Технология отработки слепого рудного тела на Шерегешевском месторождении Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

© Д. Д. Еременко, В. И. Куликов, Д. И. Гончаров, С. К. Шултаев, 2012

УДК 622.831; 622.2; 622.235

А. А. Еременко, В. И. Куликов, А. И. Гончаров, С.К. Шултаев

ТЕХНОЛОГИЯ ОТРАБОТКИ СЛЕПОГО РУДНОГО ТЕЛА НА ШЕРЕГЕШЕВСКОМ МЕСТОРОЖДЕНИИ *

Выполнен анализ буровзрывных работ при отработке блоков на Шерегешевском месторождении. Установлены оптимальные расходы ВВ на отбойку и вторичное дробление руды. Определены зоны распределения балльности при взрыве блока в слепом рудном теле.

Ключевые слова: руда, взрывчатое вещество, удельный расход, динамические и сейсмические явления, замедление, месторождение.

Шерегешевское месторождение относится к контакто-во-метасоматическому типу и по происхождению связывается с интрузией сиенитов. В настоящее время появляются представления также о синге-нетичном с вмещающей вулканогенно-осадочной толщей генезисе руд. Рудное поле месторождения представляет собой мощную рудно-скарновую зону субширотного простирания длиной более 2 км и имеющую на различных участках мульдообразное флексурообразное строение. Руды месторождения — магнетитовые. Вмещающие породы состоят из скарнов, альбитофиров, порфиритов, сиенитов, мраморизованных известняков и гранитов. Рудные тела линзообразные с крутым углом падения мощностью от 2 до 100 м. Для месторождения характерен флексурный подворот восточного крыла синклинальной складки, сопровождающийся системой разрывов, секущих трещин и трещин отслоения [1—3].

В рудной зоне семь участков: четыре отрабатываются (Болотный,

Главный, Новый Шерегеш, Подрусло-вый). Месторождение разведано на глубину до 1 км. На горизонтах (+325 м и ниже) Главного участка общее падение рудной зоны составляет 50-60°. Мощность рудной зоны — 160-180 м.

На Болотном участке рудная зона падает под углами 55-60°. Основная часть запасов заключена в двух рудных телах вытянутой формы, расположенных примерно параллельно друг другу. Мощность их колеблется от 5 до 45 м. Со стороны лежачего бока на расстоянии 5-10 м от рудного тела находится крупное тектоническое нарушение с углом падения 85° (рис. 1).

На участке Новый Шерегеш рудная зона падает в среднем под углом 40-45°. На участке насчитывается более 10 рудных тел мощностью от 2 до 90 м, основная их часть расположена в интервале горизонтов 325 и 45 м.

На Подрусловом участке падение рудной зоны составляет 40-45°. Верхняя кромка рудных тел расположена в 300 м от поверхности. По падению рудные тела вытягиваются на

* Работа проводилась при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации.

Рис. 1. План поверхности Шерегешевского месторождения. 1 — тектонические разломы; 2 — геологические нарушения

600 м. Мощность их колеблется от 2 до 40 м, средняя — 10 м (средняя горизонтальная мощность 25 м). Волнистый характер формы отдельных рудных тел приводит к тому, что угол падения их изменяется от 10 до 80°. Основная часть запасов на участке расположена в интервале горизонтов 255 и -165 м.

Рудная зона на участке Новая Промплощадка имеет общее падение под углами 25—30°. Мощность ее составляет около 160 м. Верхняя его кромка расположена на глубине 700 м от земной поверхности. По падению длина рудного тела составляет 400 м.

Шерегешевское месторождение вскрыто четырьмя стволами (рис. 1). Стволы Главный и Восточный до гор. 325 м служат для спуска и подъема людей, материалов и руды. Ствол Вспомогательный пройден до гор. 395 м и используется для спуска материалов в шахту.

На Шерегешевском месторождении горные работы проводятся на шести горизонтах в шахте (гор. 525^115 м). Очистные работы достигли глубины 470 м, горнокапитальные — 600 м. В течение года на месторождении проходится свыше 2000 м подготовительных и более 12500 нарезных выработок, добывается более 3 млн т руды.

Технологические блоки на Шерегешевском месторождении отрабатываются системой этажного принудительного обрушения и этажно-камерной с отбойкой руды на компенсационные камеры и зажатую среду. Длина блоков составляет 75—110 м; ширина — 27—80 м; высота — 70150 м. Высота днища блока равна 13 м. Массив блока подсекается выпускными воронками и траншеями, которые создаются взрыванием вееров скважин диаметром 105 мм из подсечных траншейных ортов. Взрывание вееров

скважинных зарядов ВВ производится на разрезные щели.

