автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.02, диссертация на тему:Обоснование рациональных способов управления горным давлением для выбора оптимальной технологии разработки флексурных зон

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ ВЫСШЕЙ ШКОЛЫ И ТЕХНИЧЕСКОЙ ПОЛИТИКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ВСЕСОЮЗНЫЙ ЗАОЧНЫЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи

САЛЫКОВ

Ерлан Какимбекович

УДК 622 831.24:274.53

ОБОСНОВАНИЕ РАЦИОНАЛЬНЫХ СПОСОБОВ УПРАВЛЕНИЯ ГОРНЫМ ДАВЛЕНИЕМ ДЛЯ ВЫБОРА ОПТИМАЛЬНОЙ ТЕХНОЛОГИИ РАЗРАБОТКИ ФЛЕКСУРНЫХ ЗОН

Специальность 05.15.02. — подземная разработка месторождений полезных ископаемых

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 1992

Работа выполнена на кафедре геодезии н маркшейдерского дела в Московском-геологоразведочном институте.

Научный руководитель

доктор технических наук, профессор

В. И. Борщ-Компониец.

Официальные оппоненты

доктор технических наук, профессор В. В. Куликов, кандидат технических наук, доцент Ю. А. Боровков.

Ведущее предприятие — Гипроцветмет.

Защита диссертации состоится « 1992 г.

в « » час. в аудитории на заседании специализи-

рованного совета Д.053.20.01. при Всесоюзном заочном политехническом институте по адресу: 129805, Моаква, ул. П. Корчагина, 22.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВЗПИ.

Автореферат" разослан «"г/. » .^е/'/гЛ^ _ 1992 г.

Ученый секретарь специализированного совета, канд. техн. наук, доцент

Ю. Н. Захаров

■, об>цая штшсът рабош

г*

~: Актуальность работы. Решение проблем подземной добычи руд с целью наиболее рационального, экономически целесообразного использования запасов недр возможно лишь с учетом оценки проявлений горного давления, выбора рациональных способов управления горным давлением» Для условий ^кезказганского месторождения в связи с постоянным усложнением .горногеологических и горнотехнических условий эксплуатации месторождения, снижение:.: содержания полезного компонента в добываемых рудах в настоящее время остро стоит вопрос эффективной отработки запасов флексурных зон, как правило имеющих повышенное содержание металла по сравнению со средам по месторождению.

Как показывает опыт эксплуатации флексурных зон, отработка флексур принятой в настоящее время на Джезказганском месторождении камерной системой с закладкой с отбойкой руды из под-этажных ортов имеет ряд недостатков, основными из которых являются: высокий объем горноподготовительных работ и временно неактивных запасов, достигающих 65-67%, что требует увеличения фронта работ и подготовки вдвое большего количества панелей на один и тот "е объем добычи; низкая интенсивность работ, в панели и большая их трудоемкость, так как объем отрезных щелей в каждой камере составляет 25-3 от их запасов; малые размеры камер и расположение их вкрест простирания флексуры не позволяют вести очистные работы на всю высоту этажа; большие затраты на закладку отработанных камер; цикличность работ; проведение выработок во флексурных зонах осложнено проблемой устойчивости кровли и бортов штреков, пройденных по простиранию флексуры. Отработка флексур по принятой технологии вызывает ряд проблем, связанных с устойчивостью панелей, расположенных в примыкающих к флексуре пологих частях залежи.

Такш образом, весьма актуальным является вопрос о выборе наиболее рациональных схем отработки флексурных зон, причем решение этой проблемы следует искать в изменении способов управления горным давлением.

Целью диссертационной работы является обоснование рациональных способов управления горнш давлением для выбора экономически элективных технологических схем отработки флексурных

зон, применение которых дает возможность управления геомохшш-

3

чвскхп.51 процзсса:.:и э окруяаккцзц массиве.

