автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.02, диссертация на тему:Обоснование нормативов прочности и схем закладки при выемке пологих и флексурных участков залежей под слоистым подработанным массивом пород

национальная академия наук республики казахстан р ]■ Б ОД институт горного дела

М Г''1) мл

На правах рукописи

мальшакова нелли ивановна

удк 622.273.217.4

обоснование иормативоз прочности и схем закладки при выемке пологих и флексурных участков залезкея под слоистым подработанным массивом пород

05.15.02 - Подземная разработка месторовдений полезных ископаемых

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Алматы - 199'(

Работа выполнена в институте "ЖезказганййТВйдветмет"'

Научный руководитель-

профессор, докт.техн.наук

Ю.И.ЧАБДАРОВА Официальные оппоненты1 - доктор технических наук

Г.А.ПРОКУШЕН - кандидат технических наук Б.Д.ЛЕРМАН

Ведущее предприятие - Казахский национальный технический

на заседании специализированного совета Д 053.14.01 в Институте горного дела HAH PK им. Д.А.КУНАЕВА по адресу: 480046, г.Алматы, пр.Абая,191

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИГД HAH PK

университет

Защита состоится "30 " csHTaSpa1994г. в _час ° 0 мин.

Автореферат разослан

1994 г.

Ученый секре специализированног докт". техн. на;

АЛДАМБЕРГЕНОВ У.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность двоблвмн: Усложнение горно-геологических, условий отрзботки мойных залеяей я весьма пеших руд/ рост потерь руда с увеличением глубины разработка-,- вовлечение в повторна отработку временно законсервированных запасов с об о стечение;.! сохранности застроенной поверхности обусловили необходимость применения и совераенствоэания технологических схем с использованием аавладки яа Жезказ ганском месторождении;-3 настоящее время ежегодно объемы закладки яревыагот Г,О нлн.'м3; при этом задействованы четыре мошых закладочных комплекса? автомобильный я аелезнодороззшй транспорт: В перспективе планируется увеличение объемов добычи с закладкой в 2,0-2,5 разsi 3 облей себестоимости добычи затраты на закладочные работы составляют 35-40$; Анализ опыта и информация свидетельствуют ■ о to.\-V что до настсяЕего времени имела место тенденция завышения нормативоз прочности закладки и ориентации на применение только твердея-лей смеси с полным заполнением пустот: В связи о эта: задача снижения затрат на.закладку за счет обоснования нормативных характеристик и выбора эффективных схем закладочных работ является актуальной и требует своего разрешения? Работа ышсйаяях» для условий рудяикоз АО "2езкаэганавэт.\:ст" в соотвстствкз с о&госсаззой и отраслевой програжлааз Ш-13Г/5 "Изыскать и внедрить научно-технические реээикя-,* обеспечазая-

снажснпо рзеходд пемоята на закладочные работы" по те.мз 27-S7-03/5 (покер rociper.' 0I830I37023) и "Внедрить и освоить в широкой прсаляенном каептабо слстеин разработки с камерной шекхойь обеспечаваэаие яовыаеянв интенсивности отработки ао-логих залс^е2 в 1,5-2 раза" по теме 27-S7-T2 (номер per. 0I8700I7385).

Цель ррботы - сокращение затрат на закладку путем обоснованна и внедрения минимально необходимых,- дкфференшрован-ных по условиям применения нормативов прочности закладки; эф~ фективных схем и способов формирования закладочного массива; рбеспечавашшх высокие показатели полноты и качества извлечения запасов при безопасных условиях отработки?

Основная кдея ргботн заключается в совершенствовании расчетной схемы определения давления на закладку; обосновании дифференцированных нормативов ее прочности; разработке к внедрении эффективных схем и способов формирования искусственного массива; включаюлих расширенное применение сухой порода и локализацию отдельных пустот.

Методика исследований включает: анализ и обобщение опыта применения закладки и проектирования ее параметров; выполнение шахтных экспериментов по исследования горного давления на закладку,' ее прочности а устойчивости; теоретическое обобщение полученных результатов*- технологические изыскания схем закладки, промышленную проверь, и экономич&скую опенку рекомендаций;

Автором запттеатся следующие научные положения:.

