автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.11, диссертация на тему:Геомеханическое обоснование параметров конструктивных элементов систем разработки при освоении месторождений в горноскладчатых областях

НАЦИОНАЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ НАУК КЫРГЫЗСКОЙ РЕСПУБЛИКИ

ИНСТИТУТ ФИЗИКИ И МЕХАНИКИ ГОРНЫХ ПОРОД Г I ь м я

На правах рукописи

* у УДК 622.831

РОГОЖНИКОВ Олег Васильевич

ГЕОМЕХАНИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ КОНСТРУКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ СИСТЕМ РАЗРАБОТКИ ПРИ ОСВОЕНИИ МЕСТОРОЖДЕНИИ В ГОРНОСКЛАДЧАТЫХ ОБЛАСТЯХ

Специальность: 05.15.11 — Физические процессы

горного производства

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук

< Бишкек—1996

Работа выполнена в Институте физики и механики горных пород НАН Кыргызской Республики.

Научные консультанты: доктор технивдсхих наук, профессор, академик HAH Кыргызской Республики Айтматов Ильгиз Торокуловкч;

доктор технических наук Ялымов Нариман Галимович.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, член-корреспондент HAH Республики Казахстан Ермеков Толеген Муслимович;

доктор технических наук, профессор, член-корреспондент Международной АН Высшей школы Крупник Леонид Андреевич;

доктор технических наук Щумабаев Бейшенбек Думабаевич.

Ведущая организация: Кыргызский горно-металлургический институт.

Защита состоится 31 октября 1996 г. в 9-00 часов на заседании Специализированного совета Д 05.94.09 в Институте физики и механики горных пород HAH Кыргызской Республики по адресу\7208> г.Бишкек, ул.Медерова, 98.

С диссертацией можно 'ознакомиться в библиотеке Института физики и механики горных пород.

Автореферат разослан

п

iq .. all* еГ¿2- 1996

г.

Ученый секретарь Специализированного Совета, кандидат технических наук

О.В. Никольская

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИК* РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Развитие горнорудного производства является приоритетным направлением в промышленности Кыргызской Республики и связано с повыгстнием эффективности добти и переработки руд цветных, благородных и редких металлов. В настоя:;^ время глубина разработки на действующих рудниках составляет до 400-500 м. Кроме того, производится проектирование и намечается ввод в эксплуатацию новых месторождений на более глубоких горизонтах.

Около 70% руд добывается при подземная разработке месторождений, расположенных в горноскладчатой системе Тянь-Шаня и имеющих ряд характерна геомрхянических особенностей: резко выраженный, рельеф поверхности, сложные горнзгеологические условия рая- . работки, неравномерное оруденение, повышенное естественное напряженное состояние массива, разнообразие физико-механических свойств руд и вмещающих пород, изолированные залежи различных размеров, нарушенность массива тектоническими трещинами и разломами, которые существенно влияют на выбор систем разработки и устойчивость их конструктивных элементов.

В практике работы рудников яшрокое применение получили камерные системы разработки с открытым очистным пространством. Это различные варианты сплошной и камерно-столбовой систем разработки, системы с частичным магазинированием руды и др. Удельный вес данных систем на рудниках составляет более 60%. Применение камерных систем разработки с открытом очистным пространством требует надежного поддержания налегающих пород на весь период отработки камер. Основными грузонесущими конструктивными элементами являются кровля камер и междукамерные целики..В проектах разработки месторождений параметры камер и целиков принимались на основании опыта отработки других ручников без должного учета перечисленных особенностей.

Недостаточная обоснованность параметров конструктивных элементов систем разработки приводит к повышению опасности для людей и оборудования в подземных выработках и на поверхности, возрастанию количественных и качественных потерь руды в недрах, увеличению затрат на добычу и переработку руд и снижению общих технико-экономических показателей по предприятии тз целом» Поэтому проблема геомеханнческого обоснования параметров конструктивных элементов,систем разработки является актуальной, а ее решение требует исследования физических процессов в массиве, свя-

занных с распределением давления на целики и кровлю камер с учетом перечисленных особенностей месторождений.

Диссертационная работа выполнена а соответствии с плановыми научными темами: "Разработка научных основ, методов и средств оценки и прогноза механического состояния массивов пород в целях эффективной эксплуатации рудных месгоролцзний в условиях повышенного горного давления и возможного проявления горных ударов на рудниках Средней Лзии и Казахстана"" (№гос.регистрации 77026368, 1976-1980гг.), "Установление основных закономерностей формирования напряженного состояния массивов пород и определение условий возникновения динамических форм горного давления'! (№гос.регистрации 81093415, 1981-198Ьгг.), "Совершенствование методов контроля, управления горным давлением и создание унифицированных методов расчета конструктивных параметров систем разработки рудных месторождений на больших глубинах в горноскладчатых областях" (№гос.регистрации М.88.0086959, 1986-19Э0гг.), "Создание интенсивных методов разработки рудных месторождений на больших глубинах" (№гос.регистрации 01.9.10005310, ГЭ8б-1990гг.), "Геомеханическое обоснование технологии разработки рудных месторождений при комплексном освоении недр в горных районах" (!,'гос.регистрации РК 01.9.100040731, 1991-19Э4гг.).

Целью работы является геомеханическое обоснование параметров конструктивных элементов камерных систем разработки, обеспечивающих повышение безопасности, полноты и экономичности выемки полезного ископаемого при освоении рудных месторокдений в горноскладчатых областях.

Задачи исспедований:

1. Вьгянить особенности структурного строения месторокдений . И установить закономерности распределения исходных полей напряжений в тектонически нарушенном массиве пород.

2. Разработать критерии оценки устойчивости конструктивных элементов систем разработки в трециноватом горном массиве.

3. Выявить закономерности распределения нагрузок на кровлю камер и целики с учетом неравномерного распределения напряжений в массиве и размеров отрабатываемых рудных тел.

4. Установить зависимости длительной прочности конструктивных элементов с учетом их нагруяенности, свойств руд и'вмещающих пород.

5. Разработать методику определения параметров конструктивных элементов камерных систем разработки, рекомендации по их совершенствованию, новые способы отработки рудных залежей в горно-

складчатых областях и внедрить в производство.

Основная идея работы состоит в использовании закономерностей распределения напряжений в тектонически нарушенном массиве с концентрацией их на отдельных участиях, о]>1екта перврясщи'дп-ления давления с несущих конструкций на окру-клчщнй массив и значений длительной прочности пород дтл обоснования параметров конструктивных элементов камерных систем разработки, обеспечивающих безопасность и эффективность отработки рудных залежей.

Методы исследования включают анпчиз и обобщите? опыта отработки месторождений и литературных источников, пропецение экспериментов В лабораторных И 31Т»*ТНЧК условиях с прим-энонием фнПИ-ческого моделирования и инструментальных измерений, визуальные наблюдения за состоянием кокор и целиков, Аналитические исследования и статистическую обработку экспериментальных даиных, опытно-промышленную проверку и внедрение разработанных рекомендаций в производство.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Исходное поле напряжений в массиве пород в горноскладчя-тых областях является определяющим фактором при геомехакичёском обосновании параметров конструктивных .'»цементов систем разрчбот-ки и характеризуется преобладающим влиянием тектонической составляющей, которая в 3-4 и более раз превышает гравитационные напряжения. Наибольшая концентрация напрякений наблюдается в непосредственной близости от тектонически активных разломов, которая по мере удаления от них убывает по экспоненциальной зависимости.

2. В трещиноватом горном массиве изменение параметров камер определяется коэффициентом устойчивости кроили, значения которого уменьшаются по степенной зависимости от показателя интенсивности трещинопатости, составляя 0,9-0,3; степенной показатель определяется соотношением горизонтальных и вертикальных напряжений, сцеплением по трещинам и составом слагающих пород.

3. Коэффициент структурного ослабления целиков изменяется по степенной зависимости от интенсивности трещиноватоети и параболической зависимости от угла наклона трещин относительно действующей нагрузки, составляя 0,2-0Наибольшая прочность целиков соответствует уг нам наклона трещин 0-20° и 80-90°, я наименьшая - 40-50°.

4. Нагрузки на целики при отработке небольших рудных тел площадью до 3-5 тне.м^ составляют 35-55$ от вертикального давления вследствие перераспределения его на окружающий массив.