Основна:: и."зя работ:-? заклгэчаегся в использовании особенностей протекандя глзханически:: процессов з породах фяексуркых зон дли выбора объективных способов к параметров отработки ¡флексур.

Научные положения, зачищаемые в работе:

- c/лехсуркая зона представляет собой структурный элемент массива с более низкими, по сравнению с прилегающими участками, ' абеолкшг-зги значениями модулей деформации и с поворотом осек анизотропии массива на угол, соответствующий углу падения слоев во флексуре;

- нормальную нагрузку на целики во йлексуре определяет только средняя по величине компонента <¿ít а касательные напряжения в плоскости контактов целиков с в.>1ецат0ирм.к породами от-сутствумт, что обусловлено специ'£:таескк;.ш условия:« природного поля' напр,^3Hi;f; зо флексурах, вкрахсаюкрякся в совпадении иал-.равленлй действия глазных напряжений основным элекеитам запега-ния флексуры;

- оптимально; углом залонэкия зигзагообразной выработки, проводимо:; по простиранию флексур, -шляется угол величиной- 25-35?

Метод; исследовании: анализ и обобщение опита разработки наклонных и крутопадавхцих залежек,'экспериментальные работы по определению действующих напряжений и упруг:-::-: свойств массива, численное моделирование геомеханичесикз: процессов при отработке флексуркых зон, аналитические метода теории упругости, проьалш-леннкге эксперимента.

Научная новизна работгт состоит в следующем:

- установлена анизотропия пассива ^шексурннх зон, опредзлз-• ны ее параметры и пространственная ориентация;

- установлена зависаюсть степени вывалообраэования из кровли подготовительна;:: заработок от угла залог.ешя выработки относительно ориентации основной система трещин;

- установлена зависимость суммарных затрат на проходку подготовительно;": выработки и уборку вызолов из кровли от угла зало:;сеш:я выработки относительно ориентации ос:-:окю". с;:сте ~л трэщип и определен оггпшапьшй угол згла~ек.:я ¡rr¡;aüOTia: при подготовке ¿лексуркык зон.

- предложена методика определен.:;- допусти-гти ггелетез лротлк ¡:а'.:ор и ширин?: цол:;::св но ,."2;--crp:¡r;: .зона,..

/остове¿пссть научп:~: :юло:,;си.;"м ггаодоа и нононендачл"' обсспочпзаетс:! обобщением и анализом ошга отработ:::: залоге" с подойники горногоологичаскини услоги^.ш, корректность» постановки задач, прнмоненпо:-' апробкровшл-к методов лаущсс: исследовании, представительность» и статистической обоаботко,'; э;?спе-ркментольк:;:;: да;:"!:':, сходимостью результатов теоретических и эхссперимвнталькнх цсследоваш!1 с результата»гл ошлио-про:.5шлен-кой проварки рекомендуемое решений.

оаучноа значение раоотн заключается з установлении зависимостей и осноепыс закономерностей изменении геоглехаипческоГ; ситуации в массиве при отработке запасов ¡>лексурли>: зон различными системами разработки.

Практическая ценность работы. Разработал комплекс систем для эффективной эксплуатации запасов йяшеурш:: зон, определена область рационального применении предлагаешь систем, установлен оптимально?. угол эало&ония внработни, гфоходгдак по простиранию флексуры.

Реализации работы. Рег:онен,цуе1.ше п диссертационной работе вариант;,! технологии использованы при отработке панелей 12ф шх.57, Ю-7ф шх.65, разделительного целина мзядо полого': и ^лексуркой частики з раГ.оне панелей 5,7,7а щи.55, при проектировании отработки запасов шноп части панели К-7;р ьк.вэ и панели ХОф пк.55 НПО "¿.чеоказгглцветуег". 13 результате применения предложенного варианта системз с обрушением при отработке запасов панели 12ф шх.57 получен экономически.'! эффект в размере 4о£,4 тыс.руб.

