автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.02, диссертация на тему:Обоснование параметров обработки рудных тел под обводненными наносами

г П О

Ё1Д О'Ь ^ -

Министерство науки, высшей школы и технической политики России

Московский ордена Трудового Красного Знамени горный институт

На правах рукописи

ГАНОВИЧЕВ Артем Иванович

УДК 6'22 :34 (043.3)

ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ОТРАБОТКИ РУДНЫХ ТЕЛ ПОД ОБВОДНЕННЫМИ НАНОСАМИ

Специальность 05.15.02.— «Подземная разработка месторождений полезных ископаемых»

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 1992

Работа выполнена в Московском ордена Трудового Красного Знамени горном институте.

' Научный руководитель

дакт. техн. наук, проф. ЛОМОНОСОВ Г. Г.

; Официальные оппоненты;

докт. техн. наук, проф. КОВАЛЕВ И. А.,

канд. техн. наук ГАЛКИН В. А.

Ведущая организация — Лениногорекий .полиметаллический комбинат.

Защита' диссертации состоится « »ШС^1992 г. в Ду>. час. на заседании специализированною совета

К-053.12.02 Московского ордена Трудового Красного Знамени торного института по адресу: 117935, Москва, В-49, Ленинский пр., 6.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан «ОМгС^-Си-^ . 1992 г.

Ученый секретарь специализированного совета

«анд. техн. наук КОРОЛЕВА В. Н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В настоящее время на целом ряде подземных рудников часть запасов руды .находится под обводненными; наносами. Опыт отработки этих запасов локазы-вает, что используются либо .малопроизводительные и дорогостоящие слоевые системы разработки, либо приходится мириться с чрезмерно большими потерями руды в неизвлека-емых междумерных целиках. Естественно стремление применить в этих условиях современные высо.колроизводитель-ные камерные системы разра!ботки с последующей твердеющей закладкой выработанного пространства. Однако при этом возникает проблема обоснования безопасных параметров породного охранного целика ¡под обводненными наносами и соответствующих допустимых параметров обнажений отрабатываемых жамер и щеликов.

Характерным .примером наличия под обводненными наносами сравнительно богатых запасов руды является Зырянов-окий рудник Зыряновското свинцового комбината (ЗСК). На этом руднике, .как и на ¡многих других рудниках цветной металлургии, с глубиной ухудшаются горно-геологические условия отработки и заметно снижается содержание полезных .компонентов в руде. Для поддержания стабильного уровня добычи ставится вопрос о разработке временно законсервированных сравнительно богатых запасов руды на верхних горизонтах, находящихся иод обводненными наносами.

В связи с этим представляется актуальной решаемая в диссертации научная .задача по обоснованию безопасных параметров камерной системы с твердеющей закладкой выработанного ¡пространства, и, технологии добычи, запасов под обводненными наносами на восточном фланге Зыряновского .месторождения.

Цель работы заключается в установлении зависимостей ¡показателей .геомеханического состояния пород предохранительного щелика и кровли очистных камер от параметров системы разработки, позволяющих обосновать безопасную технологию отработки запасов под обводненными наносами, лри-

менение которых создает условия для улучшения технико-экономических показателей добычи руд на Зыряновоком руднике.

Идея работы состоит в сочетании (производственного эксперимента по отработке запасов руд в опытном блоке с одновременным численным моделированием на! ЭВМ тео,механических ¡процессов в массиве при различных параметрах системы разработки и последовательностях отработай очистных камер и закладки выработанного пространства.

Научные положения, разработанные лично соискателем, и новизна:

разработана методика оценки механического состояния •породного массива, .позволяющая учитывать порядок отработки очистных камер, (Последовательность очистных и закладочных работ в очистном блоке, изменение параметров очистных камер и целиков,в пределах блока;

безопасная отработка запасов богатых руд под обводненными наносами в условиях восточного фланга Зыряновского месторождения возможна при условии оставления ¡предохранительного породного целика: .мощностью 40—45 м, длине отрабатываемого участка до простиранию до 130—140 м, горизонтальных пролетах обнажений камер 16—20 м и вертикальных — 40—45 м;

предельному уровню деформированного состояния пород предохранительного целика и «ровли камер, три котором возможны начало и неустойчивое развитие процесса трещинооб-разования и раз-рушения от растягивающих напряжений, соответствует величина деформаций по стреле прогиба горизонтального пролета обнажения ег = 2-10~4 (0,2 мм/м).