Отрезка от массива рудной залежи осуществляется компенсационными камерами круглого или эллипсовидного сечения. Для устойчивости блоков между камерами оставляются целики, которые ликвидируются при массовом взрыве. Компенсационные камеры выполняются взрыванием пучковых сближенных зарядов ВВ на отрезные восстающие выработки [4]. Выпуск, доставку и погрузку руды ведут вибрационными доставочно-погрузочными установками ВДПУ-4ТМ.

В течение одного года производится 3-4 массовых взрыва с сейсмической энергией, равной 108-109 Дж. При данной технологии достигалась производительность подземного рабочего 21 т/см.

Исследованиями ВостНИГРИ установлено, что максимальное главное напряжение на Шерегешевском месторождении имеет северо-западное направление (азимут линии действия 345°) и в 2,8-3 раза превышает вес столба налегающих пород. На глубине 518 м (гор. 115 м) абсолютное значение сжимающего максимального главного напряжения составляет -39ч22 МПа. На гор. 255 м максимальное напряжение имеет также северо-западное направление (азимут 325°) и по абсолютной величине достигает -25,8ч-22,2 МПа [5].

Анализ результатов измерений показывает, что на Шерегешевском месторождении также имеют место резко повышенные значения горизонтальных напряжений сжатия (ст: и ст 2). Суммарные горизонтальные напряжения (ст\ + ст2) на гор. 115 м (Н =

518 м) и гор. 225 м (Н = 378 м) составляют соответственно -062 и -49,6 МПа. Динамические явления происходят в виде микроударов,

толчков и интенсивного заколообра-зования. Всего за 2010 год было принято и обработано 26934 сигнала, из них 272 сейсмособытия в виде толчков в основном на участке Главный и Болотный (рис. 2).

Проведен анализ по ряду блоков и экспериментальные исследования по установлению влияния массы зарядов ВВ на сейсмическую энергию взрывов и динамических явлений за период с 2007 по 2011 гг. Регистрация сейсмических событий осуществлялась микросейсмическим методом на базе сейсмостанций «Таштагол» и «Шерегеш».

Блоки отрабатывались на участках Главный (№№ 9 (1 очер.), 55-54, 9 (2 очер.), 53, 52, 52 (2 очер.), в этажах 185-255-325 м), Новый Шерегеш (№№ 290, 22-23, 28, 290 (2 очер.), 29, 34, 34 (2 очер.) в этаже 185-255, 263-350, 255-325 м), Подрусловый (№№ 3 в этаже 185-255 м).

Толчки происходили после взрывов через несколько секунд, часов, суток, причем сейсмическая энергия взрывов изменялась от 104 до 108 Дж, динамических явлений в форме толчков — от 10 до 102 Дж. На рис. 3 представлена зависимость между энергетическим классом взрывов и массой зарядов ВВ за период с 2007 по 2011 гг. Из рис. 3 видно, что при увеличении массы ВВ от 68 до 334 т наблюдается рост показателя энергетического класса взрывов от 4,3 до 8,5.

На участке Главный Кэ колеблется от 4,4 до 8,5, масса зарядов ВВ изменяется от 71 до 334 т. При этом произошли толчки с сейсмической энергией 102 Дж. Следует отметить, что при взрывании зарядов ВВ с массой ВВ от 250 до 330 т произошел рост Кэ от 5,5 до 8,5. Ранее, за период от 1997 до 2006 гг., реакция массива горных пород на участке Главный была ак-

Рис. 2. График количества случаев проявления горного давления. N — количество случаев

1, 2

ф-

О 50 100 150 ДОО 250 300 350

Овв, т

Рис. 3. Изменение энергетического класса (Кэ) при взрыве блоков с различной массой ВВ ^вв) на участках Главный (1), Новый Шерегеш (2), Болотный (3) и Подрусловый (4) за период с 2007 по 2011 гг.

