CC BY
33
УДК 622.272: 622.274
О.В. Овчаренко, И.И. Айнбиндер, П.Г. Пацкевич
исследование удароопасности массива горных пород месторождения «морошка», отрабатываемого системой разработки с закладкой выработанного пространства
Аннотация. Приведены результаты дополнительного анализа экспериментальных кривых деформирования образцов (воздушно-сухое состояние), результаты исследования удароопасности пород месторождения «Морошка», проведен анализ структурной нару-шенности горного массива месторождения. Выполнено математическое моделирование изменения напряженно-деформированного состояния отрабатываемого горного массива при применении системы разработки горизонтальными слоями с закладкой выработанного пространства. По результатам выполненных расчетов построена зависимость максимальных горизонтальных и вертикальных напряжений в массиве в окрестности выемочного блока от глубины отработки. Анализ геологического строения, физико-механических свойств горных пород, структурной нарушенности горного массива, изменения его напряженно-деформированного состояния при выемке запасов месторождения «Морошка» системами разработки с закладкой выработанного пространства показал отсутствие удароопасности на месторождении на проектируемых глубинах отработки (до 310 м), проявления в данных условиях горного давления в динамических формах не прогнозируются. Массив горных пород месторождения «Морошка» до глубины 310 м от поверхности при соблюдении принятой в проекте технологии отработки системами разработки с закладкой выработанного пространства может быть отнесен к неопасным по горным ударам.
Ключевые слова: горные удары, удароопасность месторождения, напряженно-деформированное состояние горного массива, склонность руд и вмещающих пород к горным ударам, физико-механические свойства пород.
Введение
На золото-серебряном месторождении «Морошка» рудного поля Купол, расположенном в Анадырском районе Чукотского автономного округа, рудоконтро-лирующая зона мощностью 500—600 м прослежена в субмеридиональном направлении более чем на 3 км.
На участке «Морошка» выявлена серия маломощных (в среднем 1,7 м), крутопадающих кварцевых жил субме-
DOI: 10.25018/0236-1493-2018-8-0-5-15
ридианального простирания, протяженностью около 750 м. Особенностью рудных тел является их «слепой» характер: жилы не выходят на поверхность, промышленное оруденение начинается на глубинах 100—150 м.
Наиболее продуктивные на золото и серебро — малосульфидные кварцевые и адуляр кварцевые жилы и зоны про-жилкования представляют собой единичные жилы или серию субпараллельных,
ISSN 0236-1493. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2018. № 8. С. 5-15. © О.В. Овчаренко, И.И. Айнбиндер, П.Г. Пацкевич. 2018.
ветвящихся жил с золото-серебряной минерализацией, разделенных ореолами прожилков, зон прожилкования и околорудных метасоматитов.
Полосчатые кварц-халцедоновые жилы, типичные для рудного поля «Купол», вмещаются субгоризонтальной андезито-вой толщей. Участок работ расположен в пределах разломной зоны север-северовосточного простирания, осложненной сбросо-сдвиговыми нарушениями северо-западного простирания более высоких порядков. Разломы сопровождаются зонами трещиноватости, брекчирования и метасоматически измененных пород. Значительных горизонтальных напряжений, приуроченных к тектоническим нарушениям, соизмеримых по величине с вертикальными, обусловленными гравитационными силами естественного поля напряжений в массиве, не зафиксировано.
В соответствии с Федеральными нормами и правилами в области промышленной безопасности [1], на всех разве-дуемых и разрабатываемых месторождениях, проектируемых и строящихся рудниках должны быть выполнены работы по своевременному выявлению склонности горных пород к горным ударам. Горные удары представляют собой внезапное разрушение массива горных пород вблизи подземных выработок, проявляющееся в виде выброса породы в подземные горные выработки и сопровождающееся сейсмическими явлениями.
Физически горный удар — это мгновенное хрупкое разрушение предельно напряженных участков массива горных пород в окрестности горных выработок, сопровождающееся взрывоподобным высвобождением энергии деформации нагруженных пород, возникающее, когда скорость накопления энергии упругого сжатия превышает скорость релаксации напряжений в них [2—4].