Апробация работы. Основные положения диссертация докладн-вались и обсуждались на заседаниях Всесоюзной научно-технической кон^зреншт "Теория и практика проектирования, строительства и эксплуатация высокопроизводительных подэемннх рудников" /1-3 февраля 1990г., г.'Яоскза.МГИ/, Всесоюзного научно-технического'семинара /28-31 мат 1990г., г.Крпвой Рог, ШГШ/, научной конференции :ДГРЙ ТГ'Лг.

Публикации. Основные положения диссертационной работы опубликованы в 4 работах:.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав и заключения, иотокешьг: на ^23 страницам машинописного текста,

включает 21 таблиц 36 рисунков, список литератур« из 62. нгж'еновгнлй.

ОСНОВНОЕ ШДЕШЖ РАБОТЫ

Особенностью наклонных и крутопадащих рудных тел Джезказгана является сложность геометрии наклонных залежей, представленных, главным образом, флексурами - однобокими коленчатыми моноклинальными складками слоев горных пород, возникших вследствие перемещения одного участка земной коры относительно другого в вертикальном направлении без разрыва сплошности между ними. Как уже отмечалось, применяемая в настоящее вреда камерная система с закладкой имеет ряд недостатков. Кроме того анализ трудовых и материальных затрат по основным операциям показал, что данная технологическая схема с точки зрения увеличения производительности практически исчерпала себя и для дальнейшего увеличения эффективности отработки флексур требуется новая, более совершенная технология.

Выбор наиболее рациональной, экономически эффективной технологии отработки невозможен без научно обоснованного решения вопросов управления горным давлением в процессе ведения очистных работ,- Нерешенными вопросами управления горным давлением при отработке флексур являются:

- допустите пролеты камер по простиранию флексуры. Боль-.шой объем горноподготовительных работ при существующей технологии обусловлен ограничением величины пролета камер по простиранию в пределах 15-20 н;

- допустимые пролеты камер по падению флексуры. Необоснованное занижение пролетов по падению приводило к потерям или консервации значительных объемов запасов в "мостах" или в нижней части флексуры;

- отказ от применения системы подэтатаых штреков с расположением камер по простиранию из-за невозможности обеспечения устойчивости буродоставочных штреков, что обусловило применение более трудоемкой системы подэтажных ортов;

- отработка флексур без учета влияния последствий ведения очистных работ на устойчивость примыкащих пологих участков, отработанных камерно-столбовой системой.

Для решения этих вопросов необходимо было проведение исследований по изучению геомеханических условий отработки флексур и последствий ведения горных работ во флексуре. В связи с этим были намечены следущие работы:

б

I/ исследование геомехешческих условий отработки флексур-ных зон;

2/ определение рационального способа проведения выработок при подготовке флоксурных зон к отработке;

3/ определение параметров кшлерной системы разработки с расположением камер по простиранию без закладки выработанного пространства;

4/ определенна экономически,обоснованных областей рационального применения конкурентоспособных систем при отработке фтексурных зон.

Флексуры, являясь иликаткзкшто тектоническими нарушениями, разбивают центральное рудноа поле месторождения на крупные блоки и имеют азимуты простирания от 0° до 30°, В пределах центрального рудного поля расположено десять флексур: Петровская основная, Петровская вторая, Петровская западная, Златоустовс-кая центральная, Западно-Крестовская, Раймундовская, Восточно-Крестовская, Анненская, Южная, Восточная. Формирование флексур происходило в результате вертикальных подвижек блоков кристаллического Фундамента в условиях мопргого перекрывающего чехла средне- и верхнепалеозойских пород. Тектонические напряжения, приводившие к сколам в жестком фундаменте, создавали в налегающих породах среднего и верхнего палеозоя зоны флексур. Одной из характерных особенностей массивов флексуряых зон является повышенная трещиноватоеть пород, которая в значительной степени определяет несущую способность и устойчивость пород, оказывает влияние на природное поле напряжений в массиве. Структурная на-рушенность массива горных пород во флексурах изучалась в подготовительных и нарезных выработках панелей Ю-7ф и Ю-1ф шх.65 /Петровсная вторая флексура/, Ш и 9ф их.57 /Восточно-Крестовская флексура/, 2бф шх.55, 12ф шх.57 методом массовых замеров. По результата?.! шахтных замеров выделено три системы .трещин. Общая характеристика трещинной структуры массива формулируется в следутацих положениях:

