автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.11, диссертация на тему:Горногеомеханическое обоснование технологии выемки целиков на отработанных рудных месторождениях

На правах рукописи

УДАЛОВ Андрей Евгеньевич

РГБ ОД

- 7 ФЕЗ Ш

ГОРНОГЕОМЕХАНИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ВЫЕМКИ ЦЕЛИКОВ НА ОТРАБОТАННЫХ РУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЯХ

Специальность 05.15.11. "Физические процессы горного производства"

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

С.-Петербург 2000

Работа выполнена в Государственном научно-исследовательском институте горной геомеханики и маркшейдерского дела - Межотраслевом научном центре ВНИМИ

Научный руководитель: кандидат техн ических наук

ПАЛИЙ Виктор Дементьевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

МАКАРОВ Александр Борисович

кандидат технических наук РЕВА Владимир Николаевич

Ведущее предприятие: АО "Гипроникель"

Защита состоится "02" марта 2000 г. в 10 ч. 00 мин. на заседании Диссертационного 135.06.01 совета по присуждению ученой степени кандидата технических наук в Государственном научно-исследовательском институте горной геомеханики и маркшейдерского дела по адресу: Санкт-Петербург, В.О., Средний пр., 82, зал заседаний Совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института с 11 до 15 ч.

Автореферат разослан" " .£

2000 г.

Исх.№ Л ' Чб

Ученый секретарь Диссертационного совета доктор технических наук, профессор

В. М. ШШ<

!С

и по. /гб-1 о

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. При разработке рудных месторождений широкое применение нашли камерно-столбовые системы разработки благодаря их высокой эффективности и возможности использования высокопроизводительного самоходного оборудования. Этими системами разрабатываются такие крупные месторождения, как Миргалимсайское, Джезказганское, Вишневогорское, Каула, Котсельваара, Каммикнви, СУБР и др. Однако применение систем разработки данного класса предполагает оставление целиков различного назначения, в которых находится до 4050 % общих запасов месторождения с содержанием полезного компонента в руде, зачастую превышающем в добываемой.

К настоящему моменту верхние горизонты на многих рудных месторождениях отработаны. Эффективность добычи руд на глубоких горизонтах существенно снижается вследствие ухудшения горно-геологических условий, динамических проявлений горного давления и, как следствие, резкого увеличения затрат на добычу. Потери же сырья в недрах сокращают сроки эксплуатации горнодобывающих предприятий и, следовательно, ведут к необходимости больших капиталовложений на разведку месторождений и строительство новых рудников. Вместе с тем спрос промышленности на металлургическую продукцию постоянно возрастает. Поэтому важной народнохозяйственной проблемой является изыскание мер, позволяющих существенно повысить извлечение полезного ископаемого из недр при снижении общего уровня затрат на его добычу.

Поскольку вопросы безопасности горных работ являются основными, то становится актуальной задача геомеханического обоснования способов выемки целиков в различных горнотехнических условиях.

В результате проведенных исследований представилось возможным решить ряд практических вопросов по управлению горным давлением и сдвижением налегающих пород при выемке опорных и поддерживающих целиков способами на открытое очистное пространство, из полевых выработок и с твердеющей закладкой.

Цель работы. Разработка и геомеханическое обоснование способов выемки целиков на отработанных рудных месторождениях, обеспечивающих безопасность и эффективность ведения горных работ.

Идея работы заключается в том, что распределение нагрузки между конструктивными элементами систем разработки и массивом горных пород определяется горно-геомеханической ситуацией на отрабатываемых участках и местоположением целиков относительно жестких опор, поэтому выбор способов выемки целиков должен вестись на основе учета механического состояния целиков и их геометрических параметров.

Задачи исследований:

1. Установить закономерности распределения нагрузки между конструктивными элементами систем разработки с открытым выработанным пространством, закладкой и обрушением вмещающих пород в зависимос-

ти от пролета подработки, глубины ведения горных работ и угла падения рудного тела.

2. Определить ширину зоны защитного влияния массива и более жестких опор и характер распределения нагрузки на целики в пределах защитной зоны.

3. Установить закономерности проявлений горного давления и сдвижения горных пород при опытно-промышленных испытаниях рациональных способов выемки целиков, находящихся в различных механических состояниях.

4. Разработать классификацию способов выемки целиков по геомеханическому и геометрическому признакам.

5. Разработать перспективные способы выемки целиков, находящихся в различных механических состояниях.

Для решения поставленных задач проведены геофизические и маркшейдерские инструментальные шахтные наблюдения по оценке напряженно-деформированного состояния конструктивных элементов систем разработки и сдвижения пород при выемке целиков, находящихся в различных механических состояниях, обобщен опыт выемки целиков на рудных месторождениях и проанализированы гипотезы нагруженности опорных и поддерживающих целиков.

Проведены лабораторные исследования методом физического моделирования закономерностей распределения напряжений в конструктивных элементах систем и сдвижения налегающей толщи при выемке разрушенного материала целиков, выполнен на образцах комплекс исследований физико-механических свойств руд, горных пород и твердеющей закладки, методом математического моделирования установлен характер распределения напряжений в конструктивных элементах систем разработки с закладкой, открытым очистным пространством и обрушением налегающих пород.

Защищаемые научные положения:

1. Нагрузки на междукамерные целики (рудные и искусственные) и закладочный массив в основном зависят от глубины ведения горных работ, местоположения целиков относительно границ выработанного пространства или жестких опор, параметров целиков и их механического состояния.

2. При выемке целиков в заложенном выработанном пространстве распределение нагрузки между рудными целиками, закладкой в камерах и закладочным массивом в основном зависит от глубины ведения горных работ, местоположения рудных целиков и закладки относительно границ выработанного пространства, параметров целиков (рудных и искусственных) и закладочного массива, при этом нормативная прочность закладки в панелях определяется из соотношения общих площадей рудных целиков и закладочного массива.

3. Допустимая толщина потолочины полевой выработки, пройденной под извлекаемым целиком, зависит от величины нагрузки, прочности пород и ширины полевой выработки / и для различных схем нагружения

потолочины, соответствующих механическому состоянию целика, составляет/;,^ (1-ь5)/.

4. Механическое состояние и параметры целиков являются определяющими при выборе способа и параметров конструктивных элементов при их извлечении.

Научная новизна работы

1. Установлены закономерности распределения нагрузки между конструктивными элементами систем разработки с открытым выработанным пространством, закладкой и обрушением вмещающих пород в зависимости от пролета подработки, глубины ведения горных работ и угла падения рудного тела.

2. Установлена зона защитного влияния массива и более жестких опор и ее влияние на характер распределения напряжений в конструктивных элементах систем разработки.

3. Установлены закономерности распределения нагрузки под целиком в зависимости от его механического состояния и удаления от основания целика.

4. Разработана классификация способов выемки целиков различного назначения в зависимости от их механического состояния и геометрических параметров.

Практическая ценность работы заключается в разработке классификации способов выемки целиков по геомеханическому и геометрическому признакам, разработке методики оценки состояния целиков, установлении закономерностей распределения нагрузки между конструктивными элементами систем разработки, в создании технологических схем (способов) выемки целиков, находящихся в различных механических состояниях (а.с. СССР №№ 1460276, 1464572, 1492054, 1529833, 1606668, 1642013, 1652556 и Патент 2557. Казахстан).

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций, содержащихся в работе, обоснована:

- достаточно представительными натурными инструментальными наблюдениями за изменением напряженно-деформированного состояния конструктивных элементов систем разработки при выемке целиков и развитием процесса сдвижения налегающей толщи и земной поверхности;

- удовлетворительной сходимостью результатов математического и физического моделирования при исследовании распределения нагрузки между конструктивными элементами систем разработки, процессов сдвижения при повторной подработке налегающих (обрушенных) пород и натурных инструментальных исследований за изменением их напряженно-деформированного состояния;

- промышленной проверкой научных выводов и практических рекомендаций в условиях Миргалимсайского месторождения.

Апробация работы. Основные положения диссертации обсуждались на Ученом совете, а также секциях горного давления и горных ударов, НТС по горному давлению Ученого совета ВНИМИ (1983-1994 гг.), технических совещаниях комбината "Ачполиметалл".

Личный вклад автора заключается в постановке задач и разработке методики исследований, проведении натурных наблюдений и лабораторных исследований методами физического и математического (МКЭ) моделирования, анализе полученных результатов исследований, разработке технологических схем (способов) выемки целиков, обеспечивающих эффективное управление горным давлением и безопасность ведения горных работ.

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 9 работ, в том числе 1 монография и 2 нормативных документа, получено 9 авторских свидетельств и один патент.

Объем работы. Диссертационная работа изложена на 228 страницах машинописного текста, содержит 4 главы, введение и заключение, список использованной литературы из 97 наименований, 48 рисунков, 10 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Анализ литературных источников и обобщение опыта отработки целиков на отечественных и зарубежных рудниках (Борисенко С.Г., Палий В.Д., Лысенко И.З., Рид Д. и др.) показывают, что выемка целиков носит в основном экспериментальный характер. На большинстве рудников применяют способы выемки целиков на открытое выработанное пространство. Глубина отработки целиков не превышает 300 м. При выборе способов выемки целиков за основной геомеханический критерий принимают устойчивость кровли на отрабатываемом участке. В процессе выемки целиков, как правило, проводят наблюдения за состоянием кровли, развитием процесса разрушения целиков и обрушением налегающих пород.

Проведенными исследованиями не установлены закономерности распределения нагрузки между конструктивными элементами применяемых систем разработки (способов выемки), напряжений по сечениям элементов, не установлены критерии оценки стадий деформирования целиков.

В настоящее время отсутствует научно обоснованная методика выбора оптимальных, с точки зрения управления горным давлением, способов выемки целиков, обеспечивающих наиболее полное извлечение полезных ископаемых из недр и безопасность ведения горных работ.