Методы исследований: экспериментальные методы оценки механического состояния породного ¡массива с использованием глубинных ретеров и измерений акустической эмиссии; численное моделирование теомеханических процессов на ЭВМ с использованием прикладных программ, реализующих .метод конечных элементов;, методы математической статистики и технико-экономического анализа..

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются использованием апробированных методов научных исследований; приемлемой сходимостью результатов численного моделирования геомеха-н ячеек их шроцессов на ЭВМ и результатов экспериментальных наблюдений в опытном блоке № 42; положительными, результатами внедрения рекомендованных .параметров технологии добычи на Зыряновском руднике ЗСК.

Научное значение работы состоит в развитии методов Обоснования применения камерной системы разработки с твердеющей закладкой, заключающегося в сочетании опытно-промышленного эксперимента по проверке безопасных пара-

метров системы разработки и технологии отработки и численного моделирования геомеханических процессов, учитывающего последовательность отработки и закладки камер с различными пролетами породных обнажений.

Практическое значение работы заключается в разработке эексшендаций по отработке запасов руд под обводненными наносами в условиях восточного фланга Зыряновского .месторождения.

Реализация выводов и рекомендаций работы. Результаты зьгполненных исследований, реализованы при проектировании, организации и проведении опытно-промышленного эксперимента и отработке опытного блока № 42 Ю)ПЗ Зырянов-:каго рудника. Расчетный экономический эффект от реализации -предложенных технологических рекомендаций составляет 650 руб. на 1 тыс. т товарной руды.

Апробация работы. Основные лоложения и результаты исследований докладывались и обсуждались на научно-технических советах Зыряновского свинцового комбината и институтов ¡ВНИИцветмет и 'Казгипроцветмет (1987—• 1991 гг.), на научных конференциях Московского горного института (1987—1990 гг.).

Публикации. Основные положения работы отражены в четырех статьях.

Объем работы. Диссертация состоит «з введения, 5 глав, заключения ,и содержит 136 страниц (машинописного текста, 41 рисунок, 16 таблиц, описок литературы из 52 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В результате научно-исследовательских работ, инженерно-геологических изысканий и лроектных разработок, выполненных в разное время ВСЕГИНГЕО, ВНИИцветметом, ППИ, . Казгипроцветметом и- другими научно-исследовательскими и (проектными организациями, установлено, что восточный фланг Зыряновского месторождения сложен преимущественно устойчивыми и среднеустойчивьши порода.ми (по классификации В'НИМИ) с коэффициентом крепости по шкале проф. Протодьяконова / = 8—16. В породах и рудах отмечается наличие тектонических нарушений, зон дробления, при- 1 уроченных к тектоническим трещинам, и участков интенсивного расславцевания.

Руды гнездового, л рож ил ково-вкрапленного характера, полиметаллического состава. Среднее суммарное содержание основных -металлов близко ¡к минимальному промышленному уровню. Мощность рудных тел крайне невыдержана как по падению, так и ¿по .простиранию; форма рудных тел в основном линзообразная.

Восточный фланг Зыряновского месторождения расположен под мощной толщей обводненных наносов; «мощность тесчано-травийно-галечных отложений достигает 100—150 м при высоте столба воды 80—85 м. При подработке обводненные наносы (могут быть источником прорыва псевдоплывунных отложений в выработанное 'Пространство и действующие горные выработки.

Обводненные наносы Зырянавокого месторождения относятся к'III категории охраны и отработка участков 'месторождения под обводненными наносами должна осуществляться с применением систем разработки, определенного порядка выемки запасов, обеспечивающих устойчивое состояние вышележащей лородной толщи без разрыва ее сплошности и возникновения опасных деформаций.

Огра'ботка указанных участков месторождения эффективными системами с обрушением неприемлема ввиду невозможности яолното осушения водоносных отложений. Малоприемлема отработка запасов восточного фланга системами горизонтальных слоев с твердеющей закладкой из-за их высокой трудоемкости.

