CC BY
53
СОВРЕМЕННЫЕ ГОРНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
ОСОБЕННОСТИ ВЕДЕНИЯ ГОРНЫХ РАБОТ УДК 622.831.32
В УДАРООПАСНЫХ УСЛОВИЯХ
В.В. Пакулов, аспирант каф.
ПРМПИ, ЧитГУ
Научные интересы: вовлечение хвостов обогащения в эксплуатацию рудных месторождений подземным способом и изыскание новых способов управления горным давлением.
В последние десятилетия пристальное внимание специалистов во всех странах с развитой горнодобывающей промышленностью приковывает проблема динамических проявлений горного давления при ведении подземных работ - проблема горных ударов. Многие шахты и рудники во всех горнопромышленных регионах давно столкнулись с этой проблемой непосредственно. На примере ОАО "ППГХО" рассмотрен вопрос проявления горного удара ■
FEATURES OF DEVELOPMENT OF MINING OPERATIONS IN ROCK-BUMP
HAZARDOUS CONDITIONS
Per the last decades the steadfast attention of the experts in all countries with a developed mining industry is fix to problem of dynamic rock pressure manifestations at management of underground operations - problem of rock bumps. Many shafts and ore mines in all mining locales for a long time have confronted with this problem immediately. On an example public corporation "PPGHO" the problem of development of a rock bump is considered ■
* * *
В последние годы на отечественных рудниках наблюдаются динамические проявления горного давления в виде самопроизвольно возникающих шелушений, отслоений, вывалов и обрушений пород, породных взрывов и горных ударов, приводящих иногда к человеческим жертвам, разрушению горных выработок и нарушению в целом ритма работы подземного предприятия.
Увеличение объемов добычи руд, большое разнообразие горно-геологических условий и условий эксплуатации месторождений, рост глубины горных работ способствуют массовости возникновения этих явлений.
К настоящему времени на отечественных рудниках зафиксировано более двух десятков горных ударов. При разработке глубочайших месторождений мира (ЮАР, Индия) таких событий на один-два порядка больше. Характеристики некоторых горных ударов, произошедших на отечественных рудниках, приведены в таблице [1].
Горный удар - мгновенное хрупкое разрушение целика или краевой части массива, проявляющееся в виде выброса руды (породы) в подземные выработки с нарушением крепи, смещением машин, механизмов, оборудования и вызывающее нарушение технологического процесса. Удар сопровождается
резким звуком, сильным сотрясением горного массива, образованием пыли и воздушной волной. Выделяют горно-
тектонический удар, который связан с напряжением, возникающим в тектони-чески-нарушенных месторождениях.
Характеристики горных ударов отечественных рудников (по ВНИМИ [1])
Название рудника и дата удара Место произошедшего горного удара Энергия, Дж Выброс породы, 3 м Глубина, м
СУБР. Шахта 15-15 бис. 15.08.84 г. Блок 10 сев., гор. -365 м, отм. - 329,4 м 2,3 • 106 330 530
СУБР. Шахта 14-14 бис. 15.01.86 г. Район блока 4 юг -5 юг, гор. - 500 м, отм. - 480,3 м 2,5104 285 680
СУБР. Шахта 13-13 бис. 26.04.86 г. Блок 30 сев., гор. -320 м, отм. - 281,3 м 1,5104 950 480
ПО “Дальполи-металл”. Рудник “Приморский”. 24.07.86 г. Верхняя часть мкц блоков 11-208 и 12208 от почвы штрека 205, гор. - 76 0 м - 12 215
ПО “Апатит”. Рудник “Кировский”. 19.03.86 г. Гор. - 172 м, разрезы 35-36 (тоннельный отряд) - 30 200
ПО “Сибруда”. Рудник “Ташта-гольский”. 27.11.84 г. Гор.-140 м, северозападный полевой штрек в районе 1013 ортов - 148 665
ПО “Южрал-золото”. Шахта “Центральная”. 17.05.87 г. Блок 83, жила северная Октябрьская - 35 470
Рудник “Умбозеро” - 109 200 350
Ш. “Курбазакская” ЮУРБ - 1010-1011 150 400
При подземной разработке руд особое внимание уделяется вопросам устойчивости горного массива в условиях напряженно-деформированного
его состояния при проведении выработок (горизонтальных и вертикальных), ведении очистных работ (выбор систем разработок и их параметров), налегающей толщи пород и тектонической осо-
бенности залегания месторождения. Кроме применения различного рода крепей и способов упрочнения пород, устойчивость горных выработок может быть достигнута рациональным расположением выработок в массиве, применением охранных целиков, разгрузочных скважин, выбором технологий проведения, а также созданием службы на
рудниках по прогнозированию горных ударов.
Причины горных ударов устанавливаются и объясняются практикой разработки месторождений.
14 мая 2005 г. в 22 ч 19 мин в эксплуатационном блоке 6А-1114 месторождения “Антей” ОАО “11111 ХО”, произошел горный удар мощностью аналогичной сотрясению от взрыва в шахте 10 тонн ВВ. Эксплуатационный блок 6А-1114 расположен между X и XI горизонтами в интервале высотных отметок 63119 м, который относится к опасным по горным ударам.