Увеличение площади отрабатываемых рудных тел приводит к возрастанию напряжений в целиках по нелинейной дробнопоказательной зависимости от эквИБалентного пролета выработанного пространства, достигая полного веса налегающих пород.

5. Длительная прочность конструктивных элементов систем разработки при затухающих деформациях ползучести изменяется по степенной зависимости от времени и свойств слагающих пород. Коэ.{>-фициенты длительной прочности, установленные в шахтных условиях, в 1,5-2,0 раза меньше значений, определенных на образцах пород.

Научная новизна работы:

Установлены новые закономерности распределения исходных полей напряжений и зон их концентрации в тектонически нарушенном массиве, отражающие количественные связи между напряжениями и расстояниями до тектонических разломов.

Разработаны критерии оценки устойчивости конструктивных элементов систем разработки в трещиноватом массиве, основанные на установленных взаимосвязях их размеров с интенсивностью тре-щиноватости, соотношением вертикальных и горизонтальных напряжений в массиве, ориентировкой трещин и составом слагающих пород.

Установлены закономерности распределения нагрузок на целики и кровлю камер в зависимости от размеров отрабатываемых залежей, напряженного состояния массива пород и местоположения в выработанном пространстве.

Выявлены новые зависимости длительной прочности конструктивных элементов в шахтных условиях, учитывающие необходимые сроки их службы, свойства руд и вмещающих пород и нелинейный характер деформирования во времени.

Разработана методика определения параметров конструктивных элементов камерных систем разработки для месторождений в горноскладчатых областях, учитывающая тектоническую нарушенность массива, концентрацию напряжений на отдельных его участках, особенности распределения нагрузок на целики при разных размерах залежей и закономерности изменения длительной прочности в шахтных условиях.

Достоверность научных положений и выводов подтверждается комплексным подходом при выполнении исследований, представительностью объема экспериментальных данных в шахтных условиях, согласованностью результатов расчетов с опытными данными, положитвль' ными результатами внедрения разработанных рекомендаций и новых способов отработки залежей на- горнорудных предприятиях.

1 Личный вклад автора состоит в анализе и обобщении существующего, опыта исследований и отработки месторождений, постановке и проведении лабораторных и многолетних шахтных экспериментов л наблюдений по изучению напряженного состояния и устойчивости камер и целиков, проведении теоретических исследований и статистической обработки экспериментальных данных, разработке методики расчета параметров конструктивных элементов систем разработки и новых способов отработки рудных залежей, обосновании защищаемых положений, выводов и полученных результатов, составлении инструкций по определению параметров систэм разработки.

Практическая ценность работы.

1. Разработанная аксперименталыгп-тгялитичоскаи модель исходного напряженного состояния массива пород ь горноскладчатых областях повышает надежность принимаемых технических решений при проектировании, строительстве и эксплуатации рудников.

2. Созданные новые способы отработки рудных залежей в условиях неравномерного напряженного состояния массива пород позволяют повысить устойчивость камер, увеличить пролеты в 1,3-1,о раз и уменьшить потери руды в целиках.

3. Разработанный новый способ отработки камер в слябы* вмещающих породах, заключающийся в создании равнопрочной во врем'-чи поддерживающей конструкции, обеспечивает безопасность очистных работ и повышение полноты выемки полезного ископаемого.

4. Разработанные критерии устойчивости конструктивных элементов в трещиноватом массиве и установленные коэффициенты длительной прочности позволяют обосновать параметры камер, обеспечивающие безопасность горних робот на необходимый промежуток времени.

Н. Разработанный инженерный метод расчета параметров конструктивных элементов кпмррнчх систем • ззработки обеспечивает дифференцированный подход к определении их оптимальных размеров с учетом геомеханических особенностей месторождений в горноскладчатых областях.

Реализация работы. Дтя практического использования составлены: "Инструкция по определении параметров сплошной и камерно-столбовой систем разработки па месторождениях Хпйдарканского комбината", "Инструкция по определении параметров систем разработки и нормированию показателей извлечения запасов на 1£адам-жайском руднике", "Инструкция по нормированию показателей изв-

лечения запасов из недр на подземных рудниках Хайдарканскогп ртутного комбината", "Рекомендации к технологическому регламенту отработки нижних горизонтов Кадамжайского месторождения" и разделы проекта разработки месторождения Талцы-Булак Левобережный, которые внедрены на предприятиях и в проектных организациях.

Внедрение разработанных рекомендаций и новых способов отработки рудных залежей на рудниках Кыргызстана позволило повысить безопасность горных работ, увеличить камерные запасы, сократить потери руды в целиках в 1,3-2,5 раза и вовлечь в отработку запасы на глубоких горизонтах. Экономический эффект составляет 664 тыс.рублей в ценах 1991 года. Результаты исследований могут быть использованы при проектировании и эксплуатации других рудных месторождений.

Аппробация работы. Основные результаты исследований и научные положения диссертации обсуждались и получили одобрение на Всесоюзной конференции по механике горных пород (Москва, 1975, Фрунзе, 1970, 1983, Днепропетровск, 1981), на Всесоюзной конференции "Физика горных пород и процессов" (Москва, 1974, 1981, 1984, 1987, 1991), на Всесоюзном семинаре "Измерение напряжений в массиве горных пород" (Новосибирск, 1975, 1977., 1979, 1982, 1984, 1990), на Всесоюзном научном семинаре по горной геофизике (Ткибули, 1981, Батуми, 1985), на Всесоюзной конференции по механике подземных сооружений (Тула, 1982), на республиканской научно-технической конференции "Методы улучшения добычи руды в условиях Средней Азии" (Алмалык, 1975, 1976), на Всесоюзном семинаре "Проблемы разработки полезных ископаемых в условиях uu-сокогорья" (Фрунзе, 1987, 1990, 1991), на Международной конференции по механике горных пород (Москва, 19ЭЗ), на Международной научно-практической конференции "Перспективы развития и использования минеральных ресурсов Кыргызской Республики" (Бишкек, 1994), на Международной конференции "Горная наука в условиях рыночной экономики" (Бишкек, 1995), на секции и Ученом совете Института физики и механики горных пород HAH Кыргызской Республики (1975-1996).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 49 работ, включая 2 монографии, I брошюру и 3 авторских свидетельства на изобретения.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения и изложена на 309 страницах, включая 44

! рисунков, 30 таблиц, список использованной литературы из 231 наименований.

Автор выражает глубокую признательность научным консультантам академику Айтматову П.Т. и доктору технических н\ук Ялммопу II.Г. за внимание и советы при работе над диссертацией, я такке сотрудникам Института физики и механики горных пород !!<4t Кпр-гызской Республики за помоць при выполнении работы.'

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

С развитием работ на действующих рудниках н освоением новых месторождений в сложных горногеологических и геомсханических условиях возрастают трудности их эксплуатации, связанные прежде всего с увеличением горноп> дччпочия. В работах Аиоришна С.Г., Агошкова М.И., Айтматова И.Т., Бронникова Д.М., Ержанова Ж.С., Курлени М.В., Малахова Г.М., Шевякова Л.Д., Шемякина Е.И. отмечается, что в этих условиях одной из первостепенных задач является геомеханическое обоснование параметров конструктивных элементов систем разработки, так как ее решение дает основу для разработки всего комплекса мероприятий по безопасному и экономичному ведения горных работ.

Исследованию напряженно-деформированного состояния массиэа и конструктивных элементов систем разработки на месторождениях разных регионов посвятит свои работы Борисов A.A., Борщ-Компо-ниец В.И., Влох H.H., Волощенко В.П., Г.улевич Г.Е., Егоров П.В., Ермеков Т.М., %ков В.В., Замесов Н.Ф., Зубков А.Б., Казикаев Д.М., Кяспарьян Э.В., Катков Г.А., Козырев A.A., Крупенников Г.А., Крупник Л.А., Кузнецов ГЛ., Кузнецов C.B., Кучер В.М., Либер-ман Ю.М. , Ловчиков A.B., Макаров A.B., Марков Г.А., Палий В.Д., Петухов И.М., Проскуряков Н.М., Рахимов В.Р., Руппенейт К.В., Серегин Ю.Н., Слесарев В.Д., Трумбач"в В.Ф. , Турчанинов И.А., Цяриковский В.В. , Чабдарова К).И. и другие авторы.

