автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.11, диссертация на тему:Геомеханическое обоснование технологии разработки удароопасного Кочкарского месторождения

НАЦИОНАЛЬНАЯ АКАДЕД\ИЯ НАУК КЫРГЫЗСКОЙ РЕСПУБЛИКИ

ИНСТИТУТ ФИЗИКИ И МЕХАНИКИ ГОРНЫХ ПОРОД •

На правах рукописи

НАСЛЕДОВ АЛЕКСАНДР ВАСИЛЬЕВИЧ

ГЕОМЕХАНИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ РАЗРАБОТКИ УДАРООПАСНОГО КОЧКАРСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ

Специальность 05.15.11 — «Физические процессы горного производства»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Бишкек — 1994

Работа выполнена а институте физики и механики горных пород Национальной Академии наук Кыргызской Республики

Научные руководители: доктор технических наук

Кокогулов Камчибек Чонмуруноьич доктор технических наук Абдылдаев Эркинбек Кыянович

Официальные оппоненты: доктор технических наук Ерме^ов Т.М

кандидат технических наук Рогожников О.В.

Ведущая предприятие: Уральский научно-исследовательский и проектный институт "Унипромедь" г.Екатеринбург

Защита диссертации состоится ". 1994 года

в / Г"час кош на заседании специализированного Совета

Д009.09.01 при Институте физики и механики горных по{х>д АН Кыргызской республики по адресу: 720815, г. Бишкек, ул. Медерова 98.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института Автореферат разослан У/- ммЗиА 1994 г.

Ученый секретарь специализирован- /ч] -—>

ного совета, доктор технических наук{04^^^^К.Ч.Кожогулов

ОЫДАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Пород горнодобывающей промышленностью стоит трудная задача - обеспечить промышленность сырьем, повышал производительность и экономичность добычи с учетом соблюдения экологии.

Разработка тонкожильннх крутопадающих месторождений характеризуется большой трудоемкостью, низкой производительностью, большими потерями и раэубоживанием из-за слоеной горно-геологической характеристики: небольшая мощность,изменчивые элементы залегания, неровная гипсометрия, различная степень устойчивости руды, вмещзлщих пород, плюс увеличивающаяся глубина разработки.

С увеличением глубшш разработки на отих месторождениях возрастает горное давление, которое на значительном количестве рудников проявляется в динамической форме в виде горних ударов. В настоящее время 23 % месторождений, склонных и опасных но горным ударам, являются тонкожильными и крутоплдающими.

При этом эффективное решение проблемы борьбы с динамическими проявлениями горного давления возможно только в том случае, если исследована геомеханика массива горных пород, определены величины и направление действующих в нем напряжений.

Разработка жил Кочкарского месторождения на глубоких горизонтах связана с рядом серьезных трудностей, вследствие динамического проявления горного давления. Интенсивность и сила горных ударов нарастают и в последнее десятилетие на месторождении зарегистрировано более сотни таких явлений: от стреляний пород до микроударов и мощных толчков.

Перемещение динамических проявлений горного давления в очистное пространство и сильное разрушение выработок и. прилегающего массива сбивают нормальный режим работы участков и значительно повидают расходы на добычу полезного ископаемого.

Применяемые системы разработки (с магазинированием, подэтаж-ных штреков, с гидрозакладкой, сплошная) не решают безопасность ведения очистных работ на удароопасных участках. При этом создание безударных технологий имеет большое техническое, экологическое и социальное значение.

Цель работы заключается в геомеханическом обосновании: вы&ря методов прогноза и критериев оценки степени ударо-

опасности участков месторождения; методов предотвращения горних ударов; безопасной технологии ведения горных работ на Кочкарском крутопадающем жильном месторождении, подверженном горным ударам.

Основная идея заключается в использовании сея-ьи между напряженно-деформированным состоянием массива, свойствами горных пород и динамическими проявлениями горного давления для геоыеханического обоснования безопасной разработки крутопадающих месторождений.

Задачи исследований:

- установить геомеханическое состояние массива горних пород Кичкарского месторождения;

- обосновать методы и критерии оценки степени удароопасиости участков массива месторождения;

- разработать методы предотвращения горних ударов применительно к Кочкарскому месторождению;

- разработать основы безопасной технологии горных работ на удароопасных участках месторождения.

