автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.02, диссертация на тему:Оценка и прогноз устойчивости выработанных пространств на рудниках Джезказгана.

доктора технических наук
Ерофеев, Николай Павлович
город
Алма-Ата
год
1979
специальность ВАК РФ
05.15.02
цена
450 рублей
Диссертация по разработке полезных ископаемых на тему «Оценка и прогноз устойчивости выработанных пространств на рудниках Джезказгана.»

Оглавление автор диссертации — доктора технических наук Ерофеев, Николай Павлович

БЩДШИЕ

ГЛАВА I. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ ПОДЗЕМНОЙ РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЯ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Краткая горногеологическая характеристика месторождения

1.2. Современное состояние технологии подземных работ

1.3. Анализ состояния выработанных пространств и постановка задачи исследования

ГЛАВА П. КРАТКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ ПО ВОПРОСАМ УСТОЙЧИВОСТИ ОЧИСТНЫХ КАМЕР ПРИ ОТРАБОТКЕ ОБШИРНЫХ ЗАЛЕЖЕЙ П,I.физико-механические и реологические свойства пород

П,2.Анализ работ по вопросам горного давления П,3.Анализ работ по оценке устойчивости выработанных пространств больших размеров и функции Бремени

ГЛАВА Ш. ИССЛЕДОВАНИЕ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ЦЕЛИКОВ

111.1. Влияние формы целиков на их прочность

111.2.Влияние угла падения залежи

Ш,3.Снижение прочности целиков при взрывных работах Ш,4.Количественная оценка влияния структурного ослабления пород на устойчивость целиков Ш.5.Совместное влияние на прочность целиков комлпек-са основных горногеологических факторов

ГЛАВА 1У. ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРА И ВЕЛИЧИНЕ ГОРНОГО ДАВЛЕНИЯ ПРИ РАЗРАБОТКЕ ИЗОЛИРОВАННЫХ И ОБШИРНЫХ ЗАЛЕЖЕЙ стр. 5

10-14 15

29-42 43

48-49 50-91 50-68 69-75 76

1У,1. Нагрузка на целики в панелях ограниченной площади 92-97 1У,2. Нагрузка на целики при отработке обширных залежей 98-III

ГЛАВА У. ИССЛЕДОВАНИЕ ДАВЛЕНИЕ НА ЦЕЛИКИ ПРИ РАЗРАБОТКЕ ПШЮГОШДАИЩ ИЕРЕКРЫВАЩИХСЯ й НАКЛОННЫХ

ЗАЛЕЖЕЙ 112>

УД. Метод исследования IEMI6 У, 2. Напряженное состояние целиков при отработке наклонных залежей 117-131 У,3. Исследование давления на целики при разработке перекрывающихся залежей 132-

ГЛАВА У1. ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАПАСА ПРОЧНОСТИ ЦЕЛИКОВ 136-172 У1,1. Физическая сущность запаса прочности 136-140 У1,2. Снижение прочности целиков от выветривания пород и длительных нагрузок I4I-I

У1,3. Вероятность разрушения целиков 149-153 У1,4. Запас прочности целиков в функции времени и на заданном уровне надежности 154-

ГЛАВА УЛ. ИССЛЕДОВАНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ ПОТОЛОЧИН В ОЧИСТНЫХ КАМЕРАХ 173-208 УПД. Напряженное состояние потолочин при ленточных и столбчатых целиках 173-187 УП,2. Анализ данных практики и лабораторных экспериментов 188-193 УП,3. Опыт применения железобетонных штанг при креплении непосредственной кровли камер 194-203 УП,4. Расчет устойчивых пролетов 204

ГЛАВА УШ. РАСЧЕТНЫЕ МОДЕЛИ ДМ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ ОЧИСТНЫХ ВЫРАБОТОК УШ,1. Расчет надежности реальной совокупности целиков с определенным запасом прочности на требуемый срок службы УШ, 2. Расчет среднего диаметра проектируемой совокупности целиков в функции времени на уровне нормативной надежности УШ,3. Достоверность расчетных моделей

ГЛАВА IX. ОЦЕНКА. И ПРОГНОЗ УСТОЙЧИВОСТИ ВЫРАБОТАННЫХ ПРОСТРАНСТВ

Введение 1979 год, диссертация по разработке полезных ископаемых, Ерофеев, Николай Павлович

В перспективных штанах строительства коммунистического общества, намеченных ХХУ съездом КПСС, значительный вес занимает увеличение добычи цветных и черных металлов. Технический прогресс в СССР трудно представить без ритмичной и безопасной работы гиганта цветной металлургии - Джезказганского ордена Ленина горно-металлургического комбината им.К.Й.Сатпаева (ДГМК), поставляющего в огромных масштабах богатое и дешевое сырье для медеплавильных заводов страны. На базе уникального месторождения построены и строятся крупнейшие шахты, обеспечивающие годовую производительность до 4-5 шго.т руды на ствол шахты. С целью интенсивной добычи применяется камерно-столбовая система разработки с использованием высокопроизводительного самоходного оборудования. Эта система, характеризующаяся целым рядом технологических достоинств, обладает и существенными недостатками, к числу которых прежде всего относятся:

1) увеличение потерь в целиках на нижних горизонтах, в особенности, при отработке мощных залежей с богатым содержанием полезных компонентов;

2) непрерывный рост пустот на эксплуатационных горизонтах, что таит в себе потенциальную угрозу массовых обрушений пород в районе жилых и промышленных сооружений.

Уже в настоящее время потери руд в очистных выработках со-J ставляют 25-30$, а на некоторых участках достигают 35-40$. Сверхнормативные потери превышают 30$, годовой ущерб от этого достигает 1,5-2,0 млн.руб.

Показательна и динамика роста выработанных пространств, концентрация которых на отдельных шахтах превышает 10-12 млн.м3.

Исходя из наличия балансовых запасов и достигнутой производительности рудников, можно прогнозировать рост пустот на рудниках ДГМК в ближайшие десятилетия.