Hai Зыряновском руднике накоплен определенный опыт отработки рудных тел «»мерными системами с твердеющей закладкой в аналогичных <горно-<геологических условиях, т. е. в породах устойчивых и средней устойчивости. Максимальная площадь устойчивого обнажения составила 1690 м2 при пролете камеры 26 м. 'Площади обнажения «пород висячего бока достигают гораздо больших размеров — 3825 м2.

Широкое распространение положительного опыта использования камерных систем с закладкой в масштабе всего месторождения, в том числе и для восточного фланга., сдерживается отсутствием опытно-промышленной апробации и геомеха нического обоснования 'безопасных параметров системы разработки, в первую очередь — размеров горизонтальных обнажений.

Исходя из изложенного были сформулированы следующие основные задачи исследований:

лровести в действующем блоке восточного фланга месторождения опытно-промышленные работы ло установлению безопасных параметров системы разработки и технологических схем ведения горных работ под обводненными наносами и подтвердить возможность применения камерной системы разработки с последующей твердеющей закладкой;

исследовать реальные геомеханические условия в границах опытного блока и на этой основе провести численное моделирование геомеханичеоки.х /процессов на стадиях горного эксперимента а последующих очистных ра'бот;

.выполнить анализ развития геомеханических процессов при отработке опытного блока и определить безопасные ла-

раметры конструктивных элементов систем разработки; обосновать необходимую мощность предохранительного целика и разработать рекомендации по геомеханическому контролю его устойчивости;

разработать рекомендации для «проектирования безопасной технологии добычи руд иод обводненными наносами в условиях, аналогичных условиям опытного блока № 42 ЮПЗ восточного фланга Зыряновокого месторождения.

Целью опытно-промышленных работ являлось подтверждение возможности применения для отра'ботки запасов под обводненными наносами камерной системы разработки с последующей твердеющей закладкой. В процессе опытно-промышленных ра'бот решались следующие задачи: экспериментальное обоснование достаточной .мощности .предохранительного телика и ее соответствие предлагаемым параметром системы разработки; установление безопасных .параметров конструктивных элементов системы разработки (пролетов очистных «камер); отработка 'методики, конструкции и организации геомеханического контроля за устойчивостью предохранительного (целика.

Эксперименты проводились в опытно-промышленном блоке № 42 ЮПЗ .восточного фланга ¡месторождения, расположенном в этаже 6—19-го горизонта, с высотой этажа 50 м. В связи с высокими требованиями к безопасности горных работ опытные ра'боты в блоке проводились по локальным проектам на проведение торного эксперимента«, согласованным с органами надзора и проектной организацией — Казг.илро-цветметом. В качестве охранной меры над блоком был оставлен .предохранительный целик мощностью 40—45 м.

Эксперименты ¡проводились ,в два этапа с последовательным подтверждением 10-метрового и определением возможно допустимого ¡пролета камер.

На первом этапе были отработаны последовательно три камеры с пролетом 10 м при систематических наблюдениях за устойчивостью предохранительного целика и кровли, очистных ¡камер.

Сущность второго этапа экспериментов заключалась в побеленном увеличении пролетов 10-метровых отработанных хамер методом вертикальных прирезок с «минимальным ша-~ом 2 м до пролета 16 ,м. Осуществление второго этапа также :о.провождалось непрерывным контролем состояния устойчивости кровли касмер «и предохранительного целика«, оцениваемого на данном этапе исследований по критическим деформациям ¡прогиба и по уровню напряжений в «массиве, «при котором (появляются первые признаки .зарождения микроразру-пения, но массив еще сохраняет полную работоспособность.

Для контроля механического состояния предохранительного целика« и кровли камер при производстве опытно-промы-

тленных работ по ¡простиранию блока на урвне 10—15-го горизонтов был пройден контрольный штрек длиной 180 ¡м сечением 6 ,м2, оборудованный измерительными станциями.