Методы исследований. Для достижения поставленной цели проводился комплекс исследований в шахтных и лабораторных условиях, включающих: метод .математической статистики при обработке результатов исследований; аналитические исследования; метод парных реперов и оптических датчиков при исследовании деформации горного массива и распределения напряжений вокруг очистных выработок; методы разгрузки и дискования керна для определения напряженного состояния массива месторождения.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Достоверная оценка степени удароопасиости умспоз жильных ы«-стсрсида»« дсотнапреизведггия ш осною компгв;сшх исаедовашй фиэико-мпханичес--ких свойств горных пород, ее минералогического состава и естественного напряженного состояния породного массива с обоснованием и установлением уточненных критериев степени удароопасиости его участков.

2. Безопасность и эффективность отработки удароопасных участков месторождений обеспечивается разработанными технологическими решениями, учитывающими геомеханнку месторождения, интенсивность очистной выемки и устойчивее параметры блока.

Достоверность научных положений, выводов и рскомендацп!'. подтггрждчетс/К многолетними пах г тт исследованиями напряженного го-тсянил пагч-нва горны* пород

выполненными различными методами; соответствием результатов теоретических и натурных исследований; положительными результатами вне дрения разработанных рекомендаций по шахте "Центральная" ПО "Юж-уралзолото".

Научная новизна работы заключается п следующем:

выявлено, что на глубоких горизонтах Кочкарского место рождения главными напряжениями являются горизонтальные, которые в 2-2, Ь раза превышают вертикальные и направлены су'бмеридианально;

- установлены закономерности распределения напряжений в кон структуишшх элементах камерных систем разработки месторождения;

- обоснована и разработана новая номограмма определения категории удароопасности участков месторождения методом

электрометрии;

- установлена взаимосвязь параметров блока с интенсивностью отработки;

- разработан способ поддержания выработок на удврсопасных участках месторождения, обеспечивающий гидроизоляцию табагаек, обладающих высокой гигроскопичностью.

Лично автором:

- исследована и составлена блочная структура месторождения;

- определено распределение напряжений в структурных блоках;

- проведен анализ определения категории удароопасности методом электрометрии и разработана уточненная номограмма определения категории удароопасности;

- обоснована и разработана классификация устойчивости горных пород и руд по степени трещиноватостя;

- проведены натурные наблюдения за состоянием горных выработок, пройденных по дайкам т.абяшек, и предложен способ поддержания таких выработок;

- обоснованы и разработаны рекомендации по безопасному ведению горных работ на удароопасных участках.

II р а к т и ч (? : к а я ц е н н о с т ь работы состоит в следующем:

- снижен в 2-3 раза объем работ по выполнения мероприятий по с.неттонип степени удчрооплсносл я участков мчс«;ипа:.

- значительна у'мьшени м^т°риалы'ие и трудовые затрт'ы на

-разработаны профилактические меры по снижению степени ударо опасности участков месторождения;

- разработаны ударобезспаснце варианты систем разработки для глубоких горизонтов месторождения.

Реализация работы. Раориботаны и внедрены на шахте "Центральная": "Рекомендации по рациональному способу поддержания выработок, пройденных по дайкам табашек", "Рациональные технологические схемы и способы разработки удароопасных участков шахты "Центральная", "Указания по безопасному ведению горных работ на участках Кочкарского месторождения, склонных к горным ударам". Общий экономический эффект от внедрения результатов исследований составил 6167853 руб. (в ценах 1992 года).

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на X Всесоюзном семинаре но измерению напряжений в массиве горных пород (г.Новосибирск, 1987), на У Всесоюзном семинаре по горной геофизике (Тбилиси, 198У), на IX Всесоюзной конференции по механике горних пород ( Фрунзе, 1989 ), а 'иисчи; на I и Щ Всесоюз-

ных семинарах "Проблемы разработки полезных ископаемых в условиях высокогорья"(г.Фрунзе, 1987, 1991), на технических совещани-

ях ПО "Южуралзолото" 1987-1992гг. и на секции Ученого совета ИФиМГП "Механика горных пород и массивов" (г.Бишкек, 1992).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ.

Объел и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, изложенных на 161 стр.машинописного текста, включает: 43 рисунка, 24 таблицы, список литературы из 57 наименований и 2 приложения.