тивнее. Так, при изменении массы ВВ 10,4, при этом произошло более 16 от 20 до 700 т Кэ колебался от 8,2 до толчков и микроудар с энергетическим

ISO 160 140 120 100 80 60 40

450 500 550 600 650 700 750

<Гк, Г'Т

Рис. 4. Зависимость удельного расхода ВВ на вторичное дробление руды (qB) от удельного расхода ВВ на отбойку (qn) при взрывании на участках Главный (1), Новый Шерегеш (2), Болотный (3) и Подрусловый (4)

классом, равным 3-9,4 и более. Динамические явления провоцировали обрушение горных пород и вспучивание почвы в выработках.

При проведении массовых взрывов на участке Новый Шерегеш Кэ колеблется от 4,5 до 8,1/8,5, масса ВВ — от 68,5 до 217 т (рис. 3). В этот период зарегистрированы толчки с энергией 10-102 Дж. За предыдущие 10 лет при изменении массы ВВ от 80 до 300 т Кэ колебался от 8,2 до 9,4, при этом происходили толчки с энергией 104107 Дж, которые вызывали обрушение горных пород в выработках.

На участках Болотный и Подрусловый К составил соответственно 8,3 (при массе ВВ, равной 141 т) и 8,5 (195 т), при этом на участке Подрусловый произошел толчок с энергией 54 Дж. Ранее при взрывании блоков с массой ВВ от 180 до 309 т на участке Болотный зарегистрирован толчок с К = 5,6; в выработках видимых нарушений не установлено.

Массовые взрывы по обрушению блоков (табл. 1) на различных участках проводились с удельным расходом

ВВ на отбойку (дп), равным 512-645 г/т, при этом удельный расход ВВ на вторичное дробление (дв) колебался от 66 до 208 г/т. Из рис. 4 видно, что обрушение блоков на участке Главный с = 565-603 г/т позволяет снизить дв от 72 до 69 г/т, однако при взрывании с массой ВВ, равной 560-570 г/т цв колеблется от 120 до 140 г/т. Увеличение массы ВВ (дп) более 570 г/т позволяет снизить дв от 120 до 72 г/т. В сравнении с отработкой блоков за период с 1997 по 2006 гг. в последние годы удельный расход ВВ увеличился в 1,1-1,8 раза.

На участке Новый Шерегеш цв колеблется от 90 до 170 г/т (208 г/т) при дп, равным 528-650 г/т. Увеличение удельного расхода ВВ на отбойку от 528 до 600 г/т способствовало росту цв от 90 до 170 г/т, а более 600 г/т позволило снизить дв до 70 г/т. В целом с увеличением дп на отбойку качественное дробление руды не достигается. При взрывании блоков на участках Болотный и Под-русловый с дп, равным 568 и 560 г/т, дв составил 86-105 г/т.

Таблица 1

Показатели по массовым взрывам блоков на различных участках Шерегешевского месторождения

Дата №№ Масса Сейсмич дне, м Расстояние между ря- Коли- Ко- Интервалы за- Удель- Удель- Энергия

блока. заря- еская Со Со дами групп зарядов ВВ чество эфф. медления заря- ный ный рас- динамиче-

Горизонт, да, энергия сто- сторо- с нумерацией их от за- сква- сбли дов, мс расход ход ВВ ских явле-

ВВ, т взрыва, роны ны жимающей среды жин в ¡Ке- ВВ на на ний, про-

Дж зажи- ком- \м2 и/4 группе, ния отбой- вторич- исходящих

маю- пенс. шт., заря- ку, ное после

щей каме- диа- дов кг/т дробле- взрыва,

среды ры и/к метром ние Дж

105 мм кг/т

Ц/!

22.VII. 2эт.1очер. 270,6 8,2/ 5,0 4,5 5,5 5,5 5,0 4,5 4-8 1,2 50-75-100-125- 0,565 0,072 —

2007 Бл.9, уч. Гл. 6,6x10® 150-175-200-

в эт. 255- 250-300-350-

325м 400-450-500

04.XI. С-В часть 173,6 8,5/ 5,0 5,0 5,5 5,5 5,0 5,0 4-7 1Д 25-50-75-100- 0,528 0,149 —

2007 Бл.290 7,1x10® 125-150-175-

уч. Н.Ш. в 200-250-300-

эт. 185-255м 350-400

20.1. Бл. 55-54 334,3 8,4/ 5,5 5,0 6,0 5,0 6,0 5,0 5-9 1,1 25-50-75-100- 0,544 0,078 —