- механизм формирования нагрузок на закладку; учитывавши.! пролег подработки кровли; мощность залежи; модуль деформации закладки; состав и строение пород кровли и подраба-. тываеыой толиш; недозакладку камер* схему формирования искусственного массива; глубину разработки и боковое давление пород в нетронутом массиве? При всех прочих одинаковых условиях разработки большее по величине горное давление на закладку развивается при мелкослоистой структуре кровли и налегавшей толши; меяылей величине недозакладки камер, более высокой характеристике жесткости в пелом закладочного массива;

- дифференцированный подход к определения нормативной прочности закладки о учетом раздаваемого на нее горного давления* принятой технологической схеш и условий разработка о разделением последних по степени сложности}'

- возможность перехода ка схемы с частичной закладкой панелей;- устанавливаемая геоиеханичесгаши критериями и условиями охраны открытых выработанных пространств на верхних горизонтах и объектов на поверхности;

- аффективный способ упрочнения столбчатых мездукамернкх целиков закладкой при выемкебарьерных целиков на счет создания комбинированного закладочного массива с послойной укладкой сухой породы и твердеющей смеси переменной прочности;''

Научная новизна проведенных исследований состоят:

в установлении закономерностей измечения нагрузок на закладку,- отличающихся от ранее известных тем^ что учитывают слоистую структуру массива пород с малым сцеплением между слоями и чередованием разнотипных пород с различной степенью интенсивности по участкам месторождения; геодинамический характер природного поля напряжений наличие недозакладки камер на пологих участках;

в выполнении геомеханической оценки и определении критериев возможности применения схем с частичной закладкой панелей; заключээпшхся в локализации пустот вторичных камер при сохранэ-нии перекрывающихся открытых выработанных пространств и охраняемой поверхности?

а разработке дифференцированного подхода к определен'/» нормативной прочности закладки и составлении технологических карт на составы закладки с учетом специфики отрабатываемых

участков?

Практическая ценность работы? Разработаны новыо технические решения-,* обеспечиванию повышение эффективности добычи с закладкой (а.с: 1273511-, 1352060 , 979538-, 1058X0, .1668702; 1605636). Для условий Еезказгана разработана методика определения нормативной прочности закладки я технологические карты на закладку,- обеспечиваюише минимальный расход цемента'?

Достозерность научных положений;- выводов я рекомендаций обеспечивается использованием совокупности ыкрокоапробирован-ных экспериментально-аналитических методов исследований,- статистической их обработкой, качественной и количественной сходимостью результатов (в пределах до 13-14 %) и положительными результатами внедрения гредложекнкх разработок.

Реализапчн работы Внедрены в условиях рудников АО "Кез-казганшзетмет" : "Методика определения нормативной прочности закладки"-,' являющаяся основным нормативно-технологическим до-; кументом при проектировании и производстве закладочных работ; "Технологическая инструкция по применения системы разработки с камерной выемкой и закладкой на рудниках Еезказгана", устройство для отбора проб закладки (а.с; й 1068760) и способ закладки камер (а.с; К 1273611); Внедрение разработок за период 198791 гг? обеспечило экономический эффект свыше 2,0 млн.руб-;'

Апробашя работы. Результаты исследований докладывались на Всесоюзной научно-технической конференции "Совершенствование подземной.разработки.месторождений руд черных и цветных металлов " (г.'Алма-Атау 1984 г.). Всесоюзном семинаре "Теория и практика обоснования технологических рзиений при подземной разработке рудных месторождений" (.К Новосибирск-,■ 1984 г.),

Рослубликанокой ¡иучао-пр'актическоя конференции "Охрана недр и окружаачой среди на основе комплексного ислользозаыя минерального снрья и ресурсосбс^егаавдх горных технологий" (.Усть-Каменогорск, 1989 г.), Всйео;оз)-:ог.: научно-тсхническом семинаре "Ocîiobhi;u ¿йлравлоаиа то скижонив расхода цемента на закладочные работа на горных предприятиях (.Свердловск, 1991 г.), МожрислубликанскоЯ научно-практической конференции "иаучнов наследие академика О.А.Байкоаурова и проблемы разлития горнодобывающей промышленности" Сг. Кезказган, 1392 г.).

Публикации. Л о ико диссертации опубликоаано 17 печатных работ, в том число б авторских свидетельств СССР.

Объом диссертации. Диссертационная работа изложена на {&S страницах мавилолисиого текста, включает введение, пять глав, закличение, содержит 2\ рисункоз, 22 таблиц, список ислользоаанной литературы из GG наименований, приложения.

Объектом исследования япляются мощные и с высокоценными запасами заложи центрального рудного поля Кезказганского мас-торовдония,

Аптор нцракает благодарность научному руководителю, доктору технических наук, профессору Чэбдаролой Ю.И.. за методическую ломощь в работа и заведующему лабораторией систем разработки ЖезказганП'ЛПИцэетмот, кандидату технических наук, доценту ймаагьлиоау А.Я. за содействие в пополнении работа и практической ооализац'.н исследований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНКЕ РАБОТЫ

Б первой главе охарактеризованы горно-геологические условия йезказганского месторождения^ схемы и параметры отработки залежей с закладкой? Гкпозыж при разработке с закладкой на месторождения являются.системы с камерной выемкой пологих залежей и подэтгжшх штреков (ортов) - флексурных. Приведены опытные перспективные варианта отработки залежей с закладкой;' Проанализированы опыт закладки и состояние исследуемого вопроса?