Для контроля .процесса деформирования пород предохранительного цел'ика использовались станции маркшейдерских наблюдений, представляющие собой маркшейдерские реперы, установленные в «ровле и .почве штрека. Измерение относительных деформаций ¡производилось путем нивелирования относительно опорных решеров, расположенных вне зоны возможного сдвижения пород, а также шутем намерений расстояний между реперами по контуру выработки индикаторной стойкой УИС-11 еще ной деления 0,01 мм.

Относительные смещения массива на. различных удалениях от кровли камер измерялись с помощью станций глубинных реперов. Смещение глубинных реперов определялось относительно устьев скважин, одновременно служащих как реперы геометрического нивелирования.

Критерием устойчивого состояния пород кровли считалась относительная деформация по горизонтали ег= 1 мм/.м, принятая по результатам, работ ученых Пермского политехнического шнетитута.

Оценка уровня напряженного состояния .пород предохранительного целика производилась .методом акустической эмиссии, основанным на измерении уровня акустического сигнала, изменяющегося в зависимости от изменения уровня напряженного состояния в ¡массиве, и сравнении измеренного уровня с тарировочной зависимостью, полученной в лабораторных условиях на образцах тех же (пород. Измерения акустической эмиссии, производились .с помощью измерительной аппаратуры фирмы «Брюль и Кьер».

Зафиксированные в период проведения горного эксперимента изменения относительных отметок маршейдероких реперов и зарегистрированные контурные смещения находились в пределах погрешности измерительной аппаратуры, что говорит о том, что значимого изменения уровня деформированного состояния пород предохранительного целика не произошло. Анализ результатов измерений акустической эмиссии не выявил каких-либо изменений в уровне напряженного 'состояния (пород предохранительного целика и (признаков процесса трещинообразования.

Анализ результатов натурных наблюдений за. деформированием пород кровли очистных (камер ¡при пролетах 10—16 м показал, что породы кровли при указанных пролетах обнажения деформировались без .признаков разрушения или расслоения, т. е. без нарушения сплошности.

Таким образом, в ходе промышленных экспериментов установлено, что геомеханическое состояние предохранитель-

ного целика, кровли очистных камер и других участков массива в границах блока № 42 по комплексу сведений, ¡полученных в результате экспериментов, имеет большой резерв прочностных показателей. Принятые 'меры охраны, заключающиеся в оставлении (Предохранительного целика мощностью 40— 45 iM, являются достаточными и обеспечивают выполнение требований • нормативных документов, регламентирующих подработку объектов. Подтверждена устойчивость пролетов очистных камер 10 ;М и экспериментально доказана возможность увеличения пролетов камер до 16 м Вез снижения безопасности ведения горных работ.

Результаты .производственных экспериментов доказали принципиальную возможность применения камерной системы разработки с последующей твердеющей закладкой для отработки участка восточного фланга Зыряиовското .месторождения ниже 19-го .горизонта .при условии организации систематического геомеханжческого контроля состояния массива вокруг очистных выработок.

Для (получения количественных оценок механического состояния массива пород и несущей способности конструктивных элементов системы разработки для широкого диапазона параметров очистных камер (з'а /пределы производственного эксперимента) было проведено численное .моделирование на ЭВМ геомеханических .процессов, обусловленных горными работами в опытном блоке № 42 ЮПЗ Зыряновского рудника. При этом был использован ,пакет .прикладных программ, разработанный в МГИ и реализующий метод конечных элементов.

Численное моделирование заключалось в решении комплекса геомеханических задач, соответствующих горнотехническим ситуациям, возникающим в процессе ведения торных работ.

Задачи определения напряженно-деформированного состояния (НДС) приконтурного массива решались в постановке щлоской деформации, что идет в запас прочности грузонесу-щих элементов (массива и значительно упрощает (постановку задач, их решение и анализ результатов.

Так (как породы, слагающие .массив, незначительно отличаются по своим деформационным «свойствам и относятся к хрупкоразрушающимся (т. е. деформируются упруго вплоть до разрушения), то для описания свойств (М1ассива была принята модель упругого квазиизотротного тела.

Деформационные свойства породного массива принимались по результатам лабораторных испытаний образцов пород с учетом степени нарушенное™ массива (по методике ВНИМИ), а деформационные свойства закладочного массива— по компрессионным кривым материала закладки.

