CC BY
34
Л.И. Сосновский, В. А. Филонюк, А.Н. Авдеев, А. А. Жуков, 2009
УДК 622.272
Е.Л. Сосновская, В.А. Вицинский, Л.И. Сосновский,
В.А. Филонюк, А.Н. Авдеев, А.А. Жуков
ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ПОДЗЕМНОЙ ГЕОТЕХНОЛОГИИ КРУТОПАДАЮЩИХ СБЛИЖЕННЫХ ЖИЛ НОВО-ШИРОКИНСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ
Я а стадии проектировании и строительства подземных рудников важно для безопасной и эффективной эксплуатации своевременно определять параметры геотехнологий с учетом геологических и геомеханиче-ских условий горных массивов. Авторами указанные вопросы решались на Но-во-Широкинском месторождении.
Ново-Широкинский рудник планируется ввести в эксплуатацию в 2009 г. Рудные тела представлены сближенными залежами сульфидных и окисленно-сульфидных руд, содержащих золото, цинк, свинец и другие металлы. Вмещающие породы - метаморфизованны-ми андезитами. Породы и руды характеризуются следующими физикомеханическими свойствами. Средняя плотность составляет 28-50 кг/м3, предел прочности на сжатие в образце -107,2 МПа, на растяжение - 11,9 МПа.
В процессе исследований определены натурными измерениями методом щелевой разгрузки по методике ИГД УрО РАН [1] первоначальные напряжения горного массива (табл. 1). Установлено, что в пределах уровня до подошвы горы (глубина разработки 70-220 м) максимальные напряжения действуют вертикально. Горизонтальные напряжения составляют 0,7-0,8 от вертикальных. Обосновано, что ниже подошвы горы на
глубинах 220-620 м напряженное состояние горного массива изменяется Вертикальные напряжения и горизонтальные напряжения, действующие по простиранию рудных тел (продольные) примерно равны. Горизонтальные напряжения, направленные вкрест простирания рудных тел (поперечные) в 1,6 выше вертикальных.
Величины напряжений можно определить по формулам ае =уИ; оПр =1,0■ уИ; оп =1,6■ уИ, (1)
где ае — вертикальные напряжения, МПа; у - плотность пород и руд, МН/м3; Н -глубина горных работ, м; опр - продольные напряжения, МПа; <зп - поперечные напряжения, МПа.
По данным моделирования способом фотоупругости по методике ИГД УрО РАН определены величины коэффициентов концентрации в опасных участках отработки сближенных рудных тел. [1] Схемы моделей представлены на рис. 1. Модель 1 производилась для условий совместной отработки рудных тел мощностью 10 м при высоте этажей 50 м. Модель 2 - для раздельной выемки жил с междужильным целиком 10 м. Модель 3 для тех же условий с междужильным целиком 20 м. Графики распределения коэффициентов концентрации напряжений представлены на рис. 2.
Таблица 1
Данные первоначальных напряжений горного массива
для расчёта параметров конструктивных элементов систем
разработки для глубин 70-620 м
Глубина разработки от поверхности, м Значения напряжений, МПа
Вертикальное <5в Продольное <5пр Поперечное <5п
70 -2,0 -1,4 -1,6
120 -3,4 -2,4 -2,7
170 -4,8 -3,4 -3,8
220 -6,3 -4,4 -5,0
270 -7.7 -7.7 -12.3
320 -9.1 -9.1 -14.6
370 -10.5 -10.5 -16.9
420 -12,0 -12,0 -19.2
470 -13.4 -13.4 -21.4
520 -14.8 -14.8 -23.7
570 -16.3 -16.2 -26,0
620 -17.7 -17.7 -28.3
Модель 1
Модель 2
о;о
Модель 3
9
Рис. 1. Схемы моделей отработки сближенных рудных тел: 1-камера; 11-точка измерения и ее номер, III - ось симметрии, IV - штрек
На основе значений первоначальных напряжений и их коэффициентов концентрации определены напряжения при отработке сближенных рудных тел в опасных участках кровли верхней и почвы нижней камер, междуэтажных целиков, крайних и сближенных стенок
камер в зависимости от толщины меж-дужильного целика 1г.. Напряжения в опасных участках камер и целиков рассчитывались из выражения
а = к -а + к -а
(2)
где а - напряжения в опасном участке выработки, МПа; Кв, Кп - коэффициенты концентрации напряжений от действия вертикальных и горизонтальных единичных нагрузок.