Известные ученые в области разработки рудных месторождений системами с закладкой - Алдамбергенов У .А.; Байконуров 0£А;', Бсрт-Ко?лпониеи В .'Л.-; Брошиков Д;М;у Вольхин Б.А., ймангали-ев КЛ?, Куликов В ¿В;» Крупник Мекгешев М;Г;", Палий 3'^'.%

Прокушев Г ¿А., СмелянскиЗ 2. С;, Стрельникова Р.Г;, Требуков А'.", Чабдарова Цыгалоз Щ, Щербакова Т;Д; и др. - в качестве

основопологаотнх при обосновании параметров заклада® принимают сведения о развитии геомеханических процессов в системе "налегавшая толща пород - искусственный массив"? Основное внимание при этом уделяется выбору типа закладки; определению ее прочностных свойств; порядку отработки и последовательности заполнения камор смесью различных составов.' Значительное число влияю-ших факторов обуславливает необходимость выбора типа закладки и определения ее прочностных свойств дифференцированно для отрабатываемых блоков, панелей* камерГ

Анализ существующих отечественных и зарубежных исследовательских разработок и практики проектирования систем с закладкой показал, что в них не нашел должного отражения дифференцированный подход к выбору типа, схем и прочности закладки; Это обусловило постановку следушей задачи: исследовать и устаяо-

вить закономерности формирования и изменения нагрузок на искусственный массив, обосновать и расширить область применения схем с частичной! сухой я слабосирепленной закладкой и разработать методику определения нормативной прочности закладки диф^ ференпирозанно с учетом условий разработки;'

Для рса'чнкя поставленной задачи обоснован метод исследований,- вкгочкож пиализ опыта применения закладки и проектирования ее параметров; выполнение аахтяых, лабораторных экспериментов-,• теоретических исследований? и обобщение результатов методам: теории упругости а математической статистики и технико-экономической оценкой внедрения рекомендованных решений;

Зо второй главе рассмотрены существующие представления о развитии горного давления на закладку и дан анализ теоретических осноя проектирования закладки на базе исследований ИГД НЛН PK;- 7ЛК0Н РАН.БВКИу УКШТРОмеди и др;' Показано; что в сушест-вушях представлениях ко учитываются•важнейшие горно-техничео-кие особенности 2езказганского месторождений: слоистая структура подрабатываемого массива пород с калим сцеплением между слови и чередованием слоев разнотипных пород о различной степень» слоистости по участкам;' наличие нёдозакладки камер на пологих частях; геодкнамяческаЯ характер природного поля напряжений i

Для учета перечисленных особенностей предложена расчетная схема определения давления на закладку, основанная на концепции появления признаков расслоения кровли в некоторой зоне; в пределах которой породные слои деформируются со&местно с закладкой; Учитывается наличие в системе "кровля-закладка" промежуточного разрыхленного прнкоятактного слоя, образованного за счет погаяения нёдозакладки породами обрущжшейся кровли?

в 0 <х

Исоледовано пря этом йййрйженноэ состояние на межслоевых контактах пород Установлено, что соотношение сдвигающих (Тп ) и удерживающих (ОпЦЯ+С) удельных сил в них при расширении пролета подработки свыше 70-80 м описывается неравенством:

что характеризует возможность взаимного проскальзывания слоев при прогибах? Развитие зоны давления на закладку при этом определяется условием:

где и)п - смешение (прогиб) п -ого породного слоя при отсутствии подпора закладки} Ч3 - смешение кровельных (п-1) слоев^- деформирующихся согмеотно с закладкой в режиме ее компрессионных свойств; :

где - компрессия массива закладки под давлением уц'от

веса (п-1 ) чиста породных слоев/' - осадка приконтактного разрыхленного слоя в системе "кровля-закладка" под этим же давлением'." Верхняя граница зоны давления на закладку определяется графой аналитическим методом при решении условия (2) как равенства? рри этом используют номограмму (рис? I); по которой находят величину и)п в соответствии с расчетом этой величины по формуле теории упругости для шшть^ защемленной по контуру:

и)п = _ ЬпЪ . , .

где ¿п - полупролет слоя;

О, - нагрузка от веса слоя -^^п » мощность п-

-огс слоя;

Номограмма для определения смещений породных слоев (.'ЛО

1 (« в « 21-п'И

Примечания

¿^-смещение слоя прм изменяющихся

^ 1-, н; Е« ;

<л?„-ТО Ж», С учгтом «И»Н»ЦИ*

ик з'а 1 5» II) Смещение еле*

Уело5ни» •(мивчення;

>н»

*|7о 13Г

л>п,нп

--8»« Еп» 31 о" НЛО

Рис.1

Графики к определению ЦН

М «К к ¡/с1о5ные овазиачеиия:

^й'МП"

((И «о) (ю (70) (Н,м)

- 1» - 1ЛЛ

5)1),"« Л. и«

50

о л1 1.« иг № МО) 150У «ЭД (10) 1Н<"> ц А)при Н= зоо-^оои'.в/- 50-50 мл а; ¿.¡а-п; ипа;

6) то йче лри сцепе 5)

Рис.2

И(Р^— коэффициент,' отражающий влияние соотношения: сторон слоя '(плиты)?

