CC BY
25
| В.В. Иванов // V.V. Ivanov
д-р техн. наук, проф., ведущий научный сотрудник АО «НЦ ВостНИИ», Россия, 650002, г. Кемерово, ул. Институтская, Д. 3
doctor of technical sciences, professor, leading scientific researcher of JSC "SC VostNII", 3, Institutskaia St., Kemerovo, 650002, Russia
I К.Х. Ли // K.H.Li [email protected]
научный сотрудник лаборатории АО «НЦ ВостНИИ», Россия, 650002, г. Кемерово, ул. Институтская, д. 3 laboratory scientific researcher of JSC "SC VostNII, 3, Institutskaia St., Kemerovo, 650002, Russia
УДК 622.834:550.37
КОЛИЧЕСТВЕННЫЙ ПРОГНОЗ УДАРООПАСНОСТИ ВМЕЩАЮЩИХ ПОРОД И РУД
ТАШТАГОЛЬСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ НА ОСНОВЕ ИЗМЕРЕНИЙ УДЕЛЬНОГО ЭЛЕКТРОСОПРОТИВЛЕНИЯ ПОРОД В СОСТОЯНИИ ПРЕДРАЗРУШЕНИЯ ПЕРЕД ДИНАМИЧЕСКИМИ ПРОЯВЛЕНИЯМИ ГОРНОГО ДАВЛЕНИЯ
TASHTAGOL DEPOSIT BEDDING ROCKS AND ORES ROCK BUMP HAZARD QUANTITATIVE FORECAST ON THE BASIS OF THE ROCKS IN THE STATE OF PRE-DESTRUCTION ELECTRICAL RESISTIVITY MEASUREMENTS BEFORE THE DYNAMIC MANIFESTATIONS OF ROCK PRESSURE
Приводятся результаты анализа многолетних измерений изменений удельного электросопротивления вмещающих пород и руд Таштагольского рудника перед горными ударами, толчками и другими динамическими проявлениями горного давления. Проведены лабораторные и шахтные исследования закономерности изменения удельного электрического сопротивления вмещающих пород и руд непосредственно перед горными ударами и толчками. Предлагается выведение количественного критерия удароопасности для электрометрического метода прогноза как способа установления вероятности горного удара при помощи определения таких величин, как электросопротивление, получаемое повторными измерениями в одних и тех же нагруженных участках профиля, начальное электросопротивление данных участков при неудароопасном состоянии массива, критериальное значение изменения электросопротивления участка массива в предразрушающем состоянии. Установленные закономерности предлагается использовать для количественной оценки удароопасности разрабатываемых участков рудных тел железорудных месторождений России.
Tashtagolsky ore mine bedding rocks and ores specific electrical resistance changes before rock bumps, shocks and other dynamic manifestations of rock pressure long-term measurements results analysis are given. The regularities of the bedding rocks and ores specific electrical resistance change immediately before rock bumps and shocks are investigated with laboratory and mine researches. It is proposed to derive a quantitative rock bump hazard criterion for the electrometric forecast method as a way to establish the probability of a rock bump through determining such values as the electrical resistance obtained by repeated measurements at the same loaded profile sections, the initial electrical resistance of these sections in not bump hazardous state of the massif, the criterion value of the electrical resistivity change of the massif section in pre-destructive state. The established regularities are proposed to be used for the rock bump hazard quantitative assessment of the iron ore deposits developed ore bodies sections in Russia.
Ключевые слова: ПРОГНОЗ, ГОРНЫЙ УДАР, УДАРООПАСНОСТЬ, ГОРНЫЕ ПОРОДЫ, УДЕЛЬНОЕ ЭЛЕКТРОСОПРОТИВЛЕНИЕ, РУДА, ЭЛЕКТРОРАЗВЕДКА, ДИНАМИЧЕСКОЕ ЯВЛЕНИЕ
Key words: FORECAST, ROCK BUMP, ROCK BUMP HAZARD, MINE ROCKS, SPECIFIC ELECTRICAL RESISTANCE, ORE, ELECTRICAL PROBING, DYNAMIC PHENOMENON
Таштагольское железорудное месторождение Горной Шории разрабатывается подземным способом, глубина ведения горных работ в настоящее время превышает 1100 м. Само месторождение расположено в сейсмически активном районе Алтае-Саянской складчатой области, где имеют место современные тектонические движения земной коры и, где каждое десятилетие происходят землетрясения с магнитудой 5 - 6. Все это отражается и на частоте горных ударов, происходящих на Ташта-гольском руднике 1].
Руды и вмещающие породы Таштаголь-ского месторождения прочные, высокомодульные, хрупко разрушаются под нагрузкой, способны накапливать значительную упругую энергию.