а/ подавляющее большнство трещин внутри флексуры имеет простирание, согласное с простиранием флзксуры;

5/ трещины, секуче флексуры /вкрест простирания/, встречающая значительно реже и приурочены, к участкам изменения амплитуды сдвига крыльев или выклинивания флексур;

в/ наиболее ярко представлена I система послойных трещин, согласная с напластованием слоев. Угол падения трэи^н это* систем согласуется с падением слоев погод /от пологого на

' ' 7

крыльях флеясурн, до- крутого в центре флексуры/,

г/ треирдаы П системы, согласной с направлением сдвига во флексурной зона, представлены менее ярко, чем I•системы, но интенсивность их в 2 раза выше. Зто трещины меньших размеров, но встречаются более часто.

д/ третршы Ш систзмн оперяют I систему и представляют собой плоскости, по которым происходило ветвление или слияние трещин I систеш.

Используя кинематический метод и основываясь на представлениях об образовании зон флексур реконструирована тектоническая ситуация в период формирования флексур. Исходными данными для кинематического анализа тектонических напряжений являются ориентировки поверхностей разрывов и векторов сдвиговые смещений по ним. Во йлексурной зоне пару сопряженных сдвиговых подвижек образуют трепрны I и П систем. Линия пересечения плоскостей трещин этих систем определяет в пространства направление действия среднего по величине тектонического напряжения (¿£ , то есть в данном случае субгоризонтально, по направлению простирания флексур, Максимальная и минимальная компоненты напряжений ле?.:ат в плоскости, нормальной к оси простирания флексур. В результате расчетов направление действия максимального по величине напряжения оказалось близким по вертикали.

С целью исследования современного напряженного состояния массива внутри Флексуры были выполнены натурные замеру действующих напряжений методом разгрузки в варианте торцевых измерений внутри флексуры Петровская вторая в панели Ю-?ф шх.вб в период нарезки камер. По результатам натурннк измерений действующие напряжения составляют: 1,35 ^ Н - горизонтально по простиранию флексуры; 1,1-^Н - под углом 22° вкрест простирания; ¿ь ~ П0Д углом 68° к горизонту. Полученные данные подтверждают установленные ранее /Чабдарова Ю.И., Букин А.Н./ закономерности природного поля напряжений пологих частей Джезказганского месторождения в следующих положениях: максимальные главные напряжения действуют горизонтально по простирания флексуры; напряжения, действующе вкрест простирания флексур, являются средними по величине; напряжения, близкие к вертикали, равны

Сопоставление древнего и совречешого поле?' напряжений по-казпвает, что ориентировка главных напряжений изменилась.

Произошел поворот осей главные напряжений и изменение абсолют-гак значений компонент природного поля напряжений.

Упругие свойства флексур изучались в панели ¡С-7ф их.65 ультразвуковым методой. Измерения проводились в трех параллельных скважинах глубиной 3 м. Сопоставление экспериментальных и расветных /по К.В.Руппенейту/ значения модуля деформации во Алексурной зоне свидетельствует о достаточной сходимость результатов с учетом точности измерений ультразвуковым методом. Мо,пули деформации во Флексуре в плоскости трещин и по нормали к ней ' составили соответственно Е|ф» 1,4х10%Па и З^3 0,4х10"%Ла. Сравнение их с аналогичными значениями Е^п= 2,44хкЛи1а и Е^ 0,бхЮ^Ша на пологих участках свидетельствует о том, что абсолютные значения мо,дулей деформации для пологих эаленей превышал? соответствующее значения для флексур в два раза, что объясняется повышенной треищоватостью флексурных зон. Проведенные расчеты и сравнение результатов показали, что фяексурная зона представляет собой структурный элемент массива с практически той же степенью анизотропии как и прилегающие пологие участки, но с более низкими абсолютными значениями модулей деформации и с поворотом осей анизотропии на угол, соответствующий углу падения слоев во флексуре.

