CC BY
44
1АР 8
АД НА СИМПОЗИУМЕ "НЕДЕЛЯ ГОРНЯ1
>А^МГГУ.я31яянваряя-я4яфевраляя2(
^ В.Н.
Калмыков,
Мещеряков, Илимбетов, 2000
УДК 622.272
В.Н. Калмыков, Э.Ю. Мещеряков, А.Ф. Илимбетов
1
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ И ГЕОМЕХАНИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ РАЗРАБОТКИ РУДНЫХ ТЕЛ ОКТЯБРЬСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ
Октябрьское месторождение медноколчеданных руд расположено в центральной части Бурибайского рудного района (Республика Башкортостан). На Октябрьском рудном поле выделено 64 рассредоточенных рудных тела, которые залегают на определенном стратиграфическом уровне согласно с вмещающими породами. Стратиграфический фактор обусловливает пласто- и линзообразную форму большинства рудных тел и их этажное расположению друг над другом. В среднем мощность рудных тел составляет 20-50 м, длина по простиранию 30-140 м, угол падения 10-30° глубина залегания 60430 м. Как правило, рудные тела включены в толщу серицит-хлорит-кварцевых пород, коэффициент крепости которых по шкале проф. М.М. Протодьяконова изменяется в широких пределах f= 5 - 16. Вмещающие породы представлены также дацитовыми пор-фиритами ^=14- 18) и туфопесчаниками ^=10 - 12). Коэффициент крепости руд составляет f = 8 - 12. Руды, порфириты и ту-фопесчаники устойчивые, метаморфизован-ные серицит-хлорит-кварцевые породы в основном средней устойчивости, включают несколько зон интенсивного дробления и рас-сланцевания, имеющих падение с запада на восток под углами 45-50°. Проведенными замерами трещиноватости выявлены две основные системы трещин с азимутами Апад = 30 -50° и углами падения а= 40 - 85° и Апад = 220 - 240°, а = 20 - 30°. Рудный массив, а также порфириты и туфопесчаники умеренно трещиноваты, интенсивность трещиновато-
сти серицит-хлорит-
кварцевых пород изменяется от 0,3 до одного- двух десятков трещин на метр. Площадь рудного поля характеризуется простыми гидрогеологическими условиями, фактический водоприток в шахту составляет в среднем 60 м3/час.
Рудные залежи месторождения разрабатываются подземным рудником более 30 лет этажно-камерной системой с твердеющей закладкой выработанного пространства при ширине камер 10-15 м, длина и высота камер ограничиваются соответственно размером конкретного рудного тела по простиранию и мощностью. Анализ данных практики 1978-1991 гг. показал, что большая часть отработанных камер по причинам растянутости во времени процесса отгрузки рудной массы и отставания закладочных работ сохраняла устойчивость в течение длительного срока стояния. Например, фактическое время стояния незаложенными камеры 16/1-21 месяц при максимальной высоте свода обрушения 10=13 м, камеры 7/2-22 месяца при 10=17 м, камеры 1/20 - 48 месяцев при 10 = 18 м. В пределах рудного тела №19 в 1999 г. были отработаны три камеры с образованием единого выработанного пространства размером 40x45 м в плане и средней высотой 25 м.
В процессе отработки камер их кровля находилась в устойчивом состоянии и к настоящему времени существенных изменений не произошло. Средний срок стояния камер высотой 45 м составил 15 месяцев, высотой 15 м-20 месяцев.
При этом высота устойчивого свода обрушения 15-метровых камер составила 3,59,0 м, 45-метровых - 10-24 м. Регулярными съемками реперов опорных сетей в выработках гор. 145, 220 и 300 м признаков сдвижения горных пород не выявлено.
В настоящее время крупные рудные тела находятся в стадии доработки и в условиях резкого удорожания закладочного материала и тяжелого финансового положения Октябрь-
ского рудника на предприятии актуален вопрос максимального снижения себестоимости товарной продукции. В сложившейся ситуации, учитывая ограниченность охраняемых объектов на земной поверхности и благоприятные гидрогеологические условия на месторождении, результаты анализа размеров и времени стояния очистных камер, реальной мерой снижения себестоимости является сокращение расходов на закладку.