Большой вклад в решение данной проблемы внесли исследования, выполненные в Институте физики и механики горных пород HAH Кыргызской Республики. Это работы Айтматова .И.Т., Абдылдаева З.К. , Вдовина К.Д., Дууябаева Б.Ж., Кожогулова К.Ч., Мамбетовя Ш.А., Мансурова В.А., Степанова В.Я., Тажибяева К.Т., Тагатаняли-ева К. В., Шкуриной К. II., Ялнмова Н.Г. и др.

Несмотря на большой объем выполненных исследований, недостаточно изучены вопросы, связанные с установлением закономерностей распределения исходных полей напряжений в тектонически нару-

шеимом массиве, обоснованием критериев устойчивости конструктивных элементов в трещиноватых породах и определением их длительной прочности в шахтных условиях.

Все месторождения Кыргызстана расположены в горноскладчатой системе Тянь-Шаня, при формировании которой активную роль играла новейшая тектоника. Складчатые формы осложнены многочисленными разрывными нарушениями различных порядков. Одной из структурных особенностей месторождений (Кадамжай, Хайдаркан, Терек-сай, Чаувай и др.) является приуроченность к диапировым складкам, по оси которых имеют место крупные региональные взбросы. Другой особенностью является формирование на более позднем этапе сколовых диагональных разломов более низких порядков, разбивших руцше тела на многочисленные блоки. Породы месторождений даже в пределах одной толщи сложены рядом разновидностей, имеющих различные физико-механические свойства. В результате массив пород представляет структурно-неоднородную среду, что в значительной степени определяет его геомеханическое состояние.

Одной из основных геомеханических характеристик массива является его исходное напряженное состояние. Существующие модели напряженного состояния в верхних частях земной коры учитывают действие как гравитационных, так и тектонических сил и описывают общее поле напряжений (фоновые напряжения). Ввиду того, что массив разбит крупными тектоническими разломами, то на фоне усредненных напряжений происходит их перераспределение с образованием зон повышенной и пониженной концентрации.

Дчя установления закономерностей распределения естественных полей напряжения в тектонически нарушенном массиве и их- количественных характеристик нами был проведен комплекс шахтных исследований на рудниках Кыргызстана (табл.1). Исследования включали инструментальные измерения методом разгрузки, ультразвуковое прозвучивание, а также определение напряжений по проявлениям горного давления в выработках. Пункты измерений располагались на разных участках месторождений на глубинах от 20 до 400 м.

Из табл.1 следует, что распределение напряжений в массиве крайне неравномерно как по величине, так и по направлению и уровни напряжений изменяются даже в пределах одного рудника.

Для выявления тектонически напряжннных зон были проведены ультразвуковые измерения на горизонте 870 м Кпдамжайского рудника. Схема расположения экспериментальных станций предусматривала

Таблица I

Напряженное состояние массива пород на рудниках Кыргызстана

Рудник ^Количество'Глубина, 'Число'Велич\^и_напряжений _ 'эксперимен! м !изме-!вертикальноеТгориэон-(Тальных , ,рений, к тальное, •участков .¿¿5. бг ______1_____!______!_ ! *Н ! ТЯГ

Хайдаркан-1 9 80-240 600 0,9-1,1 "Г ,0-4,0

Хайдаркан-2 2 320-400 120 1,0-1,2 3,0-4,0

Кадамжай 5 20-380 390 1,3-14 6-20

Улуу-Тоо 2 140 Г 80 1,0-4,5 5-15

Терексай I 80 80 1,0 3,0

измерение скоростей продольных волн в меридиональном направлении на участках известнякового ядра складки, ограни-генного с севера Северным взбросом, а на иге - Диагональным разломом.

Установлено, что величины скоростей в разных пунктах имеют различные значения, что характеризует изменение напряженного/ -зс-тояния массива пород. Мпксиу.ум скоростей (4000м/сек) наблюдается в южном крыле складки вблизи Диагонального разлома. По мере удаления на север на расстоянии 50м от разлома значения скоростей уменьшаются в 1,25 раз, п 200м - в 1,4 разя. Вблизи Северного взброса увеличения скоростей не наблюдается и их величина в 1,45 раз меньше. Следовательно и концентрация напряжений в массиве пород уменьшается по мере удаления от Диагонального раз.томя.

Различия в напряжениях в пределах одного горизонта месторождения обусловлены разним влиянием тектонических нарушений. Формирование Диагонального разлома происходило на.более позднем эт/зпе, стенки его гладкие, притертые с зеркалом скольжения и его тектоническая активность в виде подвичек проявляется в современном периоде, что способствует образованию зон повышенной концентрации напряжений у границ прилегающих блоков. Северный взброс является сформировавшимся разломом я характеризуется как тектонически не активный ввиду заполнения рудным и породным материалом, что не способствует образованию зон с высокой концентрацией напряжений.

Дня определения количественных характеристик напряжений были проведены измерения методом разгрузки на наиболее характерных участках месторождения. В Южном крыле складки на горизонте 930м

(глубина 340м) максимальное главное напряжение составляет 35,1 МПа и направлено в субмеридиональном направлении. На юго-западном пе-риклинальном замыкании складки величина максимального главного напряжения равна 40,1 МПа и его ориентация субширотная.- Более высокое значение абсолютной величины напряжений на юго-западном замыкании по сравнению с южным флангом обусловлено меньшим расстоянием до тектонически активного разлома (10м и 25м). Концентрация напряжений на данных участках достигает 3-4 ^Н. Измерениями у Северного взброса установлено, что величины напряжений в 1,6-2,6 раз ниже. На северном и- южном флангах месторождения направление главных напряжений субмеридиональное.- На юго-западном периклинальном замыкании складки происходит переориентация главных напряжений.

Оценка напряженного состояния массива по проявлениям горного давления в стволе и выработках глубоких горизонтов шахты "Новая" показала, что концентрация напряжений в вертикальном направлении составляет 1,3 Я Н , а в горизонтальном - 1,65-2,0 ХН, то есть в 1,5-2,0 раза меньше, чем в районе рудных полей. Основной причиной этого является значительная удаленность ствола от крупных тектонически активних нарушений, расположенных в ядре складки.

На основании выполненных исследований разработана экспериментально-аналитическая модель напряженного состояния массива пород, осложненного тектоническими нарушениями, которая представляется в следующем виде:

где (5 - полные действующие в массиве напряжения в данном направлении, МПа, (5ХН- гравитационные напряжения, обусловленные давлением

столба пород и влиянием рельефа местности, МПа, Т0 - модуль остаточных тектонических напряжений(в вертикальном и широтном направлениях Т0 = 4 МПа, в меридиональном - Т0 = 5 МПа), Тн(ц)- тектоническая составляющая, обусловленная влиянием разрывных нарушений, МПа, 1_,н- расстояние до тектонического нарушения, м.

Отличительная особенность модели заключается в том, что учитывается тектоническая1 составляющая общего поля напряжений,

обусловленная влиянием разрывных нарушений. Количественные зависимости напряжений от расстояния до разлома, установленные шахтными экспериментами, приведены на рисЛ. По мере удаления от разломов величины напряжений убывают по экспоненциальной зависимости:

Тк(и)еТ-е Гмпа. (2)

Значения коэффициентов Тиб составляют: для горизонтальных напряжений, действующих вкрест простирания нарушений, Т = = 11,5, S - 0,003; вдоль простирания нарушений - Т = б, £ = = 0,004; вертикальных напряжений - Т = 9,5 , 6 = 0,005.

Q)

т£,мпа

100 200 300 400 500 600 700 «¿0

Ьн.М

6)

6)

|,мпа

T«

100 200 300 400 500 600 700 800 ,МПа

Lh.M

100 200 300 400 500 600 700 600

, Lh.M

Гиг.Т". Изменение тектонических составляющих напряжений в зависимости от расстояния до разлома: а - горизонтальные напряжения вкрест простирания

нарушений; б - вдоль простирания нарушений; в - вертикальные напряжения.

Оценка точности производилась путем сравнения расчетных и экспериментальных данных. Относительная погрешность 6 = 14-16% при надежности 0,95.

Аналогичные результаты были получены на других рудниках Кыргызстана (табл.1).

