CC BY
36
УДК 622.834
А.П. Тапсиев, В.А. Усков, М.Б. Устюгов ИГД СО РАН, Новосибирск
ВАРИАЦИИ ИЗМЕРЯЕМЫХ СКОРОСТЕЙ СМЕЩЕНИЯ ПОРОДНОГО МАССИВА НА РУДНИКЕ «ОКТЯБРЬСКИЙ»
В статье представлены примеры вариации скоростей смещения породного массива по данным многолетнего мониторинга смещения породного массива на руднике «Октябрьский».
A.P. Tapsiev, V.A. Uskov, M.B. Ustygov
Institute of Mining, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences, Novosibirsk,
Krasny Prospekt 54, 630091, Russian Federation
VARIATIONS IN THE ROCK MASS DISPLACEMEN T RATES IN THE OCTYABRSKY MAINE
Based on the date of many-years monitoring of rock mass displacement in the Octyabrsky Mine, this paper presents same examples of variations in the rock mass movement rates.
Рудник «Октябрьский» разрабатывает Октябрьское месторождение сульфидных медно-никелевых руд с 1974 г. Выделяют три промышленных типа медно-никелевых руд на глубинах от 450 до 1 050 м: богатые (сплошные), вкрапленные (в интрузии) и медистые (прожилково-вкрапленные во вмещающих породах). Рудные залежи расположены в три яруса. В нижней части залегают богатые руды, отработанная пластовая залежь которых мощностью 40-60 м составляет большую часть закладочного массива.
Основной причиной необходимости применения закладки при отработке богатых руд являются необходимость обеспечения полноты извлечения высокоценных руд, большая глубина разработки и снижение негативного влияния подработки на устойчивость подрабатываемых залежей медистых и вкрапленных руд.
В более ранних публикациях [1] отмечены особенности формирования мульды сдвижения горного массива и земной поверхности рудника «Октябрьский».
Мульда сдвижения в период с 2001 по 2004 гг. интенсивно развивалась в юго-восточном направлении - по простиранию тектонических нарушений. Абсолютные значения вертикальной составляющей вектора сдвижения (оседание п) возросли за этот период времени в средней части мульды с п = 300 мм до п = 800 мм (рис. 1).
На форму мульды сдвижения (ее отклонение от эллипсовидной формы), несомненно, оказывают влияние геолого-структурные условия примыкающего отработанного пространства рудника “Таймырский”, разделительные целики РМ-1 и РМ-2 и охранный целик стволов ВЗС-ВСС.
Одной из причин динамических проявлений горного давления и сейсмической активности этих выступов фронта горных работ является повышенная концентрация напряжений в массиве.
В целом, как отмечено в работе [2], особенности сейсмического режима в пределах шахтного поля рудника “Октябрьский” обусловлены целым рядом влияющих факторов. Среди них - объем применяемых мероприятий по разгрузке напряженных участков породных и рудных массивов.
Рис. 1. Очертания мульды сдвижения на руднике «Октябрьский» в 2004 г.
В течение 2003 г в поле рудника “Октябрьский” было зарегистрировано 105 “крупных” сейсмических событий - с энергией более 103 Дж [2], в то время как за 2001 и 2002 гг. их было зарегистрировано 24 и 51, соответственно.
Интенсивность сдвижения горного массива ежегодно возрастает. Графики максимальных скоростей Vo оседания породных массивов при отработке пластовой рудной залежи Октябрьского месторождения приведены в работе [2]. За период 2001-2003 гг. среднее значение этих скоростей по профильным линиям глубинных реперов на руднике “Октябрьский”
составило 125 мм/год или 4.0-10 ~9 м/с.
Для увеличения достоверности прогноза сдвижения горного массива, обеспечения контроля и управления этим процессом необходимо выявить закономерности роста скоростей оседания в зависимости от масштаба подработки. Для этого можно воспользоваться экспериментальными данными многолетних измерений по достаточно представительной сети профильных линий геометрического нивелирования, установленных на разных горизонтах рудника “Октябрьский”.
