CC BY
21
© А.А. Еременко, А.П. Гайдин, В.А. Еременко, 2002
УДК 622.063.23/.24:622.063.7
А.А. Еременко, А.П. Гайдин, В.А. Еременко
ОТРАБОТКА РАЗРЕЗНЫХ БЛОКОВ НА УДАРООПАСНОМ МЕСТОРОЖДЕНИИ
На глубоких шахтах месторождений Горной Шории и Хакасии применение системы разработки этажного принудительного обрушения с использованием компенсационной камеры, вогнутого забоя, низкой плоской подсечки, отработки рудных тел от центра к флангам и др. позволяет снизить количество проявлений горного давления в динамической форме с большой сейсмической энергией [1]. В условиях высоких горизонтальных напряжений, действующих в зоне очистной выемки вкрест простирания рудных тел, на стадии образования компенсационных камер зарегистрировано самообрушение их бортов, что
существенно нарушает технологию очистной выемки. Особенно сильно это проявлялось в первых разрезных блоках во вновь вводимых в эксплуатацию этажах [2]. Поэтому существенное значение при отработке опасных горизонтов на месторождениях имеет выбор местоположения разрезных блоков.
В настоящей работе приведены результаты экспериментальных исследований, выполненных при отработке разрезных блоков системой этажного принудительного обрушения в условиях аномально высоких напряжений в массиве горных пород. Определены условия формирования ударо-
опасной ситуации на Таштаголь-ском месторождении в период отработки разрезных блоков на разных глубинах в шахте.
Разрезной блок в этаже (-210) ^(-140) м (глубина 680^750 м от дневной поверхности) расположен в рудном теле № 6-9 (рис. 1). Рудное тело в пределах блока представлено двумя линзами, разделенными прослоем скарнов, мощностью 18^21 м. Пологое тектоническое нарушение представлено серией сближенных трещин с падением под углом 10^20°; мощность зоны от 1 до 5 м. Руды и породы между этими трещинами раздроблены и перемяты.
Ширина блока — 26,5, длина бурового горизонта — 78, высота — 70 м. Запасы руды в блоке 213,8 тыс. т. Удельный расход ВВ на отбойку составлял 0,615 кг/т. Потолочину блока обуривали пучками восходящих и горизонтальных скважин, подсечка - плоская под компенсационными камерами и траншейная под панелью блока.
Предусмотрено образование двух компенсационных камер прямоугольной и эллипсовидной
Рис. 1. Схема расположения разрезного блока в этаже (-210)-(-140) м: 1 - обрушеные породы; 2 - орт; 3 - пучки скважин; 4 - шпуры; 5 - отрезная восстающая выработка; 6 - слой I; 7 - слой II
Рис. 2. Результаты измерений методом электрометрии на гор. -140 м, орт 17
Рис. 3. Схема расположения выработок в блоке в этаже (-280)-(-210) м: 1 - орт; 2 -пучки скважин; 3 - подсечное пространство; 4 - компенсационные камеры
Рис. 4. Распределение толчков в массиве горных пород после взрыва: I - блок; Ь, 12... 144 - очередность возникновения толчков
форм с отбойкой слоя I на эти щели, затем слоя II на зажатую среду с последующей отработкой рудного тела от центра к флангам месторождения. Камеры расположены вкрест простирания рудного тела.
Ширина обрушаемых слоев блока I и II равна соответственно 11 и 11,5 м. Компенсационные камеры выполнялись путем взрывания сближенных зарядов ВВ на
отрезные восстающие. Ширина щелей 5^7,5 м; длина 22-н27м.
При ведении подготовительных и нарезных работ в районе блока участились случаи активного проявления горного давления в динамической форме. Неоднократно происходили толчки, стреляния и заколообразования.
Для определения уровня напряженного состояния массива производились измерения методом электрометрии. Измерения осуществлялись до начала очистных работ по подсечке и отрезке блока по мере образования подсечного пространства в блоке, компенсационной камеры и после массового взрыва.
На рис. 2 показан график измерения электрического сопротивления руды по восточной рудной линзе на гор. -140 м в орте № 17. Из графика видно, что в результате ведения работ происходила значительная пригрузка массива, на что указывает уменьшение почти на порядок (5.07.83 г.; 25.07.83 г.). С началом образования камеры произошла разгрузка массива в этом районе — увеличилось с (30.08.83 г.).
