CC BY
23
III. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ БЕЗОПАСНОСТИ ГОРНЫХ РАБОТ III. TECHNOLOGICAL QUESTIONS OF MINING WORK SAFETY
| Ю. А. Масаев // Yu.A. Masaev
канд. техн. наук, профессор ФГОУ ВО КузГТУ им. Т.Ф, Горбачева Почетный член Академии горных наук candidate of technical sciences, professor FGOU VO KuzGTU named after T.F. Gorbachev, Honorary Member of the Academy of Mining Sciences
I А. И. Копытов//
доктор техн. наук, профессор ФГОУ ВО КузГТУ им. Т. Ф. Горбачева, Руководитель Сибирского отделения Академии горных наук doctor of technical sciences, professor of FGOU VO KuzGTU after T.F. Gorbachev, Head of the Siberian Branch of the Academy of Mining Sciences
I В. Ю. Масаев// V.Yu. Masaev
канд. техн. наук, доцент Кемеровская государственная сельскохозяйственная академия, кафедра ландшафтной ар-хтектуры
candidate of technical sciences, associate professor Kemerovo State Agricultural Academy, Department of Landscape Architecture
УДК 622.831, 622.2, 622.235
ОСОБЕННОСТИ ПРОХОДКИ КОМПЛЕКСА ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК ПРИ РАЗРАБОТКЕ РУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ FEATURES OF MINE OPENING COMPLEX HEADING AT THE DEVELOPMENT OF ORE DEPOSITS
Рассмотрены особенности сооружения горных выработок в крепких породах с использованием глубоких скважин и многозабойной организации горнопроходческих работ при разработки рудных месторождений подземным способом. Приведены рекомендации по снижению напряженного состояния породного массива в приконтурной зоне за счет создания разгрузочных полостей, а также способов увеличения несущей способности породного массива за счет искусственного укрепления нарушенных горных пород.
The features of mine working construction in hard rocks with the use of deep boreholes and multi-face organization of mining opera-tions during the development of ore deposits with the underground method are consid-ered. Recommendations are given to reduce the stress state of the rock massif in the con-tour zone through the unloading cavities' creation, as well as ways to increase the bearing capacity of the rock massif through the artificial strengthening of disturbed rock.
Ключевые слова: ВЗРЫВНЫЕ РАБОТЫ; ПРИКОНТУРНЫЙ МАССИВ; БЛОК; БУРОВЫЕ ВЫРАБОТКИ; НАРЕЗНЫЕ ВЫРАБОТКИ.
Key words: BLASTING WORKS; CONTOUR MAS-SIF; BLOCK; DRILLING WORKINGS; CUT WORKINGS.
Геотехнология разработки железорудных месторождений подземным способом с отличаются от угольных месторождений. Месторождения Горной Шории представлены магнетитами с примесью целого ряда других минералов - кальцитов, хлоритов, кварцитов и др. Горизонтальная мощность таких залежей изменяется от 15-20 метров до 40-60 метров, а вместе с прослоями пустых пород до-
стигает 100-120 метров. Общая глубина таких залежей достигает 1500 м. С увеличением глубины залегания изменяются физико-механические свойства горных пород, повышается горное давление, усиливаются геодинамические явления в виде горных ударов. С начала 1970 г. на рудниках Горной Шории разработана и внедрена система разработки этажного принудительного обрушения руды и вмещающих пород пучками
59
Рисунок 1. Система этажного принудительного обрушения с вибровыпуском руды. Figure 1. The system of forced roof collapse with vibration output of ore.
параллельно-сближенных скважин и выпуском погрузо-доставочными установками ВДПУ-4ТМ (рис.1).
Для вскрытия и подготовки месторождения необходимо выполнение целого комплекса работ по проходке выработок различного назначения, протяженности, направления и размеров поперечного сечения, бурению шпуров и скважин в определенном направлении с учетом устойчивости и напряженного состояния массива горных пород и руд.
Горнопроходческие работы в блоке заключаются в проходке откаточных ортов 1 на расстоянии 27 м друг от друга по осям выработок. Из откаточной выработки с размещением почвы на уровне 2,2 м от головки рельс через 16 м друг от друга проходят камеры под виброустановки 2, которые соединяются между собой вентиля-
ционно-смотровой выработкой 3. Из камер под питатели проходят заходки под дучки 4. В торцевой части заходки разделывается камера 5 размерами 3x3x3 м, из которой на высоту 3-4 м до почвы горизонта подсечки поднимаются дучки 6. Последние перед началом очистных работ разделываются в воронки. Из дучек засекаются и проходятся выработки горизонта подсечки: траншейные орты 7 и разрезные панели 8. Выработки бурового горизонта 9 (буровые орты, штреки с заходками) проходятся на уровне кровли бывшего откаточного орта. Горизонт подсечки и буровой горизонт соединяются между собой отрезными восстающими 10. Максимальную протяженность (до 300 м) имеют откаточные выработки, длина нарезных выработок в пределах блока изменяется от 4 до 100 м.