1978г. (факт) - 100$ « 1980г. - 120%

1990г. - 200%

2000г. - 300%

Приведенные данные показывают, что выработанное пространство Джезказгана следует оценивать как уникальное горно-техническое сооружение, не имеющее аналогов в мировой практике. Невозможно предвидеть всех последствий, связанных с наличием и ростом пустот, одно является бесспорным, что последние окажут первостепенное влияние на безопасность добычи и уровень потерь в целиках при дальнейшей эксплуатации месторождения, т.е. в значительной 4

Ф мере предопределяют техническую политику на Джезказганских рудниках.

В очистных выработках зафиксировано около 1100 крупных обрушений кровли и 650 случаев полного и частичного разрушения целиков, которые представляют тревожные симптомы начавшегося процесса деформаций в подработанном массиве пород.

Приведенный наш анализ показал, что несмотря на сверхнормативные потери около 20% пустот характеризуются недостаточной надежностью и в некоторых случаях требуют дополнительных средств поддержания (оставления барьерных или массивных целиков, закла-^ дочных работ, переноса поверхностных сооружений).

Такое парадоксальное положение (сверхнормативные потери в целиках, с одной стороны, и неустойчивость значительной части выработанных пространств, с другой) обусловлено, на наш взгляд, отсутствием жесткого технологического режима на рудниках Джезказгана, который включает в себе множество компонентов (оптимальные параметры очистных выработок, изыскание новых и совершенствование существующих систем разработки, организация закладочно-1» го хозяйства, рациональный порядок отработки залежей и др.).

В нашу задачу входило исследование первой компоненты (устойчивости и оптимальных параметров очистных выработок).

Наиболее фундаментальными исследованиями по комплексу вопросов, связанных с безопасной и эффективной эксплуатацией Джезказганского месторождения, являются работы О.А.Баиконурова, АЛ. Мусина, В.Ш.Шарипова, Г.Е.Гулевича, П.А.Рыжова, В.И.Борщ-Компо-нийца и др.

В последние годы заметно изменилась горнотехническая обстановка на рудниках ДГМК: # - с внедрением самоходного оборудования повысились интенсивность и масштаб очистных работ;

- в сферу добычи вовлекаются мощные залежи, расположенные на глубине 150-300 м;

- резко увеличился объем непогашенных пустот и уровень потерь полезного ископаемого.

Свыше 75$ запасов Джезказганского месторождения представлено залежами мощностью до 10-12 м, поэтому система с открытым очистным пространством в различных модификациях в ближайшее десятилетие, пока не будут освоены системы с закладкой, будет, по' „W, основной для ДИК. Выработанное щюстранотво о<5-раз овал о в сложнейших горнотехнических условиях: при отработке изолированных, обширных, перекрывающихся и наклонных залежей.

Погашение всего объема выработанных пространств путем искусственного обрушения налегающих пород в условиях перекрывающихся и сближенных залежей трудноуправляемо и опасно; локализа

О/ ч ция же их с помощью закладки нереально/поскольку это потребует огромных затрат и сокращения производительности Джезказганских Л рудников.

Рациональным является выборочное погашение (локализация) наиболее ослабленных участков с прогнозом достаточной устойчивости отработанных горизонтов, для чего необходимо произвести классификацию пустот по степени устойчивости с учетом их роста и намечающейся доработки запасов в целиках (вторичной разработки месторождения) . Следовательно, проблема пустот на рудниках Джезказгана из чисто технической превращается в научно-техническую, требующую создания специальной методики.

Современные методы расчета не отвечают этим требованиям, ф т.е. не учитывают динамических изменений в массиве пород, вызываемых непрерывным и интенсивным ростом пустот. Существующие методы моделирования (оптический, центробежный, стендовой) дорогостоящи и трудоемки. Новейшие методы натурных наблюдений (сейсмический, ультразвуковой и др.) находятся в стадии освоения. Б связи с этим становятся совершенно необходимыми исследования по оценке и прогнозированию устойчивости выработанных пространств с корректировкой рекомендаций примерно через 5-10 лет (из-за динамических изменений в массиве пород).

Главным в предлагаемой методике является запас прочности ^ совокупности целиков, величина которого предопределяется влиянием временных факторов, оцененных на заданном уровне надежности.

Для определения величины горного давления используются известные методы механики сплошных сред, при этом вводятся новые моменты, полученные в результате шахтных наблюдений и экспериментов методом электроаналогии.

Из-за отсутствия в настоящее время научно обоснованной теории прочности несущая способность целиков определяется путем веЛ роятностно-статистического анализа длительной устойчивости очистных выработок.

Таким образом, в данной работе сформулированы и обоснованы научные положения, совокупность которых представляет собой впервые предложенную в горной практике методику оценки и прогнозирования устойчивости выработанных пространств больших размеров с учетом фактора времени и на заданном уровне надежности, которую можно квалифицировать как новое и перспективное направление в области подземной разработки месторождений полезных ископаемых системами с открытым очистным пространством. Ф Методика позволила разработать конкретные инженерно-технические рекомендации по значительному снижению потерь руды в целиках и обеспечению безопасных условий при разработке Джезказганского месторождения вариантами камерно-столбовой системы, т.е. с учетом интенсивного и постоянного накопления непогашенных пустот.

Рекомендуемые диссертантом методические положения из-за общности и универсальности принятых критериев могут найти применение при расчете конструктивных элементов очистных выработок и на других месторождениях, разрабатываемых камерными системами.

В работе излагаются результаты исследований, выполненных * автором в течение 1963-1978 гг.

О Диссертация изложена на "296 стр. машинописного текста, содержит 58 таблиц, 36 рисунков и 162 ссылки на литературные источники. Узловые вопросы составили 9 глав, в приложения выделен материал справочного характера.

Заключение диссертация на тему "Оценка и прогноз устойчивости выработанных пространств на рудниках Джезказгана."

Основные выводы и рекомендации автора одобрены и приняты производством.

Изложенные в работе методические положения из-за общности и универсальности принятых критериев могут найти применение при расчете оптимальных параметров очистных выработок и на других месторождениях, разрабатываемых системами с открытым очистным прос транством.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В течение нескольких десятилетий Джезказганское месторождение разрабатывается вариантами камерно-столбовой системы с при* менением высокопроизводительного самоходного оборудования. Варианты применяемой системы характеризуются рядом технологических достоинств, но обладают и существенными недостатками: а) увеличением потерь в целиках на нижних горизонтах, в особенности, цри выемке мощных залежей; б) интенсивным и постоянным ростом непогашенных пустот, что таит в себе потенциальную угрозу массовых обрушений пород в районе жшгах домов и промышленных сооружений.