Период подготовки разрезного блока в нижерасположенном этаже (-280)^(-210) м (глубина
750^820 м от дневной поверхности) к массовому взрыву сопровождался динамическими явлениями. Так, после технологического взрыва для образования подсечного пространства произошли горные удары с эквивалентом по ВВ, равным соответственно 32 и 5 т. Затем произведен массовый взрыв на 7 компенсационных камер цилиндрической формы (рис. 3). Масса заряда ВВ составила 130 т. В течение 6 суток после взрыва зарегистрировано более 500 толчков с сейсмической энергией от 102 до 6,1 -106 Дж. Это по количеству в 40 раз больше, чем после взрывания разрезного блока в этаже (-210)^(-140) м. Развитие динамических явлений в горном массиве при взрыве происходит в три периода времени. Первый период с момента взрыва до 50 ч; второй — с 56 до 72 ч и третий с 91 до 110 ч. Максимальная энергия в первый, второй и третий периоды составила соответственно 6,1-106, 6,4-104 и 5,4-104 Дж, что обусловлено высокой концентрацией напряжений в массиве горных пород. Расстояние от центра
блока до очагов толчков колеблется от 43 до 423 м (рис. 4).
Следующий блок отрабатывался в зоне разгрузки со стороны южного фланга месторождения. В пределах блока мощность рудного тела составляла 18 м. Ширина блока — 27, длина бурового горизонта — 80, высота 70 м. Предусмотрено образование компенсационных камер эллипсовидной формы.
Сейсмическая энергия массового взрыва при отбойке руды в блоке №18 составила 7,4-107 Дж. После взрыва в течение суток произошло более 50 толчков с энергией 1,1-102^2,1-106 Дж, очаги которых в основном располагались в массиве горных пород северного фланга месторождения.
После взрыва район массива горных пород северного фланга разгрузился. Однако при обруше-
нии блока, расположенного со стороны северного фланга, сейсмическая энергия взрыва составила 109 Дж, и через 7 с после взрыва зарегистрирован микроудар с энергией 108 Дж. В результате микроудара на гор. -280 м в орте поднята почва и нарушен бетонный трап.
Произведено обрушение разрезного блока на Шерегешевском месторождении. Блок в этаже (325)^(395) м расположен в центральной части участка «Главный». Параметры блока следующие: длина — 95, ширина — 80 и высота 90 м. Отбойка блока производилась на 3 компенсационные камеры (рис. 5).
Для определения уровня напряженного состояния массива до и после массового взрыва производили измерения электрометрическим методом на горизонтах 325
Рис. 5. Схема расположения разрезного блока на участке «Главный» Шерегешевского месторождения. ОВ - отрезная восстающая выработка
и 395. После взрыва установлена пригрузка массива в районе ортов и полевых штреков на гор. 325 м. Значительная разгрузка в массиве горных пород наблюдалась в районе горных выработок в блоке № 302, при этом в массиве, где расположен блок № 311, зарегистрирована пригрузка. Поэтому следующим к отработке был подготовлен блок № 302.
Проведенные исследования показали, что для снижения возможности возникновения динамических явлений в районе разрезного блока в отрабатываемом этаже требуется вводить в эксплуатацию следующий блок в зоне разгрузки. При выемке разрезных блоков в полной мере снизить количество сейсмической энергии толчков не удалось из-за высокой концентрации напряжений и их миграции в массиве горных пород. Дальнейшее совершенствование технологии отработки разрезных блоков позволит шире использовать надежное геомеханическое обеспечение устойчивого состояния элементов системы разработки и массива горных пород в шахтном поле на глубоких горизонтах.
СПИСОК
ЛИТЕРАТУРЫ
1. Инструкция по безопасному ведению горных работ на
рудных и нерудных месторождениях (объектах строительства
подземных сооружений), склонных к горным ударам/ВНИМИ —
Л., 1989. — 57 с.
2. Опыт отработки разрезного блока в условиях напряженно-деформированного состояния массива/В.С. Лялько, В.М. Кирпиченко, А.А. Еременко //Горный журнал. — 1987. — № 1. — С. 26-28.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ
Еременко А.А., Гайдин А.П., Еременко В.А. — Институт горного дела СО РАН Новосибирск.
«НЕДЕЛЯ ГОРНЯКА-2001» СЕМИНАР № 4