Динамические проявления горного давления в форме стреляний горных пород на Ташта-гольском месторождении отмечены с глубины 300 м, а на глубине 600 м и более имеют место проявления горных и горно-тектонических ударов большой разрушительной силы. С 1959 года и по 2014 год на месторождении зарегистрировано более 22 тысяч динамических явлений, в том числе 21 горный удар и 78 микроударов.
По совокупности данных, характеризующих физико-механические свойства пород и руд месторождения, по уровню напряжений, действующих в массиве, а также по наличию количества и характера динамических проявлений Таштагольское месторождение относится к опасным по горным ударам 1, 4, 5].
По интенсивности и характеру проявления динамические явления на Таштагольском руднике подразделяются на горно-тектонические удары и собственно горные удары (далее горные удары), микроудары, толчки и стреляния. К внешним признакам, характеризующим склонность массива к динамическим проявлениям горного давления, относится интенсивное за-колообразование и шелушение пород (руд). Таштагольское месторождение с глубины 600 м (гор.-70м) отнесено к опасным по горным ударам. Удароопасными на Таштагольском месторождении являются магнетитовая руда, сиениты, скарны, диориты, туфосланцы.
По степени опасности участки горного массива вокруг выработок в настоящее время разделяют на две категории: «Опасно» и «Неопасно». Категория «Опасно» соответствует напряженному состоянию массива в приконтурной части выработки, при котором может произойти
горный удар. Такой участок выработки должен быть приведен в неудароопасное состояние по проекту, утвержденному главным инженером предприятия. До приведения выработки в не-удароопасное состояние запрещается ведение горных работ и нахождение в выработке людей, не связанных с проведением профилактических мероприятий. Категория «Неопасно» соответствует неудароопасному состоянию и не требует проведения противоударных мероприятий. При этом сохраняется необходимость прогноза уда-роопасности.
Прогноз степени удароопасности массива вокруг выработок, а также оценка эффективности мер борьбы с горными ударами осуществляется службой прогноза и предупреждения горных ударов рудника (СППГУ). В места контроля удароопасности на месторождениях, склонных к горным ударам, включают районы фактического проявления стреляний и интенсивного заколообразования, потенциально опасные участки, связанные с краевыми зонами очистного фронта и тектоническими нарушениями. Периодичность замеров определяется месячными планами работ службы прогноза.
Одним из методов прогноза удароопасности является метод кажущегося удельного электросопротивления, который используется службой СППГУ. По накопленной статистике на руднике данная методика, разработанная ВНИМИ, не дает достоверного прогноза горных ударов. Поэтому в настоящей работе мы проанализировали опыт СППГУ рудника с начала восьмидесятых годов прошлого века с целью выявления закономерностей изменения удельного электросопротивления непосредственно перед горными ударами, толчками и другими проявлениями горного давления. Оценка степени удароопасности участков массива методами локального прогноза на руднике производится:
- в выработках, где ведутся горные работы, если в районе их расположения методами регионального электрометрического прогноза установлен опасный уровень напряжений в массиве;
- в зоне опорного давления на расстоянии 40 м от отрабатываемого блока;
- при проведении подготовительных горных выработок методом каротажа опережающих скважин через каждые 20 м их подвигания, не-снижаемый интервал прогнозирования впереди забоя выработки составляет не менее 4 м;
- на участках выработок, попадающих в зону опорного давления от очистных работ, а также пройденных вблизи крупных разрывных нарушений (мощностью не менее 0,5 м и прослеживающихся на двух и более горизонтах) на расстоянии до 15-20 м от них и их контактов, находящихся в зоне влияния крупных разрывных нарушений, периодически не реже 3 - 4 раз в месяц производится контроль степени удароо-пасности частей массива.
Результаты измерений из каталога выбирались исходя из тех условий, что они были проведены, во - первых, непосредственно перед горным ударом или толчком; во - вторых, в непосредственной близости от места гипоцентра сейсмического события (на расстоянии не более 100 - 180 м). Причем главным условием было, чтобы измерения осуществлялись в одних и тех же точках массива и при одной и той же глубине зондирования АВ/2 (или на одной и той же глубине скважины, если измерения осуществлялись по скважине), хотя и в разное время (обычно за один - два месяца до сейсмического события либо чуть больше). Особый интерес представляли собой измерения вблизи тектонических нарушений, поскольку при попадании нарушения в зону повышенных напряжений, связанных с перераспределением напряжений при промышленных взрывах, происходят, как правило, горные удары либо толчки большой силы.
