CC BY
20
-------------------------------- © В.А. Еременко, А.А. Еременко,
В.Н. Колтышев, А.Н. Карпунин, В.А. Штирц, 2007
УДК 622.831; 622.2
В.А. Еременко, А.А. Еременко, В.Н. Колтышев,
А.Н. Карпунин, В.А. Штирц
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПОРЯДКА ОТРАБОТКИ БЛОКОВ НА РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЗОН КОНЦЕНТРАЦИИ ДИНАМИЧЕСКИХ ЯВЛЕНИЙ
~П условиях месторождений Горной Шории высокопроиз-
-Я-М водительная технология очистных работ, основанная на крупномасштабной взрывной отбойке руды, перераспределяет напряжения в массиве горных пород и провоцирует возникновение динамических явлений различного энергетического класса, которые реализуются в форме толчков, микроударов, горных ударов и др. Проявления горного давления в динамической форме существенно снижают безопасность и затрудняют ведение подготовительных и очистных работ.
Таштагольское месторождение разрабатывается на глубине 600-1050 м в условиях тектонической активности и значительной нарушенности массива горных пород. Наличие скальных разномодульных пород, способных накапливать потенциальную энергию упругого сжатия, неоднородности полей напряжений и деформационных процессов в массиве является одной из причин возникновения динамических явлений различной интенсивности. Основную роль в возникновении динамических явлений играют природные факторы, присущие данному массиву горных пород и существующие независимо от того, ведутся горные работы или нет, а техногенные, взаимодействуя с природными, провоцируют удароопасную ситуацию.
На отрабатываемом месторождении существуют обе группы факторов и исключить полностью проявление горного давления в динамической форме не представляется возможным. Только за период 2006 года зарегистрировано 2245 сейсмических событий, в т.ч. 1845 толчков, причем с сейсмической энергией 103-109 Дж — 9.
При районировании Таштагольского месторождения установлено, что разрабатываемые рудные залежи примыкают на севере к Северо-Таштагольскому разлому. Данный участок разлома представляет собой ослабленную зону, которая создает область повышенных напряжений в массиве, что, возможно, является одной из причин повышенной удароопасности месторождения. В формировании НДС массива важное значение имеют наличие и размеры структурных блоков и тектонических нарушений, например, таких как Восточный, Диагональный, Холоднен-ский и др. Проведенные наблюдения в Кондомском районе позволили выделить 8 порядков разрывных нарушений, определяющих ее сложное блоковое строение: ограничивающих Кон-домскую грабен-синклиналь; разделяющих железорудные месторождения; обособляющих группу рудных участков; выделяющих рудные участки; ограничивающих рудные тела; осложняющих морфологию рудных тел; усложняющих внутреннее строение рудных тел; обозначающих элементарные блоки в руде и породе.
Проведены экспериментальные исследования по установлению влияния местоположения очагов взрывов и глубины ведения горных работ на распределение зон концентрации динамических явлений различной энергии от 102 до 106 Дж и более в шахтном поле, где расположены разрывные нарушения.
Рассмотрено распределение толчков на северном и южном флангах и в центральной части месторождения.1 Выявлено, что при отработке блоков на северном фланге большое количество динамических явлений регистрируется во всем шахтном поле и во вмещающих породах (рис. 1).2
Установлено, что зоны концентрации динамических явлений в зависимости от местоположения очагов взрывов, массы ВВ и глубины разработки, располагаются в разных частях шахтного поля, при этом площади изменяются от 20 до 100 м и более, а количество зон от 1 до 7 (рис. 2).
а
1 Работа выполнена при поддержке фонда содействия отечественной науке.
2 Работа выполнена при поддержке молодежного гранта им. академика М. А. Лав-
рентьева СО РАН.
б
в
г
Рис. 1. Распределение зон концентрации толчков: а, б, в, г — соответственно 102, 103, 104 и 105 Дж при массовом взрыве по блоку № 1
При взрывах блоков на северном фланге толчки с энергией 103-105 Дж, формировались как в этих же районах шахтного поля, так и перемещались в другие области месторождения. Например, при взрывах блоков № 11, 6, зоны концентраций толчков с энергией 103 и 105 Дж появились в лежачем боку месторождения в районе склада взрывчатых материалов (рис. 3).
а
б
10800 11000 11200 11400 11600
в
г
Рис. 2. Распределение зон концентрации толчков с энергией 105 Дж при взрывании блоков № 11 (а), № 6 (б), № 1 (в) и № 10 (г).
1-УП — зоны; + — местоположение блоков
а
Рис. 3. Формирование зон концентрации толчков с энергией 103 и 105 Дж при взрывании блоков №№ 10 (а) и 11 (б). 1-У11 — зоны
Определены приведенные расстояния от блоков до центра зон концентрации динамических явлений (до 7 и более суток). Установлено, что расстояния от взрываемого блока до центра зон изменяются от 10 до 1100 м. На рис. 4 показано изменение расстояний от очагов взрывов до зон концентрации толчков во времени. Так, при энергии 102 Дж (а), расстояния изменялись от 90 до 650 м в течение 144 ч, с энергией 103 Дж — от 10 до 1100 м — 160 ч, 104 Дж
— от 15 до 850 м 164 ч и 105 Дж — от 25 до 600 — 140 ч. Наблю-
далось периодическое удаление и возвращение этих зон относительно очагов взрывов. а
в
Рис. 4. Изменение расстояний от очагов взрывов до зон концентрации толчков с энергией 102 (а), 103 (б), 104 (в) и 105 (г) в течение 160 ч
Рис. 5. Распределение толчков на гор. -280 м
Определено расположение зон концентрации динамических явлений с энергией от 102 до 107 Дж в шахтном поле, относительно геологических нарушений. Эти зоны расположены как на южном и северном флангах, так и в центральной части месторождения (рис.
5).
При взрывании блоков на северном фланге, который характеризуется повышенной нарушенностью, после взрывов происходят динамические явления с энергией 105-107 Дж. В центральной части и на южном фланге сначала происходят динамические явления с энергией 102-104 Дж, которые с постепенным во времени нарастанием переходят в толчки с энергией 104-106 Дж (рис. 6).
Установлено расположение зоны максимума опорного давления при отработке блоков, которая находится в районе горизонта подсечного пространства в этаже (-350)-(-280) м (рис. 7).
Рис. 6. Области концентрации (І-ХХІУ) динамических явлений на гор. -280 м, образовавшиеся после обрушения блоков № 14-21; 11400-11800,12000-12800 —
Рис. 7. Расположение зоны максимума опорного давления при отработке месторождения. 01-27 блоки
Таким образом, определены условия формирования зон концентрации динамических толчков и максимума опорного давления при отработке блоков. Выявлены участки в районе расположения тектонических нарушений в шахтном поле, где регистрируются толчки с сейсмической энергией от 102 до 107 Дж. Установлены расстояния от очагов взрывов до центра зон концентрации толчков, которые колеблются от 10 до 1100 м в течение 1-160 Ч.
— Коротко об авторах ----------------------------------------------
Еременко В. А. - кандидат технических наук,
Еременко А. А. - доктор технических наук, профессор, зав. лабораторией, Колтышев В. Н., Карпунин А. Н. -
Институт горного дела СО РАН, Новосибирск,
Штирц В. А. - Таштагольский филиал ОАО «Евразруда», Таштагол, Россия.
