Динамика геомеханического состояния при вскрытии новых горизонтов и шахтных полей на месторождении Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

Анализ местоположения границы раздела восходящих и нисходящих потоков материала на верхней кромке чаши показывает незначительное расхождение результатов теоретических и лабораторных исследований (таблица), что можно объяснить расположением датчиков модели на расстоянии 13 мм от плоскости вращения верхних кромок ребер ротора. Более низкое расположение датчиков в корпусе модели связано с определенными техническими трудностями.

---------------------------------------------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Методика инженерно- геологических исследований высоких обвальных и оползневых склонов. Под редакцией Г.С. Золотарева и М.Янича. - М.: Изд-во Московского университета, 1980, 184 с.

2. Хетагуров В.И., Ильяшик В.П., Чужинов А.И. Мельница. Патент России № 2084787, опубл. в Б.И. № 20, 1997.

3. Хетагуров В.И. Разработка и проектирование центробежных мельниц вертикального типа. Изд-во «Терек», Владикавказ, 1999, 225 с.

4. Петров Г.А. Гидравлика переменной массы. -Харьков, Изд-во Харьковского ун-та, 1964 г.

5. Роуч П. Вычислительная гидродинамика. - М.: Мир, 1980, 616 с.

6. Гегелашвили М.В. Обоснование и выбор механических параметров рудной мельницы МАЯ. Автореф. дис. ...канд. техн. наук. - Орджоникидзе, 1986. -20 с.

|— Коротко об авторах

Хетагуров Валерий Николаевич - доктор технических наук, профессор кафедры технологических машин и оборудования,

Музаев Илларион Давидович - доктор технических наук, профессор кафедры математики,

Лапинагов Алан Михайлович - аспирант кафедры технологических машин и оборудования,

Ианиева Белла Муратовна - аспирант кафедры технологических машин и оборудования, Северо-Кавказский государственный технологический университет, Владикавказ.

------------------------------------------- © Н.И. Синксвич, 2004

УДК 622.831.232 Н.И. Синкевич

ДИНАМИКА ГЕОМЕХАНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ПРИ ВСКРЫТИИ НОВЫХ ГОРИЗОНТОВ И ШАХТНЫХ ПОЛЕЙ НА МЕСТОРОЖДЕНИИ

Семинар № 13

ногообразие геомеханических •* условий залегания рудных месторождений и способов транспортирования руды на поверхности, а также изменение в значительном диапазоне производственных мощностей предприятий, обусловили

применение на отечественных рудниках различных вариантов вскрытия.

Рудные месторождения с аномальным полем напряжений в России разрабатывают многими сотнями рудников, отличающихся по своей технической оснащенно-

сти и эффективности применяемой технологии добычи.

Вскрытие месторождений хотя и произведено на действующих рудниках (Ташта-гольский, Шерегешский, Горная Шория, Абаканский - Хакассия),в основном, вертикальными стволами, но определялась тенденция, в связи с большим внедрением конвейерного транспорта и применением электровозного оборудования, вскрывать шахтовые поля новых горизонтов слепыми стволами на месторождениях с различными формами сечения (круглое, эллиптическое).

На основании результатов комплексных экспериментальных исследований ВостНИГРИ (1) было разработано геоме-ханическое обоснование технически возможных вариантов вскрытия новых горизонтов шахтного аномального поля участка «Глубокий» Таштагольского железоруд-

Рис. 1. Вскрытие и подготовка на руднике Таштагол: 1 - рудоподъемный ствол «Сибиряк»; 2 - слепой ствол; 3 - вспомогательный ствол «НовоКапитальный»; 4 - слепой ствол; 5 -вентиляционный квершлаг гор. - 420 м; 6 - южный штрек № 1; 7 - южный штрек № 2; 8 - вспомогательная выработка; 9 - северный штрек № 2; 10 -северный штрек № 1; 11 - вентиляционный восстающий; 12 - главный квершлаг гор. - 420 м; 13 -главный квершлаг гор. - 490 м; 14 - диагональная сбойка; 15 - отр-заезд

ного месторождения. Учитывая резко выраженный рельеф поверхности, практику отработки глубоких рудников, сложные горно-геологические условия разработки, рационально вскрытие слепых рудных тел этого участка осуществить вертикальными стволами и этажными квершлагами. Высота этажа рекомендуется 70 м., при применении блоковых и магистральных конвейеров со скользящей лентой с соответствующими технологическими схемами возможного увеличения высоты этажа.