Автор выражает искрению Признательность научным руководителям д.т.н. Кожогулову К.Ч., д.т.н. Абдылдаеву Э.К., а также к.т.н. Асанову В.А.,к.т.н. Шаманской А.Т.,к.т.н. Дудыреву И.Н. и специалистам ПО "Южуралзолото" яа ценные советы, постоянное внимание и помощь при выполнении работы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРШИЕ РАБОТЫ

В первой главе приведены горно-геологическая и горно-техническая характеристики Кочкарского месторождения, а также обзор динамических проявлений горного давления в промышленности, дан анализ принзняечих систем разработки и сфир-

мулированы цель и задачи исследований.

Эффективность горных работ, их безопасность ня глубоки* го ризонтах зависят в большей степени от решения вопроса управления горным давлением, особенно в его динамической форме проявления. Общеизвестны факторы, влияющие На удароопасность горних пород -это наличие высоких напряжений и склонность пород к хрупкому раз -рушению с выделением значительной энергии.

Большой вклад в разработку теории и борьбы с горными ударами внесли: С.Г-Лвершнн, И.Т.Айтматов, Н.М Батугина, Н.П!Влох,Л.ВЗубквв, В.Б.Дьякопский, П.В.Егоров, К.Ч.Кожогулов, С.В.Кузнецов, М.В.Курленя, Л.Н.Линьков, И.М.Петухов, В.А.Смирнов, В.С.Ямщиков и др.

Для эффективного решения вопросов о причинах возникновения горных ударов необходимо знать горно-геологические условия данного ■ месторождения, физико-ыоханическио свойства горных пород.

Кочкарское рудное поле является рудоносным блоком интрузивных пород, расположенных внутри крупного массива гралитов. Структурно-жильное поле занимает субмеридианальную полосу 2-4 км шириной и известно своим контролем сульфндно-кпорцевых лил, зонами табааеи (измененные даЛни плаглогронитов). Годное поло разделено на два рудоносных месторождения: Северннй-Пластовский и Юлгиый-Ново-троицкий.

Общал структура смещающей толщи шшпелинарнал, заложешю и развитие антиклкнария связывается с зонаыи глубинных разломов мо-ридианальной ориентации. Рудноо поле разбито на блоки тектоническими нарушениям» различного порядка. Тектонические нарушения и блоки разделены автором на 5 порядков.

Проявление горного давления в динамической форме на Кочкэр-ском месторождении началось с глубины 190 м. В настоящее время очистные работы ведутся на глубине 500 и, проходческие — 550 ч.

На 01.01.92г. но месторождении произошло 107 случаев динамического проявления горного давления, из них стреляний - 69, толчков - 28, микроударов - 10.

По видам горных работ горные удары произошли на месторождении: при очистной добыче-68 % (72); при проведении горно-подготовительных выработок - 26 % 128) и при проходке горно-калитальннх выработок - б % (7). Из приведенных данных видно, что болыяе половины случаев проявления горного давления в динамической форме произошло на очистных работах.

Крутопадающие тонкие килы Кочкарсхсго месторождения раяраба-

7

тившатси в основном тремя системами: с магазинированием, подэтаж-ных штреков и горизонтальными слоями с гидрозакладкой.

В 19&)-1986гг. была испытана и внедрена сплошная система разработки с использованием комплекса машин с монорельсовым перемещением (К0В-25). В настоящее время наибольший удельный вес принадлежит системам с магазинированием и горизонтальных слоен с гидрозакладкой. Динамические проявления горного давления по системам распределяются следующим образом: система с магазинированием - 30 % (21), система горизонтальных слоев с гидрозакладкой - 50 % (35), система подзтажных штреков - 10 % (7), сплошая систем - 10 % (7).

В тех вариантах, которые существуют на сегодняшний день, всо системы не приемлемы, особенно для нижних горизонтов, ввиду того, что эти системы не обоснованы геомеханическими исследованиями.

В заключении обзора определены цель и задачи исследований.

Во второй главе приведена общая методика исследований.

Обычно степень удароопасноети участков массива определяется в основном четырьмя способами: электрометрическим, по акустической эмиссии, по раскалыванию керна на диски и по замерным станциям (парные репера,.фотоупругие датчики). .

Определение степени удароопасности по раскалыванию керна -трудоемкий и не оперативный способ, но достаточно достоверен, поэтому он использовался в работе прогноза степени удароопасности участков.