Эффективное управление горным давлением при повторной разработке рудных месторождений предполагает выбор способов выемки целиков на основе учета сложившейся горно-технической ситуации и определения нагрузок на конструктивные элементы применяемых систем разработки.

При разработке пологих и наклонных рудных тел средней мощности камерными и камерно-столбовыми системами разработки встречаются две основные схемы расположения целиков: периодическое с оставлением междукамерных целиков одинаковых размеров и сочетание периодически оставляемых панельных целиков и расположенных между ними междукамерных целиков.

Многочисленными исследованиями первой схемы доказано, что при достаточно больших пролетах подработки целики нагружены полным весом столба пород до земной поверхности.

Относительно нагрузок на целики по второй схеме моделей существует две группы гипотез. В первой группе предполагается, что нагрузка на целики соответствует полному весу столба вышележащих пород, во второй она предполагается значительно меньше полного веса вышележащих пород за счет разгрузки на окружающий массив и широкие опорные целики, при этом ширина зоны защитного влияния массива и жестких опор не устанавливалась.

В связи с изложенным необходимо разработать классификацию способов выемки целиков на основе геомеханического признака и определить перспективные направления разработки способов выемки целиков с учетом закономерностей распределения нагрузки между конструктивными элементами систем разработки.

ПЕРВОЕ ЗАЩИЩАЕМОЕ НАУЧНОЕ ПОЛОЖЕНИЕ

Нагрузки на целики в основном зависят от глубины ведения горных работ, местоположения целиков относительно границ выработанного пространства или жестких опор, параметров целиков и их механического :остояния.

При рассмотрении результатов изучения закономерностей распреде-пения нагрузки между конструктивными элементами ряд исследователей ;Борщ-Компаниец В.И., Палий В.Д., Кратч Г.) обнаружил, что у массива и иироких опорных целиков образуется зона частичной разгрузки поддерживающих целиков. В связи с этим введем понятие о зонах нагружения юддерживающих целиков, находящихся на различном удалении от нетро-|утого массива (опорных целиков). По характеру нагружения поддержи-зающих целиков, находящихся на определенном расстоянии от массива, ложно выделить три характерные зоны (рис. 1):/-защитного влияния

Рис. 1. Схема распределения нагрузки на поддерживающие целики по мере удаления от массива (жестких опор)

массива; II - переходную; III - воздействия массы столба пород до земной поверхности. В первой зоне значение коэффициента разгрузки поддерживающих целиков зависит от величины их податливости по сравнению с массивом, что и определяет защитные свойства массива. В этой зоне целики работают под нагрузкой в режиме заданной деформации. Во второй зоне величина коэффициента разгрузки поддерживающих целиков характеризуется постепенным ослаблением защитного действия массива. В третьей зоне, на удалении от массива, примерно равном глубине ведения горных работ, значение коэффициента разгрузки равно единице (К„ = Кр = Кк = 1), то есть величина нагрузки, приходящейся на целик, определяется полным весом налегающей толщи пород, и зависит, главным образом от глубины ведения горных работ.

Математическим моделированием (МКЭ) был исследован характер распределения нагрузки между опорными и поддерживающими целиками для камерно-столбовой системы разработки.

Расчеты методом конечных элементов проводили для четырех групп моделей. В первой и второй группах моделей исследовали влияние изменения пролета подработки и глубины ведения горных работ на К„ при горизонтальном (первая группа моделей, а = 0°) и наклонном залегании рудного тела (вторая группа моделей, а = 20-^45°). Расчетная схема состояла из периодической равномерно расположенной последовательности камер и МКЦ, ограниченных по ширине панели массивом горных пород (массив-МКЦ-массив). В третьей и четвертой группах моделей в расчетные схемы были введены регулярно расположенные жесткие опоры (панельные целики), расстояние между которыми принималось равным двойной ширине зоны частичной разгрузки, установленной в опытах по первым двум группам моделей.

Результаты математического моделирования (рис. 2) позволяют сделать следующие выводы:

Рис. 2. Зависимость коэффициента Яи от полупролета подработки Ь.

1,2 нЗ- при глубине разработки соответственно до 300 м, от 300 до 500 м и более 500 м; 4 - максимальный разброс значений коэффициента

1. Предыдущими исследователями (А.М. Ильштейн, Г.Т. Нестеренко, Н.П. Долгих) правильно установлена качественная картина распределения нагрузки между поддерживающими целиками и массивом горных пород. При наличии системы "массив-целик" коэффициент К„ является переменной величиной, зависящей от стадии работы целика под нагрузкой, пролета подработки и места расположения целика от массива горных пород или жесткой опоры - зоны нагружения.

2. Глубина разработки не влияет на характер и величину К„ в зонах нагружения, а определяется главным образом, короткой стороной 2L отрабатываемого участка. Однако ширина переходной зоны существенно зависит от Н: с увеличением глубины горных работ она возрастает. Это объясняется различной скоростью ослабления защитного влияния массива.

Ширина зоны защитного влияния массива не зависит от глубины разработки и располагается примерно на интервале до 50 м от массива горных пород.

3. Величина К„ - Кр в зоне защитного влияния массива зависит от разницы в податливости поддерживающих целиков по сравнению с массивом горных пород и короткой стороны отрабатываемого участка. Для принятых в расчете условий она изменяется от 0,4 до 0,8. В наибольшей степени разгружаются целики, находящиеся в непосредственной близости от массива горных пород. С увеличением пролета подработки 2L до величины Н нагрузка на все целики, находящиеся в зоне защитного влияния массива, возрастает, оставаясь однако в среднем на 20-30% меньше нагрузки от полного веса столба налегающей толщи пород.

Результаты определения напряжений методом разгрузки в семи целиках-столбах с естественной податливостью убедительно подтверждают данные моделирования и эффект влияния защитных свойств массива и деформационных особенностей пород на величину К„. Точки Pi и Рг (см. рис. 2) относятся к данным, полученным на медно-ннкелевых рудниках Печенги, а точка Рз- на Миргалимсайском месторождении.

4. Изменение значения коэффициента бокового отпора от 0,5 до 2,0 почти не влияет на значение Кр. Оно снижается только на 10 %.

5. Ширина зоны опорного давления а0 зависит как от пролета подработки, так и от глубины разработки. Значение величины Кк в зоне опорного давления от Н не зависит, а определяется пролетом подработки 2L. С увеличением пролета подработки от 36 м до размеров, соизмеримых с Н, значение Кк в массиве увеличивается от 1,5 до 2,1. При 2L > Н ширина зоны опорного давления а0 и значения Кк не изменяются.

Для данного соотношения между пролетом подработки и глубиной горных работ значение коэффициента концентрации Кк = 2,1, а ширина зоны опорного давления определяется из выражения

í7o=//tg[90°- 5„(у„,р„)], (1)

где 6„ у„ (3„ - углы сдвижения горных пород, градусы.

6. Характер распределения и величина коэффициента нагрузки для поддерживающих целиков в центральной панели не изменяется с глубиной при условии, если ширина панели равняется двойной ширине зоны частичной разгрузки и общий пролет подработки (Л„) больше глубины горных работ (условие реализации третьей зоны нагружения).

7. На характер распределения нагрузки между поддерживающими и панельными целиками при Ьи < Н влияет горный массив, который частично разгружает всю систему МКЦ - панельные целики (условие реализации второй зоны нагружения). Поэтому при определении значений коэффициента нагрузки К„ для конструктивных элементов системы на больших глубинах следует учитывать общий пролет подработки, влияние которого возрастает с увеличением глубины горных работ.

8. Значение коэффициента нагрузки К„ для панельных целиков шириной, равной двойной их высоте, при увеличении глубины разработки от 100 до 2000 м снижается от 2,6 до 2,1.

Разгружающее влияние панельных целиков зависит от отношения их ширины к высоте. При увеличении отношения ширины к высоте разгружающее влияние панельных целиков возрастает и становится таким же, как у массива, при отношении их ширины к высоте 5 и более.

9. Нагрузка на междукамерные целики при 2Ь < 100 м., находящиеся в центральной части панели, за счет жестких опор снижается на 15-30 % по сравнению с нагрузкой от массы столба пород до земной поверхности, в том числе массив разгружает МКЦ на 30 %, массив - панельный целик -на 20 % и панельные целики - на 15 %.

10. Расчетами установлено совпадение характера распределения нагрузки на массив и целики при горизонтальном и наклонном залегании рудного тела.

Результаты моделирования позволяют сделать вывод, что на участках, ограниченных опорными целиками, массивом или комбинированными опорами при условии, когда пролет между опорами не будет превышать двойной ширины зоны их защитного влияния (2^» 100 м), выемка междукамерных целиков возможна на неограниченных площадях. Данный вывод подтверждается положительными результатами промышленного эксперимента по выемке междукамерных целиков на Мнргалимсайском месторождении. Опорные (панельные) целики, ограждающие участок с извлекаемыми целиками, не только разгружают междукамерные, но и воспринимают основную долю пригрузки в зоне опорного давления со стороны сформированного фронта отработки при выемке целиков. При этом междукамерные целики должны находиться на упругой стадии деформирования при запасе их несущей способности К3> 1,5 и высоте не более 6 м.

ВТОРОЕ ЗАЩИЩАЕМОЕ НАУЧНОЕ ПОЛОЖЕНИЕ

При выемке целиков в заложенном выработанном пространстве распределение нагрузки между рудными целиками, закладкой в камерах и закладочным массивом в основном зависит от глубины ведения горных работ, местоположения рудных целиков и закладки относительно границ выработанного пространства, параметров целиков (рудных и искусственных) и закладочного массива, при этом нормативная прочность закладки в панелях определяется из соотношения общих площадей рудных целиков и закладочного массива.

Наиболее эффективным способом управления горным давлением и сдвижением подрабатываемой толщи при выемке целиков является полная закладка выработанного пространства твердеющими смесями. Знание закономерностей распределения нагрузки между рудным и закладочным массивами дает возможность правильно установить параметры действующего очистного пространства и в зависимости от его технологических размеров - нормативную прочность твердеющей закладки, которая должна обеспечивать устойчивость искусственного обнажения на заданный срок.