Практика применения системы этажного
принудительного обрушения с вибровыпуском руды показывает, что наибольший объем в блоке занимают нарезные выработки сечением 3-4 м2 - 89,0 %, из которых 72,0 % составляют горизонтальные.
Наличие большого объема нарезных выработок малого сечения и высокая крепость горных пород предопределили преимущественно буровзрывной способ проходки, характеризующийся ограниченным применением высокопроизводительных буровых и погрузочных машин, а также существующую организацию труда при подготовке и нарезке блоков.
Как можно заметить, при подготовке и нарезке блоков создается густая сеть горных выработок, приводящих к изменению напряженного состояния породного массива, которое может привести к снижению устойчивости породных обнажений. Для предотвращения подобных нарушений предусматриваются следующие меры:
- расположение горных выработок с учетом соседних выработок и свойств окружающих горных пород;
- снижение напряженного состояния породного массива в приконтурной зоне за счет создания разгрузочных полостей, позволяющих снизить концентрацию действующих напряжений;
- применение способов увеличения несущей способности породного массива за счет искусственного укрепления нарушенных горных пород;
- выбор рациональной формы поперечного сечения горных выработок, обеспечивающих устойчивость породных обнажений;
- применение рациональных видов крепей горных выработок с учетом свойств породного массива.
Проведение горизонтальных выработок с применением скважинных зарядов вызывает повышенное воздействие взрыва на приконтурный массив, из-за чего создаются условия для преждевременного его разрушения во время эксплуатации данных выработок. Поэтому ограничивающими факторами для определения схемы расположения скважин при проходке выработок протяженностью менее 20 м необходимо считать назначение, условия эксплуатации и срок службы этих выработок.
Промышленные эксперименты по исследованию влияния разрушающего действия взрыва шпуровых и скважинных зарядов ВВ на приконтурный массив горизонтальных нарезных выработок в процессе их эксплуатации проводили в опытном блоке и для этой цели в скарнах
с коэффициентом крепости f = 16-18 и руде f = 14-15 с использованием глубоких скважин было пройдено 24 буровых заходок сечением 3,5 м2 и средней длиной 11,5 м. Из них 7 выработок - с использованием в приконтурной части взрывных скважин диаметром 70 мм, 3 выработки - с использованием в приконтурной части взрывных скважин диаметром 110 мм и 14 выработок - с применением взрывных скважин диаметром 70 и 110 мм для образования врубовой полости и последующим оконтуриванием до проектных размеров взрыванием шпуровых зарядов диаметром 43 мм. Скважины бурили заранее на полную проектную длину по направлению буровых заходок и при этом во всех выработках в комплекте вруба бурили компенсационные скважины диаметром 155 мм. Максимальная длина взрываемой секции составляла 6,0 м, общий вес заряда аммонита № 6ЖВ - 330 кг.
Наблюдения за состоянием приконтурной части выработок осуществляли ежемесячно в течение 1 года 8 месяцев, в процессе подготовки блока к массовому обрушению. Оценка состояния приконтурного массива выработок производилась с помощью маркшейдерской съемки по величине отклонения их сечения от проектных размеров (ДS), которое определяли как отношение площади поперечного сечения выработки в момент замера к площади ее проектного поперечного сечения ^пр), данные измерений фиксировались в журнале участкового маркшейдера. Затем через каждые 3 месяца производилась обработка и сравнительная оценка фактического состояния выработок с проектным, путем нанесения на маркшейдерский планшет. Результаты этих наблюдений приведены в табл. 1.
На основании приведенных данных (табл. 1) построены зависимости изменения площади поперечного сечения буровых выработок блока от срока их службы © с учетом влияния технологических операций, производимых в этот период до массового обрушения запасов руды (рис. 2).
Таким образом, установлено, что лучшая устойчивость приконтурного массива обеспечивается в выработках, пройденных с использованием взрывных шпуров и компенсационных скважин диаметром 43 и 70-110 мм. Увеличение сечения этих выработок незначительное и составляет около 2,5 % к полученному после проходки (рис. 2, а).