Возможность возникновения горного удара определяется двумя основными факторами: первый — это присущие породе физические свойства, а именно способность при высоком уровне напряжений и определенных условиях наг-ружения накапливать в локальном объеме — очаге горного удара — большую энергию упругого сжатия и резко выделять ее в процессе взрывоподобного хрупкого разрушения; второй — внешние условия — действие дополнительной внешней нагрузки, провоцирующей разрушение.
Таким образом, удароопасность месторождения определяется наличием склонности горных пород к горным ударам и действием в массиве напряжений такого уровня, при котором возможно хрупкое разрушение пород при ведении подземных горных работ.
Для выяснения потенциальной уда-роопасности месторождения необходимо оценить основные факторы, определяющие возможность возникновения удароопасных ситуаций, а именно:
• способность массива горных пород к упругому деформированию и накоплению потенциальной энергии упругих деформаций;
• склонность руд (пород) к хрупкому разрушению;
• уровень действующих в массиве вблизи горных выработок напряжений, близкий к пределу прочности горных пород и достаточный для провоцирования горного удара.
Результаты исследований
физико-механических свойств
руд и вмещающих пород участка
«Морошка»
Основным критерием удароопасно-сти массива горных пород является характер поведения стандартных образцов руд и пород под нагрузкой, в том числе в запредельной стадии разруше-
ния, по которому судят о склонности массива к накоплению потенциальной энергии упругого сжатия, ответственной за возникновение горных ударов.
Удароопасные породы способны к проявлению хрупкого разрушения в динамической форме, они менее нарушены и менее склонны к проявлению пластических деформаций, чем породы не-удароопасные.
Способность массива горных пород накапливать упругую энергию определяется соотношением упругой и полной (упругой и необратимой) деформации в
момент разрушения при испытаниях образцов породы на сжатие.
Порода считается склонной к горным ударам, если при нагружении ее в штатных условиях до нагрузки, составляющей 80% от разрушающей, доля упругих деформаций составляет не менее 70% [5, 6] полных деформаций.
Характеристикой хрупкости пород, позволяющей установить критерий удароопасности, служит отношение [7]: К = 8 /(8 л ) = 8 /(8 + 8 ),
у у ' 4 общ у ' 4 у е'
где: Ку — коэффициент удароопасности, 8 , 8 - , 8 — соответственно упругие, об-
у общ е J
р О,г 0,4 0,6 0,8 !■
Относительные поперечные и продольные деформации (хЮ-3)
Рис. 1. Экспериментальные кривые деформирования образцов (воздушно-сухое состояние): андезиты, интервал 235,0 м (а); андезито-базальты, интервал 305,5 м (б)
Fig. 1. Experimental deformation curves of rock specimens (air-dry state): (a) andesite, interval of 235.0 m; (b) basaltic andesite, interval of 305.5 m
Таблица 1
Результаты исследования удароопасности пород месторождения Rockburst hazard research findings
№ п/п Интервал, м Порода, состояние Коэффициент удароопасности, Ку Степень удароопасности пород
1 2 3 4 5
1 235,0 андезиты, воздушно-сухое 0,47 неудароопасные
2 38,0 андезито-базальты, воздушно-сухое 0,48 неудароопасные
3 67,1 андезито-базальты, влагонасыщенное 0,45 неудароопасные
4 224,5 андезито-базальты, влагонасыщенное 0,98 склонные к горным ударам
5 245,0 андезито-базальты 0,95 склонные к горным ударам
6 115,5 андезито-базальты, влагонасыщенное 0,89 склонные к горным ударам
7 17,5 андезито-базальты, воздушно-сухое 0,37 неудароопасные
8 137,5 андезито-базальты, влагонасыщенное 0,44 неудароопасные
9 261,0 андезито-базальты, воздушно-сухое 0,77 склонные к горным ударам
10 305,5 андезито-базальты, воздушно-сухое 0,98 склонные к горным ударам
11 92,0 андезито-базальты, влагонасыщенное 0,56 неудароопасные
12 136,5 андезито-базальты, воздушно-сухое 0,95 склонные к горным ударам
13 14,0 андезито-базальты, влагонасыщенное 0,89 склонные к горным ударам
14 81,0 андезито-базальты, воздушно-сухое 0,94 склонные к горным ударам
15 53,0 андезито-базальты, влагонасыщенное 0,66 неудароопасные
16 154,5 андезито-базальты, воздушно-сухое 0,54 неудароопасные
17 203,5 андезито-базальты, влагонасыщенное 0,89 склонные к горным ударам
18 80,0 андезито-базальты, воздушно-сухое 0,23 неудароопасные
19 193,0 андезито-базальты, воздушно-сухое 0,53 неудароопасные
20 29,5 андезито-базальты, влагонасыщенное 0,09 неудароопасные
21 109,0 туфы андезитов, воздушно-сухое 0,53 неудароопасные
22 75,0 метасоматиты, влагонасыщенное 0,10 неудароопасные
23 88,0 метасоматиты, влагонасыщенное 0,97 склонные к горным ударам
щие (полные) и необратимые деформации образца при нагружении его до уровня 0,8ст , ст — предел прочности
сж сж
породы на одноосное сжатие.