Таким образом, в результате проведенных комплексных исследований установлены закономерности распределения полей напряжений в тектонически нарушенном массиве пород. Зоны повышенной концентрации напряжений формируются в непосредственной близости от тектонически активных разломов. Максимальные горизонтальные напряжения превышают вертикальные и действуют вкрест простирания • основных складчатых и разрывных структур. На периклинальном замыкании склацок происходит переориентация главных напряжений. Выявлено, что не только горизонтальные, но и вертикальные напряжения могут превышать давление столба пород. Разработана модель напряженного состояния массива, описывающая изменение тектонической составляющей напряжений от расстояния до разлома.

Из опыта отработки месторождений следует, что структурная нарушенность массива снижает устойчивость кровли камер и целиков и приводит к увеличению количества обрушений. Согласно методических и нормативных документов оценка прочности трещиноватого массива производится через коэффициент структурного ослабления. В зависимости от интенсивности трещиноватости его значения на разных месторождениях принимаются от 0,1 до 0,9. Недостаток такого подхода заключается в том,' что учитывается трещиноватость, характерная цля массива в целом, а не для отдельных камер, то есть не учитывается размер конкретного конструктивного элемента.

Дня выявления степени влияния структурных ослаблений на устойчивость кровли камер нами были проведены экспериментальные исследования в шахтных условиях на рудниках Хайдарканского ртутного и Кадамжайского сурьмяного комбинатов.

Экспериментальные участки находились в различных геомеханических условиях. При проведении опытных работ производилась оценка напряженного состояния массива, устанавливались породы слагающие кровлю-, мощность непосредственной кровли (несущего слоя) и интенсивность трещиноватости. В Процессе отработки камер велись наблюдения за состоянием кровли и фиксировались фактические предельные пролеты при которых происходили обрушения (табл.2).

Таблица 2

Геомеханические условия и параметры камер при отработке рудных месторождений Кыргызстана

Рудник Породы 'Глубина !кровли ка-' ,мер

,'Напряжения в^Пред.пролеты 'Интен-!массиве,М11а !кровли камер,!сив-

__х _ "i _ I ность

rpnt Тр m.;möho- !трещи--трещи-верт. ,порип}лит„ой11|0В;Д- !новя-

,той ,tocth,W

I

I

Терексай Джеспероид-

но-кварце- лк_топ вая брекчия 00 1JU

Кадамжай 220-480

Хайдаркан Слоистые 35-320

кГиСслаЯн-100-150

цн

1,7-3,4 1,7-3,4 24-37 7-16 2-7

14-30 17-35 0,5-12 5-0 2-4

1,0-8,5 1,0-10 6-20 4-16 2-5

-2,6-4,0 2,6-5,0 6-10 5-6 2-5

В качестве критерия устойчивости принимается снижение величины пролета камер и ослабляющее действие трещин характеризуется коэффициентом устойчивости трещиноватой кровли Кт , равного отношению предельных пролетов трещиноватой и монолитной кровли.

В качестве показателя интенсивности трещиноватости W принималось отношение пролета камеры к среднему расстоянию между трещинами, то есть рассматривалась не нарушенность массива в целом, а конкретного конструктивного элемента. Всего было обследовано более 100 камер. При этом производилось сравнение предельных пролетов трещиноватой кровли с монолитной и значения коэффициентов устойчивости трещиноватой кровли определялись путем обратного расчета с использованием экспериментальных данЛлх.

Установлено, что значения коэффициентов устойчивости трещи-' новатой кровли отличаются в 2,3-3,4 р; за даже при одинаковой интенсивности трещиноватости. Это связано с тем, что камеры находятся в различных геомеханических условиях. Поэтому степень влияния трещиноватости на устойчивость кровли зависит не только от ее интенсивности, но определяется и другими факторами.

Установлено, что возрастание бокового давления в массиве пород приводит к увеличению относитепьной величины пролетов трещиноватой кровли от 0,3 до 0,9 (Рип.2). Это связано с тем, что боковое давление уменьшает растягивающие напряжения в кровле, что препятствует раскрытию трещин, повышает величину сцепления по

и> 0,8 0.6 0,4 0,2 0

6 твле джэишилно-шрцеваи шт (Кадамджай.Терексай)

1.0 0.8 0,6 0.4 0.2

к,=

5 10 15 20 25 30 35

. В кровле слоистые известняки I1 (Хайдаркан)

_6,.М(1а

1.0 о.в О,Б 0.4 0.2

4 5 6 7 4 5

, В кровле тшы | (Хайдаркан.чашй

.6„МПа

01 2 3 4 5 8 78$

6,.МПа

Рис.2. Изменение относительной величины пролета трещиноватой кровли от бокового давления в массиве. > ним и несущую способность кровли в целом.

Для условий Хайдарканского и Чаувайского месторождений увеличение пролетов трещиноватой кровли происходит при меньших значениях' бокового давления по сравнению с Кадамжайским и Терексай-ским рудниками (рис.2). Это вызвано тем, что вертикальная нагрузка на непосредственную кровлю, способствующая прогибу кровли и раскрытию трещин, для этих условий в 1,5-5,0 раз меньше. Соответственно и величина бокового давления, обеспечивающая такую «в устойчивость, требуется меньше.

На основании проведенных исследований установлено, что в общем виде коэффициент устойчивости трещиноватой кровли преда-

тавляется как следующая функция:

е., Ьч,бв. кп, 6Б,СТ) , (3)

где V/- показатель интенсивности трещтюяятпоти,

~ предельный пролет монолитной кровли, м, Ьн- мощность несущего слоя, м, 68 - вертикальное напряжение в массиве, МПя, К„~ коэффициент вертикальной пригрузки на пспосредст-

веннуга кроплю, бв- боковое давление п массиве, МПа, Ст- сцепление по трещине, МПа.

В результате анализа и статистической обработки птхтных данных получена следующая степенная зависимость коп 'фициента устойчивости трещиноватой кровли от основных влияющих факторов:

а е.-Кп ба

/< = V/ (4)

т >

где 0. - безразмерный коэффициент.

Значения сцеплений Сг и коэффициентов 0, сост.чвчяюг: дня известняков Сг- 0,2 МПа,' О. = 0,028; цжпспероицно-нппрц<»вой брекчии - С, = 0,4 МПа. &-- 0,033; сланцев - Ст - 0.00 М'1о, й~ - 0,044.

Уравнение (4) позволяет определить значения коэффициентов устойчивости трещиноватой кровли при МПа. Относитель-

ная погрешность при надежности 0,95 составича 5,5-9,0$.

Для выявления степени влияния структурных ослаблений на прочность целиков были проведены лабораторные и шахтные экспериментальные исследования. Установлено, что одним из существенных факторов, снижающих прочность целиков, является направление основных тектонических трещин относительно оси целика. Коэффициенты структурного ослабления целиков К е. изменяются по парабо-линеской зависимости от угла наклона трещин. Наибольшее снижение прочности происходит при углах 40-50°.

Таким образом, разработаны критерии оценки устойчивости конструктивных элементов систем разработки в трещиноватом горком массиве, отличающиеся тем, что учитывается не только интенсивность трещиноватости, но и состав пород и геометрические параметры непосредственной кровли, соотношение вертикальных и горизонтальных напряжений в массиве, сцепление по трещинам и их ориентировка. В зависимости от конкретных условия значения коэф-

фициентов устойчивости трещиноватой кровли изменяются от 0,3 до 0,3, а коэффициенты структурного ослабления целиков составляит 0,2-0,85.

В настоящее время оценка продолжительности устойчивого состояния конструктивных элементов производится на основании длительной прочности пород, значения которых обычно устанавливаются по результатам лабораторных испытаний образцов. Такой подход не отражает реальнее состояние камер и целиков в шахтных условиях. Поэтому нами для геомеханического обоснования параметров систем разработки бил проведен комплекс шахтных экспериментальных работ.

Основной объем исследований выполнен на экспериментальном участке Заводского рудного поля Хайдарканского месторождения в течение более 20 лет. План экспериментального участка приведен на рис.3. В пределах участка рудная залежь пластообразной формы сложена джаспероидами крепостью | = 10-14, мощность рудного тела 3-5м. Подстилающие породы представлены массивными известняками крепостью | = 10-12. Непосредственная кровля состоит из слоистых известняков крепостью | = 8-10, мощность которых изменяется до Юм. Налегающие породы - сланцы' крепостью | = 6-8. Таким образом, в пределах экспериментального участка массив сложен наиболее характерными разновидностями пород. Глубина от поверхности 140-320м. Отработка залежи-производилась камерно-столбовой системой о горизонтов 1785,1770,1730,1690,1650,1610м.