Для увязывания размеров очага горного удара или толчка непосредственно в гипоцентре события с его энергией в таблице 1 приведена связь энергии сейсмического события по энергетической шкале с размерами зоны разрушения при горных ударах на основе известных эмпирических законов сейсмологии [2,3]. Как видно из приведенной таблицы, размер очага горного
удара восьмого или девятого энергетического класса составляет от 180 до 400 метров и, таким образом, охватывает несколько этажей между горизонтами, что и наблюдается на практике. Толчки же с энергией от 105 до 107 Дж приводят к образованию зон разрушения в массиве горных пород от 19 до 85 метров.
Далее в таблице 2 приведены результаты шахтных измерений изменения удельного электросопротивления вмещающих пород и руд Таштагольского рудника непосредственно перед горными ударами и толчками. Измерения осуществлялись как методом подземных электрических зондирований с полуразносом питающих электродов АВ/2 = 20 м (эти данные приведены в таблице 2 также вблизи тектонического разлома на горизонтах - 350 и - 280), так и методом каротажа в скважинах. На рисунках 1 и 2 показаны центры установки для электрических зондирований вдоль северо - западного полевого штрека и порожнякового квершлага на горизонтах - 350 и - 280 вблизи тектонического разлома, обозначенные как п. 10, 54, 102 и т.д. Как следует из приведенной таблицы, за один - два месяца до горного удара или толчка в породах с высоким электрическим сопротивлением наблюдается однонаправленное изменение УЭС, а именно уменьшение электросопротивления, причем непосредственно перед горным ударом или толчком это уменьшение составляет по данным таблицы 2 от 20 до 60 %, а для рудных тел - рост УЭС примерно на 40 %.
На первый взгляд, при рассмотрении результатов измерений группы ППГУ за длительный промежуток времени изменения УЭС кажутся хаотичными и не представляющими никакой закономерности, однако если рассматривать эти результаты за небольшой промежуток времени
Таблица 1. Связь размера очага горного удара с энергией сейсмических волн. Table 1. Relationship between the size of the focus of a rock strike and the energy of seismic waves
Линейный размер очага горного удара, L, м Сейсмическая энергия, выделяемая при разрушении горных пород, ^ Дж
0,04 10 -3
0,86 10
1,82 102
3,89 103
8,31 104
18,6 10 5
39,8 10 6
85,3 10 7
183,6 10 8
397,8 10 9
Гор.-350 Масштаб 1: 5000 Рисунок 1 - Схема расположения центров электрических зондирований пород вблизи разлома установкой с полуразносом АВ / 2 = 20 м Level -350 Scale 1:5000
Figure 1 - Scheme of rocks electrical probing centers location near the fault with a unit having AB/2 = 20 m semi-spacing
непосредственно перед сейсмическим событием (за один - два месяца до него) и в непосредственной близости от гипоцентра, то можно заметить вполне четкую закономерность: уменьшение удельного электросопротивления на 20 - 60 % для вмещающих пород слабой проводимости и рост УЭС в среднем на 40 % - для рудных тел (см. табл. 2). Это подтверждается также
теоретическими расчетами и лабораторными измерениями удельного электросопротивления вмещающих пород и руд.
Особый интерес представляют собой измерения вблизи тектонического разлома (см. табл. 2, рис.1, 2). Здесь при зондировании пород вне разлома непосредственно перед горным ударом или толчком (в таблице 2 представлены