Прочность .массива, точнее возможность его ¡перехода в предельное состояние, оценивалась методам упругого наложения, согласно которому условие прочности накладывалось на полученное в результате решения распределение напряжений. В качестве условия .перехода пород массива в предельное состояние .принято уравнение Кулона—Мора, построенное по результатам лабораторных испытаний образцов с учетом преобладающих в массиве двух областей рассланце-вания (ослабления) по .методу проф. Г, Н. Кузнецова:

<Х1=3,65аа+51у8,(МПа).

В качестве условия ¡перехода в ¡предельное состояние закладочного массива 'также было принято уравнение Кулона— Мора, .построенное то результатам лабораторных испытаний «образцов из ¡материала закладки:

«Т|=3 • огз+7,5 (МПа).

Численное моделирование геомеханических процессов также проводилось в два этапа.

На первом этапе моделировались исходное иоле напряжений нетронутого массива и напряженно-деформированное состояние массива., обусловленное последовательной отработкой очистных камер с горизонтальными пролетами обнажения 10 .м„

На втором этапе ,в дополнительных напряжениях рассчитывалось изменение напряженно-деформированного состояния массива в результате закладочных работ и .прирезки камер, т. е. увеличения их (пролетов с 10 до 16 ,м. При этом породный и закладочный массивы принимались невесомыми, но обладающими различными деформационными .характеристиками. 'По контуру прирезки прикладывались сжимаемые напряжения, т. е. напряжения, действующие в точках контура прирезки до ее реализации, взятые с обратным знаком. Полные напряжения в массиве определялись сложением дополнительных напряжений с исходными...

Анализ .полученных результатов численного ¡моделирования геомеханических .процессов позволил сделать следующие вьеиоды:

пролеты горизонтальных обнажений очистных камер 10 м, как и ожидалось, .вполне удовлетворяют условиям безопасности ведения горных работ. При этом грузонесущие элементы массива, к которым относятся .прежде всего участки массива, прилегающие к углам камер, вблизи горизонтальных и, вертикальных дородных обнажений, имеют весьма значительный (5—6-жратный и более) запас (прочности по допускаемым напряжениям;

увеличение пролетов очистных камер с 10 до 16 м сказывается «прежде всего на напряженном «состоянии пород вблизи горизонтальных поверхностей обнажения и в углах камер. При этом не происходит значительного снижения запаса« прочности этих участков массива;«

наибольшая интенсивность геомеханических процессов в .породном массиве предохранительного целика приходится на участки, непосредственно «примыкающие к поверхности породных обнажений, и практически! затухает на удалении 7— -г- Ю ;м от кровли 1ка«мер.

Таким образом, результаты численного анализа согласуются с результатами инструментальных и визуальных наблюдений за состоянием горных пород «приконтурного массива в период производственных экспериментов.

Однако для окончательного вывода о (безопасности принятых мер охраны и параметров отработки блока« был необходим численный анализ НДС и его изменения на всех этапах отработки блока вплоть до ее окончания.

«При численном моделировании 'геомеханических процессов при отработке блока величины пролетов очистных камер были приняты равными« 16 м, т. е. величине пролета, «максимальной достигнутой при производственных экспериментах. Очередность отра(ботки камер в блоке была «принята такой, чтобы отработка камер осуществлялась только через два. целика, в том числе искусственных, во избежание онкольных явлений.

Численное моделирование также заключалось в решении последовательности задач определения напряженно-дефор-«мированного состояния массива, соответствующей изменению горнотехнической ситуации при отработке камер и их закладке, и осуществлялось «в последовательности!:

определялись полные напряжения ,в «массиве после отра-работки предыдущей камеры (или нескольких камер); они же явля«лись исходными для определения дополнительных напряжений, обусловленных закладкой камеры;

«определялось изменение напряженного состояния в результате закладочных работ; полученные дополнительные напряжения в сумме с исходными да,вали полные на.пряжения в массиве после отработки, камеры и ее закладки, являющиеся исходными для определения изменения напряженного «состояния в результате отработки очередной камеры;

также определялись дополнительные напряжения, обусловленные отработкой очередной камеры, для чего по контуру этой камеры прикладывались снимаемые напряжения, рассчитанные для точек контура на предыдущем этапе расчета, взятые с обратным знаком; в результате сложения дополнительных и исходных напряжений «определялись шолные

напряжения в массиве после отработки очередной камеры и закладки предыдущей. .....

