CC BY
24
УДК 622.831
С.А.КОНСТАНТИНОВА
Уральский научно-исследовательский и проектный
институт галургии, Пермь, А.С.КУЛЬМИНСКИЙ Рудник «Интернациональный» АК «АЛРОСА»,
Мирный, М.К.СОРОЧЕНКО Институт «Якутнипроалмаз» АК «АЛРОСА»,
Мирный
ПРОЯВЛЕНИЕ ГОРНОГО ДАВЛЕНИЯ В КАПИТАЛЬНЫХ И ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫХ ВЫРАБОТКАХ, ПРОЙДЕННЫХ В СОЛЕНОСНЫХ ПОРОДАХ НА РУДНИКЕ «ИНТЕРНАЦИОНАЛЬНЫЙ»
Приведены результаты натурных наблюдений за смещениями соленосных пород Чарской свиты в окрестности горных выработок на подземном руднике «Интернациональный», а также испытаний породных образцов. Обозначены причины негативных деформационных процессов в крепи выработок.
The paper reports the results of field survey of the Charra series salt-bearing rocks surrounding the permanent workings in the «International» Mine and the rock samples testing. The causes of the negative excavation support straining are specified.
Одним из основных горно-геологических факторов, оказывающих существенное влияние на характер деформирования вмещающих пород при разработке кимбер-литовых трубок «Интернациональная» и «Мир» в Якутии и, следовательно, влияющих на выбор системы и технологии подземной отработки и способов охраны капитальных и подготовительных выработок, является наличие мощных соленосных толщ (« 300 м) во вмещающих породах.
На руднике «Интернациональный», который начали строить в 1976 г. и запустили первую очередь только в 1999 г., по соле-носным породам Чарской свиты пройдены три горизонта: -200, -290, -380 м горнокапитальных и горно-подготовительных выработок на глубинах соответственно 599, 690 и 780 м. Протяженность выработок значительна, практически все они закреплены. В качестве крепи использованы бетон, железобетон, металлические арки, анкеры натяжного типа, установленные в кровле и в боках выработок по сетке 0,8 х 0,8 м2
В настоящее время практически во всех выработках наблюдаются негативные деформационные процессы той или иной интенсивности. Негативные проявления горного давления в камере ожидания, которая находится на горизонте № 6 (Н = 780 м) в 10 м от клетевого ствола, показаны на рис.1. Выработка имеет ширину 3,0 м, высоту 2,5 м и закреплена металлической арочной крепью с железобетонной затяжкой.
Для оценки интенсивности проявления горного давления, обусловленного ползучестью приконтурных соленосных пород, в экспериментальной выработке контурными и глубинными реперами была оборудована замерная станция и отобран керн для определения прочностных и деформационных показателей пород.
На графике зависимостей (рис.2) вертикальных и горизонтальных сдвижений при-контурных пород от времени наибольшие смещения пород с возрастающей скоростью отмечены в кровле экспериментальной выработки на глубине 1,5 м от породного кон- 91
Санкт-Петербург. 2004
UB, мм 14 12 10 8 6 4 2
Ur, мм
6
50 100 150 t, сут
Рис.2. Вертикальные (а) и горизонтальные (б) смещения приконтурных пород в камере ожидания на горизонте № 6 (Н = 780 м) рудника «Интернациональный» в 10 м от клетевого ствола L - расстояние от контура в глубь массива
U 18 16 14 12 10 8 6 4 2
Ur 10 8 6 4 2
50 100 150 t, сут
50 100 150 t, сут
Рис.3. Вертикальная (а) и горизонтальная (б) конвергенция породного контура конвейерного штрека на глубине Н = 801 м вблизи скипового ствола на руднике «Интернациональный»; L - расстояние от ствола по длине штрека
а
а
0
0
б
б
4
2
0
0
тура, что указывает на возможное трещино-образование (расслоение по контакту) и ускоренный прогиб породной пачки в кровле.
