''Таймырский''. Рудное тело разбито серией ступенчатых разрывных нарушений типа ''сброс'' на блоки, вытянутые преимущественно с севера на юг. Ширина рудного тела (по простиранию) составляет до 1000 м, длина (по падению) до Горного Сброса около 2000 м (рис. 1, 2) [1, 2].

Фронты очистных работ на рудниках ''Октябрьский'' и ''Таймырский'' ведут встречными забоями с образованием целиков (разделительных массивов). По мере уменьшения размеров меж-шахтных целиков возрастает их удароопасность, которая приводит к росту аварийности и травматизма, что в свою очередь ведет к снижению темпов развития горных работ, производительности и рентабельности.

В условиях падения мировых цен на палладий, никель, медь, кобальт - негативное влияние от целиков, может повлиять и на национальную безопасность России, как одного из главных про-

изводителей благородных металлов на мировом рынке.

Поэтому целей исследований явилось изучение и прогноз напряженного состояния в разделительных массивах по мере их уменьшения.

Методикой электрографического моделирования было предусмотрено задание граничных условий, которые не учитывают на подработанном массиве действие закладки.

Выполненные исследования и практика разработки руд на больших глубинах показывают, что закладка служит для поддержания налегающей толщи горных пород, но не способна в полной мере воспринять передаваемые на нее нагрузки. Все это позволило рассматривать максимально возможные напряже -ния в разделительных массивах с учетом их размеров, влияния тектонических нарушений

(сместите л ей) и фронта

очистных работ [3].

На рис. 3 приведены результаты напряженного состояния в

разделительных массивах РМ-1 и РМ-2 для рудников ''Октябрьский'' и рудника ''Таймырский'' (I), а также напряженное состояние в РМ-1 без учета влияния горных работ на руднике ''Таймырский'' (II).

Анализ результатов моделирования свидетельствует о том, что напряженное состояние в РМ-1 без учета ведения горных работ на руднике ''Таймырский'' охватывает меньшую область, и значение коэффициента концентрации напряжений по численной величине ниже. Это свидетельствует о том, что горные работы на рудниках ''Октябрьский'' и ''Таймырский'' по напряженному состоянию взаимосвязаны. В дальнейшем моделирование напряженного состояния в РМ-1 проводили в панелях 4, 6-9 (где произошло наибольшее число динамических проявлений горного давления) с учетом влияния горных работ на руднике ''Таймырский''.

Анализ результатов моделирования свидетельствует о том, что характер напряженного состояния в целике зависит как от размера целика, так и от угла падения сместите л ей. Было установлено, что краевые части рудной залежи вносят самый существенный вклад в характер напряженного состояния. Поэтому следует ожидать динамических проявлений горного давления в непосредственной близости от краевой части залежи.

Рис. 1. Схемы отработки разделительных массивов РМ-1 и РМ-2: 1 -

отработанные и заложенные участки; 2 - контур рудной залежи; 3 - Горный Сброс; 4 - предохранительные целики стволов; 5 - разгрузочные скважины

Рис. 2. Разрез РМ-1 и РМ-2: 1 - отработанные и заложенные участки; 2 -тектонические нарушения; 3 - Горный Сброс

пряженное состояние зависит от дения более 80° происходит от-

угла падения сместителя по от-

сечение напряженного состояния

Рис. 3. Результаты моделирования напряженного состояния в рудном теле

от краевой части залежи, в результате чего напряженное состояние не достигает значений для реализации динамических явлений.

При расположении сместите -лей под углом более 110° (при движении очистных работ в его почве) за счет разгрузочного эффекта от сместителя происходит снижение горного давления, обусловленного краевой частью залежи.

При движении очистных работ в кровле сместителя тектонических нарушений происходит суммирование напряженного состояния от краевой части и самого сместителя. В этом случае вероятность опасного динамического события возрастает (рис. 4).

Таким образом, на основе экспериментальных работ получены результаты напряженного состояния в рудном теле на базе распределения закономерностей нормальных к рудной залеже напряжений с учетом глубины залегания, угла падения, геологических нарушений и размеров целиков.

Для безопасного ведения горных работ в зонах повышенного горного давления, где коэффициент концентрации напряжений больше 5, проведение противоударных мероприятий необходимо проводить посредством бурения разгрузочных скважин (ш 165 мм и более), либо путем уменьшения расстояния между разгрузочными скважинами (от 70-х 70 мм и менее), сгущая сетку бурения до меньших размеров, либо увеличением количества рядов скважин или сочетанием камуфлетных и компенсационных скважин [3].

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Аршавский В.В., Хуцишвили В.И, Самородов Б.Н. Геомеханичес-кая ситуация при отработке разделительного массива на руднике ''Октябрьс-кий''. Цветные металлы. -1999. - № 11. - С. 25-30.

2. Аршавский В.В., Хуцишвили В.И, Самородов Б.Н, Мезенцев А.Ф. Опыт управления горным давлением на

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ ----------------------------

подземных рудниках Талнаха. Горный журнал. - 2001. - .№ 4. - С. 25-28.

3. Катков H.H. Обоснование параметров безопасного ведения горных работ при отработке удароопасных месторождений. Автореферат диссертации, на соискание ученой степени к.т.н. - М.: мГгУ. - 2001. С. 9 - 16.

Катков Николай Николаевич — горный инженер, Московский государственный горный университет.

Кузяев Лев Сергеевич — доцент, кандидат технических наук, Московский государственный горный университет.