CC BY
64
© В.В. Набатов, А.В. Щербаков, 2006
УДК 622.272
В.В. Набатов, А.В. Щербаков
МЕРОПРИЯТИЯ ПО СНИЖЕНИЮ ГОРНОГО ДАВЛЕНИЯ В ВЫРАБОТКАХ
Семинар № 17
ТЪ настоящее время глубина ве-
Л.З дения горных работ на железорудных месторождениях юга Западной Сибири: Таштагольском, Шереге-шевском, Казском, Абаканском и Одиночном изменяется от 400 до 1050 м. Месторождения характеризуются сложными геомеханическими условиями.
В тоже время 70 рудных месторождений страны отнесены к угрожаемым и опасным по горным ударам.
Глубина разработок постоянно увеличивается, а вместе с этим растёт вероятность и опасность возникновение горных ударов.
Для их предупреждения необходимо провести целый комплекс исследований по управлению геомеханическими процессами в удароопасных условиях, а именно: выявить закономерности изменения напряжений с глубиной вне и в зоне влияния очистных работ на месторождениях; установить процесс формирования сейсмических и динамических явлений в массиве горных пород при промышленных взрывах, позволяющий оценить сейсмическую опасность в районах месторождений. Всё вместе - это мероприятия и способы снижения горного давления.
На всех разведуемых и разрабатываемых месторождениях, проектируемых и строящихся рудниках, шахтах, тоннелях и других подземных соору-
жениях выполняются работы по своевременному выявлению склонности горных пород к горным ударам.
К склонным к горным ударам относятся месторождения и массивы горных пород или их части, в пределах которых имеются породы и руды с высокими упругими свойствами, способные к хрупкому разрушению под нагрузкой, а также месторождения или их части, где имело место стреляние пород, интенсивное заколообразование, происходили толчки или горные удары на соседнем руднике (шахте) в пределах того же рудного тела и в аналогичных геологических условиях.
К опасным по горным ударам относятся месторождения (объекты строительства подземных сооружений), на которых имели место микроудары и горные удары, а также, если прогнозом при определении степени удароопасности массива горных пород локальными инструментальными методами выявлена категория «Опасно» (удароопасная).
Прогноз удароопасности участков массива горных пород
Прогноз удароопасности основан на оценке напряженного состояния и физико-механических свойств горных пород в зоне опорного давления геомеханиче-скими и геофизическими методами.
Геомеханический метод
1. По дискованию керна при ведении горных работ. Метод дискования
керна является базовым. Другие существующие и вновь вводимые методы, методики и критерии определения ударо-опасности в обязательном порядке должны быть сверены на сходимость с результатами базового метода для каждого месторождения и приведены в Указаниях. Толщина выбуриваемых из скважин дисков t зависит от величины максимальных радиальных напряжении ар1 Чем больше максимальные радиальные напряжения ар1, тем интенсивнее процесс дискообразования.
Диски имеют выпукло-вогнутую форму с выпуклостью в направлении массива. К учету принимаются диски, толщина которых не превышает половины их диаметра.
2. По трещиноватости. Трещиноватость поперечной направленности в условиях пластообразной залежи служит показателем удароопасности. Ударо-опасность определяют по ориентировке трещин поперечных систем относительно выработок и по их густоте.
Геофизические методы
Физической основой использования акустических и электромагнитных методов является зависимость энергии, амплитуды, длительности, частоты, скорости распространения и других параметров акустических и электромагнитных колебаний от напряженного состояния и физико-меха-нических свойств горных пород.
Метод регистрации электромагнитного излучения (электрометрия). Измеряется количество сигналов электромагнитной эмиссии, возникших в исследуемом участке массива горных пород в заданный интервал времени. Основными преимуществами метода являются малая трудоемкость и высокая технологичность, обусловленная возможностью приема сигналов с помощью антенны без контакта с массивом. Данный метод целесообразно использовать
при прогнозе удароопасности горных пород с низкой электропроводностью и обводнённостью на участках с малым уровнем электромагнитных помех. Метод может быть реализован, например, с помощью прибора для регистрации электромагнитного излучения «Ангел». В сейсмической лаборатории рудника Шерегеш были проведены измерения в кровле выработки на глубину 1-6 м. Анализ полученных результатов показывает, что наибольшее сопротивление зафиксировано на расстоянии 2-3 метра. Это говорит о том, что в этом месте происходит расслоение кровли камня, которое может привести к обрушению потолочины. Наибольшие нарушения зафиксированы на рас-стоянии от 2 до 4,5 м. Следовательно, здесь необходимо производить разгрузку массива способом камуф-летного взрывания.
Приведение горных выработок в неудароопасное состояние
При проведении выработок в удароопасных породах прогноз удароопасно-сти и мероприятия по предотвращению горных ударов должны входить непосредственно в технологию проходки.