Тогда критерий удароопасности пород К > 0,7.
Допредельные необратимые деформации, как и запредельные, определяются ростом трещин, и между параметрами, характеризующими эти этапы на-гружения существует корреляционная зависимость, поэтому предположение о корреляции между поведением геоматериала на начальном участке нагружения и при повышении нагрузки до пиковой вполне обосновано [7] и, следовательно, анализ экспериментальных кривых формирования образцов, даже при отсутствии интервала нагрузок, близких к пределу прочности пород, позволяет сделать выводы об их удароопасности.
Результаты дополнительного анализа экспериментальных кривых деформирования образцов, предоставленных Национальным минерально-сырьевым университетом «Горный», и оценки уда-роопасности пород показаны на рис. 1 (типичные экспериментальные кривые) и в сводной табл. 1.
Как следует из результатов исследований, породы месторождения — упругие, хрупкие, в основном, не способные к накоплению потенциальной энергии упругих деформаций (коэффициент удароопасности находится в пределах Ку = = 0,09—0,66, т.е. ниже критического значения), а следовательно, не склонные к горным ударам.
Однако, некоторые разности, выделенные в таблице (андезито-базальты во влагонасыщенном и воздушно-сухом состоянии и метасоматиты влагонасыщен-ные), способны накапливать упругую энергию и характеризуются коэффициентом Ку = 0,77—0,98, превышающим критическое значение (0,7) и относятся к склонным к горным ударам.
Оценка уровня природных напряжений в горном массиве месторождения
В пределах рудного поля Купол, к которому приурочено месторождение «Морошка», горизонтальные напряжения тектонического происхождения не зафиксированы. Гравитационные напряжения на рассматриваемых глубинах невелики, поэтому естественное поле напряжений в массиве не может провоцировать динамические процессы даже в породах, склонных к динамическому разрушению.
Это подтверждает и опыт освоения месторождений рудного поля Купол, при эксплуатации которых, а также при вскрытии и проходке подготовительных горных выработок участка «Морошка» никаких проявлений горного давления в динамической форме не зафиксировано.
Анализ структурной нарушенности горного массива участка «Морошка»
Для оценки структурной нарушенности горного массива участка «Морошка» по данным кернового бурения рассчитан индекс качества пород — RQD [8— 10], равный отношению суммы длины кусков керна длиной более 10 см (/10) к общей длине керна (I):
RQD = (!/10 / 1)100%. и позволяющий классифицировать качество трещиноватого массива горных пород следующим образом:
• RQD < 25% — очень низкое (очень сильнотрещиноватые породы),
• RQD = 25—50% — низкое (сильнотрещиноватые породы);
• RQD = 50—75% — хорошее (сред-нетрещиноватые породы);
• RQD = 75—90% — высокое (слаботрещиноватые породы).
• RQD = 90—100% — отличное (монолитные породы).
