CC BY
36
В.О. Шеховцова
аспирантка, ст. преподаватель ФГБОУ ВПО «СибГИУ»
В.С. Шеховцов
д-р техн. наук, проф., зав. кафедрой ФГБОУ ВПО «СибГИУ»
УДК 622.027
СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ И ПРОГНОЗНОГО РАСЧЕТА ПАРАМЕТРОВ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНОЙ ПОРОДНОЙ ПОДУШКИ ПРИ РАЗРАБОТКЕ СЛЕПЫХ РУДНЫХ ЗАЛЕЖЕЙ С ПРЕДЕЛЬНО УСТОЙЧИВЫМИ ОБНАЖЕНИЯМИ
Изложен способ формирования и прогнозного расчета предохранительной подушки из принудительно обрушаемых и самообрушающихся пород при разработке слепых рудных залежей. Ключевые слова: СЛЕПЫЕ ЗАЛЕЖИ, ПРЕДЕЛЬНО УСТОЙЧИВЫЕ ОБНАЖЕНИЯ, СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНОЙ ПОДУШКИ, ПРОГНОЗНЫЙ РАСЧЕТ
На ряде рудников Кривого Рога (Украина), Лениногорского полиметаллического комбината (Казахстан), Алтая, Урала, Дальнего Востока, юга Западной Сибири имеются многочисленные примеры отработки слепых рудных залежей [1].
На эксплуатируемых в настоящее время железорудных месторождениях Горной Шории и Хакасии (Казское, Таштагольское, Шерегешевское, Абаканское) более 80 % разведанных запасов залегают в слепых рудных залежах. При разработке таких залежей естественного самообрушения налегающих пород, как правило, не происходит и образуются пустоты значительного объема. Например, при разработке слепого рудного тела «Дальнее» в крепких устойчивых породах на руднике Темир-Тау [2] образовалась пустота объемом около 1,5 млн м3. Значительный объем пустот (более 10 млн м3) накоплен на рудниках Криворожского угольного бассейна [1].
Безопасность отработки слепых рудных залежей требует или ликвидации пустот, возникающих при выемке полезного ископаемого, или определения критериев устойчивости налегающей толщи с целью принятия соответствующих мер безопасности. Ликвидация пустот требует значительных капитальных затрат, порой превосходящих затраты на добычу полезного ископаемого, поэтому предрас-чет устойчивости налегающей толщи, изыскание надежных мер безопасности на случай внезапного обрушения налегающей толщи, разработка ра-
циональной и безопасной технологии отработки слепых рудных залежей являются актуальными проблемами. Прогнозная оценка устойчивости обнажений вмещающих пород для выбора безопасного способа отработки слепых залежей на железорудных месторождениях Горной Шории и Хакасии осуществляется по методике, изложенной в Инструкции [3].
В случаях предельно устойчивого и неустойчивого состояния обнажений рекомендуется создание предохранительной подушки, которая может быть образована оставлением части отбитой руды или принудительным обрушением вмещающих пород (определяется проектом).
Известный способ образования предохранительной породной подушки [4] имеет следующие недостатки:
• обрушение породы внутри свода естественного равновесия из крупноблочных структур не обеспечивает создание предохранительной подушки достаточного аэродинамического сопротивления;
• наличие мелкокусковой фракции в самообрушающихся породах приводит к преждевременному проникновению их в отбитую руду и повышает разубоживание.
Для повышения безопасности разработки слепых рудных залежей и улучшения показателей извлечения при выпуске под самообрушающимися мелко-
кусковыми породами разработан способ формирования предохранительной подушки [5]. Формирование предохранительной подушки для предельно устойчивых обнажений осуществляют принудительным обрушением налегающей породы на высоту, определяемую из эмпирического выражения:
h
обр
0,4 Нв К р
(1)
где Иобр> - высота обрушения налегающей породы над залежью, м;
Иеп - высота выработанного пространства, м; Кр - коэффициент разрыхления обрушенных пород [6].
Принудительное обрушение налегающей толщи осуществляют пучками глубоких скважин, причем пучки скважин распределяют по площади об-рушаемого блока неравномерно с уменьшением их количества к центру площади блока, при этом осуществляют недозаряд скважин, расположенных над компенсационной камерой. Диаметр среднего куска принудительно обрушаемых пород для создания предохранительной подушки (либо необходимый удельный расход ВВ при заданном среднем куске породы) рекомендуется определять по эмпирической зависимости [7]:
йср = 5,2 / / д + 68,
(2)
где ё - диаметр среднего куска, мм;
„сР
/ - коэффициент крепости пород по М.М. Про-тодьяконову;
д - удельный расход ВВ на отбойку, кг/т.
Рисунок 1 - Схема к расчету предохранительной подушки
глубоких скважинах, пробуренных по породам над рудным телом с удельным расходом ВВ на отбойку 0,5 кг/т;
6) коэффициент разрыхления принудительно обрушенных пород - 1,35.
Требуется определить минимально необходимую толщину предохранительной подушки для первого и второго этажей.
Определяем высоту обрушения налегающих пород над залежью для создания предохранительной подушки на первом этаже по выражению (1):
И =(0,4*Нвп)/Кр=(0,4*55)/1,35=16 м,
Для условий Казского рудника проведены прогнозные расчеты образования предохранительной подушки при отработке слепой залежи на двух этажах с предельно устойчивым обнажением налегающих пород (рисунок 1).