Е Я3

® - —г—!1оч -* цилиндрическая жесткость слоя платы ¡211-/)

(Еп У А*11 - модуль упругости и коэффициент Пуассона пород);

(1-Х) коэффициент? учитывающий влияние горизонтальных тектонических напряжений;"

Величина 5ц-1 (одной из составлявшей ) определяется корреляционной зависимостью^" установленной экспериментально:

= 0,01х(0;В1 2,14 ре +19,06 Р +0,24)х § , (5 ) где Р - давление па разрыхленную породу равное Р = V И у

8 - толщина разрыхленного слоя (величина недозакладаи);

. Компрессии б,,., искусственных опор из твердевшей закладки вычисляв! исходя из обобщенного закона Гука"£

Окончательное решение на основа условия ( 2 ) выполняется графическим способом (рис? 2)? На пересечении кривых ип-- \ и ^у7 Цд^з-.У определяется величина действующего

давления на закладку УН 7

Исследования показали приоритетное влияние на перераспределение давления на закладку пролета паделщ мощности залежи,-модуля деформации закладки?. интенсивности слоистости породного массива,1 недоэакладки камор, схемы формирования закладочного массива*;' Глубина разработки и боковой распор пород но . являются при этом определяющими?.

Изменение давления на закладку для различных параметров и условий отработки показано на рис? 3.

Изменение коэффициента нагрузки закладки ( К ) и различных условиях (в долях ог полного веса)

0,5В

0.2Û

0/5

Кц

1 U> при Fi=5 и-npuî\=15w_

чГ> Lm

îDK

¡ 1«

' /

5 , Й 15 . 10, , 15 Мощность золежи.ь, м

ÎC0,. 550 , Jtí>3 Г/уОчна paspaoomKu.H, и

h,м ■M, м

Ej-iofnno

1,0 2,0 3,0 KoSyjit» 3sформации. яншЗкм, £3-io, мпа

Ускознне сбозначзния:

1-Кн-№ 2-КнЧСН); Э-Хн-ЛЕ3)

Ркс. 3.

Б целом при полого;/, падении заяега можностьз от 5 до 30 средней слоистости породного массива с мотноотьа слоев 4-7 м коэффициент нагрузки искусственных опор С Кц ) при погаяеяил Ж сухой закладкой изменяемся s продолах от ОДОУН до ОуХ9 ^H при продето панели 120-150 м и от 0?20.УН до 0,;ЗЦН - при пролете паяоля I6CQÏ00 ni При тонкослоистой-кровле с модность» слоев fia=2~3 м ве.тлчипа Кц повышается по сравнения с указ ait— ними в 1уЗ- 1,5 рпза и/ наоборот-,■ умеикагегея в 1,4-1,7 раза при крупнослоисто!; кровле с fin - 10-15 и.

В третье;! главе представлены результаты экспорименталь-них исследований напряконного состояния я прочности закладное Измерения давления на закладку выполнялись на опытных участках в панелях 19 Восточного и 65-63 Ю.тлого рудниковï Использовались датчики давления; работающие по принципу гздроподуз-

ки. Датчики размещались в камерах До подачи закладки и впоо-ледствии постоянно находились в Сформированном закладочном мао~ сиве. С целью длительного сохранения работоспособности датчиков в них исключен постоянный напор жидкости между замерами и предусмотрена передача давления в этот период на клапанную жесткую пару. Результаты измерений приведены в табл. I.

Таблица I

Нагрукешюсть массива закладки по данным шахтных исследований и моделирования

Экспершен- ! Характеристика участка 'Напряже-{Величина

талышй ! - ---------------!ния в ! Кн

участок 1 ,, ! о ! , !р ! 5 on ¡закладке .'в долях.

! Н,м! ti ,,м! L ,м!'а„,м! -q !по заме-!от «и ______I__!__J___ X i -Х-"'- iPaMj. Ша!_ _ «_Н_ _

Панель 19 .

шх.57 300 15-18 160 4-8 1,3 2,1-2,3 0,27-0,3

Панель 6566. шх.65 350 7-18 105 2-8 1,3 2,4 0,26

Панель 8а

шх#57* 300 35 90 4-5 1,0 1,5-1,7 0,19

Панель И-5

шх.бТ®6 300 12-16 150-180 10-15 1,3 2,0-2,3 0,29

Условные обозначения к таблице: Н - глубина разработки; \ - мощность залежи; 1> - пролет подработки кровли; ^ п - мощность слоев серых песчаников в кровле и на примыкании с ней; Son.Su - соответственно площадь кровли, приходящаяся на закладочный массив и вторая площадь последнего.