Приведение горных выработок, камер различного назначения и участков массива горных пород категории «Опасно» в неудароопасное состояние осуществляется путем создания защитной зоны с помощью камуфлетного взрывания, разгрузочных щелей, полостей и сочетанием перечисленных способов.
Кроме перечисленных могут применяться другие способы, разработанные для конкретных геологических и горнотехнических условий. Участки выработок категории «Опасно» приводят в неудароопасное состояние путем создания в краевой части массива пород защитной зоны шириной п, но не менее 2 м.
Ширина защитной зоны в очистных забоях может устанавливаться экспери-
ментально с учетом конкретных геологических и горнотехнических условий.
Защитная зона образуется путем создания в краевых (призабойных) частях массива полосы (слоя) разрушенных пород или сплошной щели при соблюдении следующих условий:
плоскость разрушенных пород (разгрузочной щели) как правило, перпендикулярна направлению действия максимальных напряжений в массиве;
размеры защитной зоны по длине (протяженности) выработки должны не менее чем на 2 м в подготовительных и не менее чем на 3 м в очистных выработках превышать протяженность удароопасного участка с каждой стороны.
Приведение массива горных пород в неудароопасное состояние выбуриванием щелей
Выбуривание щелей для создания защитной зоны - мера более эффективная, чем камуфлетное взрывание, но гораздо более трудоемкая. Щели выбуриваются сплошные либо с такими межскважинными (межшпуровыми)
промежутками, которые не позволяют накапливать в краевых частях энергию, достаточную для возникновения горного удара. Данный параметр для каждого месторождения определяется индивидуально.
Если сечению выработки необходимо придать полигональную (шатровую) форму, то вершину угла (шатра) следует располагать в местах характерных разрушений выработки (стреляние, шелушение и др.).
Расстояние между ближайшими бортами параллельных выработок и камер различного назначения на удароопасных участках до глубины 1000 м, как правило, должно быть не менее 4ds, где ds — наибольший размер поперечного сечения большей выработки, а при глубине более 1000 м — не менее 5ds.
Способ опережающей подготовки основания блока
Способ может быть использовано при подготовке оснований блоков, находящихся и условиях повышенного горного давления на месторож-дениях, отрабатываемых системами этажного и подэтажпого принудительного обрушения, а также этажно-камерными.
Способ осуществляют следующим образом:
Рудное тело, подготовленное полевыми откаточными выработками, в границах очистного блока вскрывают траншейными выработками. Вскрытие ведут встречными забоями с отгрузкой горной массы от проходки через скреперные полки 6 в состав. Параллельно с проходкой траншейных вы работок на них проходят зашитные щели, располагая их в контурах будущих рудоприёмных выработок на сопряжении с доставочными выработками, и разгружают массив между рудоприёмными выработками. Затем из траншейных выработок производят разбуривание всего объёма основания блока скважинами, например, с помощью установки КБУ-70. Производят инъектирование вяжущих веществ через скважины и закрепляют разгруженный массив основания за контуры рудоприёмной выработки и массив над траншейными выработками. После проходят доставочные выработки. Проходку откаточной выработки осу-ществляют встречными забоями после набора вяжущими веществами паспортной прочности. Одновременно с проходкой откаточной выработки проходят и оборудуют доставочные выработки, которые сбивают с траншейными выработками. С целью придания выработкам основания блока большей утой-чивости откаточную выработку проходят с применением контурного взрыва-
ния, а доставочные - с применением скваженных расширителей, либо фрез.
После оформления комплекса выработок основания блока и сбойки траншейных и доставочных выработок производят отбойку руды в контурах рудоприемнои выработки путем заряжения и взрывания скважин в пределах контура рудоприемнои выработки на защитные щели.
Другие методы
- Скорость подвигания подготовительного забоя.
— Коротко об авторах ----------------------------------------------------
Набатов В.В., Щербаков А.В. - Московский государственный горный университет.
------------------------------------- ДИССЕРТАЦИИ
ТЕКУЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ О ЗАЩИТАХ ДИССЕРТАЦИЙ ПО ГОРНОМУ ДЕЛУ И СМЕЖНЫМ ВОПРОСАМ
Автор Название работы Специальность Ученая степень
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ИНЬКОВ Виктор Николаевич Разработка метода оценки микротрещиноватости горных пород с использованием мощных лазерных ультразвуковых источников 25.00.16 к. т. н.
ЛИТВИНОВ Александр Геннадьевич Технология разработки интеллектуальных геоинформационных систем горнопромышленных комплексов 25.00.35 к. т. н.
- Фактор времени.
- Регулирование напряженного состояния массива изменением формы горной выработки.
- Направление действия главных напряжений.
- Взаимное расположение выработок.
Заключение
В связи с тем, что глубина разработок будет постоянно увеличиваться, очевидна необходимость изыскания и разработки новых методов снижения горного давления.
