CC BY
17
© А.А. Еременко, В.М. Серя ков, В.В. Петин, А.П. Гайлин,
Е.А. Белоусов, 2003
УАК 622.831
А.А. Еременко, В.М. Серя ков, В.В. Петин,
А.П. Гайлин, Е.А. Белоусов
ГЕОМЕХАНИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА УСЛОВИЙ И ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ОТРАБОТКИ РУАНОГО УЧАСТКА НА ШЕРЕГЕШЕВСКОМ МЕСТОРОЖАЕНИИ
Большая часть объема добычи руды на Шерегешевском месторождении в настоящее время приходится на горизонт 255-325 м участков "Главный" и "Болотный". Выемка рудных запасов осуществляется при одновременном ведении очистных работ на обоих участках. Области геоме-ханического влияния отработанных пространств пока не оказывают значительного воздействия друг на друга вследствие больших расстояний между фронтами отработки (рис. 1).
На участке "Болотный" погашены блоки 8-9-10а и 8а; дальнейшая отработка ведется в югозападном направлении. На участке "Главный" фронт работ движется в северо-западном направлении. Здесь погашены блоки 17-24 и идет выпуск руды из блока 16.
Опыт ведения очистных работ на вышележащих горизонтах по-
казал, что геомеханическая обстановка будет осложняться по мере отработки участка "Главный". Развитие очистных работ приведет к взаимовлиянию областей горного давления, вызванного сформированными очистными пространствами, к значительному увеличению концентрации напряжений в краевых частях массива. Если учесть, что в районе расположения участков "Главный" и "Болотный" минимальное по абсолютной величине главное горизонтальное напряжение о2 находится в пределах 1,4-1,7уН, максимальное о3 - изменяется от 2,8 до 3,0уН (у -объемный вес налегающих пород, Н - расстояние от земной поверхности), а средняя глубина отработки составляет 410-430 м, то в нетронутом очистными работами массиве горных пород о2 ~ -20 МПа, о3 ~ -40 МПа (о1 - равно весу налегающих пород). В
зонах же концентрации их величины могут превосходить исходные в несколько раз и достигать пределов прочности горных пород на разрушение [1].
БВ наиболее сложной геоме-ханической обстановке будет происходить выемка последних блоков участка "Главный". В это время между блоком "8-9-10а" и очистным пространством участка "Главный" будет сформирован целик, породы которого будут находиться в условиях действия предельных напряжений. Основой для выбора наиболее приемлемых вариантов технологических схем разработки участков и последовательности выемки рудных блоков является оценка напряженного состояния массива горных пород в районе ведения очистных работ.
Расчеты полей напряжений были выполнены методом конечных элементов с привлечением алгоритмов, учитывающих последовательность образования выработанных пространств при отработке рудных месторождений с обрушением налегающих пород [2]. Рассмотрена двумерная модель деформирования массива горных пород в окрестности выбранного пространства. Так как определяющий вклад в концентрацию напряжений вносят тектонические горизонтальные силы, то за основу расчетной схемы был взят план горизонта 255 м. На рис. 1 приведена часть расчетной области вблизи рас-
Рис. 1. Схема отработки рудных участков на горизонте 255-325 м и распределение в массиве горных пород максимального главного сжимающего напряжения: 1,2 - отработанные пространства участков "Главный" и "Болотный", соответственно; ^ - направление ведения очистных работ
m Ш 20Ц 2М 2М 285 315 L ,м
Рис. 2. Зависимость максимального значения сжимающего напряжения в области концентрации от ширины отработанного пространства участка "Главный"
положения участков "Главный" и "Болотный".
Направления осей X и У были выбраны таким образом, чтобы исходные главные горизонтальные напряжения в массиве горных пород совпадали с напряжениями ах и оу. Исходное напряженное состояние задавалось следующими величинами: ох = -36 МПа, оу = -20 МПа, т.е. наибольшим исходным горизонтальным напряжением о3 является ох, наименьшим оу. Размеры расчетной области были выбраны такими, чтобы отработанные про-
странства не оказывали влияние на исходное напряженное состояние вблизи ее внешней границы. Предполагается, что породы, составляющие горный массив, проявляют при деформировании только упругие свойства. Это вполне обосновано тем, что все они являются высокомодульными хрупкими материалами.
Модуль Юнга Е для рудного тела был принят равным 90000 МПа, коэффициент Пуассона V =
0,29. Для вмещающих пород Е = 75000, V = 0,25. Все эти значения отвечают эксперименталь-
Рис. 3. Распределение в породном массиве главных напряжений о3 и о2 после отработки участка "Главный"
ным данным, полученным при изучении физико-механических свойств Шерегешевского месторождения [3]. Обрушенные породы моделируются низкомодульным упругим материалом с Е = 18000 МПа и V=0,45. При анализе напряженного состояния основное внимание было обращено на распределение усилий в неотработанной части рудного тела, расположенной между участками "Главный" и "Болотный", и в районе рудного блока, отрабатываемого на очередном этапе очистных работ.