Гор.-280 Масштаб 1: 2000 Рисунок 2 - Схема расположения центров электрического зондирования пород вблизи разлома установкой с полуразносом АВ/2= 20 м Level -280 Scale 1:2000
Figure 2 - Scheme of rocks electrical probing centers location near the fault with a unit having AB/2 = 20 m semi-spacing
Таблица 2. Изменение удельного электрического сопротивления вмещающих пород и руд непосредственно перед горными ударами и толчками Table 2. Change in the specific electrical resistance of the enclosing rocks and ores immediately before the rock hits and jolts
Сейсмическое событие Энергия, Дж Дата, время Место события Литотип пород, изменение удельного электросопротивления (УЭС) р, Ом м Период измерения, место измерения Изменение р непосредственно перед событием, %
Горный удар 2,3-Ю9 24.10.99 Орт 15, центр, этаж -280/-210 Рудное тело 1 и 6+9 Скарны 1884-1287,4 1287,4- 1099 Сиенит, микросиенит 254,34-188,4 11.01.99-28.07.99 Гор. -350,СЗПШ,п.6 28.07.99- 18.10.99 Гор.-350 ,СЗПШ,п.8 Гор.-280, СЗПШ,п.94 31,7 15,4 25,9
Толчок 1,1-10' 02.04.95 Гор. - 280, орты 21-22, центр Скарны 533,8-240,7 01.02.95- 10.04.95 Гор.-350, СЗПШ,п.8 54,7
Горный удар, толчки 6,2-Ю8 29.03.98 Этаж -280/-210, орты 21-25 Рудные тела 6+9,16,22 Скарны 596,6-376,8 471 -244,9 20.01.98- 13.03.98,п.8 20.01.98- 13.03.98,п.6 Гор. - 350,СЗПШ 36,8 48
1,3-10® 6,3-Ю6 Через 18 с и через 34 с Гор.-350, орт 25, восток Сиениты,скарны 942 - 565,2 1256-942 19.01.98-23.03.98 19.01.98-10.02.98, порожняковый квершлаг, гор- 280, п.56,54 40 25
Толчок 2,4-Ю4 23.11.03 Гор.350,орт16, центр Скарны 329-282,6 502,4 - 376,8 05.06.03- 19.11.03, п.6 05.06.03- 19.11.03, п.4 СЗПШ 50 25
Толчок 1,1 107 02.04.95 Гор. - 280,орты 21-22,центр Сиениты,скарны 816,3-471 01.02.95-28.03.95, гор.-280, порожняковый квершлаг,п.54 42,3
Толчок 1,5-103 18.07.12 Гор. -280, орты 13-14, восток Руда 319,68-376,29 Гор. -280, блок 13-14, 5й подъэтаж, вост.сб. 04-07.12-10.07.12 17,7
Сейсмическое событие Энергия, Дж Дата, время Место события Литотип пород, изменение удельного электросопротивления (УЭС) р, Ом м Период измерения, место измерения Изменение р непосредственно перед событием, %
Горный удар 2,3-Ю9 24.10.99 Этаж-280 /-210, Орт 15,центр, рудные тела 1 и 6+9, между ними нарушение Скарны 1695,6-973,4 565.2-216,7 471-226,1 Скарны,сланцы 942-471 2260,8-1256 01.09.99-18.10.99 Гор.-280,порожняковый квершлаг, п.50 Там же, п.46 Там же,п.48 01.09.99 Гор. -350, СЗПШ, п.12 Там же, п. 14 42,6 61,6 52 50 44,4
Серия толчков 2,22-104 8,68-104 1-Ю5 5,4-104 05.06.11, в разное время суток Гор.-280,орт 3 4, центр. Гор.-210, орт 4,центр. Гор.-210, орт 3,центр. Гор. -280, орт 4, центр Сиениты 18840-9646,08 18840-17257,44 18840-13828,56 18840-10296,06 Измерения по скважине 5,гор.-210, орт 4,глубина 7,5 м,14.03.11-29.04.11 Там же,глубина 6,5 м Там же,глубина 5,5 м Там же, 08.04.11-29.04.11, глубина 4 м 48,8 8,4 26,6 45,3
Толчок 1,65-105 11.06.12 Гор.-210, орт 4, центр Сиениты 18840-13922,76 18840-13169,16 18840-15561,84 Измерения по скважине 5, 30.03.12-13.06.12, гор.-210, орт 4, глубина 5 м. Там же , глубина 8,5 м. 22.05.12-13.06.12, там же, глубина 9,5 м 26,1 30,1 17,4
Толчок 1,4-107 07.04.01 Гор.-350,орты 25-26, восток Сиенит, сланцы, скарны 254,34-178,98 Гор.-350, СЗПШ, п.16 09.02.01-06.03.01 29,6