где И =И — И = 70 - 15 = 55 м (И -высота эта-
в.п. э дн к э
жа, м; И - высота днища блока, м).
Тогда толщина предохранительной подушки на первом этаже составит:
Исходные данные для расчета:
1) высота этажа - 70 м;
2) предельно устойчивые состояния налегающих пород (возможно обрушение налегающих пород в объеме свода естественного равновесия);
3) высота днища блока - 15 м;
4) выработанное пространство изолировано;
5) образование подушки взрыванием зарядов в
И =И , хК =16*1,35=22 м.
п.п обр. р '
Находим толщину предохранительной подушки для второго этажа при высоте выработанного пространства, определяемого из выражения:
И11 =2Н +И Р-И -И.
в п э обр п п дн
=140+16-22-15=119 м.
Толщина предохранительной подушки на втором этаже составит:
И11 =0,4И11 =0,4*119=48 м.
п.п в.п.
В связи с тем, что предохранительная подушка с первого этажа будет перепущена на второй, необходимо будет дополнительное создание породной подушки толщиной:
Ак =И11 -И =48-22=26 м.
п.п. п.п. п.п.
При этом обрушить необходимо И1 ^ /Кр = =26/1,35 = 19 м налегающих (вмещающих) пород.
Диаметр среднего куска породы в предохранительной подушке определяется по выражению (2):
ёср=5,2//ц+68=255 мм.
Расчетами установлено, что толщина предохранительной подушки для первого этажа составит -22 м, для второго - 48 м. По методике, изложенной в Инструкции [3], были проведены расчеты, которые показали, что минимально необходимая толщина предохранительной подушки для первого этажа составит 20 м, для второго - 45 м, т.е. отклонение по сравнению с предложенной зависимостью составило в пределах 10-11 %, что вполне допустимо для прогнозных расчетов. Отсюда следует вывод, что предложенная упрощенная методика обоснования прогнозной толщины предохранительной подушки
вполне приемлема для практического использования.
Предложенный способ формирования и прогнозного расчета предохранительной подушки при выемке слепых рудных залежей позволит более эффективно осуществлять разработку рудных тел с предельно устойчивыми обнажениями.
Выводы
1. Для безопасной и эффективной отработки слепых рудных залежей при предельно устойчивом и неустойчивом состояниях обнажений рекомендуется создание предохранительной подушки из руды или обрушенных налегающих пород.
2. Способ формирования предохранительной подушки отличается тем, что принудительное обрушение налегающей толщи осуществляют пучками глубоких скважин на расчетную величину, причем пучки скважин распределяют по площади обрушаемого блока неравномерно с уменьшением их количества к центру площади блока, при этом осуществляют недозаряд скважин, расположенных над компенсационной камерой.
3. Разработанный способ формирования предохранительной подушки и прогнозного расчета ее толщины позволит безопасно и эффективно отрабатывать слепые рудные залежи с предельно устойчивыми обнажениями.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИМ СПИСОК
1 Именитов, В.Р. Локализация пустот при подземной добыче руды / В.Р. Именитов, В.Ф. Абрамов, В.В. Попов. - М: Недра, 1983. - 192 с.
2 Стружкин, Н.И. Отработка слепого рудного тела на руднике «Темир-Тау» / Н.И. Стружкин, В.С. Шеховцов,
A.Д. Барановский [и др.] // Горный журнал. - 1969. - № 12. - С. 15-17.
3 Инструкция по условиям безопасной отработки слепых рудных залежей на железорудных месторождениях Горной Шории и Хакасии. - Новокузнецк: ВостНИГРИ, 2006. - 58 с.
4 Авт. св. 1532705 СССР, МКИ Е21С41/06. Способ разработки месторождений полезных ископаемых / М.В. Курленя, А.М. Фрейдин, В.А. Усков, Н.Н. Хрусталев, Ю.Д. Науменко, В.П. Листратенко, В.Х. Беркович; ИГД СО АН СССР. - № 4387683, заявл. 02.03.1988; опубл. 30.12.1989.
5 Пат. 2415267 Российская Федерация, МПК Е21С 41/22. Способ разработки слепых рудных залежей /
B.С. Шеховцов, В.О. Шеховцова, Т.В. Лобанова, Л.М. Цинкер, О.В. Залесская, Г.Г. Монингер; СибГИУ. - № 2009137145/03; заявл 19.11.2009; опубл. 27.03.2011, Бюл. № 9.
6 Куликов, В.В. Выпуск руды / В.В Куликов. - М.: Недра, 1980. - 303 с.
7 Шеховцов, В.С. Подземная разработка сложноструктурных рудных залежей под мощными рыхлыми отложениями / В.С. Шеховцов. - Новокузнецк: СибГИУ, 1999. - 241 с.
METHOD OF FORMING AND PREDICTIVE Шеховцова Виктория Олеговна
CALCULATION OF THE PREVENTATIVE ROCK e-mail: [email protected]
PILLAR PARAMETERS WHEN WORKING BLIND Шеховцов Виктор Семенович
ORE DEPOSITS WITH THE EXTREMELY STABLE
OUTCROPS
V.O. Shekhovtsova, V.S. Shekhovtsov
Method of forming and predictive calculatrion of the
preventative rock pillar from forcely and naturally
collapsed rocks when working blind ore deposits.
Key words: BLIND DEPOSITS, EXTREMELY
STABLE OUTCROPS, METHOD OF
PREVENTATIVE PILLAR FORMATION,
PREDICTIVE CALCULATION
63
