CC BY
38
УДК 539.3.01:622.834
КОНТРОЛЬ ВЕРТИКАЛЬНЫХ СДВИЖЕНИЙ КРОВЛИ ОТРАБАТЫВАЕМОГО БЛОКА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ГЛУБИННЫХ РЕПЕРОВ*
Василий Дмитриевич Барышников
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки «Институт горного дела им. Н. А. Чинакала» СО РАН, 630091, Россия, г. Новосибирск, Красный проспект, 54, кандидат технических наук, заведующий лабораторией диагностики механического состояния массива горных пород, тел. (383)217-05-41, e-mail: [email protected]
Дмитрий Васильевич Барышников
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки «Институт горного дела им. Н. А. Чинакала» СО РАН, 630091, Россия, г. Новосибирск, Красный проспект, 54, научный сотрудник лаборатории диагностики механического состояния массива горных пород, тел. (383)217-05-15, e-mail: [email protected]
Показана схема размещения наблюдательных станций для оценки сдвижений рудного массива в кровле отрабатываемого блока. Приведены результаты послойных смещений кровли в процессе выемки запасов с применение слоевой нисходящей системы разработки с твердеющей закладкой.
Ключевые слова: скважинный репер, наблюдательная станция, нисходящая система разработки, смещения, оседания.
MONITORING ROOF SUBSTIENCE IN EXTRACTION ROCK BLOK USING DEEP-SEATED PLUGS
Vasiliy D. Baryshnikov
Chinakal Institute of Mining, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences, 630091, Russia, Novosibirsk, 54 Krasny prospect, Ph. D. Eng, Head, Laboratory for Diagnostics of Mechanical Condition of Rocks, tel. (383)217-05-41, e-mail: [email protected]
Dmitriy V. Baryshnikov
Chinakal Institute of Mining, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences, 630091, Russia, Novosibirsk, 54 Krasny prospect, Researcher, Laboratory for Diagnostics of Mechanical Condition of Rocks, tel. (383)217-05-15, e-mail: [email protected]
The article describes pattern of subsidence monitoring points in the roof of an extraction block. The layer-by-layer values of roof subsidence in the course of top-down slice mining with solidifying backfill are presented.
Key words: Roof plug, survey point, to-down mining, displacement, subsidence.
Ведение горных работ под несдреннированным водоносным комплексом осуществляется под защитой предохранительного целика, предотвращающего прорыв рассолов в подземные горные выработки. Для обеспечения безопасных
* Работа выполнена при финансовой поддержке института «Якутнипроалмаз» АК «Алроса».
условий отработки месторождения необходим обязательный гидрогеомехани-ческий мониторинг (ГГМ) состояния целика, осуществляемый по специальному проекту, согласованному с Ростехнадзором РФ.
Отработка подкарьерных запасов блока 5 рудника «Интернациональный» АК «Алроса» осуществляется под Метегеро-Ичерским водоносным комплексом (МИВК) с применением слоевой нисходящей системы разработки с твердеющей закладкой. Граница безопасного ведения очистных работ, установленная на отм.-190 м, расположена на 60 м ниже подошвы МИВК (отм.-130 м).
Для контроля состояния подрабатываемого блоком 5 рудного массива в пределах границы опасной зоны разработан проект гидрогеомеханического мониторинга [1]. Составной частью проекта является система геомеханического мониторинга, поэтапная реализация которой предусматривает получение исходной информации о напряженном состоянии и механических свойствах под-карьерной толщи пород, их изменениях в процессе развития горных работ путем проведения наблюдений за сдвижением подработанного рудного и закладочного массивов и контроля их нарушенности в границах опасной зоны [2]. Полученная информация позволит уточнить параметры расчетной геомеханической модели для численного моделирования напряженно-деформированного состояния (НДС) подкарьерного массива с последующей ее корректировкой по данным наблюдений за сдвижениями горных пород для повышения достоверности прогноза состояния целика в процессе и после отработки блока.
Учитывая тот факт, что формируемый закладочный массив верхней части блока 5 является упором оставленного под МИВК предохранительного целика, его состояние будет существенным образом зависеть от развития процесса сдвижений искусственного массива. В этой связи в состав мониторинга включены также наблюдения за сдвижением закладочного массива вблизи границы предохранительного целика.
При организации геомеханического мониторинга предусмотрено использования комплекса инструментальных и визуальных методов наблюдений. Инструментальные наблюдения осуществляются по схеме типовых станций: профильных линий (ПЛ), станций глубинных реперов (РС) и скважин визуальных наблюдений за разрушением их контура (СВ).