Расчеты МКЭ проводили для четырех вариантов сплошной системы разработки с твердеющей закладкой. Первая группа моделей включала рудный и закладочный массив с одной очистной камерой у массива, вторая - рудный и закладочный массив с расположенными между ними двумя камерами и двумя рудными междукамерными целиками, находящимися в зоне защитного влияния массива, третья - рудный массив и междукамерные рудные целики в закладочном массиве (отношение пролета подработки к суммарной ширине целиков изменялось от 3,2 до 10), четвертая - рудный массив и регулярно расположенные междукамерные целики из твердеющей закладки (общий пролет подработки 370 м, расстояние между рудными панельными целиками 108 м).

Результаты исследований показали, что распределение нагрузки между рудным и искусственным массивами (первая и вторая группы моделей) качественно совпадает с распределением нагрузки между рудными целиками и массивом. При наличии системы "рудный и искусственный массивы" коэффициент К„ является переменной величиной, зависящей от коэффициента компрессии закладочного массива, пролета подработки и местоположения исследуемого участка в заложенном пространстве.

Эмпирические зависимости величины коэффициентов Кр и Кк от ширины полупролета подработки L имеют соответственно вид

По формуле (2) можно определять максимальное значение коэффициента Кк в зоне опорного давления впереди фронта очистных работ. Формулы 3

Кк - 1,22 \gL + 0,10 Кр= 0,22 IgL -0,10 Кр= 0,63 lgL-0,70

(2)

(3)

(4)

и 4 дают возможность рассчитать величину Кр соответственно вблизи действующего очистного пространства и в середине пролета. Формулами можно пользоваться при изменении Н от 200 до 2000 м и 2Ь до 450 м.

Имея данные о величине вертикальных напряжений вблизи действующего очистного пространства, можно решить вопрос о нормативной прочности закладки.

Результаты расчетов по третьей группе моделей показали (рис. 3), что с увеличением отношения пролета подработки к суммарной ширине рудных целиков (уменьшением числа рудных целиков) нагрузка на закладочный массив в середине пролета возрастает от 0,04 до 0,12уН, а на рудные целики уменьшается с0,82 до 0,74у/Л Значение коэффициента нагрузки для рудных целиков и закладочного массива изменяется в зависимости от расстояния до жесткой опоры.

Рис. 3. Изменение напряжений с увеличением количества рудных целиков (/ - в рудных целиках; 2 - в закладочном массиве)

Таким образом, регулируя количество извлекаемых целиков в твердеющей закладке, можно определить нормативную прочность закладки и оптимальные потери руды в панели, при которых обеспечивается устойчивость оставшихся в закладочном массиве рудных целиков.

Результаты расчетов по четвертой группе моделей показали качественную сходимость закономерностей распределения нагрузки с полученными для камерно-столбовой системы разработки с открытым очистным пространством.

При достижении общего пролета подработки глубины ведения горных работ Ь„ > Н значения коэффициента нагрузки К„ для рудного массива, рудных панельных целиков, закладочного массива у жесткой опоры и в центральной части панели составляют соответственно 3,0; 2,5; 0,05 и 0,4.

При общем анализе результатов моделирования выявлена общность в характере распределения нагрузки между конструктивными элементами для камерно-столбовых систем разработки с открытым очистным пространством и для систем с закладкой.

При системах с закладкой так же проявляется защитное действие жестких опор. Благодаря защитному действию (рудного массива) широких опор нагрузка на рудные целики в закладке, искусственные целики, закладочный массив и панельные целики в пределах пролета подработки распределяется неравномерно. При соответствующих пролетах подработки кривая распределения нагрузки, с удалением от жесткой опоры, разделяется на такие же, как и при системах с открытым очистным пространством, три характерные зоны нагружения.

Результаты математического моделирования подтверждены данными натурных наблюдений при выемке целиков с твердеющей закладкой в Пологом и Центральном геологических блоках Миргалимсайского месторождения.

При выемке целиков в этих блоках было обеспечено поддержание выработок в закладке (устойчивость закладки в обнажении) и предотвращен переход извлекаемых целиков в стадию разрушения за счет увеличения их несущей способности закладкой в 1,7 раза на упругой стадии и в 1,4 раза на упругопластической стадии деформирования.

ТРЕТЬЕ ЗАЩИЩАЕМОЕ НАУЧНОЕ ПОЛОЖЕНИЕ

Допустимая толщина потолочины полевой выработки, пройденной под извлекаемым целиком, зависит от величины нагрузки, прочности пород и ширины полевой выработки / и для различных схем нагружения потолочины, соответствующих механическому состоянию целика, составляет 1г=\~51.

На полевые выработки с обрушением налегающей толщи пород извлекают ленточные и столбчатые целики высотой меньше 6 м при их упру-

гопластическом механическом состоянии и высотой более 6 м при их упругом или упругопластическом механическом состоянии.

По техническим возможностям на полевые выработки целесообразна также выемка разрушенных целиков.

При реализации любого способа выемки целиков на полевые выработки требуется решение одного из основных вопросов геомеханики - о местоположении и глубине расположения полевой выработки под целиком.

Оптимальная глубина заложения полевой выработки зависит от величины нагрузки, действующей на целик, характера распределения напряжений в целике и закономерностей распределения напряжений в породах почвы под целиком.

Результаты натурных инструментальных наблюдений, полученные при выемке устойчивых и разрушенных целиков на Миргалимсайском месторождении, математического и физического моделирования позволили установить величины напряжений, действующих под основанием целика в зонах концентрации напряжений, и характер их затухания с глубиной до естественного поля напряжений.

Изменение напряжений с увеличением расстояния от основания целика удовлетворительно описывается выражением:

где ст. - вертикальное (нормальное) напряжение в массиве горных пород под целиком, МПа; ст„ - вертикальное (нормальное) напряжение в целике, МПа; г - расстояние до основания целика, м; а - ширина целика (зоны концентрации напряжении), м.

Нормальное напряжение в целике рассчитывается по формуле:

где Кп - коэффициент нагрузки, равный отношению площади основания £ столба пород, нагружающего целик, к площади целика л-; Кк - коэффициент концентрации напряжений в целике, равный 1,8 при упругих деформациях, 2,5 при упругопластнческих и 1 при пластических (разрушении); К'к ~ коэффициент концентрации напряжений в целике, равный отношению массы столба пород консоли над выработанным пространством к массе столба пород до земной поверхности; р - средняя плотность пород, т/м3; ц - ускорение свободного падения, м/с2; Н - глубина разработки, м.

Используя формулы 5 и 6, можно определить значение вертикального напряжения на определенном расстоянии от основания целика.

Условие устойчивости обнажений (стенки) горизонтальной выработки под целиком имеет вид:

а:1о„ = 1- 0,15г!а

(5)

_ К.К^рдН 103

(6)

де а'1ж- предел прочности образца при одноосном сжатии, МПа; К, - ко-ффициент концентрации напряжений от полевой выработки; X - коэффи-,иент структурного ослабления.

Устойчивость кровли выработки проще оценивать по допустимой олщпне потолочины, т. е. расстоянию от основания целика (почвы залеси) до обнажения. Допустимая толщина потолочины h„ зависит от на-рузки, прочности пород и ширины выработки. Связь между этими пара-утрами может быть представлена эмпирической формулой:

h=KtKJ<J- (8)

Коэффициент Кс введен для характеристики структуры и прочности ород кровли. Вместе с шириной выработки / он отражает высоту зоны ущественного расслоения пород кровли. Коэффициент запаса К3 введен ля учета колебаний прочности пород, толщины слоев и ширины выра-отки и т. д. Коэффициент нагрузки К„ рассчитывается в зависимости от хемы нагружения потолочины по формуле:

К„= К„КкК\, (9)

I схема. Потолочина нагружается массой обрушенных налегающих ород и пригружается частично за счет консоли, образующейся при по-горной подработке обрушенных пород. Значение К„ = Кк. По данным оделпрования Кк - 1,5.

II схема. Потолочина нагружается целиком-столбом, находящимся в пругой стадии деформирования. Значение К„= К„Кк. По данным измере-ин методом разгрузки Кк = 1,8.

III схема. Потолочина нагружается целиком-столбом, перешедшим в пруго-пластическую стадию деформирования. Значение К„ = /^ДД^.. По анным измерений методом разгрузки Кк = 2,5. Значение коэффициента онцентрации нагрузок, учитывающего влияние консоли налегающих по-од над зоной обрушения, K'l< = 1,5.

Значение коэффициента запаса для трех схем нагружения К, = 2, а ко-|)фициента К(.= 0,33.

Если принять К„ = 2, то для трех схем нагружения получим следующие тчения допустимой толщины потолочины, кратной ширине выработки:

I -h„= 0,3x1,5x2/= /

II -А„ = 0,3x2x1,8x2/ = 21

III - h„ = 0,3x2x2,5x1,5x2/ = 51.

На моделях из эквивалентных материалов были изучены закономер-ости распределения горного давления в породах почвы при извлечении атериала разрушенных целиков-столбов на полевые выработки (рис. 4).

Значение коэффициента нагрузки на целики между полевыми выра-этками и массивом в зоне максимума опорного давления, создаваемого энсольно зависшими породами, К„ = 3.

а,м 90

70

50 40

I-1

-- . — 'Л £ --

1 У Й а:

У //

/ У

/

О 20

60

100

21, м

Рис. 4. Зависимость ширины зоны опорного давления а0 (/), коэффициента нагрузки К„ (2) и высоты зоны обрушенных пород Но (3) от пролета вторичной подработки 2Ь

Значение К„ для потолочины равняется коэффициенту концентрацт напряжений в породах почвы, обусловленной консолью первично обру шенных пород, т. е. К„ = 1,5.