С точки зрения безопасности ведения горных работ под обводненными наносами особый интерес представляло НДС 'Предохранительного целика над блоком. Целик как грузоне-сущий элемент .массива работает на изгиб подобно защемленной ¡по краям балке и его разрушение обусловлено прежде .всего уровнем растягивающих напряжений, возникающих на нижней границе целика в центральной части и на его верхней границе и в краевых зонах. Как показал анализ результатов расчетов, величина .горизонтальных растягивающих напряжений в указанных опасных зонах целика на момент окончания очистных раб от в блоке, т., е. когда целик испытывает наибольшее нагружение, близка к критической .при длине блока ,по простиранию 139—140 ;м. При этом массив (предохранительного целика близок к разрушению от растягивающих напряжений, но еще имеет незначительный запас прочности. Величина относительных деформаций нижней границы целика по стреле прогиба в момент его .максимального нагружения составляет 2-10~4 (0,2 .мм/м), что ниже предельной величины '('1 .мм/м), установленной учеными Пермского политехнического института.

Из анализа НДС массива (предохранительного целика на момент -окончания очистных работ в блоке следует также вывод о значительном запасе несущей способности пород в кровле очистных камер с шролетом 16 м (до '20 м).

Значительным (3—4-кратным) запасом прочности обладают участки массива вблизи .вертикальных поверхностей обнажения очистных камер .при их высоте 45—50 м.

Анализ напряженного состояния краевых зон закладочного массива, примыкающих к выработанному пространству, показал, что даже в ¡момент их максимального нагружения эти участки массива закладки являются устойчивыми. Это говорит о том, что состав закладочной смеси, выбранный .при производственных экспериментах, обеспечивает устойчивость закладочного массива, .в 'течение всего периода отработки блока.

Таким образом, в результате проведения численного .моделирования геомеханических (процессов, обусловленных ведением горных работ в опытном блоке, установлено следующее:

.подтверждена возможность (применения три отработке запасов под обводненными наносами камерной системы разработки с твердеющей закладкой выработанного пространства;

мощность предохранительного целика, оставляемого в качестве основной меры охраны, составляющая 40—45 м, является достаточной для обеспечения безопасности ведения работ ¡под обводненными наносами;

предельный размер очистного блока по простиранию, при котором запас прочности предохранительного целика мощностью 40—45 м незначителен' и возможно его разрушение от растягивающих напряжений, составляет 130—140 м; (критическая величина относительной деформации нижней границы целика по стреле прог.иба при этом составляет 2 • Ю-4 (0,2 1м:м/(м);

подтверждены гарантированная безопасность 16-,метровых .пролетов очистных камер при их высоте, равной40—50м, и возможность увеличения пролетов до 20 м без существенного снижения безопасности ведения горных работ;

подтверждена устойчивость краевых зон закладочного массива на всех этапах отработки ¡блока и тем самым обоснованы выбор состава закладочной смеси и достаточность нормативной (прочности материала закладки.

Результаты.производственных экспериментов в блоке № 42 восточного фланга, Зырянов сжото месторождения и численного моделирования геомеханических процессов, обусловленных горными работами в ¡блоке, показали, что для отработки рудных тел ниже 19-го горизонта .могут быть рекомендованы следующие параметры отработки:

длина блока до 130—140 .м в зависимости от размеров отрабатываемых рудных тел по простиранию при мощности предохранительного.целика 40—45 м;

величина горизонтального пролета обнажения камеры до 16 :м при 'величине вертикального .пролета обнажения до 50 м;

длина .камер вкрест простирания до 60 м в зависимости от мощности рудного тела.

Порядок отработки камер ,в блоке должен приниматься с таким расчетом, чтобы обеспечить, по возможности, ведение очистных работ одновременно в двух камерах с учетом того, что одновременная отработка 'камер без повреждений возможна, только через два целика, .в том числе искусственных или комбинированных. При этом организация работ в блоке может быть следующей:

— подготовительно-нарезные работы—в двух камерах;

— очистная выемка — в двух камерах;

— закладочные работы — в двух камерах.

