Научная статья на тему 'Проявление горного давления в капитальных и подготовительных выработках, пройденных в соленосных породах на руднике «Интернациональный»'

Проявление горного давления в капитальных и подготовительных выработках, пройденных в соленосных породах на руднике «Интернациональный» Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

CC BY
328
25
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Аннотация научной статьи по энергетике и рациональному природопользованию, автор научной работы — С. А. Константинова, А. С. Кульминский, М. К. Сороченко

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.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по энергетике и рациональному природопользованию , автор научной работы — С. А. Константинова, А. С. Кульминский, М. К. Сороченко

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

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.

Текст научной работы на тему «Проявление горного давления в капитальных и подготовительных выработках, пройденных в соленосных породах на руднике «Интернациональный»»

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

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.