Уже в настоящее время потери руд при добыче составляют 25-30$, а на некоторых участках достигают 35-40$. Потери металлов в руде при добыче и переработке достигли 40$. Сверхнорматив* ные потери по нашим расчетам превышают 30$, годовой ущерб от этого достигает 1,5-2,0 шш.руб.

Непогашенные пустоты, достигнув критического объема, MoiyT обусловить катастрофические явления, если не осуществить эффективных мер по их локализации.

Совет Министров Казахской ССР постановлением В 205 от 29 марта 1967 г. обязал МЦМ КазССР и АН КазССР принять неотложные меры по проведению исследований по локализации и погашению пустот на рудниках ДМС. В течение 1969-75 гг. под руководством и при непосредственном участии диссертанта эти исследования были проведены по заданию ГК по науке и технике при Совете Министров СССР. G нарастающем значении подобных исследований свидетельствует то, что теш "Оценка устойчивости выработанного пространства в специфических условиях Джезказгана" включена в координационрШ план НИР по МВД СССР и в план республики на 1976-80 гг.

Погашение всех объемов непогашенных пустот путем искусственного обрушения налегавдюс пород в условиях перекрывающихся и сближенных залежей трудноуправляемо и опасно; локализация же их * с помощью закладки нереальна, поскольку это потребует огромных затрат и сокращения производительности Джезказганских рудников.

По расчетам специалистов, в условиях ДГМК при отработке богатых участков применение систем с закладкой выработанного пространства твердеющими смесями оправдано, если стоимость I м3 закладки не превышает 2,5 руб. Состав этой дешевой закладки с необходимыми прочностными характеристиками пока не изыскан для условий Джезказганского месторождения.

Рационально выборочное погашение (локализация) наиболее ослабленных участков с прогнозом достаточной устойчивости отрабо-4 тшшьо: горизонтов, дая чего необходао произвести классификацию пустот по степени устойчивости. Следовательно, проблема пустот на рудниках Джезказгана из чисто технической превращается в научно-техническую, требующую создания специальной методики.

Предлагаемая методика для оценки и прогнозирования устойчивости базируется на теоретическом обобщении данных практики, аналитических изысканий, лабораторных и шахтных экспериментов по определени® длительной прочности целиков и потолочин с широким привлечением методов теории вероятностей и математической ^ статистики.

Под устойчивостью выработанных пространств подразумевается такое состояние целиков и потолочин, при котором сохраняется их целостность в течение необходимого времени и на заданном уровне надежности под воздействием гравитационных, сейсмических, тектонических ж других сил, возникающих в подработанной толще пород.

Устойчивость призабойного пространства в течение ограниченного времени ( Т* 5 лет) определяется, главным образом, надежностью потолочин очистных камер, а также междукамерных целиков. * Длительная устойчивость выработанного пространства ( Т ^ 10-15 лет) обусловливается, прежде всего, прочностью барьерных целиков, поддерживающих массив налегающих пород (обрушения потолочин на отработанных участках не оказывают существенного влияния на состояние целиков).

За пространственную единицу устойчивости принимается очистная панель, поддергиваемая совокупностью мещдукамерных целиков (МКЦ) и локализованная в горизонтальной плоскости барьерными (панельными) целиками (БЦ, ПЦ) или кромками массива и в вертикальной плоскости - безрудными междупяастиями или "рудными кор* ками".

Основным критерием устойчивости является средний запас прочности совокупности целиков, поддерживающих отработанную панель.

Степень устойчивости устанавливается при сравнении вероятного значения фактического (среднего) запаса прочности совокупности целиков ( ГЦ ) со значением требуемого запаса прочности ( YI ), когда

ГЦ> П - условие устойчивости;

ГЦ < YL - условие неустойчивости. щ Величина рц определяется отношением средних значений несущей способности целиков (/б/ ) и нагрузок на них от веса налегающих пород ( ).

Величина (/б/ц ) является характеристикой фактической прочности целиков и определяется корректировкой лабораторной прочности пород на сжатие ( &0 ) с помощью комплексного циента, учитывающего влияние формы целиков, структурного ослабления пород, угла падения залежи и сейсмического воздействия

При определении (э* основным является установление высом' ты давящего столба пород ( п ) в пределах грузовой площади целика, которая представляется произведением комплексного коэффициента нагрузки ( /К/ ) и глубины разработки ( Н ).

По известной гипотезе Турнера-Шевякова принимается условие Н 1 Н » которое обеспечивает приемлемые результаты при разработке обширных залежей ( L>H , где L - ширина обнажения). При разработке залежей ленточного типа или обширных залежей с оставлением ЕЦ (ПЦ), когда L ^ Н » расчетные значения Н завышаются, вследствие чего увеличиваются сверхнормативные потери в МКЦ.

В расчетах, базирующихся на теории упругости, используют уравнение И =КнН . Значение , как и но первой гипотезе, линейно зависит от Н • Удовлетворительные результаты обеспечиваются при L-H.

При гипотезе свода естественного равновесия пород используют уравнение Н = К. / К L , т.е. величина 6q линейно заи L / Н •

Жри анализе результатов экспериментов было установлено: а) линейная зависимость Н от Н или L не подтвервда-ется данншш экспершентов; б) зависимость Н' от Н и L нелинейна; в) доя определения достоверных значений г) должна быть найдена оптимальная комбинация, включающая элементы названных гипотез.

Предлагаемый метод расчета / К/н (комбинация теории упругости и гипотезы свода) является дальнейшим развитием аналитических решений, тяготея к гипотезе свода, может найти практическое применение при расчете целиков для нижних горизонтов месторождения.

Как уже указываюсь, основным критерием устойчивости является впервые установленное в горной практике уравнение требуемого запаса прочности совокупности целиков ( FL ), величина которого количественно предопределяется влиянием временных факторов ( Т ), вариацией физико-механических свойств пород ( ) и уровнем надежности ( Р ).