*/ и **/

-. данные МГМ и ИГД НЛН РК.

Анализ экспериментальных йаеэдойаний (табл.1) показал:

- возрастание давления на закладку при мелкослоистой структуре массива подработанных пород и снижение его при малом пролете панели и большой мощности отрабатываемой залежи;

- близкую по величине й&Г'руйенность закладки в условиях сочетания повышенной слоно^ос'гИ и увеличенного пролета подработки;

- среднее давление на йа.кладку в условиях опытн'пс панелей . колеблется в интервале (0,^0*0,30) у Ц ;

Расчетные &йаАения К« составляют: в П.19-0,26; в П.65-66 -0,227; В П,ёЫ>,15} в П< И-5 - 0,22. Сравнение расчетных нагрузок б ё^ейерймейтально установленыими показываэт достаточно близкий' результаты - расхождение их не превышает 13-14$. Это является оонованием для использования разработанной методики расчета в практических целях.

Лт исследования устойчивости вертикальных обнажений мао-еива закладки по оданадцати панелтл Восточного рудника выполнялись наблюдения и отбор проб отгружаемой руды о последующим химическим анализом. По 180-ти пробам установлено, что при снижении прочности закладки с 4,5 до 2,3 МПа разубоживание отбитой руды закладочным материалом, возрастает в среднем от 2,2 до 4,0 % на пологах заявках и от 5,0 до 7,5 % - на флексурных; Дня снижения разубоживагая руды закладкой скважиннуп отбойку во вторичных камерах рекомендуется вести при недозаряжании скважин или с их недобуром.В целом наблюдения показали сохранение устойчивости вертикальных обнажений-массива закладки в панелях.

Фактическая прочность закладки в искусственном массиве определялась с помощью устройств для бескернового отбора проб,

засрщоншх авторским свидетельствами (а.с. й 105 8760 с участием автора), ^дксикалыше отклонения прочности закладки от нормативной составляют 0,507 К1а при доверительной вероятности данных измерений ?=95$ к 0,593 М1а - при Р=99$, Полученные результаты учитыз&атся при обосновании необходимого коэффициента запаса прочности закладка, для различных условий ведения горных работ,

3 четвертой главе на основе установленных закономерностей развития давления на закладочный массив разработана метода«1 определения (проектирования) нормативной прочности закладки; При этом основополагающим б- подходе к опрзделэккэ нормативной прочности является следующее:

- за критерии прочности закладки принимаются условие про-, дельного равновесия искусственных опор на скатке для пологопадаю-цих участков и устойчивости вертикальных обнажений - для флексур;

- повышение несущей способности (КуПП) искусственных опор устанавливается в зависимости от типа закладки з камерах первой к второй очереди: в ПК в 1,02-1,12 раза при заполнении смежных ВХ сухой закладки, в 1,3 раза ~ слабоскрепленной, контактирующей с кровлей и в 1,2-1,6 раза при ариконеюи во ВК твердеждай заклада и изменении ее модуля деформации от 0,25:Ю3 до 1,0:Ю3 Ша;

- коэффициент запаса прочности принимается равным п=1,5 при отсутствии сближенных залехей, застроенной поверхности и ведении работ без захода лвдей в каморы мезду закладочная: мао-сиваг.а; для участков с наличием одного или нэеколысих из перечисленных осложкшфж условий - п =2,0;

- ослабляющее влияние действия взрыва на прочность искус-

ственных опор характеризуется коэффицяеотом К0 =1,3 при скважинкой отбойке и К0 =1Д - при шпуровой;

- соотновеняе характеристик прочности твердеющей закладки

на сжатио и растяжение принимается равным пяти (коэффициент

оотр

хрупкости); коэффициент бокового распора закладки гп3 =0,37;

- влияние соотношения размеров искусственных опор по сирина и высоте и п.) на изменение их'несущей' способности устанавливается по эмпирической формуле Кф = 1,15 - 0,15-5- ;

- коэффициент длительной устойчивости обкаченных стенок'., массива закладки (для схем о частичной закладкой панолой) принимается равшм Кд =0,7.

Исходя из зтих предпосылок и прогноза развития горного давления Сб^ ) на искусственные опоры, нормативную прочность закладки рекомендуется определять по формулам: для пологих залежей

б - бб К°П г е ч

3 КфКупр^д

для флексурных участков

б _ . ( 7 )

3 К3Купр

Для условий отработки Казказганского месторождения рекомендуемые до данному обоснования и внедренные" дифференцированные нормативы прочности закладки находятся в интервала 1,0-3,0 МПа (панели 65-66, 65всп, 8, 15, 54, 8оп и др,),.что существенно ниже первоначально проектируемых 4,0-6,0 Ша в соответствии о "Технико-экономическим обоснованием отработки Незказганского месторождения с закладкой", составленным институтом УНШРОмедь. .