Толчок 1,4-107 1,6-10® 07.04.01 через 23 с Гор.-350,орты 25-26, восток Скарны 533,8-292,02 Сиениты,скарны 785-565,2 12.02.01-06.03.01 Гор.-280,порожняковый квершлаг, п.62 (в разломе) 12.02.01-06.03.01 Там же, п.66 45,3 28
Литотип пород,
Сейсмическое событие Энергия, Дж Дата, время Место события изменение удельного электросопротивления (УЭС) р, Ом м Период измерения, место измерения Изменение р непосредственно перед событием, %
Толчок 1,25-106 23.03.03 Гор. -350, орт 30, центр Сиениты,скарны 329,7-188,4 27.02.03-14.03.03 Гор.-350,порожняковый квершлаг,п.66 42,8
1,4-107 18.09.03 Гор.-350, ств.ЮСВШ, Скарны 27.07.03-10.09.03
Толчок восток 216,7-188,4 Гор. - 350,порож няковый квершлаг, п.60 (в разломе) 13,1
1-Ю5 25.12.03 Гор.-350, орты 17-18,центр Скарны 533,8-385,6 19.11.03-01.12.03 Гор. - 350,порож няковый кверш- 25,9
Толчок 292,0-188,4 лаг,п.58 (вне разлома) 19.11.03-10.12.03 там же,п.60 (в разломе) 35,5
1-Ю5 13.11.11 Гор.-280, орт 22, восток Метасоматиты 2310- 1826 Гор.-280,сбойка на 22 блок 21.10.11-28.10.11
Толчок (АВ/2=1,2 м) 2756,16-2055,68 (АВ/2=1,5 м) 2544,12-1625,04(АВ/2=2 м) Блок 21, 5й подэтаж 21 25,4 36,1
8,49-106 12.04.04 Гор.-350,орты 17-18, восток Скарны 690,8-502,4 Гор. - 350 02.03.04-07.04.04 27,3
Толчок Сиениты,скарны 348,54-244,9 Скарны 282,6-169,6 Порожняковый квершлаг, п.54 02.03.04-07.04.04 Там же,п.66 02.03.04-07.04.04 Там же,п.62 29,7 40
Горный удар 2,3-Ю9 24.10.99 Этаж-280/-210,орт15,центр гор.-350, Рудные тела 1 и 6+9,между ними нарушение. Скарны 565,2-372,09 Скарны 816,4-628.0 Гор. -350 22.09.99-18.10.99 Порожняковый квершлаг, п. 54 01.09.99-18.10.99 34,2 23,1
Сейсмическое событие Энергия, Дж Дата, время Место события Литотип пород, изменение удельного электросопротивления (УЭС) р, Ом м Период измерения, место измерения Изменение р непосредственно перед событием, %
Толчок 2,44-104 24.10.99, через 5 часов орт 15,центр Порожняковый квершлаг,п.56
1,3-106 24.09.2000 Гор.-350,ств.орта 25-26 Сиениты,скарны 628-376,8 Гор.-350 14.07.00-13.09.00 Порожняковый 40
Толчок Скарны 471-263,76 Скарны 216,66-197,88 квершлаг,п.66 14.07.00-13.09.00 Там же,п.62 14.07.00-13.09.00 Там же,п.60 со
Толчок 1,2-106 30.12.2000 Гор.-350, орты 26-27, восток Скарны 879,2-659,4 Гор. -350 12.10.00-22.12.00 25
Толчок 3,12-105 30.12.2000, через 33 с. Гор.-350, орт 25, восток Порожняковый квершлаг,п.66
Горный удар 2,3-Ю9 24.10.99 Этаж -280/-210, орт 15, центр, рудные тела 1 и 6+9 с нарушением между ними Сланцы,скарны 753,6-502,4 25.08.99-22.10.99 Гор.-350,порожняковый квершлаг, п.60 33,3
Толчок 4.6-106 15.04.02 Гор.-280,орты 25-26,центр Сиениты,скарны 722,2-690,8 18.02.02-14.03.02,гор,-350, порожняковый квершлаг,п.66 4,3
1-105 05.06.11 Гор.-210,орт 3,центр Сиениты 18840-17210,34 13.04.11-30.05.11, гор.-210,скв.4,орт 8,7
Толчок 8600,46-7140,36 3815,1-1761,54 3,измерения по скважине, глубина 3.5 м, 10.05.11-30.05.11, глубина 6,5 м 10.05.11-30.05.11, глубина 8 м 17 53,8
Толчок 1,1 107 02.04.95 Гор.-280,орт 21-22,центр, порожняковый квершлаг Скарны 1998,67-1570 01.02.95-01.03.95 гор.-350, порожняковый квершлаг,п.44 21,4
Сейсмическое событие Энергия, Дж Дата, время Место события Литотип пород, изменение удельного электросопротивления (УЭС) р, Ом м Период измерения, место измерения Изменение р непосредственно перед событием, %