ЧЕТВЕРТОЕ ЗАЩИЩАЕМОЕ НАУЧНОЕ ПОЛОЖЕНИЕ

Механическое состояние и геометрические параметры целиков явля ются определяющими при установлении способа и параметров конструк тивных элементов при их извлечении.

На многих месторождениях имеются большие площади отработанны? запасов с оставленными целиками различных форм, размеров и механиче ских свойств. Эти факторы предопределяют неравномерность деформацш целиков и, следовательно, различие их механического состояния на раз ных участках.

На основе результатов ультразвуковых и электрометрических наблю дений для условий Миргалимсайского месторождения определены диапа зоны значений физических параметров, соответствующих четырем ста диям деформирования (состояния) целиков и массива горных поро; (табл. I).

Как было установлено, общим признаком, определяющим перехо; горных пород из одного механического состояния в другое, является обра зование и рост трещин разрушения. Появление трещин вызывает измене ние структуры пород, которое, в свою очередь, влияет на характер связ! между деформацией и напряжением.

Обнаруженные четыре стадии деформирования массива горных поро; различаются между собой по следующим признакам.

Таблица I

Стадия деформнрования целиков по данным ультразвуковых и электрометрических измерений

Стадия деформирования целика (массива) Диапазон изменения скорости продольной волны Vi., км/с Диапазон изменения коэффициента анизотропии К Диапазон изменения кажущегося удельного электрического сопротивления р«. Ом ы Диапазон изменения среднего удельного электрического сопротивления р,„, Ом-м Диапазон изменения кажущегося удельного электрического сопротивления при наличии глинистых прослойков р», Ом-м Характеристика состояния целика (массива)

I 4,5-7,5 1,0-1,2 Менее 3x103 Менее ЗхЮ3 Более 200 Монолитные целики, одиночные трещины малых размеров

11 7,5-4,5 1,2-1,5 ЗхЮ3 — 1х104 ЗхЮ3- 1х105 150-200 Начало разрушения краевых зон и образование трещин в центральной части (по ширине)

111 2,0-3,5 1,5-2,0 1х104— ЗхЮ4 1 х 105 — 7х 105 50-150 Краевые зоны сильно нарушены, увеличение числа и размеров трещин в центральной части

IV Менее 2,0 2,0-3,0 Более ЗхЮ4 Более 7х 105 Менее 50 Большая часть целика утратила свою несущую способность и активно разрушается с образованием вывалов

Стадия I - порода испытывает чисто упругие деформации. Нагрузки, действующие в пределах упругих деформаций, вызывают смыкание берегов существующих трещин и придают породе сплошность и однородность. По данным ультразвуковых измерений при соприкосновении трещин и деформаций междублоковых и внутриблоковых прослойков скорость продольной волны возрастает на 70-80 %.

Стадия II - порода испытывает квазиупругопластические деформации. Эта стадия является переходной от упругих деформаций к упруго-пластическим. Нагрузки вызывают зарождение пластических деформаций

и образование трещин ограниченной протяженности (около 0,3 м). Паде ние мнимой скорости упругих волн (истинная длина пути неизвестна) от носителыю максимальной составляет 40-50 %.

Стадия III - порода испытывает упругопластические деформации. Н; этой стадии увеличиваются размеры и число трещин. Число трещин обыч но зависит от первичной структуры пород. При средних размерах блоко] от нескольких сантиметров до нескольких десятков сантиметров числ< трещин составляет 3-10 на 1 м расстояния. С увеличением протяженное™ трещин скорость продольной ультразвуковой волны по сравнению с мак симальным значением уменьшается на 55 %.

Стадия IV - структура породы под воздействием напряжений выил предела прочности полностью нарушается из-за резкого возрастания чис ла, ширины и протяженности трещин разрушения, иногда с прорастаниел магистральной трещины. Протяженность трещин возрастает до 1,5-2 м,; значение мнимой скорости падает относительно максимальной на 70 %.

Разделение процесса деформирования пород на четыре стадии дае' при исследованиях существенные преимущества в отношении простоты i надежности контроля и оценки состояния конструктивных элементов си стем разработки по физическим параметрам.

В процессе деформирования нагрузки на целики непрерывно перераспределяются, поэтому при выборе способов выемки целиков основная задача сводится к оценке их механического состояния, прогнозу и контролю егс изменения во времени. Важным является также вопрос об устойчивости пород кровли, поддерживаемых целиками. Устойчивое состояние пород кровли зависит от физико-механических свойств, структуры пород (слоистости) степени их нарушенное™ и разницы деформаций соседних целиков.

Если целики не деформируются или деформируются равномерно, тс время, в течение которого породы кровли сохраняют устойчивость, возрастает. Если целики деформируются неравномерно, то из-за больших наклонов породы кровли теряют устойчивость в течение нескольких суток и даже часов.

Краткий перечень факторов, влияющих на несущую способность целиков и пород кровли, подтверждает тот факт, что основное внимание при выборе способов выемки целиков и обеспечения безопасности горных работ должно уделяться горно-геомеханическим процессам, происходящим в системе"целик-кровля".

В связи с этим классификация должна основываться по крайней мере на двух параметрах, один их которых должен характеризовать геомеханическое состояние массива горных пород (геомеханический параметр), другой - размеры конструктивных элементов систем разработки (геометрический параметр).

Наиболее представительным геомеханическим параметром является стадия деформирования пород, геометрическим параметром - высота, ширина и длина целика. Оба этих параметра связаны между собой и в основном определяют устойчивость конструктивных элементов систем разработки.

Приведенная классификация (табл. 2) составлена на основе данных атурных исследований, испытаний способов выемки целиков, физическо-о и математического моделирования геомеханических процессов, а также бобщения опыта работы зарубежных и отечественных горнодобы-ающих предприятий.

Таблица 2

Классификация способов выемки целиков

Способ выемки целиков

I. Устойчивых II. Разрушенных

1. Сплошная выемка целиков-столбов на действующее очистное пространство между юлее жесткими опорами. 2. Выборочная выемка целиков-столбов [а действующее очистное пространство с юлной или частичной отработкой целика. 3. Выемка ленточных целиков на дей-твующпе в них выработки с оставлением [еликов-столбов на поддержание нале-ающен толщи пород. 4. Выемка ленточных целиков на дей-твующие в них выработки с оставлением [еликов-столбов уменьшенных размеров н ¡оследующим обрушением налегающих ород. 5. Выемка ленточных и столбчатых цели-ов на полевые выработки с обрушением алегающей толщи пород. 6. Выемка столбчатых и ленточных цели-оеС камерами с твердеющей закладкой с ыкреплением просечек и выработок. 7. Выемка полос из столбчатых и ленточ-ых целиков камерами с полной или частич-ой закладкой вторичного выработанного росгранства. 1. Выемка разрушенного материала целиков под защитой специальных комплексов оградительно-поддерживающих крепей и механизированных комплексов. 2. Выемка разрушенного материала целиков с предварительным его тампонированием твердеющими смесями. 3. Выемка разрушенного материала целиков на полевые выработки с образованием траншей и торцевым выпуском. 4. Выемка разрушенного материала целиков па полевые выработки под защитой искусственного перекрытия. 5. Выемка разрушенного материала целиков на полевые выработки с образованием выпускных воронок.

Примечания: I. У целиков-столбов отношение длины к ширине меньше 5, а у ленточ-

■IX целиков — больше или ранио 5.

2. В группе I псе способы, кроме 5, применяются при упругом механическом состоянии

ликов высотой менее 6 м, а способы 5, б и 7 — при упруго-пластическом механическом стоянии целиков высотой менее 6 м или при упругом и квазнупругопластическом механн-ских состояниях целиков высотой более 6 м.

Данная классификация учитывает многообразие факторов, влияющих 1 геомеханическую ситуацию на отработанных рудных месторождениях определяет возможность применения того или иного способа выемки :ликов.

Разработанная классификация способов выемки целиков позволила феделить перспективные направления разработки способов выемки, ба-

зирующихся на основных принципах геомеханики, одним из которых яв ляется эффект защитного влияния более жестких опор.

Способы выемки поддерживающих целиков-столбов и ленточных раз деляются на сплошную выемку целиков между оградительными жестким! опорами и выборочную - с полной или частичной отработкой целиков.

Способы выемки опорных ленточных целиков разделяются на выемк; целиков на действующие в них выработки с оставлением целиков-столбо] для поддержания налегающей толщи пород и на выемку целиков на дей ствующие в них выработки с оставлением целиков-столбов уменьшенны: размеров и последующим обрушением налегающих пород.

Способы с использованием жестких опор, эффекта их защитноп влияния, позволяют расширить масштабы отработки целиков на открыто очистное пространство. Сущность этих способов заключается в следую щем. Выработанное пространство, поддерживаемое целиками, разделяю на участки шириной, равной удвоенной ширине зоны защитного влияни жесткой опоры. На границах участка, если таковые отсутствуют, форми руют жесткие опоры, искусственно укрепляя ряды целиков, а между ним1 уменьшают и погашают все поддерживающие целики.

Способы выемки устойчивых целиков на полевые выработки прел усматривают проведение подготовительных и нарезных выработок по, основаниями целиков в зоне концентрации напряжений. Помимо этогс при проходке большого числа выработок происходит наложение зон кон центрации напряжений под целиками с полем напряжений, возмущаемы/ выработками.

Выемка целиков в таких условиях существенно осложняет подцержа ние выработок в устойчивом состоянии не только от влияния горнот давления, но и от сейсмического воздействия взрывов.

С целью упрощения конструкции системы, повышения эффективное и безопасности работ при выемке устойчивых целиков необходимо стрс миться к сокращению числа полевых выработок или полевые выработк закладывать в почве под камерой (разгруженном участке). Это направлс ние является основным для способов выемки целиков на полевые вырг ботки.