Наибольшее распространение для определения категории удароопасности массива получил метод электрометрии по причине его оперативности, малой трудоемкости и высокой точности. Сущность его заключается в изменении физических свойств горных пород (электрического сопротивления) в зависимости от напряженного состояния массива. Обоснование применимости метода электрометрии для прогноза ударов на угольных пластах выполнено во ВШШ и им же предложена номограмма для определения категории удароопасности пород и руд, уточненная рядом исследователей.

Опыт двухгодичного прогнозирования методом электрометрии выявил недостатки определения степени удароопасности по предложенной ВШШ номограмме. При ее использовании в условиях Кочкарского месторождения большая ччр/и, прогноза показывает I и II категории уцц о-

опасности массива, а в действительности никаких нарушений в выработках и блоках не наблюдалось. На основе многолетних экспериментальных исследований для условий ¿{очкарского месторождения предложена уточненная номограмма для определения степени удароопасности участков массива (рис.1).

В третьей главе даны физико-механические свойства пород и руд Кочкарского месторождения, определено естественное напряженнее состояние массива пород, приведены исследования влияния блочности и трещиноватости породного массива на напряженное состояние и удароопасность участков месторождения, дано обоснование и утешение критериев оценки степени удароопасности участков месторождения .

Анализ результатов определения физико-механических свойств пород Кочкарского месторождения показал, что породы являются • прочннхи, высокомодульными, хрупкими, способными накапливать упругую энергию и бурно ее высвобождать. Зависимость деформаций от напряжений - линейна до уровня (0,75-0.9)

Таблица I Физико-механичзские свойства пород Кочкарского месторождения

¡Предел ¡Предел проч- ¡Модуль упру- |к0-ЛЬиии-

II „ „ „ „ „ !прочности !ности на рас-!гости л

Породы ие ,тяжеиие X I ЕЮ"4, 'ппЗп ?

Ш1а ! Ш1а ' ! МПа !СС)'1а V

Плагиогранит 360,0 15,0 7,0 0,36

Табашка 143,0 16,0 9,0 0,34

Визуальными наблюдениями за состоянием выработок, пройденных пс дайкам табашек, было установлено, что в некоторых выработках начинают разрушаться дайки табашек, особенно в выработках, пройденных по килам "Северная Александровская", "Балуковская", "Дегтяро-Кузнецовская", "Северная Октябрьская", "Юбилейная", "Покровская", "Удачная" и др

Разрушаются табшпки как г. кровле, так и в стенках выработок. При этом происходит не просто отслоение, а стреляние и шелушение. В кровле выработки породы разрушаются на глубину от 0,5 до 1,5 м, а затем уже отслаиваются плапюгранкты и кварцевые жилы. Вследствие птого возникает необходимость п креплении выработок.

ч

Рис. I. Номограмма определения степени

удароопаснссти методом электрометрии:

- шелушение, редко - стреляние пород; Д - редко - шелушение, эаколообразованиь; о - признаков динамических явлений нет

Автором проведены исследования причин, вызывающих разрушение табашек. Исследования проводились в три этапа.

На первом этапе был произведен анализ минералогического СО1: тава табашек в лаборатории объединения "Уралгеология".

Таблица 2

№№ ! Наименование ! Био- ! п/п! жил I тит !

Кварц

!Каль- 1Эпи- !Полевой1Хло

!ций !дот !

X. "Бажуковская" 30% 15% 5%

2. "Сев.Алексанр." 45% 15% 20%

3. "Д.-Кузнецовская" 35% I5% 20%

4. "Покровская" 4С% 20% 40%

5. "Октябрьская" 30% 15% 20%

6. "Новая" 30% 10% 25% 7 "Юж.Александр." 25% 20 25%

10% 3% 1%

1-2%

рит

20% 10%

5% 2%

10%

Во-вторых, из кернов были изготовлены образцы, которым была придана правильная геометрическая форма. Образцы были просушены и определен их объем. Затем образцы были помещены в горные выработки гор.512 и 430 и. Через 5 месяцев образцы были вновь замерены. Увеличение объема произошло

Д = 155Л . 100 = 0б ^

" 154

Анализ минералогического состава позволил выявить следующую закономерность - количество биотита в разрушающихся табашках высокое - от 30 до 45 %, в остальных - от 20 до 30 %. А биотит очень гигроскопичен. Впитывая влагу, табашки увеличиваются в объеме. При увеличении объема табалжи создают распор на контактирующие породы, что повышает их удароопасность, и они начинают разрушаться динамически. Были проведены опытные работы по предотвращению разрушения табасек.