Горный удар Толчки 6.2-Ю8 1.3-10® 6,5-Ю5 29.03.98 Через 18 и 34 с Этаж-280 /-210,орты 21-25, гор.-350.орты 25-26 Скарны 2543,4-1381,6 Скарны, сланцы 471-348,54 Гор.-350, порожняковый квершлаг,п.48 СЗПШ, п. 14 45,7 26
Толчок 1,9-10® 22.04.98 Гор.-350, орт 27 Скарны 471-282,6 19.02.98-08.04.98 Гор.-Э50,СЗПШ, п.14 40
Толчок 1,9-Ю8 22.04.98 Гор.-350, орт 27, запад Сланцы 197,82-135,02 23.03.98-02.04.98 Гор.-280, СЗПШ,п.102 31,7
Толчок 3,2-10® 01.09.99 Гор.-350,орт 14,центр Сиенит, сланцы 251,2-197,82 Гор. -280,СЗПШ,п.98 21,3
Горный удар Толчки 2,3-Ю9 3,74-Ю4 2,44-Ю4 24.10.99 Через 30 и 38 с Этаж-280 /-210, орт 15,центр,рудные тела1 и 6+9 с нарушением между ними Гор. -210 и гор. -350, ств.11 орта и орт 15, центр Сиенит, микросиенит 254,34-188,4 Сиенит, сланцы 197,82-160,14 25.08.99-02.09.99 Гор.-280,СЗПШ,п.94 25.08.99-02.09.99 Там же, п.98 25,9 19
Толчок 1,3-10® 24.09.00 Гор. -350, ств. ортов 25-26 Сланцы 659,4-565,2 Сиенит, сланцы 628-395,64 04.07.00-08.09.00 Гор.-280,СЗПШ,п.102 04.07.00-08.09.00 Там же, п.98 14,3 37
Толчок 1,4-Ю7 07.04.01 Гор.-350,орты 25-26 Сиенит, сланцы 263,76-226,08 06.10.00-02.03.00 Гор.-280, СЗПШ, п.98 14,3
Толчок 7,49-Ю7 03.02.02 Гор.-350, ств.орта 22,восток Сиенит, микросиенит 502,4-292,02 Сланцы 722,2-502,4 Сланцы, сиенит 282,6-263,76 21.12.01-22.01.02 Гор.-280, СЗПШ, п.94 21.12.01-22.01.02 Там же, п.102 21.12.01-24.12.01 41,9 30,4 6,7
Толчок 1,5-103 18.07.12 Гор. -280, орт 13-14, восток Руда (АВ / 2 = 2,5 м) 468,46-616,4 Гор.-280, 13-14 блок, вост. сб,5й подъэтаж 04.07.12- 05.07.12 31,5
Сейсмическое событие Энергия, Дж Дата, время Место события Литотип пород, изменение удельного электросопротивления (УЭС) р, Ом м Период измерения, место измерения Изменение р непосредственно перед событием, %
Толчок 1,9-10® 22.04.98 Гор.-350, орт 27, запад Сланцы 197,82-135,02 23.03.98-02.04.98 Гор.-280, СЗПШ,п.102 31,7
Толчок 3,2-10® 01.09.99 Гор.-350,орт 14,центр Сиенит, сланцы 251,2-197,82 Гор. -280,СЗПШ,п.98 21,3
Горный удар Толчки 2,3-Ю9 3,74-Ю4 2,44-Ю4 24.10.99 Через 30 и 38 с Этаж-280 /-210, орт 15,центр,рудные тела1 и 6+9 с нарушением между ними Гор. -210 и гор. -350, ств.11 орта и орт 15, центр Сиенит, микросиенит 254,34-188,4 Сиенит, сланцы 197,82-160,14 25.08.99-02.09.99 Гор.-280,СЗПШ,п.94 25.08.99-02.09.99 Там же, п.98 25,9 19
Толчок 1,3-10® 24.09.00 Гор. -350, ств.ортов 25-26 Сланцы 659,4-565,2 Сиенит, сланцы 628-395,64 04.07.00-08.09.00 Гор.-280,СЗПШ,п.102 04.07.00-08.09.00 Там же, п.98 14,3 37
Толчок 1,4-Ю7 07.04.01 Гор.-350, орты 25-26 Сиенит, сланцы 263,76-226,08 06.10.00-02.03.00 Гор.-280, СЗПШ, п.98 14,3
Толчок 7,49-Ю7 03.02.02 Гор.-350, ств.орта 22,восток Сиенит, микросиенит 502,4-292,02 Сланцы 722,2-502,4 Сланцы, сиенит 282,6-263,76 21.12.01-22.01.02 Гор.-280, СЗПШ, п.94 21.12.01-22.01.02 Там же, п. 102 21.12.01-24.12.01 41,9 30,4 6,7
Толчок 1,5-Ю3 18.07.12 Гор. -280, орт 13-14, восток Руда (АВ / 2 = 2,5 м) 468,46-616,4 Гор.-280, 13-14блок, вост. сб,5йподъэтаж 04.07.12- 05.07.12 31,5
Толчок 8,5-10® 12.04.04 Гор.-350, орты 17-18, восток Скарны 207,24-178,98 23.03.04-07.04.04 Гор-Э50,СЗПШ, п.10 13,6
Толчок 3,2-10® 01.09.99 Гор.-350,орт 14, центр Скарны 502,4-339,12 273,18-226,08 30.06.99-28.07.99 Гор. -350,СЗПШ,п.10 Там же, п.12 32,5 17,27
о
о.!