Возможно совмещение подготовительно-нарезных работ с буровыми, а также частично буровых с очистными.

.Если длина блока, по шростиранию ограничена переведенными в категорию «В» ¡запасами в этаже 6—19-го горизонтов, то порядок отработки камер и организация работ в блоке принимаются из условия обеспечения беспрерывной плановой добычи руды по .участку, ведения подготовительно-нарезных, буровых и. закладочных работ с учетом наличия между камерами, одновременно находящимися в работе, двух целиков.

Проходка .подтогов.ител ь н ых и нарезных выработок должна .производиться в строгом соответствии с .правилами ЕПБ буровзрывным способом обычными методам». 'При проходке вертикальных выработок .возможно применение метода секционного взрывания скважин с вышележащего горизонта. Выработки, .проходимые до породам средней устойчивости (,по классификации .ВНИМИ), подлежат креплению торкретбетоном с металлическими штангами и сеткой, железобетонными штангами и сеткой, арочной крепью с затяжкой кровли и бортов выработки.

Очистные работы в блоке начинаются после .проходки ¡подготовительных, нарезных .и закладочных выработок, а также ¡проходки и оборудования контрольного штрека на горизонте 19+ 15.

Проведение буровых работ и производство массовых .взрывов выполняется на основании «Типового проекта .проведения массовых .взрывов при ¡подэтажной и этажной отбойке блоков (панелей) на ¡подземных рудниках З'СК» (1985 г.). В качестве типового способа^ отбойки 'используется конструкция полного веера скважинных зарядов диаметром 105 мм с ЛНС, равной 2,0—'2,5 м, в зависимости от взрываем ости, и может быть рекомендован как опытно-промышленный веер с увеличением на 10—15% расхода бурения и. удельного расхода. ,ВВ с целью снижения удельного расхода В В на вторичное взрывание,, улучшение .условий труда -в повышения производительности погрузочно-доставочного оборудования.

¡Выпуск руды на скреперные орты осуществляется через дучки, доставка к рудоспускам ¡производится скреперными лебедками., Из рудоспусков руда транспортируется электровозным транспортом до перепускного рудоспуска.

После отработки камеры .производится ее закладка, твердеющей смесью. Состав твердеющей закладки, обеспечивающий устойчивость краевых зон закладочного массива на всех этапах отработки блока, может быть следующим (на. 1 м3 закладки): цемент марки М400—190 кг; отмытые крупнозернистые пески —1650 кг; вода — 400 л.

'В отработанные камеры закладка .подается ¡через специально пробуренные скважины с выработок 19-го горизонта.. По окончании закладочных работ и набора твердеющей закладкой прочности, должна производиться дозакладка камер. ¡Как вариант для достижения максимальной полноты закладки камер ¡может быть использована самоходная набрызг-бетонная машина' для крепления выработок типа МНБ-4,5.

Для успешной :и безопасной отработки рудных тел под обводненными наносами необходимо осуществление комплекса мер, снижающих водолриток в горные .выработки и исключающих прорыв воды через предохранительный целик. К ним относятся прежде всего мероприятия ¡по отводу трещинных

вод с 19-го и б-го горизонтов и комплекс работ по водоиони-жению и усилению дренажа, обеспечивающих поддержание грунтовых вод не выше 80—85 ;м.

Безопасная и эффективная отработка запасов под обводненными наносами возможна при условии осуществления непрерывного контроля НДС породного массива предохранительного целика.

С этой целью в предохранительном целике на высоте 15м" от кровли очистных камер проходится специальная контрольная выработка, которая оснащается комплексам наблюдательных станций, 'чтобы обеспечить ранний (прогноз и предупреждение разрушений кровли камер и целика. Результаты производственных экспериментов и численного .моделирования показали, что указанный комплекс должен включать в себя станции «глубинных реперов,, применяемые с целью непрерывного контроля изменения деформированного состояния нижней части целика и расслоений в кровле камер, и станции звукометрического контроля для регистрации уровня акустической эмиссии, как прямого отражения уровня напряженного состояния. Наблюдательные станции целесообразно располагать на расстоянии друг от друга, равном 16 м, т. е. величине пролета камеры, с их расположением по осям камер. Для надежного прогноза устойчивости предохранительного целика контроль должен быть непрерывным, долговременным и многоточечным. Эту задачу «могут позволить решить автоматизированные системы контроля горного давления. Из отечественных систем могут быть использованы комплексы «Массив», «Гроза-16» и «Гроза-4».

