CC BY
54
-------------------------------------------- © Д.В. Барышников, 2010
УДК 622.28.017+531.746 Д.В. Барышников
КОНТРОЛЬ ВЕРТИКАЛЬНЫХ СДВИЖЕНИЙ ЗАКЛАДОЧНОГО МАССИВА ПРИ НИСХОДЯЩЕЙ РАЗРАБОТКЕ КРУТОПАДАЮЩИХ РУДНЫХ ТЕЛ
Приведены результаты наблюдений за сдвижением закладочного массива при отработке кимберлитовой трубки «Интернациональная» АК «Алроса» с применением слое-
вой нисходящей системы разработки. Ключевые слова: закладочный массив, система, инклинометр, контроль.
¥“урименение систем разработки с
А. А. закладкой выработанного пространства - наиболее перспективный способ рационального использования недр, обеспечивающий повышение безопасности ведения горных работ с минимальными потерями и разубожива-нием руды.
Одним из вариантов разработки крутопадающих месторождений, представленных высокоценными и слабоустойчивыми рудами, является слоевая нисходящая система разработки с твердеющей закладкой. В отличие от восходящего порядка отработки, обеспечивающего формирование монолитного искусственного массива, слоевая нисходящая выемка приводит к образованию пустот на границе смежных слоев за счет технологического недозаклада и усадки закладки. По мере отработки запасов создается искусственный массив блочной структуры, объем пустот в котором постепенно накапливается. Данное обстоятельство может привести к активизации процесса сдвижения, параметры которого во многом будут определяться величиной технологического недозаклада, оценить которую расчетным путем не представляется возможным. От успешного решения вопросов контроля и
вертикальные сдвижения, слоевая нисходящая
Семинар № 2
управления состоянием формируемой искусственной кровли во многом зависит эффективность и безопасность последующей отработки нижележащих запасов.
Учитывая геомеханические и горнотехнические условия разработки месторождения, выемка запасов в блоке 7/8 рудника «Интернациональный» АК «Алроса» осуществляется с применением слоевой нисходящей системы с твердеющей закладкой и комбайновой отбойкой руды. Для обеспечения производительности рудника рудное тело разделяется на блоки, высотой 90 м. В каждом блоке выделяются разрезные слои, разделяющие его на три подэтажа (по 56 слоев в каждом), от которых начинается развитие фронта очистных работ [1]. Вовлечение подэтажей в отработку осуществляется в нисходящем порядке Отработка горизонтальных (слабонаклонных) слоев осуществляется по ка-мерно-целиковой схеме тупиковыми за-ходками первой, второй и третьей очереди, параметры которой составляют 5x5 м.
Для контроля прогиба закладочного массива разрезного слоя 34 (блока 7/8) при его подработке использован метод скважинной инклинометрии [2]. Наблю-
Таблица 1
Вертикальные смещения закладки разрезного слоя 34 при его подработке
Дата замера Отработанные нижележащие слои Приращение осадки на удалении 30 м от контакта рудного тела, мм Суммарное вертикальное смещение на удалении 30 м от контакта рудного тела, мм
13.09.2006 г. - 0 0
09.12.2006 г. Слой 33 172 172
20.09.2007 г. Слои 32, 31 139 311
17.03.2008 г. Слои 30,35 106 417
13.05.2008 г. Слой 29 38 455
17.01.2009 г. - 33 488
дения проводились в субгоризонтальной скважине, обсаженной полиэтиленовой трубой с внутренним диаметром равным 90 мм (рис. 1). Поскольку максимальные сдвижения ожидались в центральной части слоя, глубина скважины было принята равной половине диаметра трубки (46 м). Измерения в скважине начаты после отработки лент 14 и 11 в нижележащем слое 33 (рис. 2) В качест-
ве измерительного элемента использовался разработанный в ИГД СО РАН малогабаритный скважинный зонд, позволяющий через равные интервалы измерять угол наклона обсадной трубы [2]. Результатом измерений является накопление массива данных, где каждому углу наклона соответствует расстояние от устья скважины, по которым рассчитывается ее профиль. Количественная оценка осадки слоя будет определяться разностью между начальным и текущим профилем скважины.
На рис. 3 приведен график вертикальной осадки по глубине контролируемой скважины после отработки и закладки нижележащего слоя 33. Анализ результатов позволяет отметить следующее:
• максимальный прогиб скважины (разрезного слоя) зарегистрирован в центральной части трубки, а его величина составила около 300 мм;
• отмечается неравномерный характер осадки слоя закладки, причиной которого может служить неоднородность пригрузки захо-док за счет этапности их от-
Рис. 1. Схема расположения наблюдательной скважины в
слое 34 блока 7/8
172
Рис. 2. Профиль расположения наблюдательной скважины на момент снятия начального отсчета
Рис. 3. Вертикальные смещения слоя 34 (начальный отсчет: 13.09.2006 г.) по глубине скважины после полной отработки нижележащего слоя 33
работки и конвергенции «кровля - почва» разрезного слоя, а также различная степень недозаклада и, как следствие, отпора заходок нижележащего слоя.