Установлено, что индекс RQD изменялся в среднем от 40 до 90%. Керн горных пород (руд) относился в основном к среднетрещиноватым и породам, реже к слаботрещиноватым. Количество трещин на 1 м2 изменялось от 5 до 15.
Горные удары в основном происходят в очень слаботрещиноватых породах, реже в слаботрещиноватых породах — монолитных массивах (RQD = 80— 100%), поэтому в среднетрещиноватом рудном массиве динамические проявления горного давления не прогнозируются в пределах проектируемых глубин отработки.
Очень важно, что дискообразования при бурении кернов не наблюдалось, что говорит об отсутствии значительных радиальных напряжений по отношению к скважинам при колонковом бурении.
Скальные рудовмещающие породы коренной основы, состоящий из эффузивной группы (крепкие и устойчивые андезиты, базальты и их туфы) и субвулканической (плотные туфы андезитов и ан-дезитобазальтов), характеризуются довольно большой трещиноватостью (2— 6 трещин на 1 м2, с расстоянием между трещинами 0,1—0,65 м), и не относятся к удароопасным массивам.
В пределах мерзлой толщи наблюдаются пучения, деформации, обрушения, вывалы, что свидетельствует о пластичных свойствах массива и его неударо-опасности.
Визуальный осмотр большого количества выбуренных кернов показал, что дискования керна вблизи выработок не наблюдается. Поскольку метод дискования керна являет базовым методом, рекомендуемым, нормативными документами [1], то с достаточной степенью надежности можно констатировать отсутствие удароопасности на месторождении.
Математическое моделирование изменения НДС отрабатываемого горного массива при применении системы разработки горизонтальными слоями с закладкой выработанного пространства
Для оценки уровня напряжений, действующих вблизи горных выработок участка «Морошка» и обусловленных ведением горных работ, а также опасности провоцирования ими горных ударов, проведен анализ изменения НДС (напряженно-деформированного состояния) отрабатываемого горного массива при применении системы разработки горизонтальными слоями с закладкой выработанного пространства. Для этого математически моделировалась геомеханическая ситуация, складывающаяся при отработке рудной зоны на глубинах 100—310 м. При моделировании учитывались параметры конструктивных элементов системы разработки, принятые
Таблица 2
Физико-механические характеристики горного массива Physical and mechanical characteristics of rock mass
№ Породы Модуль деформации, Ех10-з, МПа Коэффициент Пуассона, V Удельный вес, р, г/см3 Предел прочности на одноосное сжатие, МПа Предел прочности на растяжение, МПа
1 Жильный кварц (руда) 96 0,08 2,69 105,0-120,0 6,5-8,0
2 Вмещающие породы (лавы андезитов, анде-зибазальтов, их туфы) 60 0,23 2,5 110,0-140,0 7,4-11,3
Рис. 2. Зависимость максимальных горизонтальных (а) и вертикальных (б) напряжений в массиве в окрестности выемочного блока от глубины отработки (H) при системе разработки горизонтальными слоями с закладкой выработанного пространства: 1 — axmax; 2 — aymax Fig. 2. (a) Maximum horizontal and (b) vertical stresses in rock mass surrounding an extraction block versus the mining depth (H) in horizontal slicing with backfill: 1 — a max; 2 — a max
в проекте и обеспечивающие их устойчивость и безопасность ведения горных работ. Для расчетов использовался программный комплекс ANSYS. Физико-механические характеристики горного массива приведены в табл. 2.
При выемке запасов горизонтальными слоями с закладкой выработанного пространства шахтное поле, размерами по простиранию не более 420 м и по падению — 180—240 м, разделено на этажи высотой по 60 м, по 4 блока длиной 100 м в каждом этаже. Отработка запасов ведется 3—4 этажами последовательно в нисходящем порядке. В пределах этажа, разделенного на четыре подэтажа, высотой по 15 м, очистная выемка ведется в одном подэтаже последовательно в восходящем порядке. Выработанное пространство закладывается пустыми породами, полученными от горнопроходческих работ. Ширина выемочных камер 4 м, длина (предельная) незаложенного выемочного блока — 100 м, мощность жил — 2 м. По результатам выполненных расчетов построена зависимость максимальных горизонтальных и вертикальных напряжений в массиве в окрестности выемочного бло-
ка от глубины отработки, представленная на рис. 2.