2008 уч. Гл. в 6,9x10® 125-150-175-

эт. 185-255м 200-250-300-

350-400-450-

500-750

23. III. 1эт. Поч. Ю- 90,8 7,7/ 4,0 5,0 5,0 5,0 - - 5-13 1,2 25-50-75-100- 0,538 0,101 —

2008 3 Бл.9 5,9х107 125-150-175-

уч. Гл. 200-250-300

в эт. 255-

325м

25.V. Бл.22-23 217,6 8,1/ 6,0 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 4-10 1,1 25-50-75-100- 0,631 0,148 —

2008 уч. Н.Ш. 1,3x10® 125-150-175-

в эт. 263- 200-250-300-

350м 350-400-450

Об. VII. 1эт. Поч. С- 200,6 5,5/ 4,0 5,0 3,5 5,0 4,0

2008 В Бл.9, уч. 3,2х105

Гл.

в эт. 255-

325м

10.VIII. Бл.2 141,3 8,3/ 4,0 4,5 5,0 5,0 5,0

2008 уч. Бол. в 2,0x10®

эт.255-325м

12.x. Бл.З 195,8 8,5/ 4,5 5,0 6,0 4,5 6,0

2008 уч. Подр. 3,2x10®

в эт. 185-

255м

10.1. Бл.28 175,0 4,6/ 5,0 4,5 5,5 5,5 4,5

2009 уч. Н.Ш. в 3,9х104

эт.255-325м

13. IX. Поч. Бл.290 150,1 4,5/ 5,0 5,5 6,0 6,0 6,0

2009 уч. Н.Ш. в 3,3х104

эт. 185-255м

04.x. Бл.53 287,4 5,4/ 4,0 5,5 5,5 5,5 5,5

2009 уч. Гл. в 2,8х105

эт. 185-255м

Об. VI. Бл.29 81,7 4,5/ 4,5 5,0 4,5 4,5 4,5

2010 уч. Н.Ш. в 3,4х104

эт.255-325м

08. VIII. 1оч. 71,2 4,3/ 4,5 4,5 4,5 4,5

2010 Бл.52 2,1х104

уч. Гл. в

эт. 185-255м

4,5 5-10 1,1 25-50-75-100- 0,603 0,121

125-150-175-

200-250-300-

350

5,0 3-13 1,1 25-50-75-100- 0,568 0,086 _

125-150-175-

200-250-300-

350-400-450-

500

4,0 3-8 1,0 25-50-75-100- 0,560 0,105 5,4x1o1

125-150-175-

200-250-300-

350-400-450

5,5 3-7 1,0 25-50-75-100- 0,640 0,105 4,6x1o1

125-150-175-

200-250-300-

350-400-450-

500-700

5,5 5-11 1,0 25-50-75-100- 0,566 0,137 —

125-150-175-

200-250-300

5,5 5-11 1,1 25-50-75-100- 0,583 0,081 1,4х102

125-150-175-

200-250-300-

350-400-450

4,5 4-7 1,0 0-25-50-75- 0,600 0,208 l,3xl02

100-125-150-

175-200-250-

300-350-400-

450-500-750

- 4-7 1,2 25-50-75-100- 0,571 0,092 —

125-150-175-

200-250-300

и Продолжение табл. 1

Дата №№ Масса Сейсмич дне, м Расстояние между ря-

блока. заря- еская Со Со дами групп зарядов ВВ

Горизонт, да, энергия сто- сторо- с нумерацией их от за-

ВВ, т взрыва, роны ны жимающей среды

Дж зажи- ком- \м2 и/4

маю- пенс.