Опыт эксплуатации флексурных зон выявил проблему поддержания кровли и бортов выработок, пройденных по простиранию флексур. Такие выработки не обладают дбстаточной устойчивостью и разрушаются, что выражается в интенсивник вывала;? блоков различных размеров из кровли и бортов по плоскостям Г и П систем тре-щли. Это объясняется тем, что в условиях.сильной расчлененности массива при проходке штрека по простиранию флексуры происходит обнажение трещин по всей длине выработки. В этих же условиях устойчивость ортов, пройденных вкрест простирания флокоуртз не вызывает проблем, так как в этом случае обеспечивается заделка концов третья в бортах выработки и не происходит обнажения отдельных плит. Ранее для предотвращения вывалов из кровли было предложено проходить выработки под некоторым углом к простиран™ флексуры, .то есть в виде ломаной линии. При этом обеспечивается заделка концов греищ в стенкаг выработки, что предотвращает вы-валообразовэдие вдоль оси выработки. >

, Для определения оптимального угла заложения зигзагообразных выработок проведено численное моделирование методом локальных

о

вариаций усточивости массива вокруг выработки, пройденной во флексурной зоне при различных угла;: встречи между осью выработки ■и простиранием основной системы трещин. По результата'-! моделирования установлена зависимость объемов вывалов от угла заложения выработки. С увеличением угла встречи объем вывалов снижается, но увеличивается общая длина выработки. Оптимальный угол заложения выработки определен по минимуму суммарных затрат на проходку и уборку вызалов /рисЛ/ и находится в пределах 25-35?

Опыт отработки гелексурньгх зон с закладкой показывает, что на прилегающих участках формируется зона опорного давления с максимальной концентрацией на'верхнем крыле флексуры. Для предотвращения разрушения междукамерных целиков в прилегающих панелях на границах Флексуры необходимо оставлять жесткий барьерный целик, что приводит к дополнительным потерям руды. При оставлении разделительного /податливого/ целика отработка камер во йлексурной зоне приводит к значительны!.! сдвижениям налегающего массива и обрушениям на прилегающих участках по верхнему крылу. Это означает, что закладка флексурных зон не обеспечивает сохранение устойчивости прибегающих участков. Наиболее перс-пектпвным представляется переход от поддержания выработанного пространства закладкой к его погашению обрушением или поддержанию рудными целиками с отработкой камер по простиранию. Обрушение налегавшей толщи наиболее перспективно на пологих флексурах ! с углами падения до 45°/, поддержание рудными целиками -на крутых флексурах /с угламч падения более 50°/. Оптимальными условиями применения системы с обрушением являются участки, на которых прилегающие к флексуре панели по состоянию ЖЦ являются ослабленными и требуют погашения, а по1 рхность над участком обрушения не нуждается в сохранении. Тогда отработка Флексуры системой с обручением обеспечивает естественное попутное погашение прилегающих к ней участков. В конечном итоге появляется возмо!глость управления сдвижением .массива. Для этого необходимо рассматривать флексуру и прилегающие пологие участки как узел, связанный единым геомеханическим процессом, предусматривая отработку всего узла в определенной последовательности я по единой схеме с учетом геомеханических последствий отработки.

Управление кровлей рудными целиками по падении флексуры экономически э'тпект::вно в тех случаях» когда устойчивость висячего бока позволяет создаэать больш-ю обнажения кровли камер.