В целях установления закономерностей распределения нагрузок на целики и кровлю камер при разной площади отработки были проведены измерения напряжений методом разгрузки. Для выявления характера деформирования кровли камер и налегающего массива во времени производились измерения с помощью реперов, установленных в кровле камер, в вышележащем штреке и на поверхности.

В процессе очистных работ и в последующий период времени производился контроль за состоянием камер и целиков ультразвуковым прозвучиванием и измерениями звукоактивности пород, а также визуальные наблюдения за развитием деформаций и обрушений, что позволило установить продолжительность устойчивого состояния конструктивных элементов в зависимости от их нагруженности и состава слагающих пород.

Установлено, что при отработке сравнительно небольших рудных тел площадью до 3-5 тыс.м^ (к-1728-1733-1740,к-1857 горизонтов 1785 и 1770м), разделенных безрудными участками (рис.3),

• измерение напряжений методам разгрузки « измерение деформаций

• Улыйшмш пкжчктт - измерения звшахшши х- х Штрек разрушен о Отработка целиков г» Разрушение целипов

вокальные овэдш»

— Зона оьрмшения на ¡370 г,

— Зона обрушения на 1989г. Г^Г^^З) о

Гс ь?/

\

« им ИМ) —» 3

у » »кгв»

Л-\ вод у

,;#Р О о; А о - /Г

Рис.3. План экспериментального участка напряжения б целиках составляют 35-55% от вертикального данленин вследствие перераспределения < го на окружающим массив. Увеличение площади отрабатываемых рудных тел ведет к возрастанию напряжений в целиках по нелинейной дробнороказательной зависимости от эквивалентного пролета выработанного пространства. Так, на первом этапе отработки камер горизонта 1730м (к-ГЗОЗ-ГЛЗ) при площади 20 тыс.м нагрузки на целики составляли 25-45 МПа (рис.4). С развитием очиепп,¡х [/'¡бот на горизонте 1730м (К-ГЭ14-1970) и горизонте 1£.Юм (к—1913-1815) общая площадь отработки увеличилась цо 40 тыс.м'", что привело к возрастанию нагрузок на ранее существовавшие целики, но в различной степени. В центральной части выработанного пространства нагрузки на цялики составили 72-90 МПа, а на флангах - в 2-3 раза меньше. Ультразнукорое проэвучивание также показало увеличение скоростей продольной волны.

При действующих напряжениях в крм-ш; от разрушающих

начальные деформации составляют 14-40мм. Деформации ползучести наиболее интенсивно проявляются в первые три месяца после отработки камер и составляют 3-7мм, а а последующий период (через 8

1900

да

1800

го сдвижение поверхности

о 10

100 80 60 АО 20 0

6000 5000 4000

би..МПа зооо

Ур.& 5П°мм8 7 уАьпЬо? * г 1

1750

I

57 58 56 53 у у 17 6 5 4 3 2 1

/¿'Чешов

ЩТРбН 2075 5 отработки - 40000 м1

Рис.4. Распределение нагрузок на целики с зависимости от площади отработки: • - нагрузки при площади отработки^ЗО тыс.м'*; о—<» - при площади отработки 40 тыс.м'". месяцев) прирост деформаций незначительный (0,4-1,0 мм/мес) и процесс ползучести имеет явно затухающий характер даже при высокой нагруженности кровли. Предел, к которому стремится величина деформаций, нелинейно зависит от действующих в кровле напряжений. Аналогичный характер деформирования наблюдается в налегающем массиве и на поверхности.

В последующие годы наблюдения за состоянием камер и целиков

продолжались визуально. Первоначально происходило обрушение целиков и кровли камер, отработанных на более ранней стадии и имеющих наиболее высокую нягруженность. В последующий период аона обрушения охватила практически весь участок и через 22 года после немала отработки н устойчивом состоянии находились только камеры на северном <рланге участка, в которых наг руке нность конструктивных элементов составляет менее 40-50,5 от разрушающей. Кроме того, обрушение кровли камер и целиков имеющих одинаковую нагр.уженность относительно разрушающей, но сложенных разными породами, происходит через разине промежутки времени .

При определении длительной прочности в качестве критерия принималось условие равенства энергий при мгновенном и длительном разрушении:

(5)

где Ц„= - энергия при мгновенном разрушении,

и,- - энергия при разрушении через время , 2Е4

к - мгновенная прочность,

длительная прочность через время , е„- модуль упругости пород,

модуль упругости через время I , Для описания деформирования пород во времени, характеризующихся .затухающей ползучеетьо, ислолъяовапось уравнение Пойтинга--Томсона - Либермпиа, учитывающего нелинейность максимальных це-Ь->рм%пиП от действующих напряжений:

= I- , (б)

где деформация, соответствующая времени 4 ,

£«- упругая деформация (условно-мгновенная), С о« ~ максимальная деформация (4 --- ), ¿к" 1500-М.иционт, имеющий размерность времени. В результате совместного решения уравнений (5) и (6) получена следующая степенная зависимость коэффициента длительной прочности от времени:

-1 л

- е*")-1--о, (?)

где - коэффициент длительной прочности, соответствующий времени 6 ,

во

К4- коэффициент предела длительной прочности. Значения коэффициентов К^ и определялись в результате

статистической обработки шахтных данных. -

На рис.5 приведены зависимости коэффициентов длительной прочности конструктивных элементов для раз mix групп пород, построенные по данному уравнению. Дня сравнения приведены значения, полученные в лабораторных условиях на образцах пород. В шахтных условиях длительная прочность кровли камер и целиков в 1,5-2,0 раза меньше рекомендуемых значений, установленных на образцах. Для характерных разновидностей руд и вмещающих пород, слагающих целики и кровлю камер, коэффициенты предела длительной прочности составляют: для пород I группы прочности ( f = 10-14) - Kt= 0,5; пород II группы ( f - 8-10) - КГ- 0,45; пород III группы (/ =

= 6-8) - кГ= °.35-

Оценка точности установленных зависимостей производилась сравнением расчетных и фактических данных. Относительная погрешность при надежности 0,95 составляет 3-10$.

Таким образом, в результате шахтных экспериментов установлены закономерности распределения нагрузок на целики и кровлю ■ камер с развитием очистных работ, выявлен характер их деформирования во времени и определены значения длительной прочности.

На основании обобщения теоретических и экспериментальных исследований разработана методика определения параметров конструктивных элементов систем разработки для месторождений в горноскладчатых областях, учитывающая разнообразие условий залегания рудных тел, прочностные характеристики пород и их структурные особенности, закономерности распределения напряжений в массиве, неравномерное оруденение в пределах месторождения и различие в размерах отдельных рудных тел, длительную прочность конструктивных элементов.

С учетом рассмотренных геомеханических факторов определение устойчивых пролетов камер производится следующим образом.

Критериемустойчивости кровли является условие:

^ Е-кт , (б)

где эквивалентный пролет обнажения кровли, м,

t - устойчивый пролет монолитной кровли, м. .Для условий, когда кровля представлена толщей.одноименных пород, величина пролета определяется по формуле

JfKn-K*-б,)У гчh.i<bA ♦ Л• б6) • _ К.-Ц.-6.

Р = VI_i_1-i-iJ-(9)

u ZA -

1Д

0,8 0,6

Ofl ОД

Ю 0,8 ОД Ofl

4

m

ПП АиИМЧ

¡Г"

а

tfFSs

ьм11

2 Ч 6 8 10 12 И 16 18 20

к'-.

ч *Si» 1 г

X -S > . h 1 —

гк& Щ

2 Ц о 8 1012 14 15 18 20

=6-8

4,ле т

^ 2 Й 6 8 10 12 14 16 18 20

1,Я£Т

Рио.5. Зависимости коэффициентов длительной прочности

конструктивных элементов от времени для характерных разновидностей пород:

--- - лабораторные данные;

* • • - шахтные эксперименты; _- - аппроксимация.