При определении IX бшш изучены и обобщены: результаты лабораторных испытаний пород на ползучесть, данные о сдвижении земной поверхности и условиях разрушения МКЦ во времени, а также некоторые положения теории вероятностей и математической статистики*

Расчетные значения 7L были подтверждены результатами ве-ронтностно-статистического анализа длительной устойчивости (до 20 дет) около 9 тыс. МКЦ в выработанном пространстве Джезказгана (со средним квадратическим отклонением 9%),

На основе технико-экономических расчетов с учетом количества экспериментальных данных было установлено, что расчет целиков целесообразно производить с нормативной надежностью Ри = 0,954 (на уровне двух стандартов).

Таким же образом производится расчет устойчивых потолочин, т.е. с вероятностной трактовкой всех параметров и путем сравнения Тц, и YI .

Расчет потолочин необходимо производить на уровне трех ставдартов ( Pu = 0,997),

Установленное наш анаяитико-экспериментальным путем уравнение требуемого запаса прочности ( П ) помимо своего прямого назначения позволило также расширить возможности вероятностно-Ь статистического анализа длительной устойчивости целиков и потолочин, т.е. рассматривать очистные пространства Джезказгана как гигантскую экспериментальную лабораторию по изучению основных параметров устойчивости ( п,, /бД, иьь > €>и*г, ^# Этим обеспечивается определение перечисленных параметров с разницей 10-15% двумя независимыми методами: механики горных пород и вероятностно-статистического анализа.

Предлагаемая методика включает две расчетных модели: I. "Расчет надежности реальной совокупности целиков с определенным запасом прочности на необходимый срок службы" - для оценки * и црогнозщювания устойчивости выработанных пространств;

П. "Расчет среднего диаметра проектируемой совокупности целиков в функции времени на уровне нормативной надежности" - для определения конструктивных параметров очистных выработок на нижних горизонтах месторождения.

Методика базируется на статистической механике и теории случайных функций. При определении устойчивости единой конструкции "целик-потолочина" участвует 23 независимых переменных, т.е. методика расчета, представленная самостоятельными функциями ft, , г 1<э1^> для целиков и потолочин (от 23 переменных) дает количественную оценку влияния большого числа горногеологических и горнотехнических факторов, что следует отнести к ее достоинствам по сравнению с другими методами, ограничивающимися меньшим числом учитываемых факторов.

Замена функций Я , / (эД , (5^ с множеством степеней свободы функциями с конечным числом степеней свободы является вынужденной из-за отсутствия аналитических уравнений, фиксирующих их изменчивость в каждый промежуток времени. Удельный вес аналитических и экспериментальных исследований в конечных результатах расчета составляет не более 20-50$; предопределяющим является влияние случайных факторов (50-80$), оценка которых возможна лишь методами теории вероятностей и математической статистики, обеспечивающими удовлетворительные результаты для совокупности целиков. Исходя из этого, мы оперируем не с единичными целиками, а с их совокупностью, которая поддерживает выработанное пространство в пределах панели, принятой в качестве пространственной единицы устойчивости.

Таким образом, в данной работе сформулированы и обоснованы научные положения, совокупность которых представляет собой впервые предложенную в горной практике методику для оценки и прогнозирования устойчивости выработанных пространств больших размеров с учетом фактора времени и на заданном уровне надежности, которую можно квалифицировать как новое и перспективное направление в области подземной разработки месторождений полезных ископаемых системами с открытым очистным пространством.

Методика включает компоненты, отличающиеся новизной и оригинальностью, в частности:

- уравнение требуемого запаса прочности целиков и потолочин, рекомендуемое в качестве основного критерия устойчивости;

- метод расчета относительных нагрузок на целики в зависимости от глубины разработки и ширины обнажения;

- систему двух уравнений, позволяющую рассматривать элемент "целик-потолочина" как единую конструкцию системы разработки;

- сравнительную оценку различных вариантов панельно-столбовой системы разработки по уровню потерь в целиках при условии одинаковой устойчивости конструктивных элементов очистной панели;

- расчет охранных целиков вокруг стволов шахт и околоствольных выработок при панельно-столбовой системе разработки.

На основе методики разработаны конкретные инженерно-технические рекомендации но значительному снижению потерь руды в целиках и обеспечению безопасных условий при разработке Джезказганского месторождения с учетом интенсивного и постоянного накопления непогашенных пустот.

С помощью I расчетной модели произведена классификация выработанных пространств по степени устойчивости, выделены опасные участки и разработаны рекомендации по их локализации на шахтах 44 и Покро. Выполнен расчет устойчивости непогашенных цустот с учетом их роста с прогнозом до 2000 г. Было установлено, что наиболее рациональной для дальнейшей разработки обширных и перекрывающихся залежей Джезказганского месторождения (до освоения систем с закладкой) является панельно-столбовая система, предложенная Гипроцвешетом. Однако параметры конструктивных элементов при этой системе рекомендуется уточнить на основе исследо

С помощью П расчетной модели определены линейные параметры очистной панели для различных вариантов панельно-столбовой системы и произведена их сравнительная оценка по уровню потерь в целиках. Рекомендован вариант панельно-столбовой системы с равномерной нагруженностью мевдукамерных целиков, обеспечивающий снижение потерь на нижних горизонтах месторождения до 15-20$ по сравнению с проектными).

На то! же методической основе определены условия, обеспечивающие устойчивость массива налегающих пород при частичной доработке запасов в целиках. 4- Частичная доработка панельных целиков (ПЦ) на шахтах 3, 44,

45 не дала положительного эффекта и сопровождалась: а) разрушением МКЦ и безвозвратными потерями руды в них; б) обрушением пород и появлением опасных участков, требующих больших затрат на дополнительные средства поддержания. В работе рекомендовано производить частичную выемку ИЦ с соблвдением следующих условий: а) при погашении выработанных пространств по единому плану - от фланговых участков к центральным; б) при максимальном извлечении запасов из ПЦ и МКЦ.

На весьма устойчивых участках с избыточным запасом прочнос-* ти целиков возможно производить частичную отработку БЦ (ПЦ) при условии > Я , которое сводится к тому, чтобы й,^ в целиках после частичной их отработки превышал или был равен расчетному YI , необходимому на требуемый срок службы.