е
с
Ф
т . им е
с
ш
т с ч
ф I-
ре с с о с о
¡1° не
см см
о см
£ ° сд ^
см сд
ю
со со_
сэ
со
§ °
ис ре
о
—- со
3 я
1= о> СО О О Ю . со о
со
йт-
.о
ю
' о
: со . о
I I
: ю
; со
! ° со
со
ю со со со
со со ь со см
с^ о
о ч— ч— ч-
со с^ 1_ с^
о см со см
1 ю 1 со сз 1 со
со со сэ оо со
т— т— т—
о * см ч-
«э н
£
со со -со " о
3
С I4-
со ™ О со
о°> 00 со см о
А ^
со со
со СО о
с
си СМ
^ со
ГО 00 I- О ю о
о
С0°
Я с см со ~о
СО Г- с
СМ т .
¿О I ® - а
см со 1 о од
.о
со
СО СО ^
со
ГСМ
со со
см о
ь л е
я
о р
° ° г-
о
•2 ^ а.
его
о >
О "
X
си ^ ° СМ £
з-1[ £
ЕЕ ю О
го ц
О
см
о ю
О ч-
а*
^ со со
ю
5 ю" ^со
ГО
^ ю
£ ^
Ел®-
г: ^ со
О! _ , I ^ СМ
со
X
з"-
:
: со ! со"
> о>
^ I
1 х о .4 а
со О °о
х -¡Г
.0 X
^ ^ я
ю со
см со
£
I си ■сГ ^ с^О о ю
¡- СО О ч-
со ^ со 2 ю
ы б о с
с е
см
3 О.
О
X
си о
00 с^-™ СМ
с± .о
X
т си о ^ со . см о
с^со
^го
о
ю ш'
0 ч
го р
1
с± .о
со
— Ь
О. ГО О
2 ^о V о ю 5 . С и О _ ,1; ч- о. го СМ О С5
см
Г5 о
го ш
е
ш
а
■сГ
со
со
со си
си :т
н
о
аэ о со о со о
сд с^ с^
«э «э
см
ю го
X
го т
X
о
о
е о
<и
I? ^
иы мб со
О
е
о
о
т ц
о
о
т ц
о
о
т ц
о
го
и
.а
X
.о
т ц
о
31
Таблица 3. Среднестатистические значения изменений удельного электросопротивления пород Таштагольского рудника в предразрушающем состоянии по данным лабораторного и шахтного
эксперимента
Table 3. Average statistical values of changes in the electrical resistivity of rocks in the Tashtagol mine in the pre-destructive state, according to laboratory and mine experiment data
Литотип породы По данным лабораторного эксперимента, % По данным шахтного эксперимента, %
Диориты 27,4 -
Порфиритовые диориты 24,3 -
Метасоматиты 18,5 27,3
Скарны 23,1 31,1
Сиениты,сланцы - 27,8
Сиениты - 28,2
Сиениты, микросиениты - 38,7
Скарны,сланцы - 38,4
Сиениты,скарны - 28,1
Сланцы - 25,5
Эпидот, скарны - 17,5
Магнетиты, рудные тела 40,2 39
результаты измерений перед горными ударами с энергией 108 - 109 Дж и толчками большой силы - от 105 до 107 Дж) наблюдается уменьшение удельного электросопротивления слабопро-водящих горных пород в тех же пределах, что и на других участках измерений. Для рудных тел непосредственно перед сейсмическим событием наблюдается рост УЭС. При зондировании пород в самом тектоническом разломе или при такой глубине зондирования, при которой часть пород разлома попадает в зону зондирования, непосредственно перед сейсмическим событием наблюдается падение УЭС вмещающих пород, а после удара или горно-тектонического толчка - резкий рост электросопротивления по всем пунктам зондирования, иногда в несколько раз. Приведем пример наблюдений перед горным ударом 24.10.99 с энергией 2,3109 Дж, который произошел на этаже гор. -210 / - 280 с гипоцентром в орте 15 (центр). Район удара был представлен рудными телами 1 и 6+9 с нарушением между ними. При комиссионном обследовании обнаружены нарушения крепи, поднятия почвы и рельсовых путей, нарушение бетонной крепи, коммуникаций с выбросом горной массы в ортах 8,9. Как видно из этого описания, разрушения затронули орты, располагающиеся на расстоянии не менее 250 метров от гипоцентра (вспомним, что согласно таблице 1 размер очага этого события достигает 400 метров). Наблюдения электрометрическим методом проводились с 25.08.99 по 01.09.99, а затем после горного удара. Начиная с 25.08.99 наблюдения вне зоны
нарушения в п. 94, 102, п. 46, 48, 50 (рис. 2) показали уменьшение УЭС на 26 - 60 %, в самом разломе в п. 12 и 14 гор. - 350 (рис. 1) также наблюдалось уменьшение УЭС пород до горного удара, а затем по всем пикетам сразу после удара наблюдался резкий рост УЭС в несколько раз. Это может быть объяснено следующим образом. Сначала при попадании пород массива в зону повышенных напряжений, обусловленных перераспределением горного давления в массиве при промышленном взрыве, в прилегающей к нарушению зоне идет уменьшение УЭС сла-бопроводящих пород согласно установленной закономерности, в самой зоне нарушения идет закрытие трещин и пор, что также приводит к уменьшению УЭС. Затем в результате накопления напряжений до критического уровня в зоне нарушения происходит критическое накопление трещин, резкий сдвиг по разлому (горный удар), что приводит к разрушениям в зоне очага и в прилегающих породах. В результате чего электросопротивление разрушенных пород резко растет (на порядок и более).