По данным расчетов строились графики напряжений (рис. 3). При сравнительной оценке расчетных напряжений с допустимыми оценивалось устойчивость конструктивных элементов
разработки сближенных рудных тел. Допустимые напряжения определялись из уравнения
а°б - К
адоп = „ С , (3)
К
дл
где а°б- предел прочности на сжатие или растяжение горных пород в образце, МПа; Кс - коэффициент структурного ослабления; Кдл - коэффициент
длительной прочности.
Коэффициент структурного ослабления определялся по методике ВНИМИ. Коэффициент длительной прочности -Института физики и механики горных пород АН Киргизстана [2].
Рис. 2. Графики распределения коэффициентов концентрации Кв и Кп при отработке сближенных рудных тел в опасных участках кровли верхней и почвы нижней камер (рис. 1 а, точки 3,8,11,16), междуэтажных целиков (рис.1 б, точки 4,7,12,15), крайних (рис. 1 в, точки 1,10,5,14) и сближенных стенок камер (рис. 1 г, точки 2,9,6,13) в зависимости от толщины междужильного целика 11, (рис. 1, модели 1-3).
Анализ установленных зависимостей распределения напряжений на контуре мер и целиков позволяет отметить следующее.
Кровля верхней и почва нижней камер до глубины 400 м характеризуются устойчивым состоянием при различной ширине междудаечного целика. (см. рис. 3, а) При увеличении глубины разработки более 400 м они будут неустойчивы. Принимаемые при моделировании высоты потолочины и надштрекового целика, равные 3 м, очевидно, будут обеспечивать устойчивость до горизонта 400 м.
Междуэтажный целик, равный 9 м будет устойчив до глубины 400 м (см. рис.. 3, б). Крайние стенки камер также будут устойчивы до глубины 400 м (рис.
3, в).
Междудаечный целик оценивается расчетными напряжениями меньшими допустимых значений даже при больших глубинах (до 600 м и более). Толщину междужильного целика рекомендовано принимать не на основе оценки напряжений в нем, а по оценке его устойчивости от влияния взрывных работ. По опыту работ на золоторудных месторождениях при
Рис. 3. Графики напряжений в опасных участках сближенных рудных тел: в кровле верхней и почве нижней камер (а), междуэтажного целика (б) и, крайних (в) и сближенных (г) стенок камер в зависимости от толщины междужильно целика: 1, 2, 3 - соответственно на глубинах 200 м, 400 м, 600 м
мелкошпуровой отбойке он может составлять не менее 3 м, при скважинной -5 м. [2]
Для условий разработки на глубинах 400 м и более необходимо разрабатывать мероприятия по разгрузке напряжений в целиках и стенках камер или переходить на геотехнологии безцеликовой выемки запасов сближенных жил.
Основные выводы и рекомендации исследований использованы при разработке Временных указаний по управлению геомеханическими процессами и по определению параметров конструктивных элементов систем разработки на Ново-Широкинском месторождении.
1. Влох Н.П. Управление горным давле- 2. Технология разработки золоторудных
нием на подземных рудниках / Н.П. Влох. - М.: месторождений / В.П. Неганов, В.И. Ковален-
Недра, 1994. -208 с. ко, Сосновский Л.И. и др.; под редакцией Не-
ганова В.П.- М. Недра, 1995. - 336 с. ЕШ
Коротко об авторах
Сосновская Е.Л. - кандидат геолого-минералогических наук, доцент кафедры общеинженерных дисциплин Иркутского государственного технического университета,
Вицинский В.А. - технический директор ООО «Русдрагмет»,
Сосновский Л.И. - доктор технических наук, профессор кафедры разработки месторождений полезных ископаемых Иркутского государственного технического университета, Филонюк В.А. - доктор геолого-минералогических наук, профессор кафедры геологической съемки, поисков и разведки месторождений полезных ископаемых Иркутского государственного технического университета,
Авдеев А.Н. - доцент кафедры горных машин Иркутского государственного технического университета,
Жуков А.А. - старший преподаватель кафедры разработки месторождений полезных ископаемых Иркутского государственного технического университета,
Статья представлена Иркутским государственным техническим университетом.
А
----------------------------------- ДИССЕРТАЦИИ
ТЕКУЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ О ЗАЩИТАХ ДИССЕРТАЦИЙ ПО ГОРНОМУ ДЕЛУ И СМЕЖНЫМ ВОПРОСАМ
Автор Название работы Специальность Ученая степень
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ВАЛУЕВ Андрей Михайлович Применение формализма гибридных систем в моделях управления переключаемыми производственными процессами (с приложениями к задачам горной промышленности) 05.13.18 д.ф.-мат.н.
КУЗЬМИН Александр Владимирович Повышение эффективности обогащения углей на основе применения вакуумнопневматического способа сепарации 25.00.13 к.т.н.