К рациональной и безопасной эксплуатации Джезказганского месторождения относятся и вопросы, связанные с размерами охранных целиков (ОЦ), которые в настоящее время представляют собой усеченные пирамиды прямоугольного или более сложного сечения, предохраняющие от влияния очистных работ стволы шахт, около-г ствольные выработки и надшахтные сооружения. Существующие методы построения ОЦ не учитывают применяемых систем разработки и степени влияния очистных работ на шахтный комплекс. Параметры целиков (БЦ, ПЦ, МКЦ) при вариантах панельно-столбовой системе разработки рассчитываются из условия длительной устойчивости выработанных пространств, окружающих ОЦ, т.е. с таким расчетом, чтобы очистные работы не оказывали существенного влияния на состояние стволов шахт и околоствольных сооружений. В этом случае оставление ОЦ в виде усеченных пирамид является неоправданным » и противоречит требованиям Госгортехнадзора GGGP, чтобы меры охраны сооружений бшш экономически целесообразны и не допускали излишних потерь или консервации полезных ископаемых.

На основе проведенных исследований в условиях ДЕИК (при панельно-столбовой системе разработки) рекомендуется площадь ОЦ на всех горизонтах принимать в пределах 50x50 м и выемку запасов в прежних контурах ОЦ, рассчитанных в виде пирамид, производить камерной системой с запасом прочности ленточных целиков П = 6.

Эти рекомендации расширяют область применения рациональных * схем расположения шахтных стволов, предложенных П.К.Соболевским, Л.Д.Шевяковым и другими исследователями.

Библиография Ерофеев, Николай Павлович, диссертация по теме Подземная разработка месторождений полезных ископаемых

1. Агошков М.И. Разработка рудных месторождений. Н., 1954.

2. Агожов М.И. Типовые методические указания по определе-т нию, нормированию, учету и экономической оценке потерь твердыхполезных ископаемых при их добыче. М., 1972.

3. Авершин С.Г. Вопросы определения параметров камерных систем разработки полезных ископаемых. Сб. Методы определения размеров опорных целиков и потолочин. Изд-во АН СССР, 1962.

4. Адышн Л.М. Теория поля. Изд-во "Недра", М., 1966.

5. Байконуров О.А. Классификация и выбор методов подземной разработки месторождений. Наука, Алма-Ата, 1969.

6. Байконуров О.А. Дуги снижения трудоемкости очистных работ на вахтах Джезказгана. Большой Джезказган. Добыча и переработка руд. Изд. П АН КазССР, 1963.

7. Байконуров О.А. Выемка опорных целиков на шахтах Джезказгана. Гор. ж-л, 1948, & 5.

8. Байконуров О.А. , Ибраев 1.Й., Винокуров Л.В. Определение механических констант горных пород при исследовании сейсмического действия взрыва. Горный журнал, 1963, Л 8.

9. Байконуров О.А., Ибраев НЦИ., Винокуров I.B. Влияние конструкции забоя на сейсмические действия взрыва. Горный журнал, 1963, Л 3.

10. Байконуров Q.A., Мельников В.А., Шебалин А.И. Исследование процесса распределения сейсмовзрывных волн напряжений методом математического моделщювания. Там же.

11. Байконуров О.А., Кабшпсаков К.К. Методика расчета прочного размера опорного целика. Вестник АН КазССР, 1973, № 3.

12. Бакаев М.Т., Жеребко Л.Н., Серегин Ю.Н. и др. Методика расчета целиков и потолочин камер для некоторых типов залежей Джезказганского месторождения. Труды ЖД АН КазССР, 1970, т.44.

13. Беляев Н.М. Сопротивление материалов. Изд-во технико-теоретической литературы. М.-Л., 1950.

14. Бергман П.Г. Введение в теорию относительности, пер. с англ. М., 1947.

15. Беркутов -В.А., Сашурин А.Д., Вдох Н.П. О применении метода электроавалогии для исследования напряженного состояния массива горных пород. Труды ИЕД ШШ СССР, 1969, вып.22.

16. Болотин В.В. Статистические методы в строительной механике. М., 1965.

17. Борисов А.А. Новые методы расчета штанговой крепи. М.,1962.

18. Борисов А.А., Нифонтов Б.Й., Ромадин Н.М. Расчет напряжений в мездукамерных целиках. Записки ЛГИ, т. 51, вып.1, 1966.

19. Бородач, Филоненко М.М. Задача о равновесии упругого параллепипеда при заданных нагрузках на гранях. "Прикладная математика и механика". т.ХУ", вып.2, 1951.

20. Борщ-Компониец В.В. Механика горных пород, массивов и горное давление. М., 1968.

21. Борщ-Компониец В.И. и др. Исследование напряженного состояния маесива и упругих свойств горных пород методами ультразвука и разгрузки. Изменение напряжений в массиве горных пород. Новосибирск, 1972.

22. Бублик Ф.П. Несущая способность целиков. Авторефератдокторской диссертации. Ленинград, 1971.

23. Валькова Е.П., Жужгов Ю.В., Чабдарова Ю.й. К определению прочностных и упругих свойств рудного песчаника на нижних горизонтах Джезказганского месторождения. Тр. ЙГД АН КазССР, 1969, т.40.

24. Ватолин E.G. Некоторые динамические свойства и природа деформирования горных пород. Из-во "Наука", М., 1966.

25. Васильев А.Н. Распределение напряжений в кровле камер при различном расположении целиков. Труды ЙГД АН КазССР, т. 12,1963.

26. Ветров С.В. Допустимые размеры обнажений горных пород при подземной разработке руд. йз-во Наука, М., 1975.

27. ЖШИ. Проведение набящений за состоянием целиков и выработанного пространства и разработка рекомендаций по обеспечению безопасности горных работ на Миргалимсайском месторождении. Научный отчет за 1968г.

28. Волькин Б.А., Мохов А,И., Пантелеев М.Г. К обоснованию схемы опорных целиков на СУБР. Труды УНИПромедь, 1965, вып.Ш.

29. Востров И.Д., Панин И.И. Комплексная механизация подземных работ, йзд-во "Недра", М., 1969.

30. Галеркин Б.Г. Собрание сочинений. Т.П. Изд.АН СССРД953.