Как следует из рисунков, горизонтальные напряжения а и а в массиве
~ X у
в окрестности выемочного блока невелики. Даже максимальные их значения в рассматриваемом интервале глубин разработки (до 310 м) не превышают
3,5 МПа (а тах) и 5,0 МПа (а тах). Мак' \ х ' ' У
симальные значения вертикальных напряжений (агтах) в нижней части бортов выемочного блока повышаются с глубиной от 6,0 МПа (на глубине 130 м) до 12 МПа (на глубине 310 м).
Надежной количественной характеристикой при оценке опасности возникновения динамических явлений в горных породах может служить предел прочности пород на одноосное сжатие (асЖ) [6, 7, 11, 12].
Массив пород, склонных к горным ударам, считается опасным по горным ударам, если действующие в нем максимальные напряжения (атах) составляют атах > 0,8 асж, где асж — предел прочности пород на одноосное сжатие [6, 7].
Коэффициент, характеризующий уда-роопасность массива (К), равен: К = атах/ а .
' пж
Таблица 3
Результаты исследования удароопасности месторождения «Морошка» Data of rockburst hazard investigation at the Moroshka deposit
№ Интервал, Порода, состояние Степень <сж, МПа К = <rmax/ <гсж Степень
п/п м удароопасности пород оценка по < max и < max оценка по < max z удароопасности месторождения
1 5 6 7 8 9 10 11
1 224,5 андезито-базальты, влагонасыщенное 76,30 0,03 -0,04 0,12
2 245,0 андезито-базальты 135,44 0,02 -0,03 0,075
3 115,5 андезито-базальты, влагонасыщенное 154,51 0,01 -0,013 < 0,04
4 261,0 андезито-базальты, воздушно-сухое 112,23 0,025 -0,04 0,09
5 305,5 андезито-базальты, воздушно-сухое склонные к горным ударам 86,79 0,04 -0,06 0,14 неопасное
6 136,5 андезито-базальты, 88,70 0,02 - 0,04
воздушно-сухое 0,03
7 14,0 андезито-базальты, влагонасыщенное 27,02 0,03 -0,04 < 0,04
8 81,0 андезито-базальты, воздушно-сухое 208,56 0,050,06 < 0,04
9 203,5 андезито-базальты, влагонасыщенное 68,35 0,03 -0,05 0,16
10 88,0 метасоматиты, влагонасыщенное 10,81 0,03 -0,04 < 0,04
Тогда критерий удароопасности массива: К > 0,8.
В табл. 3 представлены результаты исследования удароопасности массива месторождения «Морошка» по указанному критерию, при этом учтены прочностные свойства склонных к горным ударам пород и полученные зависимости максимальных напряжений в окрестности выемочного блока от глубины отработки.
Для всех типов склонных к горным ударам пород месторождения и во всем интервале рассматриваемых глубин значения коэффициента К, характеризующего удароопасность массива, находятся в интервале 0,01—0,16, т.е. существенно меньше критического значения, равного 0,8. Это означает, что уровень максимальных напряжений, действующих
вблизи горных выработок участка «Морошка» и обусловленных отработкой запасов на глубинах 100—310 м системой разработки горизонтальными слоями с закладкой выработанного пространства, не достаточен для провоцирования динамических проявлений горного давления, в том числе горных ударов. Таким образом, массив горных пород месторождения «Морошка» может быть отнесен к неопасным по горным ударам.
Выводы
Анализ геологического строения, физико-механических свойств горных пород, напряженно-деформированного состояния горного массива, изменяющегося при отработке запасов участка «Морошка» системами разработки с закладкой выработанного пространства, показал:
1. В основном, породы и руды месторождения «Морошка», упругие и хрупкие, не способны к накоплению потенциальной энергии упругих деформаций и не склонны к горным ударам, за исключением некоторых разностей (анде-зито-базальты и метасоматиты), характеризующихся как склонные к горным ударам.