щей каме-

среды ры и/к

19. IX. 1оч. Бл.34 68,5 4,6/ - 5,0 4,5 5,0 - -

2010 уч. Н.Ш. в 3,9х104

эт.255-325м

26.XII. Поч. Бл.52 114,9 4,4/ 5,0 4,5 4,5 4,5 4,5 4,5

2010 уч. Гл. в 2,3х104

эт. 185-255м

13.111. Поч. Бл.34 101,3 4,6/ 4,0 4,0 5,5 5,5 5,5 5,0

2011 Н.Ш.в 4,7х104

эт.255-325м

22.VII. 2эт.1очер. 270,6 8,2/ 5,0 4,5 5,5 5,5 5,0 4,5

2007 Бл.9 6,6x10®

уч. Гл. в

эт.255-325м

04.XI. С-В часть 173,6 8,5/ 5,0 5,0 5,5 5,5 5,0 5,0

2007 Бл.290 7,1x10®

уч. Н.Ш. в

эт. 185-255м

20.1. Бл. 55-54 334,3 8,4/ 5,5 5,0 6,0 5,0 6,0 5,0

2008 уч. Гл. в 6,9x10®

эт. 185-255м

Коли- Ко- Интервалы за- Удель- Удель- Энергия

чество эфф. медления заря- ный ный рас- динамиче-

сква- сбли дов, мс расход ход ВВ ских явле-

жин в ¡Ке- ВВ на на ний, про-

группе, ния отбой- вторич- исходящих

шт., заря- ку, ное после

диа- дов кг/т дробле- взрыва,

метром ние Дж

105 мм кг/т

5-7 1,0 25-50-75-100- 0,645 0,066 —

125-150-175-

200-250-300-

350-400-450

4-8 1,2 25-50-75-100- 0,547 0,069 1,8х102

125-150-175-

200-250-300-

350-400-450-

500

4-16 1,0 25-50-75-100- 0,512 0,093 5,2x10!

125-150-175-

200-250-300-

350-400

4-8 1,2 50-75-100-125- 0,565 0,072 —

150-175-200-

250-300-350-

400-450-500

4-7 1,1 25-50-75-100- 0,528 0,149 —

125-150-175-

200-250-300-

350-400

5-9 1,1 25-50-75-100- 0,544 0,078 —

125-150-175-

200-250-300-

350-400-450-

500-750

90,8 4,0 5,0 5,0 5,0

23. III. 1эт. Поч. Ю- 7,7/

2008 ЗБл.9 5,9х107

уч. Гл» в

эт.255-325м

25.V. Бл.22-23 217,6 8,1/ 6,0 5,0 5,0 5,0

2008 уч. Н.Ш. в 1,3x10®

эт.263-350м

06. VII. 1эт. Поч. С- 200,6 5,5/ 4,0 5,0 3,5 5,0

2008 ВБл.9 3,2х105

уч. Гл. в

эт.255-325м

10.VIII. Бл.2 141,3 8,3/ 4,0 4,5 5,0 5,0

2008 уч. Бол. в 2,0x10®

эт.255-325м

12.x. Бл.З 195,8 8,5/ 4,5 5,0 6,0 4,5

2008 уч. Подр. 3,2x10®

в эт. 185-

255м

10.1. Бл.28 175,0 4,6/ 5,0 4,5 5,5 5,5

2009 уч. Н.Ш. в 3,9х104

эт.255-325м

13. IX. Поч. Бл.290 150,1 4,5/ 5,0 5,5 6,0 6,0

2009 уч. Н.Ш. в 3,3х104

эт. 185-255м

06. VI. Бл.29 81,7 4,5/ 4,5 5,0 4,5 4,5

2010 уч. Н.Ш. в 3,4х104

эт.255-325м

08. VIII. 1оч. 71,2 4,3/ 4,5 4,5 4,5 4,5

2010 Бл.52 2,1х104

уч. Гл. в

эт. 185-255м

- - 5-13 1,2 0,538 0,101 —

25-50-75-100-

125-150-175-

200-250-300

5,0 5,0 4-10 1,1 25-50-75-100- 0,631 0,148 _

125-150-175-

200-250-300-

350-400-450

4,0 4,5 5-10 1,1 25-50-75-100- 0,603 0,121 —

125-150-175-

200-250-300-

350

5,0 5,0 3-13 1,1 25-50-75-100- 0,568 0,086 —

125-150-175-

200-250-300-

350-400-450-

500

6,0 4,0 3-8 1,0 25-50-75-100- 0,560 0,105 5,4x1o1

125-150-175-

200-250-300-

350-400-450

4,5 5,5 3-7 1,0 25-50-75-100- 0,640 0,105 4,6x1o1

125-150-175-

200-250-300-

350-400-450-

500-700

6,0 5,5 5-11 1,0 25-50-75-100- 0,566 0,137 —

125-150-175-

200-250-300

4,5 4,5 4-7 1,0 0-25-50-75- 0,600 0,208 1,3х102

100-125-150-

175-200-250-

300-350-400-

450-500-750

- - 4-7 1,2 25-50-75-100- 0,571 0,092 —

125-150-175-

200-250-300

ее Окончание табл. 1 ю

Дата №№ Масса Сейсмич дне, м Расстояние между ря- Коли- Ко- Интервалы за- Удель- Удель- Энергия

блока. заря- еская Со Со дами групп зарядов ВВ чество эфф. медления заря- ный ный рас- динамиче-

Горизонт, да, энергия сто- сторо- с нумерацией их от за- сква- сбли дов, мс расход ход ВВ ских явле-

ВВ, т взрыва, роны ны жимающей среды жин в ¿Ке- ВВ на на ний, про-

Дж зажи- ком- \м2 и/4 w5 группе, ния отбой- вторич- исходящих

маю- пенс. шт., заря- ку, ное после

щей каме- диа- дов кг/т дробле- взрыва,

среды ры и/к метром ние Дж

105 мм кг/т

Ц/!

