Научная статья на тему 'Геомеханические основы для совершенствования геотехнологии разработки железорудных месторождений опасных по горным ударам'

Геомеханические основы для совершенствования геотехнологии разработки железорудных месторождений опасных по горным ударам Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

CC BY
117
43
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ГЕОТЕХНОЛОГИЯ / ГЕОМЕХАНИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ / СИСТЕМА РАЗРАБОТКИ / ГОРНЫЙ УДАР / GEOTECHNOLOGY / GEOMECHANICAL FACTORS / DEVELOPMENT SYSTEM / ROCKBURSTS

Аннотация научной статьи по энергетике и рациональному природопользованию, автор научной работы — Копытов Александр Иванович, Еременко Андрей Андреевич

Представлен анализ геомеханических факторов, влияющих на геотехнологию разработки железорудных месторождений в удароопасных условиях. Дано обоснование для изменения конструктивных элементов систем разработки и выбора новой технологии отработки запасов железной руды.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по энергетике и рациональному природопользованию , автор научной работы — Копытов Александр Иванович, Еременко Андрей Андреевич

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Geomechanical basis for improving geotechnology development of iron ore deposits dangerous by rock bumps

Analysis of geomechanical factors influencing geotechnology development of iron ore deposits in hazardous conditions and rock bumps is presented. The substantiation is done for changing structural elements of systems design and selection of new technology development of iron ore reserves.

Текст научной работы на тему «Геомеханические основы для совершенствования геотехнологии разработки железорудных месторождений опасных по горным ударам»

38

Геотехнология

УДК 622.215

А. И. Копытов, А. А. Еременко

ГЕОМЕХАНИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ДЛЯ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ГЕОТЕХНОЛОГИИ РАЗРАБОТКИ ЖЕЛЕЗОРУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ОПАСНЫХ ПО ГОРНЫМ УДАРАМ

Переход к отработке рудных тел на больших глубинах и отнесение частей месторождений Горной Шории к склонным и опасным по горным ударам обусловливает необходимость решения принципиально новых задач по изысканию новых геотехнологий, определяющими элементами которых являются системы разработки [1].

С увеличением глубины разработки до 600 м и более большое влияние на состояние массива горных пород оказывают зоны высоких напряжений, пересекающие соседние с очистным пространством блоки, которые находятся в стадии подготовки. Многолетние исследования, проведенные на Таштагольском и Шерегешском рудниках, показывает, что при применении системы разработки этажного принудительного обрушения со взрыванием пучков глубоких параллельно-сближенных скважин и вибровыпуском руды эти зоны формируются в районе подсечного пространства, бурового горизонта, днища блоков и компенсационных камер. При этом горизонтальные напряжения превышают вертикальные в зоне очистной выемки в несколько раз.

Пример распределения составляющих поля напряжений в массиве горных пород месторождений вне зоны влияния очистных работ и в зоне влияния очистных работ на Таштагольском месторождении показан на рис. 1.

Фактические напряжения (стф) в любой точке горного массива есть функция

= ({у, Н,М, Е, Т,а ,а ,а ,а )

ф \ ? ? ? ? ? ^ ост ’ нар ’ мн ’ неучт/

где У и Н - значения гравитационных, Т - тектонических сил, Ми Е - упругих постоянных горных пород; стост - остаточные напряжения горных пород; стнар - напряжения, вызванные тектоническими нарушениями; стмн - вызванные многоком-понентностью массива; анеучт - вызванные неучтенными силами [2].

В течение года на месторождениях производится до 20 технологических (в среднем 5-25 т ВВ) и массовых (в среднем 100-300 т ВВ) взрывов. Во время подготовки блоков и после массового обрушения руды возрастают затраты на ремонтновосстановительные работы в выработках откаточного и бурового горизонта, днища блоков, где

Граница. зоны Влияния очистных раВот

Рис. 1. Направления составляющих поля напряжений в массиве горных пород Таштагольского месторождения вне зоны влияния очистных работ (нижний горизонт) и в зоне влияния очистных работ (верхний горизонт): с] - максимальная горизонтальная составляющая напряжений; с3 - вертикальная составляющая

напряжений, равная весу столба пород

происходит деформация в массиве горных пород.

В результате обследования горных выработок после массовых взрывов отмечаются нарушения в соседних подготавливаемых блоках на откаточном, буровом и подсечном горизонтах: вывалы и обрушение горной массы с бортов и кровли выработок; разрушение крепи; образования трещин по почве с видимой амплитудой смещения и поднятия почвы; обрушение сопряжений; интенсивное заколообразование; стреляние и потрескивание в горном массиве.