2. Естественное поле напряжений в массиве на глубинах до 310 м не может провоцировать динамические процессы даже в породах, проявляющих упругие свойства и склонных к динамическому разрушению.
3. Оценка структурной нарушенности вмещающего массива и рудопроявления участка «Морошка» с помощью индекса качества пород RQD (RQD = 40—90%) позволила классифицировать горный массив в основном как среднетрещинова-тый, реже слаботрещиноватый, в котором динамические проявления горного давления не отмечаются и не прогнозируются в пределах проектируемых глубин отработки.
4. Уровень максимальных напряжений, действующих вблизи горных выработок участка «Морошка» и обусловленных отработкой запасов на глубинах 100—310 м системой разработки горизонтальными слоями с закладкой выработанного пространства, не достаточен для провоцирования динамических про-
список ЛИТЕРАТУРЫ
явлений горного давления, в том числе горных ударов, во всех типах склонных к горным ударам пород месторождения.
5. Анализ основных факторов, определяющих возможность возникновения удароопасных ситуаций при выемке запасов участка «Морошка» на глубинах 100—310 м системой разработки горизонтальными слоями с закладкой выработанного пространства, показал отсутствие удароопасности на месторождении. Соответственно, отсутствуют и основания и необходимость отнесения месторождения «Морошка» к опасным по горным ударам. Таким образом, массив горных пород месторождения «Морошка» до глубины 310 м от поверхности при соблюдении принятой в проекте технологии отработки системами разработки с закладкой выработанного пространства может быть отнесен к неопасным по горным ударам.
6. Изложенная методика исследования удароопасности горного массива, включающая в себя анализ его геологического строения, структурной нарушенности, лабораторные определения механических характеристик образцов горных пород, математическое моделирование геомеханической ситуации, изменяющейся в результате отработки запасов, позволяет достаточно обоснованно оценивать удароопасность горного массива месторождения.
1. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Положение по безопасному ведению горных работ на месторождениях, склонных и опасных по горным ударам». Приказ Ростехнадзора от 02.12.2013 № 576. Зарегистрировано в Минюсте России 04.04.2014 № 31822.
2. Петухов И. М. Теоретические концепции возникновения горных ударов / Симпозиум по горным ударам и внезапным выбросам в подземных шахтах: теоретическое обоснование, прогнозирование, предупреждение и обеспечение защиты шахтеров. Европейская экономическая комиссия ООН. — Санкт-Петербург, 5—9 июня 1994 г.
3. Петухов И. М., Линьков А. М. Механика горных ударов и выбросов. — М.: Недра, 1983.
4. Петухов И. М. Классификация динамических явлений в шахтах / Сборник научных трудов ВНИМИ. — Л.: 1991. — С. 42—51.
5. Бронников Д. М., Кузнецов С. В. Основы прогноза напряженного состояния и поведения массивов горных пород в связи с разработкой месторождений полезных ископаемых / Горные науки в СССР. — М.: Недра, 1985.
6. Замесов Н. Ф., Айнбиндер И. И. Горные удары и стратегия разработки рудных месторождений на больших глубинах. - М.: ИПКОН АН СССР, 1984.
7. Ставрогин А. Н., Протосеня А. Г. Прочность горных пород и устойчивость выработок на больших глубинах. - М.: Недра, 1985.
8. Еременко В.А., Рыльникова М. В., Есина Е. Н., Лушников В. Н. Обоснование способа оценки зон распространения и величины концентрации напряжений в условиях подземной разработки рудных месторождений // Горный информационно-аналитический бюллетень. -2014. - № 5. - С. 5-12.
9. Кузьмин Е. В., Узбекова А. Р. Рейтинговые классификации массивов горных пород: предпосылки создания, развитие и область применения // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2004. - № 4. - С. 201-203.
10. Кузьмин Е. В., Узбекова А. Р. Рейтинговые классификации массивов горных пород и их практическое применение // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2005. -№ 5. - С. 181-185.