Учеетки штрека № 50 гор.415 м закрепили анкерной крепью, другой закрепили анкерной крепью с набрызг-бетонои И третий на гор.470 и в штр,П9 закрепили (изолировали) набрызг-бетоном толщиной слэтв 3-5 см.

На участке, закрепленном только штангами, крупные отслоения прекратились, но шелушение продолжалось.

Участки, закрепленные штангами набрмзг-бе-

П

тоном и одним набрызг-бетоном стоят, не разрушаясь.Деформаций на-брызг-бетона не наблюдается.

На основании исследований составлены и внедрены "Рекомендации по рациональному способу поддержания выработок, пройденных по дайкам табашек".

Исследование напряженного состояния нетронутого массива про-нодилось методом полной разгрузки. Измерения проводились на глубине 512 и 550 м.

Таблица 3 Результаты исследований напряженного состояния нетронутого массива

Породы

Плагио-гранит

Величины напряжений ¡Расчетное на

(¿х ,

МПа

47, о" 45,0

<¿>4 ,

МПа

22,0 25,0

! 6г ,

! МПа

10,0 13,0

|пряжение ¿р ! МПа

12ТН

14,3

Глубина измерения Н,

м

512 550

Анализ результатов натурных измерений показал, что горизонтальные напряжения не равны между собой I (э* и превышают вертикальные в 2-4 раза. Максимальные сжимающие напряжения (<£>/ ) перпендикулярны залеганию рудных тел и направлены субмеридианплыю.

С целью выбора рациональной, наиболее эффективной системы разработки жил, обеспечения наивысшей безопасности с минимальными материальными затратами автором были выполнены исследования структуры месторождения. Исследованиями установлено, что рудное поле Кочкарского месторождения состоит из блоков различного масштабного уровня (табл.4).

Таблица 4

Характеристики блочной структуры Кочкарского месторождения

Порядок структурных блоков

!р (Амплитуда

Тектонические нарушения'^™^ !смещения

пЛга-итпшгао Кппи- . ЮЛики, рраци_

образовавшие блок • !км

!цам, м

Протяженность нарушений, км

Козицкий(Пластовский) разлом; МусинскиЖМит-рофановский) разлом;

4 /. 10 Ь х 12

Ь-12:

5,5-г;:

4,5-5

Продолжение табл.4

1 !

?

Семеновский, Тихоновский, Осейсиий разломы

П Степановскнй, Трифоновский, Восточный, Запад- 2,5 х 3,7 ный, Балдинскнй разломы

Ш Главный сместитель

Центральный рудоконтро-лирующий разлом

Тектоническое нарушение, сопровождающее жилу "Сретенская

1У Сместитель У I

Сиеститель }> 2

1,25 х 2,5

0,3 х 10 10-100

Тектоническое нарушение, п П(= „ п о « с тп сопровождающее жилу "Но- и,ОЙ х ".о-*' кровская"

У Трещины

3,2; 4; 3.9; 2,7; 1,0

Около 2,5

1.1

0,8

0,005-0,04 Нервыэ 0,005-0,04 иетрц отсутствуют

В результате многолетних исследований выявлено, что в большинстве случаев (75 %) высокие значения напряжений и повышенная удароопасность пород концентрируются вблизи тектонических нарушений.

Разработка методов оценки удароопасности длп лзсбого месторождения актуальна, т.к. от оптимально выбранного критерия оценки удароопасности зависит оперативность проведения противоударных мероприятий, материальные затрата и эффективность работы слукб предприятия. В настоящее время существует «нояестао критериев оценки удароопасности массива, но в основном они Кньют обобщенный характер и для конкретного случая в полном объеме не всегда отражают истинное положение дел и их применить можно условно. В результате выполненных работ обоснова« критерии степени удароопасности для Кочкарского месторождения, установленные различным! методами (табл. 5).

П

Таблица 5

Критерии степени удароопасности участков Кочкарского месторождения

Электрометрия (Акустическая!По раскалывании !