На рис. 1 приведена схема расположения станций в слое 19 блок 5: РС2-4, СВ4-5, ПЛ1. Визуальные наблюдения в скважинах на предмет образования техногенной нарушенности их контура и образования техногенных трещин в целике осуществлялись с использованием скважинного эндоскопа.
Наблюдения по схеме профильных линий проводились путем передачи высотной отметки от опорного репера, установленного вне зоны влияния очистных работ, на рабочие репера в кровле и почве специально пройденной выработки в закладке слоя 19. По результатам нивелирования определяются осадки закладочного массива относительно исходного положения реперов и кондукторов реперных станций.
Станции глубинных реперов применяются для измерения смещений породного и искусственного массивов по установленным в скважинах на задан-
ных удалениях от контура выработки (кондуктора) реперам. Передача смещений от реперов относительно кондуктора осуществляется с использованием жесткой связи (стальные стержни).
Рис. 1. Схема расположения станций в слое 19 блока 5
Приведем некоторые результаты наблюдений в процессе отработки верхнего подэтажа блока 5. На рис. 2 показаны вертикальные смещения по РС3, а на рис. 3 - зоны техногенной нарушенности по СВ4.
35 30. 25 20. 15 10. 5 0 -5 -10 -15 -20
06.08 12.08 07.09 01.10 08.10 03.11 09.11 04.12 й0кШьнМ »счет: 06.2008 г. 00
■5,0 м 7,5 м 10,0 м 15,0 м 20,0 м 25,0 м ■30,0 м
Дата замера, месяц.год
Рис. 2. Смещения реперов относительно устья скважины на станции РС3
а б
Рис. 3. Состояние контуров скважины СВ3 на глубине 4.5 м (а), 9.5 (б) и 25.1 м (в)
в
Анализ результатов наблюдений показал следующее:
1. По всем наблюдательным скважинам отмечены техногенные разрушения контуров, в т.ч. обнаружены серии субгоризонтальных трещин (см. рис.Зв); на контакте «закладка-руда» имеет место наличие пустот (рис.За), а в глубине массива - разрушения контура (рис.3 б).
2. Максимальная глубина открытых трещин по РС4 составила 15 м.
3. По глубинным реперам, оборудованным в скважинах с интервалом через 5 м до глубин 20 м (РС2), 30 м (РС3) и 35 м (РС4) от кровли слоя 19, установлены:
• поинтервальные смещения рудного массива целика, максимальные значения смещения отмечаются на РС3 (см. рис. 2);
• границы зон уплотнения и разуплотнения в целике: смещения рудного массива в сторону сжатия зарегистрированы на интервале 0^10 м, а в сторону растяжения - 15^30 м от контура кровли (см. рис. 4);
• процесс сдвижения рудного массива в целике продолжается более 2-х лет с момента прекращения очистных работ в блоке 5.
4. Наблюдения за осадкой реперов профильной линии в выработке слоя 19 показали, что процесс сдвижений закладочного массива продолжается, а максимальная осадка составила 20 мм (рис. 5)
Рис. 4. Граница зоны уплотнения-разуплотнения по данным с реперных станций РС2-4
Рис. 5. Вертикальные смещения реперов профильной линии в выработке слоя 19
Заключение:
1. Получена информация по размерам зон разрушений и активного деформирования рудного массива предохранительного целика, использование которой позволяет уточнить параметры расчетной модели, необходимой для прогноза его состояния в процессе последующей отработки подкарьерных запасов.
2. Результаты натурных наблюдений текущего геомеханического состояния предохранительного целика показали, что при проектной мощности 60 м зона неупругих деформаций не превышает 32-35 м. Поэтому его состояние на текущий момент не вызывает опасений по условиям поступления рассолов из МИВК.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Рабочий проект АК «Алроса» (ЗАО). Рудник «Интернациональный». Гидрогеоме-ханический мониторинг состояния предохранительного целика под метегеро-ичерским водоносным комплексом. (РП-805-ПЗ). - Мирный, Белгород, Новосибирск. - 2006.
2. Барышников В.Д., Барышников Д.В. Организация и проведение наблюдений за сдвижениями закладочного массива при его подработке. // Горный информационно - аналитический бюллетень. - 2008 - № 12.
© В. Д. Барышников, Д. В. Барышников, 2015