Последующие циклы измерений в процессе выемки нижележащих слоев в подэтаже (рис. 4) показали, что по мере удаления отрабатываемых слоев от разрезного, отмечается тенденция уменьшения их влияния на величину прогиба (рис. 5, табл. 1):
• при отработке слоев 32 - 31 кривая осадок слоя 34 носит более плавный характер с образованием плоского дна мульды сдвижения (на удалении 20 м от устья скважины) в центральной части трубки; приращение осадки в центре слоя (45 м от устья скважины) со-
ставило около 120 мм (рис. 5), а суммарная осадка после отработки слоев 33, 32 и 31 - около 420 мм (300 мм + 120 мм);
• при выемке слоя 30 и пригрузке слоя 34 за счет отработки и закладки слоя 35 (при этом произошла подрезка обсадной трубы на удалении 30 м от устья скважины) суммарная величина осадки на глубине 30 м достигла 417 мм (табл. 1);
• при выемке слоя 29, завершающей отработку подэтажа (слои 34-29), суммарная величина вертикального сдвижений на удалении 30 м от контакта закладки с вмещающими породами составила 455 мм;
Рис.4. Вертикальный разрез блока 7/8 рудника «Интернациональный» и сроки отработки слоев (месяц, год)
расстояние от устья скважины, м
■350
Рис. 5. Вертикальные смещения слоя 34 (начальный отсчет: 17.02.2007 г.) по глубине скважины после отработки нижележащих слоев 32 - 24
• результаты замера 17.01.2009 г. показали, что процесс сдвижения разрезного слоя 34 не завершен даже после полной отработке 10 нижележащих слоев (слои 33 - 24), а его осадка на удалении 30 м от контакта закладки с вме-
щающими породами достигла величины 488 мм.
Из полученных результатов можно сделать вывод, что характер развития процесса сдвижений свидетельствует об отсутствии проскальзывания на контакте закладки с вмещающими породами,
что приводит к образованию пустот на границе смежных слоев в этой зоне (за счет усадки и недозаклада), а в его центральной части - к образованию плоского дна мульды сдвижения, т.е. смыканию смежных слоев.
В заключение отметим следующее:
• метод скважинной инклинометрии и разработанные технические средства позволяют контролировать развитие процесса сдвижений закладочного
массива при его подработке с достаточной для практических целей точностью;
• полученные результаты вертикальных сдвижений закладочного массива могут быть использованы для адаптации расчетной геомеханической модели при численной оценке НДС подрабатываемого массива с целью обеспечения безопасности отработки запасов, выбора параметров очистных заходок и оптимизации нормативной прочности закладочной смеси.
Работа выполнена при финансовой поддержке института «Якутнипроалмаз» и Гранта РФФИ № 08-08-00113А
1. Временная технологическая инструкция по применению слоевых систем разработки с твердеющей закладкой на руднике «Интернациональный», АК «Алроса», г. Мирный, 2004 г.
2. Барышников В.Д., Качальский В.Г., Барышников Д.В. Опыт применения инклино-метрического метода для контроля за сдвиже-
--------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ниями закладочного массива при подземной разработке месторождений. Гео-Сибирь-2007, том 5, СГГА, г. Новосибирск, 2007 г.
3. Барышников В.Д., Барышников Д.В. Организация и проведение наблюдений за сдвижениями закладочного массива при его подработке. ГИАБ, №12, МГГУ, г. Москва, 2008 г. \£Ш
— Коротко об авторе ----------------------------------------------------------------
Барышников Д.В. - мл. научный сотрудник лаборатории диагностики механического состояния массива горных пород, Институт горного дела СО РАН ИГД СО РАН, e-mail: vbar@misd.nsc.ru
----------------------------------- ДИССЕРТАЦИИ
ТЕКУЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ О ЗАЩИТАХ ДИССЕРТАЦИЙ ПО ГОРНОМУ ДЕЛУ И СМЕЖНЫМ ВОПРОСАМ
Автор Название работы Специальность Ученая степень
АЛЬМЕТЬЕВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЯНОЙ ИНСТИТУТ
МИНДИЯРОВА Нина Ильинична Снижение работы трения в резьбовых соединениях насоснокомпрессорных труб направленным акустическим воздействием 05.02.13 к.т.н.