! эмиссия ! керна_'кате-

I горня !ударо-!опас-!ности 1

Ткол. ! !дмс- !

Х^/Хт!коо ! Хг/Н

6 Чна ! 1

II и I

Формы проявления горного давления

1,6 1,5 1,18 10 20-60 0,25-0,75 I Шшроудары,

слабые толчки

0,8-1,6 1,6-2,5 0,8 2,5-3

5-10 10-60 0,1-1,3 11 Стреляние,

шелушение

5 10 0-1,5 Ш Потрескивание

Использование электрометрии в течение последних двух лет позволило уточнить номограмму для определения степени удароопасности участков массива (рис.1). Изменение номограимы позволило снизить объем работ по выполнению противоударных мероприятий в 2-3 раза. Метод оценки удароопасности электрометрией является основным на местороадении, им ке проверяются результаты прогноза, полученные другими методами.

В четвертой главе приведены результаты исследования геомоханики месторождения в части обоснования и разработки способов предотвращения процесса концентрации напряжений в приконтурном массиве горных выработок, разработки способов создания защитных зон в прнконтурной части горных выработок, а также обоснованы и разработаны рациональные технологические схемы и способы разработки удароопасных участков месторождения.

Методы предотвращения и предупреждения динамического проявления горного давления можно разделить на три группы:

1. Способы предотвращения процесса концентрации напряжений в приконтурном массиве

2. Методы создания защитных зон в приконтурной части горных выработок.

3. Разработанные специально для данного месторождения ударо-безопасные технологические схемы а способы разработки.

Предотвращение процесса концентрации напряжений ь приком -турном иассвве горних выработок основано на рациональной размещении выработок в поле напряжений, в выбора соответствующей геометрической форш сечения, порядка разработки, в применении защитной над- и подработки, в ведении работ без оставления очагов концентрации напряжений и в использовании контурного взрывания шпуров.

Субширотноэ расположение рудных кил не позволяет рационально располагать горно-подготовительные выработки, зато горно-каш-тальные выработки расположены с учетом направлений тектонических напряжений - квершлаги гор.415, 416, 470, 512 ы. Визуальные наблюдения за этики выработкаш показывают, что разрушений нет.

Под рациональной формой сечения в работе понимается шатро-образная форма. На шахте "Центральная" Кочкарского месторождения пройдено 125 п.и выработок шатрообразной форш сечения.

Исследованиями установлено, что технологические неровности контура выработки оказывают значительное влияние на напрякенноа состояние приконтурных пород. Поле напряжений в окрестности выработки становится неоднородным.

Особенно неоднородный поле напряжений становится в кровле выработки, приводящее к снижению устойчивости выработок, а на удароопасных участках - к динамическим проявлениям горного давления. Контурное взрывание шпуров выравнивает поле напряжений и одновременно снижает его. Параметры контурлого взрывания отрабатывали с помощью опытных взрывов, при этом учитывалось два фактора: наибольший эффект снижения напряжения и наименьшие затраты на мероприятие. Расстояние между шпурами вдол.-. линии свода определяли по формуле:

а. * _I_

(0,11 £ + 1,28) • u Рациональным количеством шпуров по своду определили 9 шпуров, шпуры заряжаются через один.

В период с января 1986г. по 01.01.92г. пройдено 4657 п.и выработок с контурным взрыванием. Визуальные наблюдения показали, что в этот период динамических явлений в вида стрэляний, шелушений не зафиксировано.

Предотвращение горных .ударов в выработках I я II категорий уд&роонасности на шаит1.х объединения достигается путам создания аш;>п"лы'. пои. Unit сбесиьчиваилг перераспределение напряжений во-

круг выработок и разгрузку примыкающего к выработке массива.

Защитные зоны создаются путем бурения сплошных разгрузочных щелей. Щели выбуриваются шпурами 40-42 м (ол.41-42) и скважинами iUb мм ^л.84 жилы "Сретенская", Сл.83, 84 пи жиле "Северная Октябрьская") .