С 1996 г. на руднике осуществляется дифференцированный подход к погашению выработанного пространства. Оценивая горногеологическую обстановку, углы возможного сдвижения горных пород и степень охраняе-мости подрабатываемой территории, в каждом конкретном случае устанавливается или минимально необходимый объем, подлежащий закладке, или принимается решение о полном отказе от закладки выработанного пространства» В 1997 г. закладочные работы на руднике вообще не производились, выработанное пространство погашалось способом изоляции - самообрушением с предварительной закладкой выработок днища камер с целью предотвращения проникновения воздушной волны в эксплуатационные выработки в случае массового обрушения пород кровли незаложенных камер. Экономический эффект данного решения составил 1,5 млн руб. в ценах 1998 г.
В течение 1999 г. были отработаны запасы камер рудного тела №1 - 11/1 и МПЦ - 1 без закладки выработанного пространства. Несмотря на то, что в прогнозную зону сдвижения попадает река Макан (рис. 1) и непосредственно от русла реки к рудному телу простираются тектонические разломы (рис. 2), выработанное пространство МПЦ-1 заложено не было. Наблюдениями за возможным развитием сдвижения горных пород с помощью реперов, установленных в скважине, пробуренной в массиве кровли МПЦ-1, подвижек по-
Рис. 1 Совмещенный план земной поверхности и подземного горизонта 145м (МПЦ-1, 11/1 - отработаны и не заложены; в МПЦ-2 и 16/1 - ведутся очистные работы; 8/1, 9/1 - погашены гидравлической закладкой; остальные камеры заложены твердеющей закладкой)
Рис. 2. Геологический разрез Октябрьского месторождения
род не выявлено.
Для обоснования способа управления горным давлением при разработке рудных тел Октябрьского месторождения были проведены комплексные исследования, включавшие оценку: структурной нарушенности горного массива, результатов съемок контуров выработанных пространств ультразвуковым прибором «Сфера», данных замеров деформаций и
Таблица
РЕЗУЛЬТАТЫ НАТУРНЫХ ЗАМЕРОВ НАПРЯЖЕНИЙ
№ точки Месторасположение точек замеров Значения напряжений в горном массиве, МПа
Г широтная г меридиональная г вертикальная
гор, 145 м
1. Над рудным телом № 1 севернее МПЦ-1 14,78 17,10 6,49
2. Над рудным телом № 1 южнее МПЦ-1 8,51 0,71 4,95
гор. 220 м
3. Вблизи ств. «Вспомогательный», 150-200 м северо-восточнее рудного тела №1 13,77 7,90 7,62
4. Восточнее камеры 17/1 7,62 20,89 6,11
5. В днище МПЦ-2, в процессе ведения очистных работ 2,83 13,82 4,85
6. В днище МПЦ-2, в процессе ведения очистных работ 20,29 16,05 11,33
гор. 300 м
7. На сопряжении полевых штреков, юго-западнее рудного тела № 1 7,46 7,25 6,94
8. В районе камеры 5/5, находящейся в нарезке. Юго-восточнее камеры 17/1 11,37 10,08 7,44
напряжений в горных породах. Натурные замеры напряжений проведены методом щелевой разгрузки на всех трех рабочих горизонтах рудника как вблизи выработанных пространств, так и вне зоны влияния очистных работ. Результаты замеров напряжений в третьей точке (см. табл.) позволяют оценить первичное поле напряжений: наибольшей компонентой тензора напряжений является широтная составляющая меридиональная в 1,5-2 раза менее широтной.
Вертикальные напряжения незначительно превышают величину уН и изменяются от 4 до 7 МПа в зависимости от отметки горизонта. Преимущественное действие широтной компоненты подтверждается генетическими признаками месторождения и элементами залегания тектонических нарушений. Вблизи выработанных пространств максимальные напряжения разворачиваются в меридиональном направлении (точки 1, 4, 5). В целом напряжения на всех точках замеров не пре-
V
Калмыков В.Н., Мещеряков Э.Ю. - Магнитогорский государственный технический университет Илимбетов А.Ф. - Бурибаевское рудоуправление.
X
вышают 21 МПа и при пределе прочности руд и пород 80-180 МПа не вызывают опасений.
Таким образом, проведенные исследования показали, что несмотря на наличие в горном массиве Октябрьского рудного поля незаполненных выработанных пространств значительного объема геомеханическая ситуация на месторождении весьма удовлетворительная. Образованию устойчивого свода ограниченной высоты над отработанными участками способствуют высокие горнотехнические характеристики руд и пород, простые гидрогеологические условия и преобладание горизонтальных напряжений. Задача дальнейших исследований состоит в прогнозной оценке параметров процесса сдвижений при формировании выработанных пространств значительных размеров и разработке методики надежного погашения последних способом изоляции.