11. Бронников Д. М., Замесов Н. Ф., Богданов Г. И. Разработка руд на больших глубинах. -М.: Недра, 1982.
12. Замесов Н. Ф., Айнбиндер И. И., Бурцев Л. И., Родионов Ю. И., Овчаренко О. В., Аршав-ский В.В. Развитие интенсивных методов добычи руд на больших глубинах. - М.: ИПКОН АН СССР, 1990. ЕШ
коротко об авторах
Айнбиндер Игорь Израилевич1 - доктор технических наук, профессор, зав. отделом, e-mail: geoexpert@ yandex.ru, Овчаренко Оксана Васильевна1 - кандидат технических наук, старший научный сотрудник, e-mail: geoexpert@ yandex.ru, Пацкевич Петр Геннадиевич1 - кандидат технических наук, зав. лабораторией, e-mail: ppg1975@ hotmail.ru, 1 ИПКОН РАН.
ISSN 0236-1493. Gornyy informatsionno-analiticheskiy byulleten'. 2018. No. 8, pp. 5-15. Rockburst hazard at the Moroshka deposit under mining with backfill
Aynbinder I.I.1, Doctor of Technical Sciences, Professor, Head of Department, e-mail: geoexpert@ yandex.ru, Ovcharenko O.V1, Candidate of Technical Sciences, Senior Researcher, e-mail: geoexpert@ yandex.ru, Patskevich P.G.1, Candidate of Technical Sciences, Head of Laboratory, e-mail: ppg1975@ hotmail.ru,
Institute of Problems of Comprehensive Exploitation of Mineral Resources of Russian Academy of Sciences, 111020, Moscow, Russia.
Abstract. The article presents the results of the additional analysis of experimental deformation curves (air-dry rock specimens), as well as rockburst hazard and structural damage of rock mass at the Moroshka deposit. The mathematical modeling of change in stress state of rocks mass subjected to horizontal slicing with backfill is carried out. Based on the modeling results, the maximum horizontal and vertical stresses in rock mass adjacent to an extraction block are plotted as function of mining depth. The analysis of geology, physical and mechanical properties and structural damage of rock mass, as well as the change in the stress state of rock mass under horizontal slicing with backfill at the Moroshka deposit shows the absence of rockburst hazard at the project mine depth (down to 310 m), and the dynamic rock pressure events are not expected under such conditions. The Moroshka deposit down to the depth of 310 m below ground surface, subject to adherence to the accepted technology of horizontal slicing with backfill can be placed in the category of rockburst-nonhazardous rock mass.
Key words: rock bursts, rockburst hazard, rock mass stress state, enclosing rock and ore tendency toward rock bursts, physical and mechanical properties of rocks, horizontal slicing with backfill.
DOI: 10.25018/0236-1493-2018-8-0-5-15
REFERENCES
1. Federal'nye normy i pravila v oblasti promyshlennoy bezopasnosti «Polozhenie po bezopasnomu vedeniyu gornykh rabot na mestorozhdeniyakh, sklonnykh i opasnykh po gornym udaram». Prikaz Ros-tekhnadzora ot 02.12.2013 № 576. Zaregistrirovano v Minyuste Rossii 04.04.2014 № 31822 [Federal Industry Safety Code: Regulations on safe mining at rockburst-hazardous mineral deposits. Rostekhnad-zor Order No. 576 as of Dec 12, 2013. Registered in Ministry of Justice of Russia 04.04.2014 No. 31822].
2. Petukhov I. M. Teoreticheskie kontseptsii vozniknoveniya gornykh udarov [Theoretical conceptions on origination of rock bursts]. Simpozium po gornym udaram i vnezapnym vybrosam v podzemnykh shakhtakh: teoreticheskoe obosnovanie, prognozirovanie, preduprezhdenie i obespechenie zashchity shakhterov. Evropeyskaya ekonomicheskaya komissiya OON. Saint-Petersburg, 5—9 June 1994.
3. Petukhov I. M., Lin'kov A. M. Mekhanika gornykh udarov i vybrosov [Mechanics of rock bursts and outbursts], Moscow, Nedra, 1983.
