CC BY
0УДК 622.274.2
ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ _ПРОЯВЛЕНИЙ ГОРНОГО ДАВЛЕНИЯ И ИХ УСЛОВИЯ_
Ш.И.Хакимов, О.С.Кобилов*
Ключевые слова: крутопадающее жильное месторождение, этаж, горизонт шахты, система разработки с магазинированием руды, «короткие магазины», подэтажная отбойка руды, закладка выработанного пространства, искусственный массив.
Создаваемый искусственный массив или целики из твердеющих смесей могут подрываться и обрушаться. в результате сейсмического воздействия взрыва. Для предотвращения этих явлений на практике предусматривается целый ряд мероприятий [1; с. 75-77].
- контурное взрывание с компенсационными скважинами, недобур скважин вблизи искусственных целиков;
- снижение количества одновременно взрываемого ВВ;
- короткозамедленные взрывание с соблюдением очередности взрывания скважин;
- использование рассредоточенных зарядов и др.
при взрывных работах учитываться то что, нормальное напряжение взрывной волны, действующее на искусственный целик не должно превышать нормативной прочности материала закладки. Искусственный целиковый массив будет прочным, если его силовой предел прочности на разрыв Ор.д. будет больше действующих на него максимальных нормальных напряжений Овз, образующих при взрыве ВВ, т.е.
СТр.д > Ствз * К0.в, (1)
где Ко.в. - коэффициент отражения волн напряжения от поверхности искусственной опоры, граничащей с открытым выработанным пространством;
°вз = К * ^Пр)-П (2)
Ка - коэффициент, зависящий от свойств среды, способа взрывания и массы ВВ; п - степень затухания взрывной волны;
Япр - расстояние приведенное от заряда ВВ до ближайшей стороны искусственного целика, м.
Величина п =2,3, принята по опыту работ и остаётся постоянной при любых массах зарядов ВВ, а Ка соответственно возрастает от 250 до 500 пропорционально увеличению массы ВВ от 0,42 до 1.61 кг.
В настоящее время применяется закладочные смеси с пределом прочности на растяжение при статическом нагружении Ор.с в пределах 0,6 - 2,0 МПА, при динамических нагрузках он увеличивается в 1.8 - 2.0 раза.
Максимально допустимые количества зарядов, одновременно взрываемых взрывчатого вещества, выбираются в зависимости от условий. К примеру, для цементно-бетонных целиков, имеющих Ор.с = 1.4МПа, предельно допустимая масса заряда взрывчатых
*Шадибой Икматуллаевич Хакимов - профессор кафедры "Горное дело" Навоийский государственный горнотехнологический университет, д.т.н., Олимжон Сирожович Кобилов - докторант кафедры "Горное дело" Навоийский государственный горно-технологический университет.
веществ, одновременно взрываемого, согласно данным расчётов по формулам (2.6; 2.9) должна быть не более 5,5т в том случае, если искусственный целик, граничащий с отрабатываемым рудным, имеет ширину 15-17м. При большей величине заряда происходит скол обнаженной стенки искусственного целика. С целью снижающих сейсмическое действие взрыва на искусственные целики, в качестве эффективных мероприятий, предлагаются, также ограничения массы заряда ВВ, расположение взрывных скважин в шахматном порядке, применение короткозамедленное взрывание с интервалами не менее 50мс, на 1,0 до 2,0м недобур скважин, использование зарядов с воздушными промежутками. Данные мероприятия осуществляется на рудниках в зависимости от горнотехнических условий разработки.
В массивах горных пород наряду со статическими формами проявлений горного давления могут происходить и динамические явления, виде шелушения горных пород, стреляные, динамические заколобразование, горные удары, горно-тектонические удары и техногенные землетрясения.
Динамические проявления горного давления происходят при определенных сочетаниях естественных геологических и горнотехнических условий.
К наиболее существенным геологическим факторам, обусловливающим возможность динамических проявлений горного давления, относятся [2; с. 17-34]:
- достаточно прочное (хрупкое) и упругое полезное ископаемое;
- залегание в кровле и почве полезного ископаемого мощных прочных слоев пород;
- достаточно большая относительная глубина горных работ (при этом критическая глубина неодинакова для полезного ископаемого и окружающих пород разной прочности);
- масштабные тектонические нарушения месторождения или участка.
Из горнотехнических факторов, для возникновения горного давления при разработке жильных месторождений наиболее существенным является [3; с. 22-28]:
- ведение горных работ с оставлением целиков полезного ископаемого;
- изрезанность отрабатываемого участка большим числом подготовительных и нарезных выработок;
- ведение работ под целиками, оставленными на смежных жилах;
- ведение горных работ догоняющими и встречными забоями;
- выемка сильнонапряженных целиков;
- дополнительные технологические воздействия на участки массива при ведении добычных и взрывных работ.
Очагами динамических проявлений горного давления являются участки повышенной концентрации, где потенциальной энергии упругого сжатия массива горных пород находится в условиях предельного напряженного состояния.
Именно предельное напряженное состояние, создающееся в отдельных участках массива и обусловленное действием гравитационных и тектонических сил, а в некоторых случаях и дополнительным влиянием давления напорных вод, является основной причиной динамических явлений.
Возникающие импульсные нагрузки приводят к цепной реакции мгновенного хрупкого разрушения участка массива, находившейся в предельном напряженном состоянии, и к переходу накопленной потенциальной энергии в работу разрушения, смещения части массива.
В частности, на причины разрушения пород при динамических проявлениях горного давления высказываются разные точки зрения.