Некоторое представление о характере напряженного состояния в отмеченных областях можно получить из рис.1. Здесь приведены изолинии о3 для принятой в расчетах начальной стадии отработки, когда на участке "Главный" погашены блоки 17-24, а на участке "Болотный" блоки 8-9-10а и 8а. Концентрация напряжений сжатия о3 отмечается в области массива горных пород, расположенной между отработанными пространствами. Расчет напряженного состояния, соответствующего дальнейшей отработке участка "Главный" (последовательная выемка блоков 16 -12) показывает, что в неотработанной части рудного тела между смежными участками происходит увеличение уровня сжимающих напряжений. Зависимость максимального значения напряжения сжатия о в этой зоне от ширины отработанного пространства Ь приведена на рис. 2.
Полное же представление о распределении напряжений в массиве горных пород после отработки участка "Главный" дает рис. 3, где представлены напряжения о2 и О3.
В породах рудного блока, отрабатываемого на очередном этапе, уровень напряжений незначителен. Это есть следствие того, что направление отработки участка "Главный" совпадает с направлением действия максимального главного сжимающего напряжения. Чем больше объем отработанного пространства, тем меньший уровень напряжений о2 и о3 на-
Рис. 4. Схема расположения пучковых сближенных и ВКЗ в блоке № 14 участка "Главный" в этаже 255ч325 м. 1 - ВКЗ; 2 - пучки сближенных зарядов; 3 - компенсационная камера
блюдается в районе подготовки очередного блока.
Установленная особенность в распределении напряжений в районе расположения очередного, подготавливаемого к отработке блока, позволяет рекомендовать к применению вариант отбойки, использующий вертикальные концентрированные заряды (ВКЗ). Отсутствие аномалий в напряженном состоянии блока позволит разработать наиболее простую техно логическую схему реали за -ции ВКЗ и оценить преимущества или недостатки его применения. Опыт использования ВКЗ на других месторождениях показал, что
управление действием энергии взрыва при системе разработки этажного принудительного обрушения достигается в результате применением схем взаимного многорядного расположения пучковых сближенных и вертикальных концентрированных зарядов. К достоинствам указанных схем следует отнести влияние взаимного расположения пучковых сближенных и вертикальных концентрированных зарядов в центральной части блоков на снижение уровня динамического воздействия на окружающий массив горных пород и на качество дробления горной массы [4].
Вариант отбойки с применением ВКЗ разработан для блока № 14 гор. 255-325 м участка "Главный". Схема расположения пучковых сближенных и ВКЗ показана на рис. 4.
Места размещения ВКЗ выбраны с учетом геологии массива в районе расположения блока. В первую очередь производится взрывание пучковых сближенных зарядов. Их работа приводит к образованию вокруг ВКЗ свободных поверхностей, что повышает качество дробления горной массы и снижает уровень воздействия ВКЗ на окружающий массив.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Курленя М.В, Еременко А.А., Шрепп Б. В. Геоме-ханические проблемы разработки железорудных месторождений Сибири. Новосибирск. Наука, 2001.
2. Серяков В.М. Влияние порядка отработки место -рождения на процесс перераспределения напряжений в массиве горных пород. Труды международной конференции "Геодинамика и напряженное состояние недр Земли". Новосибирск, 1999 г.
3. Указания по безопасному ведению горных работ на месторождениях Горной Шории, склонных к горным ударам. ВостНИГРИ. Новокузнецк, 1991 г.
4. Ермак Г.П. Автореферат дисс. на соискание уч. степени канд. техн. наук "Управление дробящим действием взрыва комбинированными зарядами ВВ при массовом обрушении руд". Новосибирск, 2001.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -------------------------------------------------------
Еременко А.А. - доктор технических наук, ИГД СО РАН.
Серяков В.М. - доктор технических наук, ИГД СО РАН),
Петин В.В - аспирант, ИГД СО РАН.
Гайдин А.П. - кандидат технических наук, ОАО "Шерегешскоерудоуправление. Белоусов ЕА. - горный инженер, ОАО "Шерегешское рудоуправление.
Файл: ЕРЕМЕНКО
Каталог: G:\По работе в универе\2003г\Папки 2003\GIAB6_03
Шаблон:
C:Шsers\Таня\AppData\RoammgYMlcmsoftYШаблоны\
Normal.dotm
Заголовок: Геомеханическая оценка условий и обоснование тех-
нологии отработки рудного участка на Шерегешевском месторождении Содержание:
Автор: Олег В. Шипеев
Ключевые слова:
Заметки:
Дата создания: 15.05.2003 11:25:00
Число сохранений: 5
Дата сохранения: 08.11.2008 22:06:00 Сохранил: Таня
Полное время правки: 12 мин.
Дата печати: 08.11.2008 22:32:00
При последней печати страниц: 3
слов: 1 317 (прибл.)
знаков: 7 510 (прибл.)