19. IX. 1оч. Бл.34 68,5 4,6/ - 5,0 4,5 5,0 - - 5-7 1,0 25-50-75-100- 0,645 0,066 —

2010 уч. Н.Ш. в 3,9х104 125-150-175-

эт.255-325м 200-250-300-

350-400-450

26.XII. Поч. Бл.52 114,9 4,4/ 5,0 4,5 4,5 4,5 4,5 4,5 4-8 1,2 25-50-75-100- 0,547 0,069 1,8x10^

2010 уч. Гл. в 2,3х104 125-150-175-

эт. 185-255м 200-250-300-

350-400-450-

500

13.111. Поч. Бл.34 101,3 4,6/ 4,0 4,0 5,5 5,5 5,5 5,0 4-16 1,0 25-50-75-100- 0,512 0,093 5,2x1с1

2011 Н.Ш.в 4,7х104 125-150-175-

эт.255-325м 200-250-300-

350-400

Наиболее благоприятные условия при взрывании на участках Главный и Новый Шерегеш, где дв составляет 60-170 г/т при дп 512-645 г/т, при этом при дп 512-590 г/т наблюдается резкий рост дв от 60 до 170 г/т, далее с увеличением дп от 590 до 645 г/т дв снижается до 70-80 г/т. Это можно объяснить тем, что при меньшей массе ВВ большая часть энергии взрыва расходовалась на сейсмику.

В рассматриваемых блоках линия наименьшего сопротивления (Щ изменялась на зажатую среду и компенсационные камеры соответственно от 4 до 6 и от 4 до 5,5 м. Установлено, что качественное дробление руды достигается, когда Щ3 = 0,2 Щ при меньшей величине расхода ВВ на отбойку. Определено, что увеличение Щ3 в 1,1-1,2 раза в сравнении с Щ при взрывании блоков на участках Главный и Новый Шерегеш способствует росту сейсмической энергии взрывов и толчков, что указывает на снижение коэффициента полезного действия взрыва.

Выявлено, что на качество дробления горной массы и сейсмическую энергию толчков оказывает влияние распределение массы ВВ по интервалам замедления. Снижение массы ВВ в группах зарядов и их взрывание не в стесненных условиях не способствует накоплению энергии упругих деформаций в массиве горных пород. Качественное дробление горной массы достигается при увеличении ступеней замедления до 750 мс с распределением массы ВВ по замедлениям не более 20-30 т. Снижение максимальной массы ВВ в группе до 10 т и взрывание зарядов с массой 40-50 т с замедлением 25 и 350 мс вызывает увеличение удельного расхода ВВ до 208 г/т и толчки с энергией 102 Дж.

С учетом проведенного анализа предложены схемы рационального

расположения параллельно-сближенных зарядов ВВ увеличенного диаметра до 250 мм в блоке № 4. Район блока № 4 на участке Подрусловый сложен магнетитовыми рудами. Простирание рудной зоны северозападное, падение субвертикальное, мощность 20-55 м. Коэффициент крепости руды по шкале М.М. Прото-дьякова 12-14, объемный вес 3,9 т/м3. Вмещающие породы представлены известняками, порфиритами ан-дезитового состава, скарнами пироксен-гранатового, эпидол-гранатового состава. Объемный вес вмещающих пород 3,3 т/м3. Известняки светлосерые, мраморизованные, массивные и полосчатые. Коэффициент крепости 8-10.

Блок № 4 находится в этаже 185ч255 м. На востоке блок граничит с обрушением блоков №№ 2, 3, на севере, юге и западе - с массивом вмещающих пород. Верхняя кромка рудного тела расположена на расстоянии 300 м от дневной поверхности.