Одна из них сводится к тому, что динамические проявления, в частности, горный удар происходит в результате спонтанного развития деформаций пород с разрывом целостности в направлении, нормальном к направлению приложения нагрузок.
Другая мысль состоит в том, что разрушение при горном ударе происходит под действием касательных напряжений, обусловливаемых неравномерностью напряженного состояния в краевых частях массива.
Профессор И.М. Петухов сформулировал следующие два принципиальных положения относительно механизма горных ударов:
а) горный удар является следствием нарушения равновесия всей системы "блок породы - полезное ископаемое";
б) горный удар возможен в том случае, если скорость деформации, обусловленная нарастанием удельного давления, превысит максимально возможную скорость пластического деформирования для данной части массива, находящейся в предельно напряженном состоянии.
В свою очередь, способность пород рассеивать энергию приближённо может быть оценена отношением модуля спада полной диаграммы деформирования к модулю упругости, т.е.
% = М/Е . (3)
Экспериментальным путем определено, что если %>1, то породы являются удароопасными [4; с. 165-183, 5; с. 7-9].
Расчетные показатели коэффициента бокового распора пород массива в условиях ЗЗЗ представлены в виде компьютерного графика на рис.1.
Из графика следует что, максимальное значение коэффициента бокового распора (Кп) в зависимости от угла внутреннего трения (Р) пород массива ЗЗЗ составит 0,24.
Предельные значения этого
коэффициента для отнесения месторождения к удароопасным по гипотезе А. Гейма равно единице, и по гипотезе А.Н. Динника - не превышает 0,5. Поэтому породный массив ЗЗЗ в целом можно считать «неопасно» по
'Л к о Л
1С ***
0,24 0,22 0,2
4
е в. э.18 Ь °
а £ °>16 я а
0,14
■е-
8 9,12 й
0,1
38 53
угол внутреивого трения пород, р. град.
Рис. 1. График изменения коэффициента бокового распора (К„) в зависимости от угла внутреннего трения(Р) пород массива
динамической форме проявления горных давлений. Однако это не исключает возможности проявления горных ударов в зонах их концентрации, особенно на местах больших концентраций открытых выработанных пространств и горных выработок.
Из графиков (смотрите рис. 2.) видно, что, отношение бсж/брас во всех разновидностях пород массивов больше 6. То есть породы по критерию Г.Н. Кузнецова относиться к хрупкому разрушению.
Литература:
1. Корзун А.П. Повышение эффективности взрывных работ при разработке жильных месторождений // Горный журнал, 1972. - №4. - С. 35 - 37.
2. Вскрытие горизонта 720м и подготовка запасов горизонта 780 м, центральный части месторождения Чармитан. Строительства ГРК на базе ЗЗЗ. Рудник Зармитан, этап 2:
«Yosh olimlar axborotnomasi» - «Вестник молодых ученых» - «The bulletin of young scientists» 56
- Проект производства работ. Пояснительная записка, «O'zGEOTEXLITI»; Ташкент, 2009.
- С. 17 - 34.
3. Криницын Р.В., Полховский В.И., Худяков С.В., Повышение устойчивости кровли камер при отработке месторождений подземным способом // Проблемы недропользования, 2018.
- №1. - С. 22-28.
4. Хакимов Ш.И., Кобилов О.С., Ермекбаев У.Б., Гиязов О.М. Разработка технологических схем отработки крутопадающих жильных золоторудных месторождений со сложными геомеханическими условиями. - Монография. Под ред. проф. Раимжанова Б.Р. - Навои, 2022. - 183 с.
5. Хакимов Ш.И., Таджиев Ш.Т., Кобилов О.С., Гиязов О.М. Обоснование высоты этажа при разработке крутопадающих жильных месторождений // Горный вестник Узбекистана. -Навои, 2020. - №1 (80). - С. 7-9.
KON BOSIMINING DINAMIK KO'RINISHLARI VA ULARNISODIR BO'LISH SHAROITLARINING TADQIQOTI
Hisob-kitoblar natijasida kon massividagi tog' jinslarining ichki ishqalanish burchagi o'zgarishiga (в) qarab yonbosh tirkov koeffitsiyentining (Kp = 0,24) o'zgarish ko'rsatkichlari aniqlandi. ZOZ massividagi tog' jinslarning barcha turlari uchun 6s/6ch nisbati hisoblanib, ko'rsatkichlarningminimalqiymati 6dan katta ekanligi hamda G.N. Kuznetsov mezoni bo'yicha tog' jinslar mo'rt parchalanishga moyilligi aniqlangan.
ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЯВЛЕНИЙ ГОРНОГО ДАВЛЕНИЯ И ИХ УСЛОВИЯ
Расчётами определены показатели изменения коэффициента бокового распора (К„ = 0,24) в зависимости от угла внутреннего трения (в) пород массива. Рассмотрено отношение бсж/брас для всех разновидностей пород массива ЗЗЗ и полученный показатель больше 6, то есть породы по критерию Г.Н. Кузнецова относятся к хрупкому разрушению.
RESEARCH OF THE POSSIBILITY OF THE OCCURENCE OF DYNAMIC MANIFESTATIONS OF ROCK PRESSURE AND THEIR CONDITIONS
Calculations determined the indicators of change in the coefficient of lateral thrust (Kp = 0.24) depending on the angle of internal friction (в) of the rock massif. The ratio 6com/6ras for all varieties of rocks of the ZZZ massif was considered and the resulting indicator was greater than 6, that is, rocks according to the criterion of G.N. Kuznetsov belong to brittle fracture.