Разработанная "Методика определения нормативной прочности закладки для условий Кезказгана" утверждена Техническим дирек-

тором АО "Незказганцветмет" и, начиная с 1991 г; введена в действие на рудниках Еезказгана. Методика апробирована с положительными результатами : 28-ш панелях Восточного и Щного рудников и используется для составления технологических карт на составы закладки;

3 пятой главе приводятся разработка и обоснование новых эффективных схем закладки.

Перспективным направлением является переход на схемы с частичной закладкой панелей, в которых рекомендуется локализовать пустоты ВК. Применению этих схем способствуют: высокая устойчивость вмещающих пород, камерно-целиковый порядок выемки, локальное расположение отдельных участков, значительные размеры первичных камер и повышенная несущая способность сформированных в них массивных искусственных опор. На основе анализа развития деформации подработанных пород определен критерий возможного применения варианта с частичной закладкой панелей при перекрывающихся зал ея ах г

- Нф>Нд =

Е-п Мп

где НфИ Н|| - фактическая и допустимая толщина междурластия

в отсчете от почвы верхней зедщй до границы зоны интенсивного смещения йордаа слоев кровли над закладкой; грададу указанной зоны оконтури-вают в той части, где ее пролет (2 ) равен • устойчивому;

ц

Кн- нагрукенность моадукамерных целиков верхней задали;

Е^О - модуль упругости и коэффициент Пуассона пород междупластия;

- коэффициент, У^Тывазди влияние соотношения сторон подработки на деформаций моздупласткя ; [со]^ _ допустимые смешения рассматриваемой части междуплао-тия; •* здесь - допустите дефо£>-

мации растяжения поверхности С почвы выработанного пространства верхней залежи) - регламентируются правилами охрана.

Для распространенных горко-технических условий отработки с Н =250~300м; К„=0,5-0,7; Н I р)=0,5; =0,20; Е =&.Ю4 МПа; £,р= (5-7) — частичная закладка панелей, как показывают расчеты, допустима при Ну]^ 10 м.

При отсутствия Перекрывающихся залежей, но необходимоста сохранять поверхность, за условие возможного применения опытных схем с частичной закладкой панелей необходимо принимать условие сохранения устойчивости земной поверхности:

где эквивалентыый пролет выработанного пространства,

подлежащего частичной закладке. Показано, что это г.7 условии отвечают панели с пролетам вкрест простирания 100-150 м и по простиранию 100-300 м при глубине разработки И 200 м. Для первой стадии опытных работ рекомендуются участки с объектами III' категории охраны на поверхности (водовода, автодороги, ЛЗП и др.).*

В целях изоляции пустот ВК предлагается схема, при которой торцевые их части рекомендуется отрабатывать и закладывать совместно с ПК (см. рис. 4). Образованные после выемки ВК пуо-тоты достаточно изолировать перемычками на ортах, обеспечивая эффективную выемку панельных, целиковСпособ отработки с участием автора защищен а.с. .'5 1605636.

• Новый способ отработки ю.чогих залоаей спарсшшми ПК и частичной аакладкой

Отоаботка ПК.

постоянно lia конец отп: оот'.'.и, заклилкм

Рис. 1

По геомехааичоскгц критериям для опктно-промызлешюй проверки схе:,: с частичной закладной определены действующие панели рудников АО "2сзказгаящюг.\:ет" : 19 И-5у 44-,- 57, их.57 и 65, 66, 65-35i Ю-7ф пх.65.

Выполнен ко:л1лскс технологических изысканий и показана возможность расширения области применения дешевого вида закладки сухой порода за счет разработанных с участием автора новых технических резений: "Способ закладки камер" (a.c.:;î273SII), "Комбинированной искусственной опоры" (a.cl И6688702), "Способ-сооружения погрузочно-перепускного комплекса" (а.с; & 1352060); Новый способ закладки (а.с." № I2736II) внедрен в производство на Восточном руднике АО "Еезказганнветмет" в панелях Юбас и И-5:

Для условий повторной разработки зспасоэ в барьерных гели ко;: в панелях, отработанных ранее кемзрно-столбовой системой, коследован механизм взаикодсЯсгЕКя кеадукаиерных столбчатых теликов с закладкой и их упрочнения последней. Установлено, что при формировании в средаой части по высоте камер прочности слоя - "моста" из твердеющей закладки (после заполнения нижнего пространства), действие его подпора распространяется на преобладаний объем полика и потенциально опасных поверхностей разрушений в нем. На основе этих исследований рекомендована новая схема закладки с сокращенным расходом твердеющей смеси и погашением пространства над и под " мостом" сухой и малопрочкой закладкой. ,

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе дано ре-ленке актуальной научно-технической задачи по разработке, обоснованию минимальных нормативов прочности и эффективных схем закладки, позволяющих сократить затраты на закладку при обеспечении высоких показателей полноты и качества извлечения запасов и безопасности отработки; Основные научные и практические результаты работы заключаются к следующем.