Для безопасной отработки запасов под обводненными наносами наиболее эффективно сочетание комплекса; наблюдений, «включающего измерения деформаций и сейсмоакустиче-ский контроль напряженного состояния, и численного моделирования геомеханических процессов, например, с использованием метода «конечных элементов, позволяющего учитывать особенности массива и его нарушенность, а также «постоянно изменяющуюся при ведении горных работ горнотехническую ситуацию.

Тех I ш к о - э ко н ом'яч с ск и й анализ возможных вариантов систем разработки с различными .параметрами горизонтальных пролетов обнажений очистных камер проводился для- конкретных горно-геологических условий участка /месторождения в границах опытного блока № 42 ЮПЗ в соответствии с «Отраслевой инструкцией по определению, нормированию и учету потерь и разубоживания руды и песков на рудниках и приисках МЦМ СССР» и работами ВНИИцветмета, выполненными для условий Зыряновского рудника. При этом учитывались реальные маркшейдерские шланы и геологические разрезы, а; также разработанные для опытного блока лроект-

ные рекомендации. Из выполненного анализа следует, что увеличение горизонтальных пролетов обнажения очистных камер только по блоку № 42 ЮПЗ дает экономический эффект в размере 650 руб. на 1 тыс. т товарной руды.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

!В работе дано новое решение актуальной научной задачи обоснования параметров отработки запасов ¡под обводненными наносами для условий восточного фланга Зыряновского месторождения.

Основные выводы, научные ¡и практические рекомендации, полученные >в работе, заключаются в следующем:

1. При отработке запасов под обводненными наносами в горно-геологических условиях восточного фланга Зыряновского месторождения возможно эффективное применение ка-¡мерной системы разработки, с твердеющей закладкой выработанного пространства при оставлении предохранительного целика толщиной 40—45 м.

2. Участки массива вблизи ¡поверхностей обнажения при 10—16-:метров'Ых горизонтальных л 40—50-метровых вертикальных пролетах очистных ¡камер (целиков) имеют большой запас несущей способности и увеличение горизонтальных пролетов до 20 м не оказывает существенного влияния на безопасность ведения горных работ.

3. При длине очистного блока по простиранию, равной 130—140 м, массив ¡предохранительного целика сохраняет незначительный запас несущей способности, и при увеличении длины блока возможны переход массива предохранительного целика в неустойчивое состояние, развитие в нем процессов трещинообразования и разрушения.

4. Предельному уровню деформированного состояния массива предохранительного целика, при ¡котором возможны начало и неустойчивое развитие процессов трещинообразования и. разрушения от растягивающих напряжений, соответствуют величины относительных деформаций по стреле прогиба ег = = 2 • 10-4 (0,2 :мм/м)„ .

В результате проведенных исследований предложены технологические рекомендации по отработке запасов руд под обводненными наносами и горно-геологических условиях восточного фланга Зыряновского месторождения и рекомендации по контролю геоадеханического состояния пород предохранительного целика и кровли очистных камер. Основные результаты работы реализованы при отработке опытного блока № 42 ЮПЗ Зыряновского рудника на стадии опытно-промышленных работ. Расчетный экономический эффект от реализации предложенных технологических рекомендаций составляет 650 руб. на 1 тыс. т товарной руды.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Гановичев А. И., Соболев И. Т., Шкарпетин В. В. Совершенствование системы разработки на Зыряновском свнн-цово-цинковом комбинате.— Горный журнал, № 4, 1991.

2. Шестаков А. Н., Вицук А. В., Гановичев А. И. Совершенствование буровзрывных работ/Тр. ¡ВНИИЦВЕТМЕТ,— Усть-Каменогорск,'1988, 12 с.