При отработке широких ленточных целиков для условий Миргали\ сайского месторождения подготавливать их следует одной полевой вырг боткой, проводимой под серединой основания целика на расстоянии 3-8 \ Проведение полевой выработки вне зоны концентрации напряжений о краевых частей ленточного целика позволит принимать ее ширину, достг точной для использования высокопроизводительного самоходного оборз дования.

Способы выемки целиков с твердеющей закладкой предусматриваю управление горным давлением и сдвижением налегающих пород комбиш рованными опорами, состоящими из рудных целиков и закладочного ма< сива. Задавая опорам определенные размеры и жесткость, можно перера< пределять нагрузки с таким расчетом, чтобы они не превысили несуще

пособности конструктивных элементов в комбинированных опорах и трабатываемом пространстве. Комбинированные опоры позволяют в ороткие сроки подготовить участки к выемки целиков, не прибегая к за-юлнению закладкой выемочных полей на всей площади отработанного деторождения. Основным условием сохранения целиков для последую-цей выемки является своевременное возведение оградительных полос из |удных целиков и твердеющей закладки на расстоянии друг от друга, не [ревышающем 100 м (ширины зоны их защитного влияния).

Эффективность комбинированных опор может быть повышена при-1енением рационального порядка отработки целиков, позволяющего про-юдить камеры с оставлением широких комбинированных (рудных и ис-;усственных) и искусственных опор.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе на основе результатов проведенных исследований и выявленных закономерностей распределения нагрузки между сонструктивными элементами систем разработки получены решения ком-1лекса основных геомеханических задач, возникающих при повторной этработке рудных месторождений.

Основные научные и практические результаты заключаются в сле-цующем:

1. Разработана классификация способов выемки целиков, основанная на геомеханическом и геометрическом параметрах. Она обеспечивает вы-эор и оценку возможностей различных способов выемки целиков в конкретных горно-геологических и горнотехнических условиях.

2. Установлены закономерности распределения нагрузки между конструктивными элементами систем разработки с открытым очистным пространством, закладкой и обрушением вмещающих пород в зависимости от пролета подработки, глубины разработки и угла наклона рудного тела.

3. Определена ширина зоны защитного влияния массива и более жестких опор. Установлен характер распределения нагрузки на целики в пределах защитной зоны.

4. На Миргалимсайском месторождении в натурных условиях установлены закономерности проявлений горного давления и сдвижения горных пород при опытно-промышленных испытаниях выемки целиков, находящихся в различных механических состояниях, способами на открытое очистное пространство, с закладкой и на полевые выработки.

5. Разработаны новые технологические схемы выемки целиков, находящихся в различных механических состояниях, позволяющие обеспечить эффективность ведения горных работ при условии активного управления горным давлением и обеспечения безопасности.

6. Внедрены разработанные технологические схемы выемки целиков. Результаты диссертационной работы использованы в проекте "Рекон-

струкция рудника Миргалимсай для поддержания действующих мощно стей Ачисайского полиметаллического комбината", выполненного Гипро цветметом в 1987 г.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах

1. Технологическая инструкция по производству закладочных рабо' на рудниках комбината "Ачполиметалл". - Л.: ВНИМИ, 1984. - 26 с (соавторы В.Т. Кравченко, Ю.Д. Орлов, В.Д. Палий и др.).

2. Управление горным давлением при отработке целиков с твердеюще{ закладкой II Прогноз геомеханических процессов и управление горныи давлением на шахтах. - Л.: ВНИМИ, 1985. - С. 94-98 (соавторы Ю.Д. Ор лов, Б.Н. Севастьянов, В.К Гердт).

3. Инструкция по определению параметров систем разработки, при меняемых на Миргалимсайском месторождении. - Л.: ВНИМИ, 1986. -40 с. (соавторы Ю.Д. Орлов, Б.Н. Севастьянов, С.М. Бекбаев и др.)

4. Распределение нагрузки на целики с увеличением глубины разработки II Управление деформациями горного массива: Сб. науч. тр. - Л. ВНИМИ, 1986. - С. 92-97 (соавторы Ю.Д. Орлов, Б.Н. Севастьянов).

5. Распределение нагрузок на закладочный массив с увеличением глубины разработки // Методы изучения и способы управления горным давлением в подземных выработках: Сб. науч. тр. - JL: ВНИМИ, 1987. -С. 90-96 (соавторы Ю.Д. Орлов, Б.Н. Севастьянов, М.А. Голованова).

6. Управление горным давлением при выемке целиков // Управление горным давлением и прогноз безопасных условий освоения угольных месторождений: Сб. науч. тр. - JI.: ВНИМИ, 1990. - С. 137-143 (соавторы Б.Н. Севастьянов, М.Ж. Битимбаев, С.М. Бекбаев).

7. Рациональные способы управления горным давлением и сдвижением твердеющей закладкой на рудниках комбината "Ачполиметалл" II Свойства горного массива и управление его состоянием: Сб. науч. тр. - Л.: ВНИМИ, 1991. - С. 92-99 (соавторы Б.Н. Севастьянов, М.Ж. Битимбаев, С.М. Бекбаев).

8. Управление горным давлением при выемке разрушенных целиков на полевые выработки // Горное давление и горные удары: Сб. науч. тр. - Л.: ВНИМИ, 1993. - С. 71-75 (соавторы Б.Н. Севастьянов, С.М. Бекбаев, В.К. Гердт).

9. Выемка целиков на отработанных рудных месторождениях. - М.: Недра, 1993. - 240 с. (соавторы М.Ж. Битимбаев, С.М. Бекбаев, В.К. Гердт и др.).

10. A.c. 1362829 СССР. Способ защиты подрабатываемых объектов, (соавторы Ю.Д. Орлов, Б.Н. Севастьянов и др.). - Опубл. в Б.И. - 1987. -№48.

11. A.c. 1456579 СССР. Способ разработки рудных тел пологого и наклонного залегания (соавторы С.М. Бекбаев, В.К. Гердт, И.Г-И. Дольник и др.). - Опубл. в Б.И. - 1989. - № 5.

12. A.c. 1460276 СССР. Способ выемки целиков на пологих и наклонах пластах (соавторы В.К. Гердт, Ю.Д. Орлов, Б.Н. Севастьянов и др.). -публ. вБ.И. - 1987.-№7.

13. Л.с. 1464572 СССР. Способ выемки полезного ископаемого оавторы Ю.Д. Орлов, Б.Н. Севастьянов и др.). - Д.С.П.

14. Л.с. 1492054 СССР. Способ выемки целиков (соавторы С.М. Бек-1ев, М.Ж. Битимбаев, М.А. Голованова и др.). - Опубл. в Б.И. - 1989. -э 25.

15. A.c. 1529833 СССР. Способ выемки целиков (соавторы С.М. Бек-1ев, М.Ж. Битимбаев, Ю.Д. Орлов и др.). - Д.С.П.

16. A.c. 1606668 СССР. Способ отработки столбчатых целиков оавторы К.Ш. Акбаев, Ю.С. Афанасьев, М.Ж. Битимбаев и др.). -публ. в Б.И. - 1990. -№42.

17. A.c. 1642013 СССР. Способ выемки целиков (соавторы К.Ш. Акаев, С.М. Бекбаев, Г.И. Булычев и др.). - Опубл. в Б.И. - 1991. - № 14.

18. A.c. 1652556 СССР. Способ выемки целиков (соавторы К.Ш. Акаев, Ю.С. Афанасьев, С.М. Бекбаев и др.). - Опубл. в Б.И. - 1991. - № 20.

19. Патент 2557. Казахстан. Способ выемки целиков (соавторы .В. Михайлов, В.Г. Орт, Г.В. Соколов и др.).-Опубл. в Б.И. - 1994. -№ 2.

Введение.

1. Состояние изученности вопроса и задачи исследований.

1.1. Краткий обзор и анализ исследований проявлений горного давления при отработке целиков.

1.2. Опыт управления горным давлением при разработке рудных месторождений.

Цель и задачи исследований.

2. Исследование закономерностей распределения нагрузки на конструктивные элементы систем разработок.

2.1. Прочностные и деформационные свойства моделируемой среды.

2.2. Исследование распределения нагрузок на конструктивные элементы систем разработок с открытым очистным пространством методом математического моделирования.

2.3. Исследование закономерностей распределения нагрузки на конструктивные элементы систем разработки с закладкой методом математического моделирования.

2.4. Исследование на моделях из эквивалентных материалов проявления горного давления и сдвижения пород при выемке материала разрушенных целиков.

Выводы.

3. Экспериментальные шахтные исследования проявлений горного давления при выемке целиков.

3.1. Методика натурных исследований и критерии оценки состояния целиков.

3.2. Исследование напряженно-деформированного состояния при выемке целиков на открытое очистное пространство.

3.3. Исследование напряженно-деформированного состояния конструктивных элементов при выемке целиков устойчивых или разрушенных) на полевые выработки.

3.4. Исследование напряженно-деформированного состояния конструктивных элементов при выемке устойчивых целиков в твердеющей закладке.

Выводы.

4. Классификация и перспективные способы выемки целиков.

4.1. Классификация способов выемки целиков.

4.2. Перспективные способы выемки целиков на открытое очистное пространство.

4.3. Перспективные способ выемки целиков на полевые выработки.

4.4. Перспективные способы выемки целиков с твердеющей закладкой.

Выводы.

При разработке рудных месторождений широкое применение нашли варианты камерно-столбовой системы разработки благодаря их высокой эффективности за счет простоты оформления конструктивных элементов систем и возможности использования высокопроизводительного самоходного оборудовании. Этой системой разрабатываются такие крупные месторождения, как Миргалимсайское, Джезказганское, Вишневогорское, Каула, Котсельваара, Каммикиви, СУБР и др. Однако применение систем разработки данного класса предполагает оставление (безвозвратную потерю) целиков различного назначения (опорных и поддерживающих), в которых сосредоточено до 40-50% общих запасов месторождения с содержанием полезного компонента в руде, зачастую превышающем в добываемой.