Устойчивость приконтурного массива выработок, пройденных с использованием оконту-ривающих взрывных скважин диаметром 70 мм, удовлетворительная. Непосредственно после проходки, в некоторых случаях в районе геологи-
Таблица 1. Результаты наблюдений за состоянием буровых выработок блока в период эксплуатации
после их проходки с использованием глубоких скважин Table 1. The block drilling workings state observation results during operation after they are drilled with deep boreholes
Срок службы выработки, мес. Схема с оконтуриЕ шпурами, d = ¡ающими 3 мм Схема с скважи оконтуривающими нами, d = 70 мм Схема с скважи оконтуривающими нами, d = 110 мм
S , м2 np' SA, м2 ф S % S , м2 np S^ м2 ф S % S , м2 np S^ м2 ф S %
3 3,5 3,85 10,0 3,5 3,87 10,7 3,5 3,92 12,0
6 3,5 3,85 10,0 3,5 3,90 11,6 3,5 3,96 13,0
9 3,5 3,86 10,5 3,5 3,92 12,0 3,5 4,02 15,0
12 3,5 3,88 11,0 3,5 3,94 12,5 3,5 4,11 17,5
15 3,5 3,89 11,3 3,5 4,07 16,5 3,5 4,34 24,6
18 3,5 3,92 12,0 3,5 4,16 19,0 3,5 4,77 36,5
20 3,5 3,94 12,5 3,5 4,26 21,8 3,5 5,07 45,0
ческих нарушений наблюдалось повышенное за-колообразование. И после уборки заколов дальнейшее заколообразование прекращалось. За период наблюдений сечение данных выработок увеличилось по отношению к проектному на 21 %, а по отношению к зафиксированному после проходки на 16,8 %, в том числе на 2 % - за период обуривания блока пучками глубоких взрывных скважин, на 2 % - за период производства массовых взрывов по образованию траншейной подсечки на высоту до 16 м и 8,8 % - за период производства массовых взрывов по образованию двух компенсационных щелей (рис. 2, б).
В выработках, пройденных с использованием оконтуривающих взрывных скважин диаметром 110 мм во всех случаях наблюдалось повышенное разрушение приконтурного массива за счет интенсивного заколообразования. Это привело к увеличению сечения выработок за 1 год и 8 месяцев до 45% по отношению к проектному и на 35 % к зафиксированному после проходки, в том числе на 5 % - за период обуривания блока пучками глубоких взрывных скважин, на 5 % - за период производства массовых взрывов по образованию траншейной сечки блока на высоту до 16 м на и на 25 % - за период производств массовых взрывов по образованию двух компенсационных щелей (рис. 2, в)
Опыты показали, что при использовании глубоких взрывных скважин диаметром 70 и 110 мм в приконтурной части нарезных выработок бурового горизонта наиболее интенсивное увеличение сечения происходит за счет заколообра-зования в период производства массовых взрывов по образованию компенсационных камер. В результате возрастают трудозатраты на уборку нависших кусков породы и руд с бортов и кровли выработок, а также на вскрытие пучков взрывных скважин и создаются опасные условия для
труда рабочих, занятых на подготовке и проведении массовых взрывов.
Установлено, что глубина законтурного разрушения выработок, пройденных с использованием глубоких скважин, линейно зависит от диаметра оконтуривающих скважин и срока службы выработок. При диаметре скважин 70 и 110 мм эта величина достигает через 1,5-2 года (к концу отработки блока) соответственно 0,2 и 0,4 м.При проходке подготовительно-нарезных выработок протяженностью менее 20 м наиболее целесообразно применение компенсационной и взрывных скважин для образования врубовой полости и оконтуривающих шпуров для доведения контуров выработок до проектных размеров. Область применения схем образования выработок блока с использованием врубовых и оконтуривающих скважин, врубовых взрывных и компенсационных скважин и только компенсационной скважины определяется протяженностью выработок, назначением их и сроком службы.
По результатам исследований рассчитаны и построены схемы расположения шпуров и скважин для разработки технологии подготовки и нарезки очистных блоков с использованием глубоких скважин (рис. 3).
Натурные исследования, а также анализ применяемых паспортов буровзрывных работ, позволили установить основные зависимости, необходимые для расчета рациональных параметров буровзрывных работ при проходке горных выработок как мелкошпуровым способом, так и с использованием глубоких скважин. Это является основой для создания технологий проходки откаточных ортов, выработок выпуска и доставки руды, выработок горизонта подсечки и бурового горизонта при подготовке и нарезке очистных блоков в мощных залежах руд с повышенным коэффициентом крепости.
3 ft У i 2 I5 IS
Рисунок 2. Зависимости изменения площади поперечного сечения буровых выработок блока (S) от срока их
эксплуатации (t) и способа проходки: а - с использованием компенсационной и взрывных скважин в комплекте вруба и оконтуривающих шпуров - D = 43 мм; б - с использованием взрывных скважин D = 70 мм для оконтуривания выработки; в - с использованием
взрывных скважин D = 110 мм для оконтуривания выработки. Figure 2. Dependences of the change in cross-sectional area of the drilling workings of the block (S) on the period of their
opera-tion (t) and the method of sinking: a - using compensation and blast holes in the set of the cut and contouring holes - D = 43 mm; b - using blast holes D = 70 mm for contouring the working; c - using blast holes D = 110 mm for contouring the working.