Лабораторные эксперименты на сжатие породных образцов проводили на испытательной машине ИР 5143 в соответствии с ГОСТ 21153.2-84 и ГОСТ 28985-91, на растяжение - на испытательной машине БУ-39 в соответствии с ГОСТ 21153.3-85. Установлено, что образцы каменной соли имеют следующие показатели: предел
прочности при одноосном сжатии асж = 20,97 МПа; предел прочности при растяжении стр = 0,93 МПа; модуль упругости Еу = 1,46 х 104 МПа; угол внутреннего трения ф и сцепление С соответственно 66° 13' и 2,21 МПа; предельный модуль деформации D = 1,67 х 103 МПа; предельная (критическая) продольная деформация 81 = 1,35 %.
В июне 2003 г. в горизонтальных выработках рудника «Интернациональный» были оборудованы в различных горно-
92 -
ISSN 0135-3500. Записки Горного института. Т.156
геологических и горно-технических условиях еще пять замерных станций.
На рис.3 показаны графики зависимости от времени вертикальной и горизонтальной конвергенции породного контура конвейерного штрека, который расположен в районе скипового ствола ниже горизонта № 6 (-380 м) на глубине Н = 801 м. Штрек имеет ширину 4,4 м и высоту 5,2 м, закреплен железобетонной крепью толщиной 0,5 м и непосредственно соединен со стволом. Противоположные стенки штрека, закрепленного железобетоном, жестко связаны горизонтальными металлическими балками. Наблюдаются интенсивные проявления горного давления, особенно на сопряжении конвейерного штрека со скиповым стволом. Имеются трещины в крепи. Горизонтальные балки прогнуты.
В результате анализа данных натурного эксперимента с июня 2003 г. по настоящее время установлено следующее.
Во всех экспериментальных выработках наблюдаются незатухающие во времени смещения приконтурных пород и конвергенция породного контура выработок со скоростями 0,25-3,0 мм/мес. Деформации приконтурных пород уменьшаются с увеличением глубины заложения реперов, т.е. с удалением от контура выработки в глубь массива. Конвергенция породного контура выработок и скорости деформирования приконтурных пород увеличиваются с увеличением глубины расположения выработок (на горизонте -380 м в два раза больше, чем на горизонте -200 м) и увеличением коэффициента изрезанности массива взаимовлияющими выработками. Отмечается разрушение пород в почве выработок: «пучение» и трещинообразование (расслоение породных пачек) в кровле и почве выработок на контакте каменной соли и доломитов и «отжим» пород в стенках выработок.
Уже сейчас однозначно можно сказать, что неудовлетворительное состояние крепи горно-капитальных и горно-подготовительных выработок в соленосных породах Чарской свиты на руднике «Интернациональный» вызвано ошибками проектирования (и, может быть, строительства...), когда на соляные и соленосные породы и породные массивы переносится опыт угольных и рудных месторождений, где породы в окрестности выработок имеют совершенно другие деформационные и реологические показатели.
Негативное проявление горного давления в горно-капитальных и горно-подготовительных выработках рудника «Интернациональный» обусловлено незатухающей во времени ползучестью соленосных пород, неблагоприятным напряженно-деформированным состоянием пород в окрестности комплекса взаимовлияющих выработок, а также отсутствием специальных мероприятий по «разгрузке» приконтурных пород.
Известно, что напряженно-деформированное состояние и устойчивость подземных сооружений зависят от целого ряда горно-геологических и горно-технических факторов. Такие горно-технические факторы, как форма, размеры и местоположение околоствольных выработок, а также способ их охраны, вид и параметры крепи являются управляемыми и позволяют еще на стадии проектирования обеспечить долговременную устойчивость подземного сооружения. Хотелось бы пожелать, чтобы при проектировании выработок в соленос-ных породах Чарской свиты строящегося рудника «Мир» были учтены в достаточной степени особенности деформирования и разрушения соленосных пород Чарской свиты.
- 93
Санкт-Петербург. 2004