К настоящему моменту верхние горизонты на многих рудных месторождениях отработаны. Эффективность добычи руд на глубоких горизонтах существенно снижается вследствие ухудшения горно-геологических условий, динамических проявлений горного давления и, как следствие, резкого увеличения затрат на добычу. Потери же сырья в недрах, сокращают сроки эксплуатации горнодобывающих предприятий и, следовательно, ведут к необходимости больших капиталовложений на изыскание месторождений и строительство новых рудников. Вместе с тем, спрос мировой промышленности на металлургическую продукцию постоянно возрастает. Поэтому важной народнохозяйственной проблемой является изыскание мер, позволяющих существенно повысить извлечение полезного ископаемого из недр, при снижении общего уровня затрат на его добычу.

Поскольку при камерно-столбовых системах разработки основным источником потерь руды в недрах являются опорные и поддерживающие целики, то становится актуальной задача разработки горно-геомеханического обоснования способов извлечения целиков, оставшихся в выработанном пространстве.

Идея извлечения целиков на отработанных рудных месторождениях возникла еще в начале 40-х годов. Она привлекала возможностью добывать полезные ископаемые без существенных капитальных вложений как на разработку оставшихся запасов руды в целиках, так и на освоение новых месторождений

Однако практической реализации этой идеи в широких масштабах препятствовали слабая проработка вопросов управления горно-геомеханическими процессами в условиях обширных площадей выработанных пространств и отсутствие надежных методов оценки и контроля механического состояния конструктивных элементов систем разработки.

Выемка целиков во многом связана с обеспечением безопасности ведения горных работ. Совершенно очевидно, что главное значение при решении этой задачи имеет оценка механического состояния опорных элементов и выбор на ее основе соответствующих способов выемки целиков.

Для решения проблемы выемки целиков на отработанных рудных месторождениях в данной работе использованы в основном экспериментально-аналитические методы исследования, в том числе натурные методы исследований, лабораторные методы испытаний образцов руд, пород и твердеющей закладки, физическое моделирование на эквивалентных материалах и математическое моделирование численными методами.

В результате проведенных исследований представилось возможным решить ряд практических вопросов по управлению горным давлением и сдвижением налегающих пород при выемке опорных и поддерживающих целиков способами на открытое очистное пространство, из полевых выработок и с твердеющей закладкой.

Цель и задачи исследований.

1. Установить закономерности распределения нагрузок между конструктивными элементами систем разработки с открытым очистным пространством, закладкой и обрушением налегающих пород в зависимости от пролета подработки, глубины разработки и угла падения рудного тела.

2. Определить ширину зоны защитного влияния массива и более жестких опор и характер распределения нагрузок на целики в пределах защитной зоны.

3. Установить закономерности горно-геомеханических процессов и сдвижения горных пород при опытно-промышленных испытаниях рациональных способов выемки целиков, находящихся в различных механических состояниях.

4. Разработать классификацию способов выемки целиков по геомеханическому признаку, обеспечивающую выбор оптимальных вариантов управления горным давлением и сдвижением налегающих пород.

5. Разработать перспективные способы выемки целиков, находящихся в различных механических состояниях.

Методы исследований. Для решения поставленных задач геофизическими и маркшейдерскими методами проводились инструментальные шахтные наблюдения по оценке напряженно-деформированного состояния конструктивных элементов систем разработки при выемке целиков, находящихся в различных механических состояниях, проанализирован опыт выемки целиков на рудных месторождениях и гипотезы о нагруженности опорных и поддерживающих целиков.

Проведен цикл лабораторных исследований методом физического моделирования с целью исследования закономерностей распределения напряжений в конструктивных элементах систем и сдвижения налегающей толщи при выемке разрушенного материала целиков, выполнен на образцах комплекс исследований физико-механических свойств руд, горных пород и твердеющей закладки, проведены исследования численными методами (математическое моделирование) характера распределения напряжений в конструктивных элементах систем разработки с закладкой, открытым очистным пространством и обрушением налегающих пород.

Защищаемые научные положения.

1. Нагрузки, приходящиеся на междукамерные целики (рудные и искусственные) и закладочный массив, в основном зависят от глубины ведения горных работ, местоположения целиков относительно границ выработанного пространства или жестких опор, параметров целиков и их механического состояния.

2. Ширина зоны защитного влияния массива и жестких опор практически не изменяется с увеличением глубины ведения работ и составляет /,=50 м.

3. Допустимая толщина потолочины полевой выработки, пройденной под извлекаемым целиком, зависит от величины нагрузки, прочности пород и ширины полевой выработки / и для различных схем нагружения потолочины, соответствующих механическому состоянию целика, составляет Нп=\+51.

4. Механическое состояние целика и его параметры являются определяющими при выборе способа и параметров конструктивных элементов при извлечении целика.

Научная новизна работы.

1. Установлены закономерности распределения нагрузок между конструктивными элементами систем разработок с открытым очистным пространством, закладкой и обрушением вмещающих пород в зависимости от пролета подработки, глубины ведения горных работ и угла падения рудного тела.

2. Установлена зона защитного влияния массива и более жестких опор на характер распределения напряжений в опорных элементах систем разработки.

3. Установлены закономерности распределения нагрузок под целиком в зависимости от его механического состояния и удаления от основания целика.

4. Разработана классификация способов выемки целиков различного назначения в зависимости от их размеров и механического состояния.

Практическая ценность работы заключается в разработке классификации способов выемки целиков по геомеханическому признаку, методики оценки состояния целиков, установлении закономерностей распределения нагрузок между конструктивными элементами систем разработки, в создании технологических схем (способов) выемки целиков, находящихся в различных механических состояниях (а.с. СССР №№ 1460276, 1464572, 1492054, 1529833, 1606668, 1642013, 1652556 и Патент 2557. Казахстан).

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций, содержащихся в работе, обоснована:

- достаточно представительными шахтными инструментальными наблюдениями за изменением напряженно-деформированного состояния конструктивных элементов систем разработки при выемке целиков и развитием процесса сдвижения налегающей толщи и земной поверхности;

- удовлетворительной сходимостью результатов математического и физического моделирования при исследовании распределения нагрузок между конструктивными элементами систем разработок, процессов сдвижения при повторной подработке налегающих (обрушенных) пород и натурных инструментальных исследований за изменением напряженно-деформированного состояния пород почвы при выемке разрушенных целиков на полевые выработки;

- промышленной проверкой научных выводов и практических рекомендаций при проведении экспериментальных работ на опытных участках Миргалим-сайского месторождения.

Апробация работы. Основные положения диссертации обсуждались на Ученом совете, а также секциях горного давления и горных ударов, НТС по горному давлению Ученого совета ВНИМИ (1983-1994 гг.), технических совещаниях комбината "Ачполиметалл".

Личный вклад автора заключается в постановке задач и разработке методики исследований, проведении шахтных наблюдений и лабораторных исследований методами физического подобия и численными (МКЭ), анализе полученных результатов исследований, разработке технических схем (способов) выемки целиков, обеспечивающих активное управление горным давлением и обеспечивающих безопасность ведения горных работ.

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 14 работ в том числе 1 монография, получено 10 авторских свидетельств и один патент.

Объем работы. Диссертационная работа изложена на 2|У страницах машинописного текста, содержит введение, 4 главы и заключение, список использованной литературы из 97 наименований, 48 рисунков, 10 таблиц.

Выводы

1. Основываясь на анализе различных способов отработки целиков, опыте их извлечения, разработана классификация способов выемки целиков. Преимущество классификации состоит в том, что в ее основе заложены геомеханический и геометрический параметры извлекаемых целиков. За геомеханический параметр принята стадия деформирования пород (механическое состояние), за геометрический - размеры извлекаемых целиков и выработанного пространства.

Оба эти параметра связаны между собой и в основном определяют состояние выработанного пространства.

Способы и параметры управления горным давлением при выемке целиков устанавливают исходя из величины действующих нагрузок и несущей способности целиков.

Применение конкретного способа выемки целиков, в основном зависит от стадии их деформирования. Стадия деформирования, в свою очередь, определяет запас несущей способности целиков.

2. Выемка устойчивых целиков на открытое очистное пространство возможна лишь в случае их работы на упругой стадии деформирования и высоте не более 6 м.

3. Выемка целиков, находящихся на квазиупругопластической и упруго-пластической стадиях возможна только на полевые выработки с обрушением налегающих пород или с закладкой выработанного пространства.

4. Принцип защитного влияния массива горных пород или жестких опор позволяет извлекать запасы целиков на любой глубине и при любых площадях выработанного пространства.

5. Использование принципа защитного влияния массива (жестких опор) позволило разработать ряд способов выемки целиков на действующее открытое выработанное пространство. Сущность способов заключается в том, что на границах участка, если таковые отсутствуют, формируют жесткие опоры, искусственно укреплял ряды целиков, а между ними уменьшают и последовательно погашают все поддерживающие целики, обеспечивая при этом наименьшие потери руды в подзавальных (уменьшенных) целиках.

6. Совместный анализ полученных данных по моделированию МКЭ и физическому на эквивалентных материалах с результатами шахтных наблюдений, за развитием высоты распространения трещин в кровле горных выработок, позволили решить задачу об оптимальном заложении полевых выработок, что явилось основой разработки ряда способов выемки устойчивых и материала

217 разрушенных целиков на полевые выработки. Способы выемки разрушенных целиков на полевые выработки прошли испытание в комбинате "Ачполиметалл" в бл. 404-406 Сонкульсайского геологического блока.

7. Способы выемки целиков с твердеющей закладкой предусматривают управление горным давлением и сдвижением налегающих пород комбинированными опорами, состоящими из рудных целиков и закладочного массива. Задавая опорам определенные размеры и жесткость можно перераспределять нагрузки с таким расчетом, чтобы они не превысили несущей способности опорных элементов в комбинированных опорах и выработанном пространстве. Комбинированные опоры позволяют в короткие сроки подготовить участки к выемки целиков, не прибегая к заполнению закладкой выемочных полей на всей площади отработанного месторождения. Основным условием сохранения целиков для последующей выемки является своевременное возведение оградительных полос из рудных целиков и твердеющей закладки на расстоянии друг от друга, не превышающем ширины зоны их защитного влияния -100 м.