I. Определено, что наряду с ранее известными факторами, на формирование нагрузок на закладочный массив существенно .влияет специфика горно-геологических условий месторождения: слоистая структура подрабатываемого массма пород, различная степень слоистости с незначительным сшплением мезду слоями, геодинаднчоскиЗ характер природного поляг иапрявеяий, недозак-ладка камер на пологих участках.

2. Установлены закономерности изменения нагрузок на закладочный массив; Выявлено приоритетеноо влияние интенсивности слоистости подрабаькааемого массива порода недозакладки камеру схем формирования закладочного массива; Показано,- что глубина разработки и боковой расзор пород не является определяются:.

3; Обоснован дифференцированный подход к определен:® нагрузок на искусственный массив с учетом специфики горно-геологических условий хаэдого выемочного объекта.

4. Предложена расчетная схема определения нагрузок на закладку с учетом особенностей месторождения на основе концепции появления л кровле признаков расслоения в зоне, где породные слои деформируются совместно с закладкой.

5;' Установлено; что критерием определения устойчивости искусственных опор на иологопаддвших участках является условае прочности ух на сиатие, на флексурных - условие устойчивости вертикальных обнажений ,г

6;- Обоснован необходимый коэффициент запаса прочности с учетам изменчивости горного давления на закладку и ее прочности: для условий отработки без захода л:одей во ВК,- при от~ сутстЕиа сближенных залежей и на фвексурних участках рекомендуется принимать равным 1,5, при наличии пере&эдваашихся сближенных залежей;1 застроенной поверхности и згйфении работ с заходом людей в камеры второй о череда; «

?; Разработана и введена а действие в АО "Яезказганнвет-мет" "Методика определения нормативной прочности закладки" 'для дифференцированного обоснования нормативов прочности зак-лчдки и выявлена резервов их снижения применительно к различным горно-геологическим условиям, параметрам, типовым и вновь разработанным схемам отработки 2езказганского месторождения;

Определен полный спектр величия минимально-необходимых нормативов прочности закладки для всех условий и схем разработки залежей с закладкой,- которые положены в основу технологических карт по определении составов закладки на отрабатываемых и вновь проектируемых участках?

8 г Разработаны и геомеханически обоснованы ноше технологические решения: для перехода на схемы с частичной закладкой панелей с локализацией пустот камер второй очереди в условиях перекрывающихся залежей и застроенной поверхности; е также для • вновь предложенного способа отработки (а.-с; # 1605536)-,4 расширения объемов применения сухой породы (а.с.' 1273611? 1352060, 1668702) и использования эффективного способа упрочнения МЩ закладкой при пи о:.усе барьерных иеликов; нацеленных на сик?.о;!7»о стоимости закладки и сокращения расхода немента?

Экономический эффект от внедрения разработок на рудниках 2езказгана превысил 2,-0 млн;руб (по индексу цен 1990-92 г.т?).

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1.' Мальиакова НПроектирование нормативов прочности закладки с учетом структуры горного массива? // Всесоюзный научно-технический семинар: Тездокл;" - Свердловску 1991 -С;' 34;

2. Мальшакова Н.И1.' Исследование напряженного состояния закладки в условиях отработки пологопадаюших залежей? // Областная научно-техническая конференция: Теэ;докл'^ - Зезказ-ган,' 1989 - С ;11.

3;- Мальшакова Н.М. Установление порядка отработки и сроков закладки камер при камерно-иеликовой выемке руд Жез-сазганского месторозедения; Деп: 5 1270 - ДО 85 (1985 г;).*

4;* Имангалиев AJ';, Малшакова H jâf Технологически© схемы закладюг и ее требуемая прочность при выемке барьерных, разделительных пеликов;' // Всесоюзный, научно-техничес кий семинар: Тез? докл'г - Свердловск, 1991 - С; 33Ï

5 ? Имангалиев А .К.-, Мгльпакова К Д.-, Лаврик Определение прочности искусственного массива при отработке залежей системами с закладкой? // Сб;' трудов КГД СО АН СССР, Новосибирск, 1984;

6? Он PiBiï Тайяанов EiX'ïv Лаврик 'ВЯ:? Куаеков Х.К., Мальшакова К ¿И;' Основные пути снижения расхода вянущих материалов и себестоимости закладочных работ в НПО "Еезказганпвет-мот. /У Всесоюзный научно-технически!! семинар: Тез .докл; -Свердловску I9SI - С«28;

7i Аймыаев EJ3ii Маяьпаяова H'iJIi, Лаврак В"Датчик для определения горного давления s закладке"; Дел? # 1672 -СгЗЗ (ISS8 г.) PZ "Горное дело", 1987.