31. Глутако В.Г., Ваганов И.И. О влиянии влажности пород на проявление горного давления. Сб. Проблемы механики горных пород.1. Алма-Ата, 1966.

32. Гипроцветмет. Расчет прочих размеров барьерных и поддерживающих целиков (во исполнение Приказа МЦМ СССР I 274 от 7 июня 1968г.).

33. Гулевич Г.Е. О слабых сторонах теории предельного равновесия и приложения к расчету ленточных целиков. Горный журнал, 1970, В 8.

34. Гушнский М.В. 0 физико-механических свойствах породкровли Джезказганского месторождения. Горный журнал, 1952, Л 4.

35. J 42. Габдрахимов Й.Х., Дедюкин М.Н., Поздеев А.А. К феноменологической теории прочности карналлита и расчету длительной прочности целиков. Сб. Проблемы механики горных пород, йзд-во Наука, Алма-Ата, 1966.

36. Габдрахимов И.Х. К вопросу расчета коэффициента запаса прочности на фактор времени. Сб. тр. Пермского политехнического института, 1970, № 68.

37. Голушкевич С.С. Плоская задача теории предельного рав-$ новесия сыпучей среды. Гостехиздат, 1948,

38. ДжезказганНИПЙцветмет. Отчет о наблюдениях за сдвижением горных пород и поверхности на джезказганских рудниках за 1959-70 гг.

39. Диксон Дж. Проектирование систем: изобретательство, анализ и принятие решений, йзд-во Мир, М., 1969 (пер. с англ.).

40. Долгих Н.П. Изучение устойчивости целиков и потолочин в условиях разработки Джезказганского месторождения. Автореферат диссертации, Алма-Ата, 1962.

41. Долгих Н.П., Генкин Б.С., Осипова Т.А. Распределение 4 нагрузок между барьерными и междукамерными целиками. Цветнаяметаллургия, 1969, 20.

42. Ержанов Ж.С. Теория ползучести горных пород и ее приложения. "Наука", Алма-Ата, 1964.

43. Ержанов Ж.С., Серегин Ю.Н., Смирнов В.Ф. Расчет нагру-женности опорных и поддерживающих целиков, йзд-во Наука, Алма-Ата, 1973.

44. Ерофеев Н.П. Задачи и методика исследования устойчивости выработанного пространства на шахтах Джезказгана. Трудыг ЙГД АН КазССР, 1968, т.34.

45. Ерофеев Н.П. Алгоритм запаса прочности целиков как критерий управления горным давлением в функции времени. Тр. ЖД АН КазССР, 1969, т.40.

46. Ерофеев Н.П. Вопросы устойчивости выработанных цространств при разработке Джезказганского месторождения. Тр. ИЭД АН КазССР, 1973, т.55.

47. Ерофеев Н.П., Калуль В,Я., Сдобников А.А. Авторское свидетельство 221376 "Устройство для исследования внутреннейс поверхности полых тел".

48. Ерофеев Н.П. Определение сетки железобетонных штанг в очистных выработках. Вестник АН КазССР, 1966, I 4.

49. Ерофеев Н.П. Прогноз устойчивости выработанных пространств с учетом их роста на рудниках Джезказгана. Вестник АН КазССР, 1977, Л I.

50. Ерофеев Н.П. Исследование устойчивости выработанных пространств на шахтах Джезказгана. Горн, ж-л, 1977, № 2.

51. Ерофеев Н.П. Прогнозирование устойчивости горных выработок. Из-во Наука КазССР, Алма-Ата, 1977.

52. Ерофеев Н.П. Определение размеров предохранительных целиков для охраны шахтных сооружений при панельно-столбовой системе разработки. Деп. РЖ "Горн.дело", 1977, № 5, 5Б-71.

53. Ерофеев Н.П, К рациональной и безопасной эксплуатации Джезказганского месторождения. Вестник АН КазССР, 1978, № 8.

54. Ерофеев Н.П. Об эффективной разработке руд Джезказганского месторождения. Комплексное использование минерального сырья, 1978,Л 3.

55. Ермеков Т. Исследование свойств напряженно-деформированного состояния пород непосредственной кровли очистных камер ультразвуковым методом (в условиях Джезказгана). Автореферат диссертации, А-Ата, 1972. .

56. Епшанов Д.О. Исследование и усовершенствование способов очистной выемки при применении самоходного оборудования вусловиях Джезказганского рудника. Кандидатская диссертация. Кривой Рог, 1965.

57. Иливицкий А. А. Расчет междукамерных целиков при разработке крутопадащих рудных залежей. Тр. ИЦЦ УФ АН СССР, 1963.

58. Ильштейн A.M. К вопросу о применении камерных систем разработки с периодической последовательностью расположения барьерных и междукамерных целиков. Сб. Методы определения размеровм опорных целиков и потолочин. Изд. АН СССР, М., 1962.

59. Ильштейн A.M., Хаимова-Малькова Р.И. Труды Всесоюзной конференции по механике горных пород (тезисы докладов). Новосибирск, 1968.

60. Ильштейн A.M., Либерман Ю.И., Мельников Е.А., Рахимов В., Рыжик В.М. Методы расчета целиков и потолочин камер рудных месторождений. Изд-во Наука, М., 1964.

61. Кац A.M. Теория упругости. ГИТ-ТЛМ, 1956.

62. Канжыбаева Ж.М., Бородин В.П. Изучение упругих свойств г горных пород Джезказганского месторождения с помощью ультразвука. Труды НЕД АН КазССР, 1968, т.34.

63. Катин К.П., Пестунов Н.П. Физико-механические свойства пород Джезказганского месторождения. Труды ВПИИЦветмета, 1967.

64. Клаус Ф. Применение электролитической ванны при решениизадач геомеханики. Реферативный журнал 1970, * II.

65. Клепиков Н.П., Соколов С.П. Анализ и планирование экспериментов методом максимума правдоподобия. Изд-во Наука, Н., 1964.

66. Койфаан М.й. О влиянии размеров на прочность образцов горных пород. ЖД АН СССР, 1961.

67. Кокумбаев Ж.К. Исследование деформации целиков и вмещающих пород Джезказганского месторождения. Автореферат диссертации МРИ, М., 1972.