где А = ^ ) ^ (10)

16 НЕ п,

бр- прочность пород на разрыв, МПа",

•( - объемный вес пород, , _ м

С - модуль упругости, МПа,

Ь, - мощность отдельных слоев, слагающих кровлю, м,

К„- коэффициент пригрузки от вышележащих пород (Кд= 0,24),

коэффициент влияния угла падения залежи. Для условий, когда непосредственная кровля представлена пачкой более упругих и прочных пород (кварцевая брекчия, известняки, джаспероиды), перекрываемых сланцами

у -д *, (Ш гл^

где Ь„- мощность непосредственной кровли (пачки пород), м, К„- коэффициент пригрузки (Кд =0,86-1,2). При определении размеров междукамерных целиков.за основу взят метод Руппенейта - Либермана - Гомеса применительно к геомеханическим условиям месторождений в горноскладчатых областях. Критерием прочности является условие:

в^всьс Кг'Кс-К^Кк-К* , (12)

где 6ц- действующие нагрузки на целики, МПа, беж" прочность'пород на сжатие, МПа,

коэффициент формы, Ккоэффициент влияния динамических нагрузок, при мелкошпуровой отбойке I, при скваженной отбойке

Кг 0,8,

Кк- коэффициент контактных условий ( Кк- 0,8-1,1). Нагрузки, действующие на целики, определяются по формуле

^ 1*э/<в ' Кнк_ 1 (13)

41 0,9Чм-\Г$. + • ■

Ь. ЯГ '¿¿««■Р и

зкв- эквивалентный пролет залежи, м,

- площадь соответствующего целика, м", В^р- средняя площадь целиков, м*", И - количество оставляемых целиков,

- коэффициент, учитывающий местоположение целика относительно центра залежи,

)(¿ у.- координаты (. -го целика относительно центра залежи,«,

£,= 1= - половина ширины и длины залежи, м, Хлуср- среднее значение /(¡¡у для всех целиков,

- коэффициент формы поперечного сечения целика,

У • I + 7 ' '

- ——— - среднее расстояше между с -м целиком и

^ всеми остальными целиками, м,

Т-С, - расстояние от с -го до ближайшего целика, м,

- расстояния от с -го до самого отдаленного' ст нсо целика, м.

Ввиду того, что нагруженность центральных целиков более высокая, чем периферийных, то для обеспечения необходимой устойчивости их размеры должны быть также больше.

Диаметры междукамерных целиков определяются по формуле

• ^-ЩШ:--1-' '

где ¿¡¿- диаметр соответствующего целика, м.

Значения величин Си зависят от конкретных условий. Дтя условий, когда целики и вышележащая толща представлены одноименными породами (известняки, цкаспероиды)

• • к к ■

. (16)

Сср" СцднтР^+Спе-Р— среднее значение величины С, м,

Сцентр. - значение С для центрального целика, м, Спер. - значение С для периферийного целика, м,

высота целика, м. С учетом формы окончательные размеры целиков составляют:

4 (к?) = (\/а - /втж + у а - \[&7а1 )г (17)

РДе Л в = (—^—) .

Для условий залегания, когда целини сложены более прочными и монолитными породами (массивные известняки, дкаспероиды, брек-

чии), а налегающие породы - сланцы, значение С равно

б««." Кс- • К к'

с учетом формы окончательные размеры целика составляют:

Если целики и непосредственная кровля состоят из более прочных и монолитных пород (известняки, брекчии, джаспэроиды), перекрываемых сланцами, то значение С; , определенное по формуле (18 умножается иг. коэффициент К*< , учитывающий влияние непосредственной кровли ( К„«= 0,5-0,9)

В результате геомеханического обоснования и согласно данной методике разработаны рекомендации по совершенствованию параметров камерных систем и новые способы отработки залежей.

Дчя практического использования составлены "Инструкция по определению параметров сплошной и камерно-столбовой систем разработки на месторождениях Хайдарканского комбината", "Инструкци; по определению параметров систем разработки и нормированию показателей извлечения запасов но Кас.амжайском руднике", которые приняты в качестве нормативных документов для рудников, "Инструкция по нормирования показателей извлечения запасов из недр на подземных рудниках Хайдарканского ртутного комбината", которая принята для опытно-промышленной проверки и внедрения.

Внедрение разработанных новых способов и рекомендаций по совершенствованию параметров конструктивных элементов систем разработки на рудниках Кыргызстана позволило повысить безопасность горных работ, сократить потери руды в целиках в 1,3-2,5 раза, вовлечь в отработку запасы на.глубоких горизонтах и получить экономический эффект 664 тыс.рублей в ценах 1991 года.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе дано решение крупной научной проблемы, имеющей важное народнохозяйственное значение, заключающееся в геомеханическом обосновании параметров конструктивных элементов камерных систем при подземной разработке рудных месторождений в горноскладчатых областях, обеспечивающих повышение безопасности горных работ и полноты выемки полезных ископаемых. Осйовные научные и практический результаты заключаются в следующем.

1. На основании экспериментальных ияхтных исследований выявлены закономерности распределения напряжений в тектонически нарушенном массиве пород. Установлено, что наибольшая концентрация напряжений наблюдается у границ блоков в непосредственной близости от тектонически активных разломов, где их значения в 3-4 раза превышают вес налегающих пород. Абсолютные величтгм тектонических напряжений составляют 6-11,5 МПа, а по мере удаления от разлома убывают по экспоненциальной зависимости. Максимальные главные напряжения действуют, как правило, вкрест простирания основных складчатых и разрывных структур. На периклинальном замыкании складок происходит п"р°ор^»нтяыия главных напряжений. Выявлено, что не только горизонтальные, но и вертикальный напряжения могут превышать давление столба пород.

2. Разработана экспериментально-аналитическая модель напряженного состояния массива, осложненного тектоническими нарушениями. Отличительная особенность модели заключается в том, что учитывается и тектоническая составляющая общего поля напряжений, обусловленная влиянием разрывных нарушений и описывается изменение н-ттряжений как по глубине, так н в горизонтальной плоскости в зависимости от расстояния до разлома.

3. Установлено, что наличие тектонических трещин существенно сникает устойчивость конструктивных элементов. Обрушения трещиноватой кровли происходят при пролетах н 1,1-3,5 раза меньших, чем монолитной, а прочность трещиноватых междукамерных целиков

в 1,25-2,5 и более раз ниже прочности пород в образце. Наибольшее влияние на снижение прочности црпикоь оказывают тектонически^ трещины, ориентированные под углами 40-50° относительно его оси.

4. Разработаны критерии оценки устойчивости кровли камер и целиков, учитывающие не нчр>|ц-нн.5вти мчесива в целом, а конкретного конструктивного элемента. Получены .количественные значения коэффициентов устойчивости трещиноватой кровли и коэффициентов структурного ослабления целиков п зависимости от интенсивности трещиноватосгя, состава слагающих пород, геометрических размеров конструктивных элементов, ориентировки гр^-цин и ос ?б(>цноотей нлпряжетюго состояния массива.

5. На основании длительных комплексных шахтных исследований установлены закономерности распределения нагрузок ((а конструктивные элементы. При небольших площадях рудных тел до 3-5 тыс.м**

N

нагрузки на междукамернме целики составляют 35-55$ от вертикального давления. Увеличение площади отрабатываемых рудных тел приводит к возрастанию напряжений в целиках, расположенных в центральной части выработанного пространства, до полного веса налегающих пород, а на флангах залежи нагрузки на целики в 2-3 раза меньше.

6. Выявлено, что продолжительность устойчивого состояния кровли камер и целиков изменяется от их нагруженности и составляет от 0,5 до 20 лет и более. Обоснована модель деформирования пород во времени при затухающей пплзучссти и установлены зависимости длительной прочности конструктивных элементов, учитывающие необходимые сроки их службы, свойства слагающих пород и нелинейный характер деформирования во времени. В шахтных условиях длительная прочность кровли н целиков в 1,5-2,0 раза меньше рекомендуемых значений, установленных на образцах пород в лабораторных условиях.

7. Разработана методика определения параметров конструктивных элементов камерных систем разработки при освоении месторождений в горноскладчатых областях, учитывающая разнообразие условий залегания рудных тел и различие э их размерах, физико-мо-ханические свойства руд и вмещающих пород, нарушенность массива тектоническими трещинами и разломами, закономерности распределения напряжений в массиве, длительную прочность конструктивных элементов.

8. Разработаны рекомендации по совершенствованию параметров камер и новые способы отработки залежей в условиях неравномерного напряженного состояния массива, учитывающие направление главных напряжений и соотношение их величин, что позволяет увеличить пролеты камер в 1,3-1,8 раз. Обоснованы конструктивные параметры камер в трещиноватом горном массиве и оптимальные размеры междукамерных целиков в зависимости от площади рудных тел

и их местоположения в выработанном пространстве.