8; Лаврик ВШ;у Тайжанов HiXi", Кушеков X.K.-, МальшаковеНЗи . "Схема закладки для отработки барьерных целиков"; // Межреспубликанская научно-практическая конференция: Тез .докл.- - Еезказ-гану 1992 - CiIS;

9.- Aie; ïi I2736II (СССР);' Способ закладки камер. - Ш JS 44-, 1986 (соавторы Имангалиев А;, Лаврик Е;Д;).

10; А.С; а 1352060 (СССР); Способ сооружения погрузочно-перепускного комплекса?- Ш Й 42,- 1987 (соавторы Имангалиев А.у Лаврик 3;1;)

II'. А;С; Jê 1668702 (СССР); Комбинированная искусственная опора; - В1-Л 29, 1991 (соавторы Кондров К.Д., Вовченко Д.А.).

12i А;С; й 1505636 (СССР); Способ разработки месторождений полезных ископаемых; 20.03;1989 (соавторы Имангалиев А.,'

Еуков В.З.,' Куанышбаев C;v Коядроэ

13;- А.С.Г й 979638 (СССР); Устройство дет формирования выработок в закладке.' - Ей JS 45, 1982 (соавторы Кмангаляев А;,-Нунусов Н.Х., Зайпёв Oil;; Куанышбаев С.-, Аймыпев Б.').

14. А.С; & 1068730 (СССР); Устройство для отбора проб бетона.- - 31 g 3,- 1984; (соавторы Имангаляев Куыеков X&v).

15. Малшакова Н., Лаврик B'iH. "Применение породной закладки при отработке руд Незказганского месторождения" // Цветная металлургия - 1987 - й 9 - С»3-4.

16; Чабдарова Ю.И., МеКтепев МЛ1., Иальшакова Н Л:,1 Букин АЛ;, Ермеков Т.М;-, Тиханкн H;B„Y Искакоа С Л;'. "Исследование напряженного состояния конструктивных элементов системы на различных стадиях очи ,тно2 выемки панели и уточнение порядка ее отработки. Р2 Горн-оа дело, 1983 гг, 8Б66.

17; Имангалиев А ¿И.. Куяюков Х.К*.-, Малшакова НSIiV • Аймьспев Б Л; Бескерновый метод определения прочности массива

// Безопасность труда в промышленности; 1991 )Ь 5. // й (■

Г' I *

Пук.ьтрлпу яазак жэне 1*лекеурдг участк1н!ч тодачтагряш VJt'ici астоп.'-.йг:: ыогоршдага кдбат нег!з{нде бэргкт1к мэлшер--дхн с{лем гшнкстаркн даймядау.

МАЛЬЕДКГА !2ЛЛИ ИШШШ

ТУЙХН '

Толыгснв.и шгарудщ УЯлзсЫдт толтаргш астындагк рудака паЧ;\ало.нуын яэрттсу.Тау :;дашкн зорттеу, толтаргав схлемгндз п?у,ты ■¡•arsfpstficfTi-? от'-и.-адщ.т.Толтг-гогжтага механик»! дамупнкц т'чяб?.т-г,абв.т стпуктурэ.дагк жыныотыц цалыц катцан параметр? жэпе жардайн .топттелд}. •

Зерттву игНзйадв толтыртап боргкттк молшерхнщ яобалау

eflici Kactujflti. TojiTHprua cxsuactfat^ sorapra *mi:.!,r1fjririn, Ksfifiip lypaTnajraMjaa; nyKcra Racanwi ctewore Ktprisf«^«,

KvmcTirpy TOOTiipiiasTU saws KenKOH^t Koa.^aHraiv.o *.<xw- Kc.'tf.i-

ReMa K9He HsriafliJiiriH devsr.i.

3epTrey nopsTiar^ica AKU.MonopriK no raw "ForcconrnH T2C'/

Wpai-WCT! motowi" pya«i3*i«ae e^rir.t."v"i koho i'acua ;;,a p.w^nw-rrepre noj^aH.vra (5o.ia;\t:.

Substantiation of standards of sl:i'on;-7SJi .and atoning sclioces in aininc contly sloping arid flcxurcd districts of deposits under the laminated underworked rook cuss Kelly I. iialehakova

Sumaary

The problems of optimal stowing at underground mining of ores with ' hich decree of extraction arc investigated. Tho o'xoorimants aro carried out in nines to study rook pressure in the stowing rock macs. Tho mechanism of tension development in the stowing ic ascertained with an account of the laminated structure of the overlying 3trata "of rocks, parameters and development conditions.

On tho basis of investigations a cathod of pro¿ectin;; tuo standards of tho stowing strength ore investigated. I'no hov: highly eiTi-cient stowing schoinos including localisation of indivLdu-1 voids in the artificial uass, application of dry and co:a'ji::od ttowiaj ;,ro substantiated and racou.ionded.

"he results of Investigations era adopted at the ftiu^a of tho Joint CtocJs Company fiUs21vA3-a«B'i'SV!iii.ji2 ur.d my bo oucceasi'ally maploy od at. other similar ¡nines.