В целом по результатам ВостНИГРИ выявлена недостаточная геомеханическая обоснованность и учет перечисленных факторов при вскрытии новых горизонтов на участке месторождения «Глубокий», что приводит к повышению опасности для людей и оборудования, возрастанию количественных и качественных потерь руды в недрах.

В связи с этим для дальнейшего совершенствования способов вскрытия шахтных полей автором были проведены дополнительные комплексные исследования гео-механических условий на сложноструктурных аномальных участках «Юго-Восточный», «Восточный», «Северо-Западный» место-

Рис. 2. Вскрыгтие месторождения на руднике Таштагол:: 1 - основной шахтный ствол «Сибиряк»; 2 - вспомогательный ствол «Ново-Капитальный»; 3 - вентиляционный восстающий; 4 -наклонные восстающие; 5 - 8 - концентрационные подъемные горизонты; 9 - породоспускные восстающие; 10 -рудоспускные восстающие; 11 - слепые стволы

рождения в горноскладчатой области. В перспективе вскрытие участка «Глубокий» Ташта-гольского месторождения при разработке на больших глубинах (Н = 1200 - 1700 м) при вертикальном залегании будет проходить с обслуживанием основным рудоподъемным стволом поля 3,5- 5,0 км (рис. 1).

Рудное поле напряжений вскрыто вертикальным стволом «Сибиряк» круглого сечения (<1 = 8,0 м) в породах висячего бока с поверхности сразу на глубину до 1050 м, на постоянных копрах и подъемных машинах оборудован двумя скипами емкостью по 50 т каждый, с донной разгрузкой и клетевым подъемом с двухэтажной клетью на 100 человек, с переходом на нижние горизонты (-420, -490, -560, -630, -700, -770, -840, -910, -980, -1050, -1120 и -1190 м) в породах лежачего бока - слепым вертикальным стволом, что связано с особыми условиями (рельефом горноскладчатой поверхности, сильной трещиноватостью, тектонической нарушенно-стью и разломами, неоднородным аномальным распределением напряжений в массиве, разнообразием физико-механических свойств руд и вмещающих пород и их удароопасностью, неравномерным оруденением по горизонтам). Наиболее ослабленные участки пород лежачего бока характерны для глубин -210, -280 м и -500 + -700 м, для висячего бока рудной зоны -1050, -1120 м, и ниже гор. -1190 м нарушенность пород интенсивно возрастает.

Стволы пересекают месторождение на его северном фланге (рис. 2). Высота этажа в верхней части месторождения (до гор. -560 м) составляет 70 м, затем автор предлагает на руднике проектировать концентрационные спаренные подъемные горизонты, обслуживающие 2-3 этажа. Первая подземная дробилка установлена на гор. -420 м с подземным бункером на гор. -560 м. С гор. -560 м автор считает, что целесообразно применять схему вскрытия шахтных полей с самотечным транспортированием руды по перепускным системам на концентрационные подъемные горизонты с учетом фактора горного давления и осложняющей интенсивной трещиноватостью и тектонической нару-шенностью.

Одной из основных проблем вскрытия новых горизонтов на Таштагольском шахт-

ном поле, возникшей при нарезных работах ниже 600м (гор. -140, -210, -280, -350 м), является наличие горных ударов, усилившихся по мере углубления выработки. Проявлению их благоприятствуют физико-механические свойства пород (твердость и хрупкость), тектонические нарушения и разломы с весьма развитой системой трещин и наличие секущих даек.