Э. Для практического использования составлены "Инструкция по определению параметров сплошной и камерно-столбовой систем разработки на месторождениях Хайдарканского комбината", "Инструкция по определению параметров систем разработки и нормированию показателей извлечения запасов на Кадамжайсном руднике", "Инструкция по нормированию показателей извлечения запасов из недр на подземных.рудниках Хайдарканского ртутного комбината",

"Рекомендации к технологическому регламенту отработки нижних горизонтов Кадамжайского месторождения" и соответствующие раздели проекта разработки месторождения Талды-Булак Левобережный, которые внедрены на предприятиях и в проектных организациях.

10. Внедрение разработанных рекомендации и новых способов отработки залежей на рудниках Кыргызстана позволило повысить безопасность горных работ, сократить потери руды в целиках в 1,3-2,5 раза и вовлечь в отработку запасы на глубоких горизонтах. Экономический эффект составляет 6G4 тыс.рублей в ценах 1991 года. Результаты исследований и методика определения параметров конструктивных элементов систем разработки могут быть использованы при проектировании и эксплуатации других слочсноструктуртых рудных месторождений.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих

работах:

1. Управление горным давлением на рудниках и шахтах Киргизии (совместно с Айтматовым И.Т., Вдовиным К.Д., Терметчиковым М.К., Шкуриной К.П., Ялымовым Н.Г.). - Фрунзе: Илим, 1979. -

- Раздел 5. - 212с.

2. Поле напряжений в районе Хайдарканского месторождения (совместно с Ялымовым Н.Г., Аймаутовым А.К., Нецорезовым Б.М.)// Тез.докл.Всес.конф. Физика горных пород и процессов. - М.: МГИ,

1974. - С.62.

3. Уменьшение потерь руды в целиках при отработке полого-падающих залежей//Тез.докл.Республ.научно-техн.конф. Повышение качества извлечения руд на горнорудных предприятиях Средней Азии. - Алмалык, I976.-C.30-31.

4. О влиянии трещиноватости горных пород на устойчивость кровли камер (совместно с Висуркаевым У.В., Куботой В.П., Ялымовым Н.Г.)//Деформация массивов горных пород. - Фрунзе: Илим,

1975. - C.I3I-I36. и

5. Новые параметры систем разработки на рудниках Хайдарканского комбината (совместно с Ялымовым Н.Г., Девяткиным А.И., Еегляконнм В.Ё.). - Фрунзе: КиргизИНТИ, 1975, - 4с.

6. Оценка устойчивости целиков при сплошной и камерно-столбовой системах разработки (совместно с Мамбетовым III.А., Ялымовым Н.Г., Шикирянским G.M., Аймаутовым А.Е., Артыкбаевой З.К., Нецорезовым Б.М.)// Тез.докл. У Всес.конф.по механике горных пород.

- М.: 1974. - С.38-39.

7. Инструкция по определению параметров сплошной и камерно-столбовой систем разработки на месторождениях Хайдарканского комбината (совместно с Ялымовым Н.Г., Девяткиным А.И., Анчути-ним Н.Н., Аймаутовым А.Е., Бегляковым В.Е., Зайончковским М.М., Недорезовым Б.М.). - Фрунзе: КиргизИНТИ, 1974. - 40с.

8. Влияние тектоники на напряженное состояние массива горных пород (совместно с Ялымовым Н.Г., Аймаутовым А.Е., Недорезовым Б.М.)// Измерение напряжений в массиве горных пород. - Новосибирск: ИГДСО ан ссср, 1976. - Ч.Н. - С.41-45.

9. Распределение напряжений в целиках в зависимости от их размеров и площади обнажений камер (совместно с Ялымовым Н.Г., Мамбетовым Ш.А., Шикирянским С.М., Аймаутовым А.Е., Недорезовым Б.М.)// Механическое состояние массива пород при ведении горных работ. - Фрунзе: Илим, 1977, - С.68-Ю.

10. Определение давления на целики при отработке небольших пологопадагащих залежей (совместно с Ялымовым Н.Г., Аймаутовым А.Е., Зайончковским М.М., Недорезовым Б.М.)// Напряженное состояние и прочность массивов горных пород. - Фрунзе: Илим, 1977.

- С.139-153.

11. Исследование устойчивости целиков и кровли камер при отработке Кадамжайского месторождения (совместно с Ялымовым Н.Г., Недорезовым Б.М., Аймаутовым А.Е.)// Механическое состояние массива пород при ведении горних работ. - Фрунзе: Илим, 1977. - С. 51-67.

12. Поле напряжений в зоне флексур на месторождении Чон-Кой (совместно с Ялымовым Н.Г., Аймаутовым А.Е., Недорезовым Б.М.) // Напряженное состояние породных массивов. - Новосибирск: ИГД СО АН СССР, 1978. - С.61-66.

13. Определение размеров камер и целиков при разработке месторождений в горных районах (совместно с Ялымовым Н.Г.). -

- Фрунзе: Илим, 1980,-166с.

14. Учет влияния контактных условий нагружения при оценке несущей способности междукамерных целиков (совместно с Ялымовым Н.Г., Терметчиковым М.К., Тажибаевым К.Т., Бердибековым М.Б.) // Механика разрушения горных пород. - Фрунзе: Илим, 1980. - С. 387-402.

15. Напряженное состояние массива горных пород на Кадам-жайском месторождении (совместно с Ялымовым Н.Г., Гадеевым А.Х., Бердибековым М.Б.)// Диагностика напряженного состояния и свойств

горных пород в массив?. - Новосибирск: ИГД СО АН СССР, 1980. - С.84-91.

16. Устойчивость подземных обнажений во времени (совместно с Ялымовым Н.Г., Бердибековым М.Б.)// Тез.докл.Всес.конф. Комплексные исследования физических свойств горных пород и процессов. - М.: МГИ, 1981. - С.36.

17. Звукометрический контроль за состоянием горных выработок и массива пород (совместно с 'Алымовым Н.Г., Бёрдибековым

М.Б., Ернеевым Р.Ю., Алымовым Р.Н.)// Горная геофизика. - Тбилиси, 1981, - С.162-164.

16. Особенности распределения напряжений в массиве пород на месторождениях в горных районах (совместно с Алымовым Н.Г.. Бердибековым М.Б.)// Тез.докл. УН Всес.конф. по механике горных пород. - М.: 1981. - С. 12.

19. Распределение напряжений в массиве при разработке месторождений в горных районах (совместно с Ялымовым Н.Г., Бердибе~ ковым М.Б.). - Фрунзе: Илим, 1982. - 149с.

20. Управление горным давлением при разработке пологопадаю-щюс залежей рудных месторождений Киргизии (совместно с Ялымовым Н.Г.). - Фрунзе: КиргизИНТИ, 1983. - 29с.

21. Определение нагрузок на потолочину в зависимости от горногеологических условий// Устойчивость горных склонов и подземных обнажений. - Фрунзе: Илим, 1983. - С.125-133.

22. Устойчивость камер и целиков во времени// Устойчивость горных склонов и подземных обнажений. - Фрунзе: Илим, 1983. - С. 91-101.

23. Совершенствование параметров камерно-столбовой системы при повышенных горизонтальных напряжениях (совместно с Ялымовым Н.Г.) // Геомеханическая интерпретация результатов натурного эксперимента. - Новосибирск: ИГД СО АН СССР, 1903. - С.42-45.

24. Особенности проявления горного давления на Хайдаркан-ском месторождении (совместно с Ялымовым Н.Г.) // Тез.докл.УШ Всес.конф. Комплексные исследования физических свойств горных пород и процессов. - М.: МГИ, 1984, - Секция 2. - С.21.

25. Прогнозирование устойчивости камер и целиков с углубие-нием горних работ (совместно с Ялымовым Н.Г.) // Механика подземных сооружений. - Тула: ТПИ, 1984. - С.70-74.

26. Проявления горного давления в зависимости от напряженного состояния массива пород на месторождениях Киргизии (совместно

с Ялымовым Н.Г.., Бердибековым М.Б., Сакавовой К.И.) // Исследования напряжений в горных породах. - Новосибирск: ИГД СО АН СССР, 1Э85. - С.47-52.