Используя результаты исследований МКЭ и шахтных наблюдений автором разработан ряд способов выемки целиков и отработки участков месторождения в целом с применением твердеющей закладки, часть из которых внедрена на комбинате "Ачполиметалл" при отработке Центрального и Сонкульсайского геологического блоков.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе на основе результатов проведенных исследований и выявленных закономерностей распределения нагрузки получены решения комплекса основных геомеханических задач, возникающих при повторной отработке рудных месторождений.

Основные научные и практические результаты заключаются в следующем:

1. Разработана классификация способов выемки целиков основанная на геомеханическом и геометрическом параметрах. Она обеспечивает выбор и оценку возможностей различных способов выемки целиков в конкретных горно-геологических и горнотехнических условиях.

2. Установлены закономерности распределения нагрузки между опорными элементами систем разработки с открытым выработанным пространством, закладкой и обрушением вмещающих пород в зависимости от пролета подработки, глубины горных работ и угла падения рудного тела.

3. Определена ширина зоны защитного влияния массива и более жестких опор. Установлен характер распределения нагрузки на целики в пределах защитной зоны.

4. На Миргалимсайеком месторождении в натурных условиях установлены закономерности проявлений горного давления и сдвижения горных пород при опытно-промышленных испытаниях выемки целиков, находящихся в различных механических состояниях, способами на открытое очистное пространство, с закладкой и на полевые выработки.

5. Разработаны новые технологические схемы выемки целиков, находящихся в различных механических состояниях, позволяющие обеспечить эффективность ведения горных работ при условиях активного управления горным давлением и обеспечением безопасности.

219

6. Разработанные технологические схемы выемки целиков внедрены. Результаты диссертационной работы использованы в проекте "Реконструкция рудника Миргалимсай для поддержания действующих мощностей Ачисайского полиметаллического комбината", выполненного Гипроцветметом в 1987 г.

1. Опытные работы по выемке междукамерных целиков на Джезказганском руднике / Лысенко И.З., Березовский А.П., Бюйрин А.И., Еловиков И.В. Труды ИГД АН КазССР, 1967, т. 25, с. 70-76.

2. Мусин А.Ч., Бакаев М.Т. Устойчивость кровли параметры камер и целиков в условиях Джезказганского месторождения. В кн.: Методы определения размеров опорных целиков и потолочин. - М.: АН СССР, 1962, с. 60-72.

3. Фрей Л.И. Результаты инструментальных наблюдений за состоянием целиков и кровли на Джезказганском руднике. В кн.: Методы определения размеров опорных целиков и потолочин. М.: АН СССР, 1962, с. 161-170.

4. Ветров C.B. Допустимые размеры обнажений горных пород при подземной разработке руд. М.: Наука, 1975, - 232 с.

5. Исследование изменения напряженно-деформированного состояния целиков в условиях изменяющейся нагрузки / Палий В.Д., Протопопов И.И., Орлов Ю.Д., Васильев Л.Н. Труды ВНИМИ, 1966, сб. 62, с. 206-225.

6. Рид Дж. Практика извлечения целиков на рудниках Лед-Белт (США). Ги-процветмет, М., 1961, -16 с.

7. Хомяков В.И. Зарубежный опыт закладки на рудниках. М., Недра, 1984, 224 с.

8. Геомеханический анализ конструкции днища для систем с закладкой / В.В. Костюченко, А.Б. Макаров, B.C. Мякшев, С.Г. Ушков. Горный журнал, 1980, №10, с. 44-46.

9. Шевяков Л.Д. О расчете прочных размеров и деформаций опорных целиков. Изд. АН СССР, 1941, №7, 8, 9.

10. Haton de la Goupilliere. Cours d'exploitations des mines. Editeur Dunod, Paris, 1931.

11. Tournaire. Des dimensions â donner aux pilliers des carrières et des pressions auxquelles les terrains sont soumis dans les profondeurs. "Annales des mines", 8- me serie, 1884, V, 1886, VII.

12. Gruner M.L.E. Cours d'exploitations des mines. Methodes d'exploitation en carrière souterraine et. Editeur: Ecole Speciale des travaux publics, Paris, 1933, ed.l

13. Стаматиу M. Расчет целиков на соляных рудниках. M. Госгортехиздат, 1963.

14. Kegel К. Uber den Abbau von Kalisalzlagerstätten in grösseren Teufen. "Glückauf', 1906, 42.

15. Ильштейн A.M., Либерман Ю.М. и др. Методы расчета целиков и потолочин камер рудных месторождений. Изд. Наука, М., 1964.

16. Методы определения размеров опорных целиков и потолочин. Изд. АН СССР, М„ 1962.

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

18. Фисенко Г.Л. Пределные состояния горных пород вокруг выработок. М., "Недра", 1976, 272 с.

19. Борщ-Компаниец В.И. Механика горных пород, массивов и горное давление. Изд. МГИ, М., 1968.

20. Бублик Ф.П., Палий В.Д., Орлов Ю.Д., Иванов Г.А. К вопросу о прочности неоднородных целиков. Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых, 1966, №2.

21. Бублик Ф.П., Авершин С.С. Исследование зависимости несущей способности целиков от их формы и условий на контактах. Сб. ВНИМИ, №70, Л., 1965.

22. Еременко Э.И. О влиянии формы угольного целика на его несущую способность. Научн. сообщ., Институт горного дела им. Скочинского, 28, 1965.

23. Ерофеев Н.П. Влияние формы опорных целиков на их несущую способность в условиях Миргалимсайского рудника. Труды ин-та горного дела Акад. наук Каз.ССР, т. 12, 1963.

24. Сдобников A.A., Капуль В.Я. и др. Коэффициент формы для массивных целиков. Труды ин-та горного дела АН Каз.ССР, т. 44, 1970.

25. Zern E.N. Coal Miners' Pocketbook. McGrow-Hill Book C°, New-York, 1928.

26. Методическое пособие по определению основных параметров систем разработки с короткими забоями для пологих пластов Кузбасса. Изд. ВНИМИ, JI., 1965.

27. Ерофеев Н.П., Балыкбаев Б.К. Относительная прочность целиков различной формы и зависимости от степени их нагруженности. Джезказганское месторождение. Труды ин-та горного дела АН Каз. СССР, т.34, 1968.

28. Кузнецов Г.Н., Бублик Ф.П., Кузнецов С.Т. Прочность неоднородных междукамерных целиков. Сб. ВНИМИ, №45, Л., 1962.

29. Кузнецов Г.Н., Будько М.Н. Оценка влияния трещиноватости пород на их устойчивость в горных выработках. Изд. ВНИМИ, JI., 1964.

30. Методические указания по оценке и управлению геомеханическими процессами при извлечении целиков-столбов./ Ю.Д. Орлов, Б.Н. Севастьянов, Ю.Г. Белявский и др. Л.: изд. ВНИМИ, 1982. 50 с.

31. Бублик Ф.П. Результаты исследований несущей способности целиков. Труды ВНИМИ, сб. 76, Л., 1970.

32. Крупеников Г.А. Влияние времени на деформации и на разрушения связанных горных пород. Сб. труды совещания по управлению горным давлением. Углетехиздат, М., 1948.

33. Материалы Всесоюзного симпозиума по проблемам реологии горных пород и релаксации в твердых телах. Изд. Наукова думка, Киев, 1969.

34. Черняк И.Л. и др. О длительной прочности горных пород в условиях ползучести. Сб. процессы и управление при подземной разработке полезных ископаемых, М., 1968.

35. Батугин С.А. Определение несущей способности междукамерных целиков на рудных месторождениях. Труды ВНИМИ, сб. 62, Л., 1966.

36. Иливицкий А.А, Николин В.И., Рудаков M.JI. О влиянии горных выработок на прочность междукамерных целиков. Сб. ИГД УФ АН СССР, Подземная разработка месторождений, вып. 2, Свердловск, 1962.

37. Мостков В.М. Строительство подземных сооружений большого сечения, Госгортехиздат, М., 1963.

38. Пантелеев М.Г. О влиянии выработок на устойчивость целиков (при разработке рудных месторождений). Изв. в высш. учебн. заведений. Горный журнал, 1964, №9.

39. Ерофеев Н.П. Влияние угла падения рудной залежи на устойчивость опорных целиков. Труды института горного дела АН Каз. ССР, т. 11, 1963.

40. Матвеев Б.В. Руководство по проведению испытаний слабых боковых пород на боковой распор. Изд. ВНИМИ, Л., 1961.

41. Кузнецов Г.Н. Механические свойства горных пород. Углетехиздат, Москва, 1947.

42. Бублик Ф.П. Изучение механических свойств горных пород в связи с определением основных параметров систем разработки с короткими забоями. Доклад на семинаре по вопросам исследования механ. свойств горных пород в массиве. Изд. ВНИМИ, Л., 1964.

43. Бублик Ф.П., Иванов Г.А. О прочности неоднородных целиков. Сб. ВНИМИ, №70, 1968

44. Агошков И.И., Требуков А.Л. Влияние закладки выработанного пространства на несущую способность целиков. Научные сообщения ИГД им. A.A. Ско-чинского, XVIII, Госгортехиздат, 1963.

45. Слесарев В.Д. Механика горных пород. Углетехиздат, М., 1948.

46. Борисов A.A. Механика горных пород. Л., 1968.

47. Иливицкий A.A. Определение параметров целиков по условиям прочности при подземной разработке мощных крутопадающих рудных залежей. Автореферат докторской диссертации, М., 1967.

48. Шерман Д.И. К вопросу о напряженном состоянии междукамерных целиков. Упругая весомая среда, ослабленная двумя выработками эллиптической формы. Изв. АН СССР, ОТН, 1952, № 6-7.