Рисунок 3. Схемы расположения шпуров и скважин для разработки технологии подготовки и нарезки очистных блоков. Figure 3. Layouts of holes and wells for tech-nology development of extraction blocks' preparation and cutting.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Руководство по проектированию, организации и проведению массовых взрывов на подземных рудниках филиалов Евразруды. - Новокузнецк, 2008. - 271 с.
2. Еременко, А. А. Совершенствование технологии буровзрывных работ на железорудных месторождениях Западной Сибири. - Новосибирск, «Наука», 2013. - 191 с.
3. Еременко, А. А. Проведение и крепление горных выработок в удароопасных зонах железорудных месторождений / А. А. Еременко, А. И. Федоренко, А. И. Копытов. - Новосибирск, «Наука», 2008. - 235 с.
4. Копытов, А. И. Экспериментально-теоретические основы совершенствования буровзрывных технологий проведения выработок на рудниках / А. И. Копытов, А. В. Ефремов, В. В. Першин. - Кемерово, 1999. - 155 с.
5. Казаков, Н. Н. Взрывная отбойка скважинными зарядами. - М.: «Недра», 1975. - 191 с.
6. Коростовенко, В. В. Технология и безопасность взрывных работ / В. В. Коростовенко, С. А. Вохмин, А. П. Андриевский. - Красноярск, 2005. - 118 с.
7. Копытов, А. И. Взрывные работы в горной промышленности / А. И. Копытов, Ю. А. Масаев, В. В. Першин. - Новосибирск, «Наука», 2013. - 510 с.
REFERENCES
1. Rukovodstvo po proyektirovaniyu, organizatsii i provedeniyu massovykh vzryvov na podzemnykh rudnikakh filialov Yevrazrudy [Guidance on the design, organization and conduct of mass explosions in the underground ore mines of Yevrazruda branches]. (2008). Novokuznetsk [in Russian].
2. Yeremenko, A.A. (2013). Sovershenstvovaniye tekhnologii burovzryvnykh rabot na zhelezorudnykh mestorozhdeni-yakh Zapadnoy Sibiri [Improving the technology of drilling and blasting operations at iron ore deposits in Western Siberia]. Novosibirsk: Nauka [in Russian].
3. Yeremenko, A.A., Fedorenko, A.I., & Kopytov, A.I. (2008). Provedeniye i krepleniye gornykh vyrabotok v pozharoopas-nykh zonakh zhelezorudnykh mestorozhdeniy [Mine workings' heading and supporting in fire hazardous zones of iron ore deposits]. Novosibirsk: Nauka [in Russian].
4. Kopytov, A.I., Yefremov, A.V., & Pershin, V.V. (1999). Eksperimental'no-teoreticheskiye osnovy sovershenstvovaniya burovzryvnykh tekhnologiy provedeniya vyrabotok na rudnikakh [Experimental and theoretical foundations for improving drilling and blasting technologies of working heading at ore mines]. Kemerovo [in Russian].
5. Kazakov, N.N. (1975). Vzryvnaya otboyka skvazhinnymi zaryadami [Explosive crushing with borehole charges]. Moscow: Nedra [in Russian].
6. Korostovenko, V.V., Vokhmin, S.A., & Andrievsky, A.P. (2005). Tekhnologiya i bezopasnost' vzryvnykh rabot [Blasting work technology and safety]. Krasnoyarsk [in Russian].
7. Kopytov, A.I., Masaev, Yu.A., & Pershin, V.V. (2013). Vzryvnyye raboty v gornoy promyshlennosti [Blasting works in mining industry]. Novosibirsk: Nauka [in Russian].
ПГО-МИСТ аэрозольная дезинфекция
Преобразует дезинфицирующую ждазсть в облако Сухого тумана I
О
о
о
Минимизирует расход реактива
15 мл/мин
Обработка помещений
До 60 мг
Безопасен
Безлюдная дезинфекция Экологичен
Программируем Возможность задать Время и период обработки
Легкий и компактный
Легко переносить
3 форсунки Быстрое обработка помещения
Минимализм
Вписывается в любой интерьер
Заливная горловина
Точное управление
В зависимости от м2
Органы управления
Распыление 2 канала
жидкость+воздух
Уникальный способ формирования тумана
Собственная емкость Позволяет использовать любые реагенты
Отложенный старт
После нажатия
ооо "горныи-цот
indsafe.ru
64
научно-технический журнал №2-2020
ВЕСТНИК