27. Изменение параметров обрушений с глубиной в зависимости от применяемой системы разработки (совместно с Ялымовым Н.Г.)

// Напряженно-деформированное состояние массива пород в горных районах. - Фрунзе: Илим, 1985. - СЛ14-123.

28. Проявления горного давления во времени при подземной отработке Кадамжайского месторождения (совместно с Ялымовым Н.Г., Недореэовым Б.М.) // Напряженно-деформированное состояние массива пород в горных районах, - Фрунзе: Илим, 1985. - С.107-113.

29. Проявления горного давления в очистных камерах в зависимости от напряженного состояния массива на рудниках Киргизии // Напряженно-деформированное состояние массивов пород в районах с горным рельефом. - Фрунзе: Илим, 1987. - С.80-87.

30. Прогнозирование напряженного состояния массива пород на месторождениях в горных районах (совместно с Ялымовым Н.Г., Бердибековым М.Б.) // Тез.доклЛХ Всес.конф. Комплексные исследования физических свойств горных пород и процессов. - М.: МГИ, 1987. - С.47. -

31. Оценка устойчивости подземных обнажений на рудниках в горных районах // Проблемы разработки полезных ископаемых в условиях высокогорья. - Фрунзе: ФПИ, 1987. - С.67.

32. Экспериментальное определение напряжений в массиве пород Хайдарканского месторождения (совместно с Барковским В.М., Ялымовым Р.Н., Бердибековым М.Б.) // Напряженное состояние массивов горных пород и управление горным давлением. - Бишкек: Илим, 1990. - С.538-545.

33. Влияние структурных ослаблений на устойчивость междукамерных целиков (совместно с Ялымовым Н.Г.) // Напряженное состояние массивов горных пород и управление горным давлением.

- Бишкек: Илим, 1990. - С.355-363.

34. Ориентация главных напряжений в массиве пород но месторождениях в горных районах // Проблемы разработки полезных ископаемых в условиях высокогорья. - Фрунзе: ФПИ, 1990. - 4.1.

- С.30-31.

35. Управление горным давлением при повышенном напряженном состоянии массива (совместно с Ялымовым Н.Г.) // Горное давление и технология подземной разработки руд на больших глубинах. - М.:

НИКОИ АН СССР, 1090. - С.11-16.

36. 1'еомехйничеекое обоснование параметров трещиноватой кровли камер // Физические процессы горного производства. Тез. докл. X Всес.научи.конф. - М.: МГ'И, 1991. - П.57.

37. Исходные ноля напряжений в массиве пород в горных районах (совместно с Йлымовым Н.Г.) // Горный журнал !гб, 1991. - С. 50-53.

30. Отработка полопопадающих рудных залежей в условиях неравномерного бокового горного давления (совместно с Ялымошм Н.Г., Беглякомлм В.Е.) /'/' Проблемы разработки полезных ископаемых ь услоькЫл высокогорья. - Бишкек: БПИ, Г991. - 4.2. - С.26-27.

ЗЭ. Длительная устойчивость конструктивных *»«вмьнто±» кйморшх систем разработки (совместно с Ялимовым Н.Г.) // Актуальные про блемы механики деформируемого твердого тела. - Алма-Ата: Гылым, 1992. - 4.III. - С.177-189.

40. Распределение напряжений в горном массиве, нарушенном тектоническими разломами (совместно с Ялнмовым Н.Г., Ковшовым Н.И., £ердибековым М.Б.) // Тез.докл. X Международной конференции по механике горных пород. - М.: 1993. - С.31.

41. Способ разработки пологопадаощих залежей в сложных горногеологических ус лоциях (совместно с Ялымопым Н.Г. , Бегля--ковым В.Е. ). - Бш/кек: Нац. информ. центр KP, 1995. - 4с.

42. Упранление горним давлением с углублением горных работ на рудниках (совместно о Ялимовым Н.Г.). - Бишкек: Нац.информ. центр KP, 1995, - 4с.

43. Способ снижения потерь руды при отработке манежей в слаоых вмещающих породах (совместно с Ялимовым Н.Г.). - Бишкек: Нац.информ.центр KP, 1995. - 4с.

4 1. Проведение горних выработок в условиях повышенного напряженного состоянии мчссива (совместно с. Ялымовмм Н.Г.).

- Бишкек: Нац.информ.центр KP, 1995. - 4с.

45. Особенности распределения напряжений в тектонически на-pvmeHHOM массиве пород // Научные труды Международной научно-

■■ практической конференции "Перспективы развития и использования минеральных ресурсоп Кыргызской Республики". -- Бишкек, 1995. - С. 95-96.

46. Совершенствование параметров систем разработки в тре-агциноватом горном массиве. - Бишкек: Нац.информ.центр KP, 1995.

- 4с.

47. А.С.Ю98759(СССР). Способ управления горным давлением (совместно с Ялымовым Н.Г., Бегляковым В.Ш.). Заявл.16.10.81, »3347762/22-03,опубл. в Б.И.23.02.83,Ц7,МКИ Е 21С 41/06.

48. А.С.№950917(СССР). Способ отработки рудных залежей в слабых вмещающих породах (совместно с Ялымовым Н.Г.). Заявл. 12.01.81, #3234447/22-03,опубл. в Б.И.15.08.82, №30,МНИ Е 21С 41/06.

49. А.С.№1532704 (СССР). Способ разработки пологопадающих рудных залежей (совместно с Ялымовым Н.Г., Бегляковым В.Е.). Заявл. 22.04.87, №4270692/23-03,опубл. в Б.И. 30.12.89, №48, МЙИ Е 21С 41/06.

Abstrakt

. 0. V. Rogojnlhov The fieonechanlcal substantiation of paranaters of the alnlntf Methods components during the exploitation of deposits In fold-mountain areas.Bishkek, 1096.-34p.

On the basis of theoretical and experimental lnvestlflatlons in the thesis Is given the solution of the «rtual problem of the georaechanlcal substantiation of the constructional parameters of roora-ai>d-oiliar systems In the underground mining of ore deposits. rislnff the work's safety and Its efflclontv.

The new regularities of ln-sltu stress and their zones of concentration in tectonic broken rock mass are established. The crlterlons for the valuation of stability of the roofs top and pillars in the fractured rock mass are worked out and their prolonfled streuuht in nine conditions are defined.

Based on a generalization of the investigation results a dlwwslon calkuiation ¡sethod of rooms and pillars for fold-mountain area«; conditions and new irothods of raining are Hlvpn, which wro inculcated on the ml row of Kvrshvzstan.

0

AfffCTAlllia '

0. ¡3. PorotfHwcoa

Toonyv (M^hoktcitj Konjiep/w eri/ieiinYPvv cue-rewwapuHMH

KoncrrpyKiiMJiJiNx 00jiyKTopvnyji nnpoMenwiewiH rpcMOMraiMKOJiHK

Henianee. Bhkksk, 1996, - 34 6.

/iHccppTf'uvwin op-iyn.nvy Mceejie-KeHW red acTunaH KaMepajrax CTCTfi».«na Kasbni a.nyv y<iyn rsoMexwtiiKa.nHK iierwnroo TPOfxiflm« wohs TEO^pufiCajiKK M3HJi^eej!epaYH naiwA»t*-UHfla aiwypytin-y" KooncvrjjnvrvH XB»a HaruajnajivvJivryH KSMciGjjaHflwpyy mbhsh uewwireH.

TeKTOHHKajjbBc Gyay/iraH uaccmmm uwifuivv TOJtaaflapHHUM rapa-riccwuMi ?sana 3«xoh v{?i'eiciyyjivry »oho ajiapnrai whiloHTpaunnjiyy afl-uaKTepH R>iHKTaJiraH. JKapajcanvv uaccunnern ic«MepaH«H uhthph umieH uejihktini TypyicTVVOTryJi chhktoohv kpmte-phb wine aun mhkksh p/ski HaccwBAMH ysaic ySaxtrr Y!)VH 5 s kb wji y y ji v r v h y h manna» auMcranrf»).

hsiwaeojiepavh herm3hhjja cvhvu iw-nwuran mwosi vbhsh mjim-tbpbmh eJWOMjiepYH eHtncroo MaTojwKacN *ana Ken Kaawn anyvwH mm HKMonapu Kwprw3CTannara too-kbh eHflypynnyK MUDcaHanapuHjaa kmpth-3MJireH. n