49. Гулевич Г.Е. Рациональный порядок расположения и оптимальные размеры поддерживающих целиков при камерно-столбовой системе разработки. Изд. ОБНТИ Гипроцветмета, М., 1959.

50. Гулевич Г.Е. О слабых сторонах теории предельного равновесия в приложении к расчету ленточных целиков. Горный журнал, 1970, №8.

51. Борщ-Компониец В.И. Комплексные исследования проявления горного давления при разработке Джезказганского меднорудного бассейна камерно-столбовыми системами разработки. Автореферат докторской диссертации, М., 1967.

52. Сиразутдинов А.М., Долгих Н.П. и др. Исследование распределения нагрузок между целиками при камерно-столбовой системе разработки с оставлением барьерных целиков. Труды ин-та горного дела АН Каз ССР, т.44, 1970.

53. Г.А. Иванов О распределении давления на барьерные и промежуточные междукамерные целики // Физикотехничеекие проблемы разработки полезных ископаемых. Новосибирск: Сиб. отд. АНСССР, 1979. - с. 83-88.

54. Бронников Д.М., Замесов Н.Ф, Богданов Г.И. Разработка руд на больших глубинах. М., Недра, 1974.

55. Ержанов Ж.С., Серегин Ю.Н., Смирнов В.Ф. Расчет нагруженности опорных и поддерживающих целиков. Алма-Ата, «Наука», 1973. 140 с.

56. Долгих Н.П. Изучение устойчивости целиков и потолочин в условиях разработки Джезказганского месторождения. Автореферат диссертации канд. техн. наук, Алма-Ата, ИГД АН Каз ССР, 1962. с. 9-12.

57. Инструкция по определению параметров систем разработки, применяемых на Миргалимсайском месторождении / Ю.Д. Орлов, Б.Н. Севастьянов, А.Е. Удалов и др. Л.: ВНИМИ, 1986. - 40 с.

58. Бич А.Я, Минин Ю.Я, Устрайх JI.C. Горные удары на рудных месторождениях и метод их прогнозирования. Горный журнал. 1971, №1 с. 65-68.

59. Выемка целиков на отработанных рудных месторождениях./ М.Ж. Битимба-ев, С.М. Бекбаев, В.К. Гердт и др. М.: Недра, 1993. - 240 с.

60. Борисенко С.Г. Выемка целиков. М.: Металлургиздат, 1951.С. 7-8.

61. Именитов Р.В. Процессы подземных горных работ при разработке рудных месторождений. М.: Недра, 1984. 504 с.

62. Мауленкулов С.М., Коган И.Ш., Гердт В.К. и др. Управление горным давлением и сдвижением налегающих пород при выемке междукамерных целиков-столбов // Горный журнал, 1981. №1. с. 44-48.

63. Нестеренко Г.Т. Методика и некоторые результаты исследования параметров камерно-столбовой системы разработки // Методы определения размеров опорных целиков и потолочин. М.: АН СССР, 1962. - с. 54-56.

64. Ильштейн A.M. К вопросу о применении камерных систем разработки руд с периодической последовательностью расположения барьерных и междукамерных целиков // Методы определения размеров опорных целиков и потолочин. -М.: АН СССР.-с. 89-94.

65. Сегерлинд Л. Применение метода конечных элементов. Пер. с английского A.A. Шестакова / Под редакцией докт. физ.-мат. наук Б.Е. Победри. М.: Мир, 1979. - 392 с.

66. Ержанов Ж.С., Каримбаев Т.Д. Метод конечных элементов в задачах механики горных пород. Алма-Ата: Наука. 1975. - 238 с.

67. Распределение нагрузки на целики с увеличением глубины разработки / Ю.Д. Орлов, Б.Н. Севастьянов, А.Е. Удалов // Управление деформациями горного массива : Сб. научн. трудов. Л.: ВНИМИ, 1986. - с. 92-97.

68. Бронников Д.М., Замесов Н.Ф., Кириченко Г.С., Богданов Г.И. Основы технологии подземной разработки рудных месторождений с закладкой. М.: Наука, 1973.-с. 154-161.

69. Палий В.Д., Орлов Ю.Д., Смелянский Е.С. Влияние компрессионных свойств твердеющий закладки на напряженно-деформированное состояние рудного и закладочного массивов. Горный журнал, 1974, №3. - с. 63-66.

70. Методические указания по управлению горным давлением при сплошных слоевых системах разработки с твердеющей закладкой на рудниках Норильского горно-металлургического комбината Л.: ВНИМИ, 1976. - 76 с.

71. Управление горным давлением при выемке целиков / Б.Н. Севастьянов, А.Е. Удалов, М.Ж. Битимбаев, С.М. Бекбаев // Сб.: Управление горным давлением и прогноз безопасных условий освоения угольных месторождений. Л.: ВНИМИ, 1990, с. 137-143.

72. Моделирование проявлений горного давления. Кузнецов Г.Н., Будько М.Н., Васильев Ю.И. и др. // Л.: Недра, 1968. 280 с.

73. Методические указания по применению метода разгрузки для измерения напряжений в массивах горных пород / Г.Т. Нестеренко, В.М. Барковский, Б.С. Скозобцов, Р.К. Твердовский. Л., изд. ВНИМИ, 1972. 37 с.

74. Инструкция по наблюдениям за сдвижением горных пород и земной поверхности при подземной разработке рудных месторождений. М.: Недра. 1988. -112 с.

75. Управление горным давлением и сдвижением налегающих пород при выемке междукамерных целиков-столбов / С.М. Мауленкулов, И.Ш. Коган, В.К. Гердт и др. Горный журнал, 1981, №1, с. 44-47.

76. Отработка столбчатых целиков с обрушением налегающих пород / В.Г. Орт, В.В. Михайлов, Ю.Д. Орлов и др. Горный журнал, 1981, №9, с. 23-27.

77. Ардашев К.А., Шалыгин A.C. Требования к системам разработки с закладкой для выемки целиков на мощных крутых пластах. Труды ВНИМИ, 1970, сб. 76, с. 91-105.

78. Крысманович Д., Милич С. Изучение распределения на моделях блочного строения. Сб. статей "Проблемы инженерной геологии", вып. 4, изд. "Мир", М., 1967, с. 56-73.

79. Смелянский Е.С., Палий В.Д., Сакаева Т.Ш. Прогнозирование сдвижения земной поверхности при отработке крутопадающих рудных тел с твердеющей закладкой. Горный журнал, 1986, №5, с. 51-54.

80. Кондауров И.И. Механика зернистых сред и ее применение в строительстве. Стройиздат, М., 1966. 319 с.

81. Скозобцов Б.С., Мосупов В.А. Влияние опорного давления на устойчивость подготовительных выработок при камерно-столбовой системе разработки. Сб. статей "Горное давление и горные удары", вып. 85, изд. ВНИМИ, JI., 1972, с. 148-151.

82. Управление горным давлением при выемке разрушенных целиков на полевые выработки / Б.Н. Севастьянов, А.Е. Удалов, С.М. Бекбаев, В.К. Гердт // Горное давление и горные удары : Сб. научн. трудов ВНИМИ, - Л., 1993, с. 7175.

83. A.C. 1362829 СССР. Способ защиты подрабатываемых объектов / Авт. изо-брет. Ю.Д. Орлов, Б.Н. Севастьянов, А.Е. Удалов и др. опубл. в Б.И., 1987, №48.

84. A.C. 1456579 СССР. Способ разработки рудных тел пологого и наклонного залегания / Авт. изобрет. С.М. Бекбаев, В.К. Гердт, И.Г-И. Дольник и др. -опубл. в Б.И., 1989, №5.

85. A.C. 1460276 СССР. Способ выемки целиков на пологих и наклонных пластах / Авт. изобрет. В.К. Гердт, Ю.Д. Орлов, Б.Н. Севастьянов и др. опубл. в Б.И., 1987, №7.

86. A.C. 1464572 СССР. Способ выемки полезного ископаемого / Авт. изобрет. Ю.Д. Орлов, Б.Н. Севастьянов, А.Е. Удалов и др. Д.С.П.

87. A.C. 1492054 СССР. Способ выемки целиков / Авт. изобрет. С.М. Бекбаев, М.Ж. Битимбаев, М.А. Голованова и др. опубл. в Б.И., 1989, №25.

88. A.C. 1529833 СССР. Способ выемки целиков / Авт. изобрет. С.М. Бекбаев, М.Ж. Битимбаев, Ю.Д. Орлов и др. Д.С.П.

89. A.C. 1606668 СССР. Способ отработки столбчатых целиков / Авт. изобрет. К.Ш. Акбаев, Ю.С. Афанасьев, М.Ж. Битимбаев и др. опубл. в Б.И., 1990, №42.

90. A.C. 1642013 СССР. Способ выемки целиков / Авт. изобрет. К.Ш. Акбаев, С.М. Бекбаев, Г.И. Булычев и др. опубл. в Б.И., 1991, №14.

91. A.C. 1652556 СССР. Способ выемки целиков / Авт. изобрет. К.Ш. Акбаев, С.М. Бекбаев, Ю.С. Афанасьев и др. опубл. в Б.И., 1991, №20.

92. Патент 2557. Казахстан. Способ выемки целиков / Авт. изобрет. В.В. Михайлов, В.Г. Орт, Г.В. Соколов и др. опубл. в Б.И., 1994, №2.

93. АС 1301971 СССР Способ разработки месторождений полезных ископаемых / Авт. изобрет. К.Ш. Акбаев, С.М. Бекбаев, В.К. Гердт и др. опубл. в Б.И., 1987, №13.

94. Разработка рекомендаций по управлению горным давлением при отработке глубоких горизонтов и выемке целиков на Миргалимсайском месторождении / ВНИМИ; Руководитель А.Е. Удалов 0294271000, - СПб, 1993, - 68 с.