Для прогноза особенностей геомеха-нических условий по проявлению динамических явлений при разработке рудных месторождений автором работы были обобщены данные и после тщательного анализа выяснилось, что в качестве таких условий целесообразно использовать семь критериев: напряженное состояние массива по простиранию рудных тел (^1 = -157,2 МПа); вкрест простирания (ст2 = -48,5 МПа); энергетическую частоту толчка (Е = 7,9*103 дж); коэффициенты удароопасности горных пород по степени хрупкости и пластичности; метасоматит с пологопадающей зоны (К1 = 0,90; К2 = 0,12; Кпл = 1,12); диоритовый порофит - диагональный разлом (К1 = 0,92; К2 = 0,07; Кпл = 1,09); тип горной породы -магнетитовая руда (модуль упругости Е = 12,9*104 МПа, коэффициент Пуассона ц = 0,10); и фактор времени (40 минут после окончания эксперимента).

Горизонтальные максимальные и минимальные главные напряжения нетронутого горного массива в условиях предельного напряженного состояния связаны с главными напряжениями зависимостью [2].

°1 = °сж + °3 *д2 (45° +ф/2), (1)

°2 = °сж - °3 *д2 (45° +ф/2), (2)

где Ст! - горизонтальное максимальное главное напряжение (по простиранию), МПа; ст2 - горизонтальное минимальное главное напряжение (вкрест простирания рудных тел), МПа; ст3 - вертикальная составляющая напряжений, МПа; стсж - предельное сопротивление одноосному сжатию, МПа; ф - угол внутреннего трения породы, град.

<Г3 = ]И - (3)

где X - коэффициент бокового отпора.

X = ц / (ц - 1), (4)

Подставляем выражение 3 в зависимости 1 и 2, получим:

tg2

45° +^

1+ Х- tg2

45° + *

1+ Х- tg2

45° +*

где ц - коэффициент Пуассона.

&

45° +§

1 + Х-І&2•(45° +^1 1 + Х-І&2 •( 45° + ^

•ІИ

№

Неравнокомпонентное поле напряжений нетронутого массива Таштагольского железорудного месторождения объясняется действием современных тектонических процессов в регионе, что позволяет выявить явления, связанные со структурной перестройкой массива в верхних этажах земной коры в процессе его деформирования, а так же для изучения закономерностей деформирования очагов геодина-мических явлений в районах вскрытия новых горизонтов и шахтных полей на месторождениях Сибири и Урала.

2

СЖ

+

2

2

СЖ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Разработка технологических схем добычи руды с учетом новых решений по производственным процессам подземных горных работ. Отчет о НИР/ВостНИГРИ, рук. раб. Е.Г. Фурсов. -Новокузнецк, 1980. - с.73.

2. Тагильцев С. И. Прогноз современного напряженного состояния земной коры на Урале / Тезис. докл. по междунар. конф. «Геомеханика в горном деле - 96» - Екатеринбург, 1996. - с.221-222.

— Коротко об авторах

Синкевич НИ. - кандидат технических наук, доцент СибГИУ

-------------------------------------------------- НОВИНКИ

ИЗДАТЕЛЬСТВА МОСКОВСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ГОРНОГО УНИВЕРСИТЕТА

МАТЕМАТИКА, МЕХАНИКА, ФИЗИКА, ИНФОРМАТИКА И ЭЛЕКТРОНИКА

Чумичев А.М. Техника и технология неразрушаюших методов контроля деталей горных машин и оборудования: Учеб. пособие. 2-е изд., репринт. - 2003. - 378 с., переплет. БВИ 5-7418-0064-5

Под обшей редакцией В.С. Перевалова Сборник курсовых заданий по теоретической механике: Учеб. пособие. -2003. - 193 с., переплет. БВИ 5-7418-0277-Х

Волк В.Я. Высшая математика для горных инженеров-экономистов: Учеб. пособие. - 2003. - 324 с., переплет. БВИ 5-7418-0065-3.

Куликова Е.В., Са-рингулян Э.В. Высшая математика для горных вузов. Ч. 2. Дифференциальное и интегральное исчисления: Учеб. пособие. - 2003 (III квартал). - 296 с., переплет. БВИ 5-7418-0269-9.

Гитис Л.Х. Статистическая классификация и кластерный анализ. - 2003. - 157 с., переплет. БВИ 5-7418-0010-6. (Серия: Практическая статистика для горных инженеров)