В таблице 3 приведены среднестатистические значения изменения УЭС пород и рудных тел непосредственно перед сейсмическими событиями на основе анализа лабораторных и шахтных измерений. Данные этой таблицы позволяют ввести критериальные значения изменений УЭС р, которые могут использоваться для количественного прогноза горных ударов.
В связи с вышесказанным в качестве количественного критерия удароопасности для
л
Промышленная безопасность и геомеханика
электрометрического метода прогноза может быть принята вероятность горного удара:
Р = \(Р, - Р,н )\ /Рт • ^ С1)
где р. - электросопротивление, получаемое повторными измерениями в одних и тех же нагруженных участках профиля, либо в одних и тех же точках скважины или точках ПЭЗ; р - начальное
' ' 1Н
электросопротивление данных участков при не-удароопасном состоянии массива (в начальном слабо нагруженном состоянии); р - критериальное значение изменения электросопротивления участка массива в предразрушающем состоянии, которое определяется для разных горных пород по таблице 3.
При вероятности Р более 0,5 «Удароопас-
но». Участки опасные по проявлению горных ударов, толчков и микроударов, а также опасные по проявлению стреляния и интенсивного зако-лообразования. Выработка должна приводиться в безопасное состояние.
При вероятности Р менее 0,5 «Неопасно». Не представляющие непосредственной опасности проявления горного удара, толчка, микроудара, стреляния и заколообразования пород. Выработка может эксплуатироваться без применения профилактических мероприятий. Фактически категория «Удароопасно» говорит о возможности проявления горного давления в динамической форме.
GaSos
Стационарный газоанализатор контроля параметров атмосферы в зоне отработанного пространства
Блок индикации и передачи данных
Индикация
Цветной графический экран позволяет отображать данные в режиме
«онлайн» для всех измеренных параметров одновременно. Возможен вывод любой статистики в виде графиков или диаграмм.
Управление /
Антивандальные конпки
Я if Я
* Передача измеренных и расчетных данных в систему сбора информации шахты по цифровому интерфейсу ^-485 и по аналоговому выходу 0,4-2В
Выносной блок для измерения концентрации газов и контроля параметров атмосферы
Измерение до 6 газов одновременно, а также температуры, относительной влажности и абсолютного давления одним блоком диффузионным методом без пробоотборного насоса.
Данная методика измерения позволяет снизить энергопотребление и повысить надежность газоанализатора
Зона отработанного \ пространства
ООО «Горный-ЦОТ» indsafe.ru
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Указания по безопасному ведению горных работ на месторождениях Горной Шории, склонных и опасных по горным ударам. Изд-во ВостНИГРИ. Новокузнецк: 2001. 55 с.
2. Касахара К. Механика землетрясений. М.:Мир,1985.264с.
3. Иванов В.В., Егоров П.В., Пимонов А.Г. Статистическая теория эмиссионных процессов в нагруженных структурно-неоднородных горных породах и задача прогнозирования динамических явлений // ФТПРПИ. 1990 №4. С. 59-65.
REFERENCES
1. Ukazaniia po bezopasnomu vedeniiu gornykh rabot na mestorozhdeniiakh Gornoi Shorii, sklonnykh i opasnykh po gornym udaram [Guidelines for safe mining operations at Gornaya Shoria deposits, prone and dangerous for rock bumps]. Novokuznetsk: VostNIGRI Publishing House, 2001 [in Russian].
2. Kasakhara, K. (1985). Mekhanika zemletriasenii [Mechanics of earthquakes]. Moscow: Mir [in Russian].
3. Ivanov, V.V., Yegorov, P.V., & Pimonov, A.G. (1990). Statisticheskaia teoriia emissionnykh protsessov vnagruzhennykh strukturno-neodnorodnykh gornykh porodakh i zadacha prognozirovaniia dinamicheskikh iavlenii [Emission processes statistical theory in loaded structurally inhomogeneous mine rocks and the problem of dynamic phenomena forecasting]. FTPRPI, 4 [in Russian].