При осмотре полевых штреков, ортов, а также нарезных выработок на буровых горизонтах наблюдаются горизонтальное смещение бортов, деформация крепи и пр., вызванное действием вертикальных напряжений. Данные явления нехарактерны для районов, где главными являются максимальные горизонтальные напряжения и месторождения характеризуются неравномерным полем напряжений в районе отрабатываемых и подготавливаемых блоков.

Деформационным методом установлено, что отработка блоков осуществляется в условиях высоких деформаций сжатия вмещающего массива горных пород до 400 мм. Характер изменения де-

формаций во времени указывает на преимущественное развитие пластических деформаций массива при плавном их росте. Увеличение скоростей сжатия наблюдается в периоды проведения массовых взрывов (по данным СибГИУ НЦ "Геомеханика"). Скорость деформаций сжатия после массовых взрывов достигает 4 мм/сутки, в то время как средние скорости деформаций сжатия на участках их максимального развития не превышает 1 мм/сутки. Максимальные скорости сжатия наблюдаются вблизи взорванного блока и уменьшаются по мере удаления от места взрыва.

По характеру изменения электрометрического коэффициента после массовых взрывов горный массив часто находится в пригруженном состоянии. Для повышения уровня безопасности горных работ на Шерегешском и Таштагольском рудниках в подземных сейсмопавильонах установлены системы автоматизированного сейсмологического мониторинга, оснащенные трехкомпонентными сейсмоприемниками.

Плановый сейсмологический мониторинг дает возможность количественно оценить сейсмичность для решения задач предотвращения, контроля и предостережения потенциальной неустой-

«Подрусловый» с применением высокопроизводительного самоходного оборудования. Штрихпункти-ром показан выход с гор. +115 м на первый подэтаж гор. +120 м

чивости массива, которые могут привести к горным ударам [3].

Количественное описание, как отдельных сейсмических событий, так и сейсмичности, позволяют совершенствовать конструктивные элементы геотехнологии для управления геомехани-ческими процессами в удароопасных условиях.

Для кардинального решения задач по снижению комплексного негативного влияния геотехнологии на геодинамическую обстановку необходимо разработать и обосновать параметры системы разработки позволяющей повысить эффективность и безопасность ведения горных работ при разработке удароопасных месторождений в условиях удароопасности.

В настоящее время в соответствии с «Проектом технического перевооружения, вскрытия и отработки участка «Подрусловый» в этаже +115 м - +185 м Шерегешского месторождения», выпол-

ненным ОАО «Уралмеханбор», изменяются технологические схемы выемки руды, в том числе система разработки, схема вскрытия и подготовки запасов, а также организации работ в целом (рис. 2).

В качестве новой системы для выемки запасов руды на месторождении в соответствии с рекомендациями [3, 4] предложена система подэтаж-ного обрушения с торцевым выпуском руды и доставкой с помощью высокопроизводительного самоходного оборудования (рис. 3).

Анализ отечественного и зарубежного опыта показывает, что в целом технология отработки системой подэтажного обрушения дает возможность перейти на сплошной порядок отработки запасов с высокой интенсивностью и концентрацией очистных работ. Принятое конструктивное оформление системы позволяет повысить устойчивость массива при очистной выемке с обрушением вмещающих пород.

4

Рис. 3. Система разработки с подэтажным обрушением, торцевым выпуском руды с применением самоходного оборудования: 1 - подэтажный штрек; 2 - буродоставочные орты; 3 - веера скважин; 4 -отбитая железная руда; 5 - погрузочно-доставочная машина

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Еременко А. А., Еременко В. А., Гайдин А. П. Горно-геологические и геомеханические условия разработки железорудных месторождений в Алтае-Саянской складчатой области. - Новосибирск: Наука, 2009. - 224 с.

2. Влох, Н. П. Управление горным давлением на железорудных рудниках / Н. П. Влох, А. Д. Сашу-рин. - М. : Недра, 1974. - 184 с.

3. Еременко, А. А. Рекомендации по выбору современных, безопасных, устойчивых к сейсмическим проявлениям и горным ударам систем разработки для освоения Абаканского месторождения гор. -200 - -95 м / А. А. Еременко, В. А. Еременко. - ИГД СО РАН ; Новосибирск, 2012. - 41 с.

4. Копытов, А. И. Выбор безопасной технологии разработки склонных и опасных по горным ударам железорудных месторождений ОАО «Евразруда» / А. И. Копытов, А. А. Еременко, Н. Ф. Матвеев. - Кемерово : Вестник КузГТУ. № 2, 2013. - С. 39-41.

Авторы статьи:

Копытов Еременко

Александр Иванович, докт. Андрей Андреевич,

техн. наук, проф. каф.строительства докт. техн. наук, и.о.

подземных сооружений и шахт КузГТУ, зам. директора ИГД СО РАН, e-mail: L01BDV@yandex.ru. e-mail: eremenko@ngs.ru.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.