Как было показано на примерах в работе [1], деформации растяжения в подработанном массиве горных пород рудника “Октябрьский” имеют максимальную величину непосредственно над закладочным массивом и
вертикальные оседания уменьшаются с удалением от залежи в направлении земной поверхности. Поэтому для анализа была выбрана профильная линия инструментальных измерений вентиляционно-закладочного уклона ВЗУ - 10 (рис. 2) над закладочным массивом шахты 2 (горизонт - 850 м).
Сдвижение налегающих пород, зафиксированное по глубинным реперам в выработке за период 1995-2003 гг., развивалось по нарастающей и общая величина его достигала 750 мм [2]. Наибольшая скорость сдвижения пород (порядка 126-155 мм/год) имела место в 2003 г. над закладочным массивом.
Рис. 2. Расположение в плане профильной линии геометрического нивелирования ВЗУ - 10 на горизонте - 850 м
Наиболее значимым параметром, характеризующим масштаб подработки массива [3], будем считать эквивалентный пролет подработки:
е=12+Г-т_2, (1)
где L - пролет подработки по падению залежи, м; I - пролет подработки по простиранию залежи. В 2000 г пролеты подработки
составляли, соответственно, Ь 2000 = зоо м, / 2ооо = 1 000 м и ^ 2ооо = 1 044 м. Аналогично определялись эквивалентные пролеты подработки в 2001, 2002, 2003, 2004 и 2005 гг.
С учетом фактических данных измерения (1999-2005 г.) максимальных
скоростей Vо оседания массива по профильной линии глубинных реперов
вентиляционно-закладочного уклона № 10 гор. - 850 м построен график
зависимости Vо от эквивалентного пролета подработки 0 (рис. 3).
По данным натурных измерений установлена устойчивая
корреляционная связь между измеряемой величиной скорости ^ оседания
Сев вент. кв-г
массива и значениями эквивалентных пролетов подработки в соответствующие годы.
Аппроксимация эмпирической линии регрессии выполнена с
использованием компьютерных программ. Расчеты показали, что
аппроксимирующее уравнение полинома второй степени вида:
Уа = - 246,8 + 0,4523 0 _ 0,0001 02 (2)
наиболее удовлетворяет экспериментальным данным выборки.
180
=1 с- 170
'1—
160
с 150
X
£ 140
о
о л 130
5
ф 120
110
100
1000 1050 1100 1150 1200 1250 1300 1350 1400 1450
Эквивалентный пролет подработки, и
Рис. 3. Зависимость максимальной скорости оседания налегающих пород от эквивалентного пролета подработки по подземной профильной линии ВЗУ -10 гор. - 850 м рудника “Октябрьский” по данным измерений за период
1999-2005 гг.
Так как уравнение (2) наиболее соответствует экспериментальным данным выборки то можно сделать вывод о полиноминальном характере
зависимости измеряемой скорости Vо оседания массива от эквивалентного
пролета подработки 6 Эта зависимость может быть использована для
прогноза вертикальных оседаний массива при проведении выработок на закладочном горизонте - 850 м и обосновании типа их крепления.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Тапсиев А.П., Усков В.А., Устюгов М.Б. Мониторинг природно-техническй системы рудника «Октябрьский» // Труды V Международной специализированной выставки и научного конгресса «ГЕО-СИБИРЬ-2009», Том - Новосибирск: СГГА, - 2009. - С. 227-232.
2. Опарин В.Н., Тапсиев А.П., Востриков В.И., Усольцева О.М., Аршавский В.В., Жилкина Н.Ф., Бабкин Е.А., Самородов Б.Н., Наговицын Ю.Н., Смолов К.В. О возможных причинах увеличения сейсмической активности шахтных полей рудников “Октябрьский” и “Таймырский” Норильского месторождения в 2003 г. Часть II: Рудник “Октябрьский” // ФТПРПИ. - 2004. - № 5.
3. Шадрин А. Г. Теория и расчет сдвижения горных пород и земной поверхности. -Красноярск: изд. Красноярского университета. - 1990.
© А.П. Тапсиев, В.А. Усков, М.Б. Устюгов, 2010