Наибольшее распространение получил способ создания защитных зон камуфлетным взрыванием шпуров как при проведении выработок, так и при очистной добыче. На очистных работах бурятся четырехметровые ипуры под углом 40° к рудному телу п лежачем боку, шпуры бурятся через i,b-2 м, величина заряда - и,1-0,2 кг. Повторный прогноз показывает высокую эффективность данного способа (бл.83, бл. 53, 6В, бл.Ьа, 12, 72, 134, IIb). В штреках скреперования, реже при проходке горизонтальных выработок, защитная зона создается путем взрывания камуфлетных шпуров, пробуренных через I,Ь-2 м под углом 110° от вертикали, шпуры бурятся длиной 2 м. Наибольшее распространение щелевая нагрузка получила при проходке горизонтальных выработок. Четырехметровые шпуры бурятся в пяте свода под углом 40° от горизонтали и вертикали. Величина заряда равна 0,1-0,2 кг.

Впервые в горной практике разработан способ снижения ударо-опасности при проходке восстающих комплексом НВ-100 и отбойке из них комплексом КОВ-25.

При отбойке бл'.41-42 по жиле "Дегтяро-Кузнецовской".горное давление стало проявляться сначала в виде стреляний, затем стали проявляться толчки возрастающей энергии. Нами предложено было создать защитную зону путем бурения двухметровых шпуров для каму-флетного взрывания по нормали к стенкам восстающего. Стреляние и толчки не прекратились. Затем было предложено бурить четырехметровые шпуры по диагонали (в углах восстающего) и применить ка-цуфлетное взрывание. Стреляние прекратилось полностью, толчки небольшой энергии были в первое время, и то где-то в глубине массива (за защитной зоной), а затем прекратились. Блок был доработан.

Применяемые в настоящее время системы разработки с матрицированием, подэтажных штреков, с гидрозакладкой п том виде, как есть, неприемлемы для отработки удароопасных участков нижних горизонтов. В этих условиях предлагается переходить нп дорогостоящие трудоемкие системы с твердеющей закладкой.

Однако отсутствие оборудования для приготовления закладки, дефицит цемента затрудняют их применение.

Автором проведены исследования по изысканию безопасной технологии на Кочкарском месторождении для глубоких горизонтов 1470-650 м). С целью сохранения высокопроизводительных систем и обеспечения ьысокой безопасности и эффективности необходимо било ограничить число систем разработки и максимально их упростить по конструкции и оформлению. Для зтого, в первую очередь, изучен опит применения системы разработки с магаэинированием руды ударо--опасних кил за последние десять лет. Иа 24 блоков только в двух горное давление проявилось в динамической форме, в остальных случаях повышения напряжений массива не наблюдалось. Параметры блоков следующие: длина - 40-60 м, высота - 42-65 м.

На основании исследований обоснован вывод о том, что систему с магазинированием в определенных условиях можно применять для отработки удароопасных жил на нижних горизонтах. К этим условиям относятся оптимальная интенсивность очистной выемки, рациональные параметры блока и изученность геомеханики массива.

Параметры блока и интенсивность отработки взаимосвязаны и весьма существенно влияют на устойчивость обнажений и ударооп&с-ность в блоке. Исследование влияния интенсивности на удароопас-ность показало, что при интенсивности отбойки свыше 8 м в месяц горные удары в блоках не проявляются (рис-2)> При отбсйке 2,5-3-4 м в месяц динамическое проявление горного давления довольно часто в бл.843, В4в, 953, 95в, 1043, 104°, 28, 85 и др.

На основании анализа влияния интенсивности очистной выемки на удароопасность в блоках, считаем, наиб лее приемлемой скорость отработки 20-25 м в месяц, т.е. отбойку вести - I цикл (даже не два) в сутки.

Наибольшая интенсивность очистной выемки на шахтах объединения достигнута в блоках длиной по простиранию от 30 до 45 м.

Аналитические исследования показали, что при имеющемся оборудовании вести циклическую отбойку блока возможно При длине блока 25-35 м. На основании исследований принимаем системы с магазинированием с длиной блока 30-35 м на гор. 470, Ы2, Ь50 м и 25-30 -на гор. 600, 65и, 700 м.

Выводы аналитических исследований подтверждены расчетами оп-ТИ..-Э.Ш110С ризмзроа «¡мул^-зковых, подттрекот;х нмежду блоковых цч-

■',4 14'.