68. Кононенко Е.С. Задачи о сжатии параллепипеда между жесткими плитами без скольжения. Сб. статей "Исследования по теории сооружений", вып.У1, 1954.

69. Космедамианский А.С. Приближенные методы определения напряженного состояния упругого горного массива, в котором цройдены выработки круглого сеченая. Тр. ВНИМИ, 1962.

70. Крупенников Г.А. О дальнейшем совершенствовании методов и средств аналитического исследования вопросов горной геомеханики. Сб. трудов ВНИМИ, 1970, Ш1.

71. Крупенников Г.А., Булычев Н.С., Козел A.M., Филатов Н.А. Взаимодействие массивов горных пород с крепью вертикальных выработок. Изд-во Недра, 1966.

72. Кузнецов Г.Н. Аналитические раечеты на базе механики раздельно-блочной среды. Горное давление, сдвижение горных породи методика маркшейдерских работ. Сб. трудов ВНИМИ, 1970, ХХШ.

73. Лехницкий С.Г. Теоретическое исследование напряжений в упругом анизотропном массиве вблизи подземной выработки эллиптического сечения. Тр. ВНИМИ, 1962.

74. Либерман Ю.М., Гомес Д. Метод определения давлений нацелики при разработке изолированными панелями. Физико-механические свойства, давление и разрушение горных пород. AS СССР, 1962.

75. Липовой А.Й. Добыча и обогащение руд цветных материалов. 1963, 2.г 86. Липеон М.А. Определение полной несущей способности целиков графическим способом. Изд. АН СССР, 1956, № 5.

76. Липсон М.А. 0 предельном равновесии опорных целиков. Сб. Разработка месторождений горнохимического сырья. Ин-т горнохимического сырья, вып. Госхимиздат, 1957.

77. Липсон М.А. 0 несущей способности ленточных и цилиндрических целиков. Горный журнал, 1958, Л 3.

78. Лысенко И.З., Жукович И.Е., Раденко Е.С. К определению основных параметров панельно-столбовой системы с искусственными податливыми опорами в условиях джезказганских рудников. Тр. ИГД1. АН КазССР, т.21, 1966.

79. Лысенко И.З., Раденко Е.С. и др. Изыскание путей снижения ущерба от потерь и разубоживания руды на Джезказганских рудниках. Научный отчет за 1970г. Фонды ИГД АН КазССР.

80. Лысенко И.З. Будующее методов добычи руд. Изд-во Наука, А-Ата, 1971•

81. Максимов А.П., Кийко В.И., Капуль В.Я. Изучение ползучести джезказганских песчаников. Научный отчет, Днепропетровск, 1968.- 306

82. Матвиенко В.В., Руппенейт К.В. К вопросу о разработке инженерной теории давления горных пород. Вопросы горного давления. СО АН СССР, 1963, выД.20.

83. Машанов А.Ж. Учет влияния структуры массива при расчете целиков. Труды КазГМЙ, I960.

84. Меликидзе И.Т. 0 влиянии формы и размеров образцов на их механические свойства. Горный журнал, 1959 , 9.

85. Цусин АЛ. Разработка пологопадавдих рудных месторождений системой с отбытым очистным пространством применительно к условиям Джезказгана. А-Ата, 1959.

86. Мусин А.Ч., Долгих Н.П. К методике расчета опорных целиков при разработке пологопадавдих рудных залежей. Труды ЙГД АН КазССР, 1962, т.Ю.

87. Щусин АЛ., Ерофеев Н.П., Чабдарова Ю.И., Русаков Г.Д., Габбасова Н.А. К определению несущей способности массивных и опорных целиков применительно к условиям Джезказганского рудника. Изв. АН КазССР, вып.3, 1964.

88. Нестеренко Г.Т. Методика и некоторые результаты исследований параметров камерно-столбовой системы разработки. Сб. Методы определения размеров опорных целжков и потолочин. Наука, М., 1962.

89. Нестеренко Г.Т., Скозобцов Б.С. и др. Отчет ВНЙМИ по

90. Миргалимеайскому руднику за 1968г.

91. Нестеров М.П. Об инженерных методах расчета ленточных целиков. Горный журнал, 1967, I 9.

92. Павлов В.А. Исследования напряженно-деформированного состояния целиков варианта камерно-столбовой системы разработки, выработанного с учетом геометризавди Джезказганского месторождения. Автореферат диссертации, ИМ, 1971.

93. Паркер И* Горные работы на руднике в условиях сильного бокового давления. Экспресс-информация, вып.2, 1967 (пер.с англ.).

94. Проведение наблюдений за состоянием целиков и выработанного пространства и разработка рекомендаций по обеспечению безопасности горных работ на Миргалимсайском местороздении. Научный отчет БНИШ, 1968.

95. Протодьяконов М.М., Койфман М.И. О проявлении масштабного эффекта в горных породах и углях. Труды совещания Международного бюро по механике горных пород при Германской академии наук. Лейпциг, 1963.

96. Протодьяконов М.М., Чирков С.Е. Трещиноватость и прочность горных пород в массиве. Изд-во "Наука", М., 1964.

97. Пухов Г.Е. Электрическое моделирование стержневых и тонкостенных конструкций. Изд-во АН УССР, 2 К., I960.

98. Петухов И.М. и др. Горные удары и борьба с ними. Нерм-ское книжное издательство, 1969.

99. Рабинович М.2. Прочность, температура, время. Изд-во "Наука", М., 1968.

100. ИЗ. Работнов ХЗ.Н. Ползучесть элементов конструкций. М.,

101. Разработка и обогащение руд Миргалимсайского месторожденил. Под ред. О.А.Байконурова, А-Ата, Наука, 1964.

102. Рац М.В., Чернышев С.Н. Трещиноватоеть и свойства трещиноватых горных пород. йзд-во "Наука", М., 1970.

103. Рахимов В.Р; Обзор вопроса по определению нагрузок на t целики. Сб. Вопросы совершенствования разработки месторожденийполезных ископаемых. Изд. ФАН, УзССР, 1966.117; Ржевский В.В., Новик Г.Я. Основы физики горных пород. Наука, 1964.

104. Ржаницын А.Р. Определение запаса прочности сооружений. Строительная промышленность» 1947, № 8.

105. Романов В.А. Теория ошибок и способов наименьших квадратов. Углетехиздат, 1952.