В октябре 2003 г. по локальному проекту были начаты работы по проходке разгрузочных штреков № 1, 2 на гор. +115,3 м, и на гор. +66,2 м. В июне 2004 г. приступили к проходке разгрузочного штрека на гор. +88,2 м. В результате проходки разгрузочных штреков блок 6А-1114 оказался разделен по высоте на три части. В августе 2004 г. была произведена взрывная разгрузка, взрыванием нисходящих (в подэтаже +88,2 м - +66,2 м) и восходящих (в подэтаже +88,2 м - +115,3 м) скважинных зарядов по проекту, представленному на рис. 1. В результате взрывных работ была выполнена разгрузка напряженного блока 6А-1114 путем образования единой разрезной щели. После ввода в эксплуатацию в августе 2004 г. в блоке начались очистные работы с развитием фронта работ на разгружаемые целики в подэтажах (+113 м - +88,2 м), (+88,2 м - +66,2 м), и на массив в подэтаже (+66,2 м - +60,0 м).
На момент аварии на слое № 4 и на слое № 11 в работе находились заходки № 1, 2, горные работы по этим заходкам велись под искусственной кровлей с креплением рамами НКР с разбежкой 2 м, затяжкой кровли доской и паспортным отставанием крепи 5 м от груди забоя.
При осмотре выработок, окружающих район аварии, выявлено следующее:
1) в орте блока 6А-1114 в районе тектонического шва № 13 произошло обрушение заколов и кровли объемом 0,3 м3;
2) в орте блока 6А-1114 в районе тектонического шва № 160 произошло небольшое поднятие (до 5 см) бетонной дорожки и рельсового пути, на дорожке появились трещины.
Измерения расстояний между реперами наблюдательных станций в районе тектонического шва № 160 показало следующее:
- по орту 6А-914 конвергенции бортов не произошло;
- по орту 6А-1014 конвергенция составила 15 мм за период с 21.04.05 г. по
14.05.05 г.;
- по орту 6А-1114 конвергенция составила 17 мм за период с 11.05.05 г. по
14.05.05 г.
Осмотр места аварии в блоке 6А-1114 показал следующее:
1) слой № 4. По обеим заходкам (№ 1, 2) и на сопряжении со слоевым ортом произошло обрушение части закладочного массива в кровле на высоту от 0,5-1,3 м с полным разрушением крепи. Длина участка обрушения составила 25 м, объем обрушившейся закладки - 110 м3. В Южной заходке № 2 за участком обрушения на протяжении 10 м крепь нарушена, искусственная кровля разрушена на высоту
0.4 м. В Северной заходке № 1 за участком обрушения на протяжении 25 м крепь пригружена, местами значительно;
2) слой № 11. На борту слоевого орта между уклоном и заходками не отслоившиеся заколы. По обеим заходкам (№
1, 2) искусственная кровля обрушена на протяжении 10 и 7 м от сопряжения со слоевым ортом. Высота обрушения составляет от 0,7-1,3 м, объем обрушившейся закладки - 55 м . В заходке № 1 в
25 м от сопряжения из правого (восточного) борта произошло обрушение породы 1 м ;
3) рудоспуск блока 6А-1114/1, бывший незаполненным, после динами-
ческого проявления горного удара оказался засыпанным до кровли 11 слоя обрушившейся с бортов горной массой. Объем обрушившейся породы составляет 20 м3.
Рис. 1. Схема разгрузки блока 6А-1114
Причиной горно-тектонического удара стал целик, который образовался в результате недозаряда верхней части взрывных скважин и явился крупным концентратором потенциальной энергии.
Как показывает приведенная выше информация, горные удары являются грозным инструментом воздействия на проходческие и очистные работы. Поэтому выемка руд в удароопасных уча-
стках, проходка подготовительных выработок имеют существенные отличия. Прежде всего, это выражается в организации эффективного и надежного мониторинга прогнозирования горных ударов и выявления границ удароопасных участков. При этом важным является установление направлений главных напряжений для выбора ориентации выра-
боток при их проходке. В удароопасных участках проходческие и очистные работы базируются на исключении горных ударов. Важно не допустить опасность накопления потенциальной энергии, осуществлять своевременную разгрузку участков, находящихся в предельном напряженном состоянии (рис. 2).
I - III - последовательность взрывания секций
Рис. 2. Схема расположения зарядов в варианте с восходящими скважинами
Поглощению избыточной потенциальной энергии способствуют закладочные массивы с заданными свойствами, податливые естественные целики. Технология очистной выемки должна исключать появления концентратов напряжений в ходе очистных работ (острые углы в очистном забое, целики внутри выемочных участков). В каждом отдельном случае, применительно к конкретным горно-геологическим условиям необхо-
димо проведение комплексных научных исследований.
ЛИТЕРАТУРА
1. Каталог горных ударов на рудных и нерудных месторождениях. Североуральское, Таштагольское, Октябрьское (Норильск), Юкспорское, Кукисвумчоррское (производственное объединение “Апатит”), Кочкарское и другие месторождения. - Л: ВНИМИ, 1989. - 182 с.