/8 -(6 14 <2 Ю

Бл. (32

6л. 85

6л. 95

бл.85

Ел. 25

6л. «М

Бл 82

2 3

5 6 7

Количестве случвей лролджтя гортгс давления в динамическом (рорпе

Рис.2. Зависимость количества случаев динамических явлений от интенсивности отработки

Внедрение результатов исследований на Кочкарском месторождении повысило безопасность горных работ, снизило затраты на ликвидацию последствий горных ударов способствовало охране выработок и сохранению высокопроизводительной системы разработки.

Экономический эффект от внедрения результатов исследований составил 6167855 рублей.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В работе изложены научно обоснованные технические и технологические разработки, обеспечивающие решение важных горно-технических задач и заключающиеся в определении условий динамических проявлений горного давления и разработке методов прогноза степени удароопасности участков массива и профилактических мероприятий при ведении горных работ на удароопасных участках Кочкарского месторождения.

Основные научные и практически»! результаты диссертационной работы заключаются в следующем:

1. Определены удароопасные разновидности горных пород Кочкарского месторождения, к которым отнесены плагиограниты, табаш-ки, кварцевые жилы.

2. Изучено естественное напряженное состояние глубоких горизонтов Кочкарского месторождения. Установлено, что горизонтальные напряжения превышают вертикальные в 2-2,3 раза и главные напряжения ориентированы в субмеридианальном направлении.

3. Обоснована и разработана номограмма для определения категории удароопасности методом электрометрии, позволяющая в

2-3 раза снизить объем локальных мероприятий по предотвращению горных ударив.

4. Разработал способ поддержания выработок на удароопасных участках, обеспечивающий гидроизоляцию табашек.

5. Разработаны меры по снижению удароопасности, определена ориентировка бурения шпуров для камуфлетного взрывания, при которой достигается максимальная разгрузка напряжений на контуре выработок.

6..Разработаны ударобезопасные варианты системы разработок участков для глубоких горизонтов месторовдения, обеспечивамщие высокую безопасность и эффективность.

7. Iki результатом ьшюлнешшх исследований раараоотаны и внедрены "Указания по безопасному ведению горних работ на участках Кочкарского месторождения, склонных к горным ударам", "Рекомендации по рациональному способу поддержания выработок, пройденных по дайкам тибашек" и "Рациональные технологические схемы и способы разработки удароонасных участков шахты "Центральная".

Внецрение рекомендаций автора на шахте "Центральная" по,.iполило получить экономический эффект 6167853 руб. ,

Основные положения диссертационной работы опубликованы ь следующих работах:

1. Разработка Кочкарского месторождения в услоьиях динамичес ких проявлений горного давлении // Проблемы разработки полезных ископаемых в условиях высокогорья. Тезисы докладов 1-го Всесоюзного семинара. Фрунзе, IS87. С.133 (соавторы: Шаманская А.Т., Дудырев И.П., Асаноь В.А., Константинова С.А.).

2. Оценка .эффективное »и мероприятий но предотвращена« горных ударов на Кочкарском месторождении геофизическими методами /7 Гор ная геофизика. Тбилиси, I9ö9. 4.11. С.160-164 (.еоаьторы: Шаманская А.Т.. Асадов В.А.).

3. Профилактика динамических проявлений при отработке тонких жил // Безопасность труда в промышленности. № 12, 1990. С.50 (соавторы: Покусаев В.П., Раловец Э.В.).

4. Рекомендации по оценке удароопасности участков Кочкарского месторождения методом геомеханических аналогий. Фрунзе, 1390. С.19. (соавторы: Айтматов И.Т., Кожогулов К.Ч., Пугачева Т.Н., Телепенин И.М., Казилов П.В.).

5. Геомеханическое обоснование безопасной отработки глубоких горизонтов Кочкарского месторождения // Проблемы разработки полезных ископаемых в условиях высокогорья. Бишкек, 1991. С.42 (соавтор Кожогулов К.Ч.).

6. Геомеханическое обоснование факторов, влияющих на ударо-онасность крутопадающих месторождений // Исследование, прогноз и предотвращение горных ударов. Бишкек, 1991, С.5''-64 (соавторы: Айтматов И.Т., Кожогулов К.Ч., Пугачева Т.Н.).

7. Указании по безопасному ведению горних работ нн участках Кочкарского месторолипшя, склонных к горным ударам (соавторы: Айтматов И.Т , Kontoi'j г->ь К Ч . Jlyrw>ua Т.Н.. '^леаенин 111,1.).

: о

Sil ■ ,