Отбойка руды в потолочине блока производится веерами и пучками восходящих, нисходящих и наклонных скважин диаметром 105 мм, пробуренных с гор. 195 м, 255 м и 280 м. Также в панели блока с гор. 255 м отбурены буровым станком СБУ-6 и подготовлены к взрыванию нисходящие скважины диаметром 155 и 250 мм глубиной 57-60 м.

На блоке одна компенсационная камера. Коэффициент компенсации составляет 47 %, что позволяет ориентировать отбойку массива максимально на компенсационную камеру блока № 4 с минимальной направленностью взрыва на пустое выработанное пространство блока № 3. В качестве взрывчатого вещества используются граммонит М21, аммонит 6ЖВ диаметром 32 и 90 мм.

Рис. 5. Схема расположения скважин в блоке № 4. 1 — параллельно-сближенные заряды ВВ увеличенного диаметра; 2 — компенсационная камера; 3 — рудное тело; 4 — буровой горизонт; 5 — орт; 6 — породный массив; 7 — перемычки; 8 — выработанное пространство

Расчеты показали, что для скважин диаметром 105, 155 и 250 мм с механизированной зарядкой граммонитом М21, вместимость ВВ на 1 м скважин составила соответственно 8,6; 19 и 50 кг. Количество скважин в группе колебалось от 1

до 16 (рис. 5). Объем обрушаемой горной массы составил 485,2 тыс. т. Число рядов скважин равно 8; толщина взрываемой секции 23 м; расстояние между рядами скважин 5^5,5 м. Удельный вес ВВ на отбойку - 0,575 кг/т.

8.05.2011 г. в 13 час. 35 мин по местному времени на Шерегешев-ском месторождении был проведен массовый взрыв по отбойки руды в блоке № 4. Суммарная мощность массового взрыва около 281 т. Одновременно подрываемые пучки скважин были объединены в группы. Ступени замедления между группами составляли 25 и 50 мс. Количество ступеней замедления - 12. Масса ВВ в группах колебалась от 2,792 т до 46,044 т. Максимальный по массе заряд 46,044 т приходится на группу, взорванную через 200 мс от начала взрыва. Минимальный заряд 2,792 т приходится на последнюю ступень замедления — 400 мс.

Сейсмический эффект этого массового взрыва можно также сопоставить с сейсмическим эффектом аналогичных взрывов на Шере-гешской шахте в 2000 г. и 2004 г. При этом следует иметь ввиду, что амплитуды сейсмических волн при короткозамедленных взрывах определяются эпицентральным расстоянием (Я) и максимальной массой ВВ, взрываемой мгновенно, или наибольшей массой ВВ в группе (д). Ранее проведенные исследования показали, что максимальная скорость колебаний при короткозамед-ленных взрывах описывается зависимостью [6]:

Ур = 700 • (Я)п , мм/с (1)

где 700 - коэффициент сейсмичности, зависящий от физико-механических свойств вмещающих горных пород, их прочности, крепости по Протодьяконову, влажности, трещиноватости и др., и п - степень затухания сейсмовзрывной волны с

расстоянием; я / 41Ъ — приведенное эпицентральное расстояние.

На рис. 6 незачерненными значками приведены максимальные скорости колебаний в продольной волне, зарегистрированные в 2000 г., зачерненными - 2004 г. Эта совокупность данных описывается усредненной зависимостью (1), которая на рис. 6 показана сплошной линией. На рис. 6 также показаны значения максимальных скоростей колебаний в Р волне, зарегистрированные при взрыве в 2011 г.

Амплитуды волн при взрыве в 2011 г. больше, чем при взрывах 2000 и 2004 гг. Полученные данные могут быть описаны зависимостью:

ур = 2000 • (Я)^, мм/с, (2)

где д — масса ВВ на одну ступень замедления, с той же степенью затухания волны, но с большим коэффициентом сейсмичности. Этой зависимости на рис. 6 соответствует прерывистая прямая. Примечательно, что ранее такая же зависимость (2) была получена при исследовании сейсмического эффекта взрывов на железорудных карьерах Курской магнитной аномалии [7].

Как отмечалось выше, величина коэффициента сейсмичности определяется свойствами вмещающих пород в гипоцентре взрыва. Кварциты Ше-регешевского месторождения относятся к крепким породам, поэтому коэффициент сейсмичности К = 2000, полученный при взрыве, не вызывает сомнения. Различие коэффициентов сейсмичности связано с влиянием на сейсмический эффект компенсационной камеры и схемы обуривания блока при этажно-камерной системе разработки.