106. Руппенейт К.В. Некоторые вопросы механики горных пород. Углетехиздат, М., 1954.

107. Руппенейт К.В. Механические свойства горных пород. М.,1956.

108. Руппенейт К.В. К вопросу о разработке инженерной теории давления горных пород. Вопросы горного давления. СО АН СССР» 1962.

109. Руппенейт К.В., Гомес Ц. К вопросу о разработке инженерной теории давления торных пород на крепь выработок. Вопросы горного давления. СО АН СССР, 1962, вып.14.

110. Рыжов П.А. Исследование вопросов сдвижения и давления горных пород на рудниках Джезказгана. Научный отчет за 1962г. Фонды Д ГМК.

111. Рыжов П.А. Математическая статистика в горном деле. М., 1973.

112. Рыжов П.А., Борщ-Компониец В.И., Кравченко В.М., Соцков Н.А. Распределение давления на междукамерные и барьерные целики на Джезказганском месторождении. Цветная металлургия, 1968, 22.

113. Савин С.Г. Распределение напряжений вокруг отверстий. ♦ Изд-во "Наукова думка", Киев, 1968.

114. Савинский Д.В. Общая теория статистики. Изд-во МГУ,1964.

115. Сдобников А.А., Калуль В.Я., Чернов П.Н., Балдин А.А. Коэффициент форш для массивных целиков. Труды ИГД АН КазССР, 1970, т.44.

116. Стрелецкий Н.С. Избранные труды. М., Стройиздат, 1975.

117. Семевский В.Н. Штанговая крепь. М., 1968.

118. Сиразутдинов A.M., Чабдарова Ю.И., Долгих Н.П., Валь-кова Е.П. К вопросу изменения прочностных характеристик серогопесчаника на нижних горизонтах Джезказганского месторождения^ Труды ИГД АН КазССР, 1968.

119. Сиразутдинов A.M., Чабдарова Ю.И., 1^жгов Ю.В., Дубя-га А.П. К определению закономерностей опорного давления в условиях Джезказганского месторождения. Труды ЖД АН КазССР, 1971.

120. Слесарев В.Д. Механика горных пород. Углетехиздат,1948.

121. Слесарев В.Д. Определение оптимальных размеров целиков различного назначения. Углетехиздат, М., 1948.

122. Слуцкий Е.А. Таблицы для вычисления неполной гамма-г функции и функции вероятностей. Изд-во АН СССР, М., 1950.

123. Соколовский В.В. Статика сыпучей среды. М., 1954.

124. Стебаков Б.А. О возможности возникновения горных ударов на Джезказганском руднике. Горн, ж-л, 1964, Л 10.

125. Талобр Ж. Механика горных пород. Изд-во технико-экономической литературы. М.-Л., I960»

126. Таш Й.Е. Основы теории электричества. М., 1956.

127. Тетельбаум М.М. Электрическое моделирование физических нолей. Конспект лекций, ч.И. М., 1958.

128. Тимошенко СЛ. Пластинки и оболочки. ОГИЗ, 1948.

129. Торский П.Н., Гуминский М.В. О физико-механических свойствах пород кровли Джезказганского месторождения. Горный журнал, 1948, I 5.

130. Требуков А.Л., Фрей Л.й. Об устойчивости междукамерных целиков Джезказганского рудника. Безопасность труда в промышленности, 1967, Л I.

131. Трумбачев В.Ф., Мельников Е.А. К вопросу о влиянии размеров целиков на его прочность. Тр. ИГД АН СССР, 1959, Ш.

132. Трумбачев В.Ф., Мельников Е.А. Распределение напряжений в междукамерных целиках и потолочинах, йзд-во "Наука", М., 1961.

133. Тулебаев К. Исследование закономерностей изменения физико-механических свойств горного массива с глубиной и их приложения к расчетам размеров опорного целика. Авт.диссертащш. А-Ата, 1974.

134. Феппель А., Феппль Л. Сила и деформация. (Прикладная теория упругости). ГШ 1933.

135. Фисенко Г.Л. 0 расчете ленточных целиков методом щэе-дельного равновесия. Горн.журнал, 1972, Л 5.

136. Фрей Л.И. К вопросу устойчивости кровли и толщи налегающих горных пород в условиях Джезказгана. Труды И1Д АН КазССР, 1968, т.34.

137. Харр М.Е. Основы теоретической механики грунтов.йзд-во Литературы по строительству, М., 1971.

138. Чабдарова Ю.И., Дубяга А .П. К определению закономерностей опорного давления в условиях Джезказганского месторождения. Тр. ЖД АН КазССР, т.44, 1970.

139. Чабдарова Ю.Й., Валькова К.П. Определение прочности джезказганских песчаников на основе теории хрупкого разрушения. Тр. ЖЩ АН КазССР, 1970, т.44.

140. Чабдарова Ю.Й. Валькова Е.П. и др. Исследование прочностных свойств пород Джезказгана с учетом увлажнения и фактора времени. Научный отчет, 1971г. Фонды ЙГД АН КазССР.

141. Чабдарова Ю.Й. и др. Уточнение параметров камерно-столбовой системы при разработке некоторых залежей Джезказганского месторождения. Тр. ЖД АН КазССР, 1973, т.55.

142. Шерман И. Л. К вопросу о напряженном состоянии меадка-мерных целиков. Упругая весомая среда, ослабленная двумя отверстиями эллиптической формы. Изд. АН СССР, ОТН, № 6, 1952.

143. Шехтер О.Я. К расчету фундаментных плит на упругом слое горизонта конечной мощности. Сб.тр. Основания и фундаменты. Вопросы механики грунтов. Стройвоенмориздат, 1948, Л II.

144. Шялкин Л.И. Бюллетень "Цветная металлургия", 1963 , 2.

145. Шрейнер А.А. Физические основы механики горных пород. Гостоптехиздат, 1950.

146. Штаерман М.Я. Безбалочные перекрытия. Госстройиздат,1953.

147. Югон А., Кост А. Штанговое щюпление горных пород. М., 1962.

148. Янке Е., Эвде Ф., Леш Ф. Специальные функции (формулы, графики, таблицы), йзд-во "Наука", М., 1968.