4. Petukhov I. M. Klassifikatsiya dinamicheskikh yavleniy v shakhtakh [Classification of dynamic events in mines]. Sbornik nauchnykh trudov VNIMI, Leningrad, 1991, pp. 42—51. [In Russ].
5. Bronnikov D. M., Kuznetsov S.V. Osnovy prognoza napryazhennogo sostoyaniya i povedeniya mas-sivov gornykh porod v svyazi s razrabotkoy mestorozhdeniy poleznykh iskopaemykh [Principle of prediction of rock mass stress state and behavior under mining], Gornye nauki v SSSR, Moscow, Nedra, 1985.
6. Zamesov N. F., Aynbinder I. I. Gornye udary i strategiya razrabotki rudnykh mestorozhdeniy na bol'shikh glubinakh [Rock bursts and deep-level ore mining strategy], Moscow, IPKON AN SSSR, 1984.
7. Stavrogin A. N., Protosenya A. G. Prochnost' gornykh porod i ustoychivost' vyrabotok na bol'shikh glubinakh [Strength of rocks and stability of excavations at great depths], Moscow, Nedra, 1985.
8. Eremenko V. A., Ryl'nikova M.V., Esina E. N., Lushnikov V. N. Obosnovanie sposoba otsenki zon rasprostraneniya i velichiny kontsentratsii napryazheniy v usloviyakh podzemnoy razrabotki rudnykh mestorozhdeniy [Substantiation of estimation method for propagation zones and concentration of stresses during underground ore mining]. Gornyy informatsionno-analiticheskiy byulleten'. 2014, no 5, pp. 5—12. [In Russ].
9. Kuz'min E. V., Uzbekova A. R. Reytingovye klassifikatsii massivov gornykh porod: predposylki sozdani-ya, razvitie i oblast' primeneniya [Rock mass quality ratings: Background, development and application field]. Gornyy informatsionno-analiticheskiy byulleten'. 2004, no 4, pp. 201—203. [In Russ].
10. Kuz'min E. V., Uzbekova A. R. Reytingovye klassifikatsii massivov gornykh porod i ikh prakticheskoe primenenie [Rock mass quality ratings and applications].Gornyy informatsionno-analiticheskiy byulleten'. 2005, no 5, pp. 181—185. [In Russ].
11. Bronnikov D. M., Zamesov N. F., Bogdanov G. I. Razrabotka rud na bol'shikh glubinakh [Deep-level ore mining], Moscow, Nedra, 1982.
12. Zamesov N. F., Aynbinder I. I., Burtsev L. I., Rodionov YU. I., Ovcharenko O. V., Arshavskiy V. V. Razvitie intensivnykh metodov dobychi rud na bol'shikh glubinakh [Intensive methods for deep-level ore mining], Moscow, IPKON AN SSSR, 1990.
a_
ОТДЕЛЬНЫЕ СТАТЬИ ГОРНОГО ИНФОРМАЦИОННО-АНАЛИТИЧЕСКОГО БЮЛЛЕТЕНЯ
(СПЕЦИАЛЬНЫЙ ВЫПУСК)
СБОРНИК НАУЧНЫХ РАБОТ ПРЕПОДАВАТЕЛЕЙ И АСПИРАНТОВ СКГМИ (ГТУ)
(2018, № 4, СВ 12, 92 с.)
Коллектив авторов
Рассмотрены актуальные вопросы, связанные с охраной труда в металлургическом производстве, охраны окружающей среды, повышения эффективности добывающей и перерабатывающей промышленности путем пересмотра образовательных стандартов при подготовке специалистов. Рассмотрены новые результаты теоретических и практических исследования в области определения энергетических параметров рабочего органа выемочной машины.
COLLECTION OF SCIENTIFIC WORKS OF TEACHERS AND GRADUATE STUDENTS SKGMI (GTÜ) Team of authors
The topical issues related to the protection of labor in the metallurgical industry, environmental protection, improving the efficiency of mining and processing industry through the revision of educational standards in the training of specialists. The new results of theoretical and practical research in the field of determining the energy parameters of the working body of the removal machine are considered.