Полученная зависимость затухания амплитуды сейсмовзрывной волны (2) может быть использована для расчета сейсмобезопасных расстояний при

Рис. 6. Зависимость максимальной скорости колебаний от приведенного эпицентрального расстояния

Таблица 2

Интенсивность колебаний в п. Шерегеш при взрыве

Интенсивность колебаний, баллы Амплитуда скоростей колебаний, мм/с Радиусы зон, м для д = 46000 кг

1 1 - 2 > 3500

2 2 - 4 3500 - 2250

3 4 - 8 2250 - 1400

4 8 - 16 1400 - 875

5 16 - 32 875 - 560

планировании массовых взрывов. При этом следует иметь в виду два подхода. В том случае, когда речь идет о воздействии на охраняемые сооружения, целесообразно путем экспертной оценки сооружения определить предельно допустимую скорость колебаний для этого сооружения [8]. Далее, зная расстояние этого сооружения от блока, по формуле (2) вычисляется предельная масса заряда в группе. При воздействии на застройку региона, которая состоит из

многообразных по конструкции зданий с различным их техническим состоянием, целесообразней определять не предельно допустимые скорости, а допустимую интенсивность сейсмических колебаний в баллах шкалы С. В. Медведева [9]. Так как каждому баллу шкалы соответствует определенная скорость горизонтальных колебаний, по этой скорости и формуле (2) вычисляется радиус зоны или масса заряда в одной ступени замедления планируемого взрыва.

Согласно шкале интенсивности сейсмических колебаний для горных взрывов, скорости горизонтальных колебаний грунта при интенсивности колебаний 1 балл составляют от 1 мм/с до 2 мм/с, при интенсивности 2 балла составляют от 2 мм/с до 4 мм/с и т. д. В табл. 2 приведены значения этих скоростей при различной балльности. Для указанных в табл. 2 скоростей колебаний по формуле (2) был проведен расчет радиусов зон задан-

ной интенсивности при различных массах ВВ в одной ступени замедления.

Таким образом, применение при массовом технологическом взрыве параллельно-сближенных зарядов ВВ увеличенного диаметра позволило обрушить рудные запасы блоки, расположенного в слепом рудном теле, с соблюдением сейсмической безопасности на территории месторождения.

1. Железорудные месторождения Сибири / А. C. Калугин, Т. С. Калугина, В. И. Иванов и др. — Новосибирск: Наука, 1981. — 238 с.

2. Тектоника и глубинное строение Ал-тае-Саянской складчатой области / В. C. Сурков, О. Г. Жеро, Д. Ф. Уманцев и др. — М.: Недра, 1973. — 14 с.

3. Кононов А.Н., Шрепп Б.В., Кононов O.A. и др. Явление пульсационного горизонтального напряжения в горных породах и рудах эксплуатируемый железорудных месторождениях юга Сибири // Горн. журн. — 1995. — № 8. — С. 9-11.

4. Еременко A.A., Викторов С.Д., Зака-линский В.М., Машуков И.В.и др. Технология крупномасштабной взрывной отбойки на удароопасных рудных месторождениях Сибири. — Новосибирск: Наука, 2005. — 212 с.

- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

5. Курленя М.В., Еременко А. А., Цин-кер П.М., Шрепп Б. В. Технологические проблемы разработки железорудных месторождений Сибири. — Новосибирск: Наука, 2002. — 239 с.

6. Цейтлин Я.И., Смолий Н.И. Сейсмические и ударные воздушные волны промышленных взрывов — М.: Недра, 1981 г. — 192 с.

7. Гончаров А.И., Куликов В.И., Минеев В.И. и др. Сейсмическое действие массовых взрывов на подземных и открытых работах // Сб. Динамические процессы во взаимодействующих геосферах. — Изд. ГЕОС, 2006. — С. 22—33.

8. Богацкий В.Ф., Пергамент В.Х. Сейсмическая безопасность при взрывных работах — М.: Недра, 1978.

9. Медведев С.В. Сейсмика горных взрывов — М.: Недра, 1964. ПТГТ^

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -

Еременко A.A. — доктор технических наук, профессор, заведующий лабораторией ИГД СО РАН; Куликов В.И. — кандидат физико-математических наук, заведующий лабораторией ИДГ РАН; Гончаров А.И. — кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник ИДГ РАН; Шултаев С.К — главный инженер шахты Горно-Шорского филиала ОАО «Евразруда».

А