10

Данная токологическая схема предполагает подготовку камер по простиранию штреками, поэтому для обеспечения ее работоспособности по фактору устойчивости подготовительных выработок рекомендуется применение зигзагообразных итреков. Устойчивость обнажений кровли выражается через прздедьньй пролет. При отработке фляксурных зон линитирукяцин является предельный пролет по падении Если создаваемкй пролет камеры по падению то пролет камеры по простиранию Л теоретически мояет быть бесконечным. Если 6>(Ц> , то воз.могкны два варианта:-

а/ ограничивая высоту камер по падению пролеток пролет камер по простиранию кояет быть скол^угодко большим, то есть Флексуры можно отрабатывать сплошной системой без оставления целиков, ориентируя длинную ось камеры по простирания;

б/ отрабатывать Флексуру на всю наклонную высоту & , ограничивая при этом камеру по простирании пролетом 0., который определяется через эквивалентный пролет £з/по Б»Д.Слесареву/, если принять Тогда допустимый пролет камера по простиранию рекомендуется определять по Фосггае:

Величина предельного пролета камеры по падению определяется по известной форг.^улэ А.А.Борисова.

Для подтверждения правомочности рекомендуемой методики определения допустимое пролетов катар по простиранию-через'эквивалентный и предельный пролеты проанализирован накопленный опыт по созданию болыотс пло'ладэй обнахекнй висячего бока камор во йлексурньк зонах Джезказганского .месторождения. Все случаи отработки камор во флексурах считались промышленными экспериментами. По факту известен геокеханический результат каждого эксперимента: сохранилась ли устойчивость данного обнажения или произошло обрушение. Совокупность параметров обнаяений и результатов опытов, которые образует Сазу экспериментальных данных, сопоставлялась с расчетами по предложенной методике. Из проведенного анализа следует, что все наблюдаемые в натуре состояния обнзденяй висячего бока камер во Флексуре не противоречат теоретической оценке их устойчивости, то есть все устойчивые пролеты по факту попали в область теоретически устойчивых обнажений, а все обрувившиеся в натуре пролеты находятся в области неустойчивых обнажений. Результаты проведенного анализа подтверждают правомерность использования пезгиютанно^ методики расчетов предельных поолетов кровли

II

камер во флексурах.

Для податахания больших по площади обнажений кровли камер требуется оставление мездукамерных целиков ленточной Форш, расположенных длинной стороной по падению флексуры. Нагрузки на целики йормируягся путем перераспределения компонент природного поля напряжений пекду поверхностями камер и целиков. При расположении длинной стороны целиков по падению флексуры соотношение линейных параметров камер и целиков позволяет рассматривать плоскую задачу теории упругости только в одном сечении -по нормали к падению в сечении П-П /рис.2/, в плокости которого действуют две компоненты природного поля напряжений: максимальная по- величине /по простиранию (флексуры/ и - средняя по зеличяне /по иориали к падению флексуры/. Минимальная компонента с>3 действует по падению Флексуры по нормали к плоскости сечения П-П. Таким образом, в сечении 1-1 вкрест простирания флексуры нормальная и касательная составляющие нагрузки на целики определяются по формулам:

где оС - угол яезду плоскостью контакта целика с в'дещащяш

породагш и направлением действия минимального главного напряжения в нетронутом массиве горних пород, град;

0-,С - иирина соответственно камер и целиков, и;

Ки - коэффициент нагрузки, покайывающпй какая часть природного поля напряжений перераспределяется на целики. По данным наших исследований природного поля напряжений во флексурах можно заключить, что во всех случаях с/. --= 0- Тогда формулы /2/ упрощается до следующего вида:

т? — о

Отсюда следует, что благодаря специфическим условиям природного поля напряяешЗ во флексурах, внражаящамся в совпадении направлений действия главных напряжений основным элементам залегания флексуры, нормальную нагрузку .на целики во флексуре определяет только одна средняя по величине компонента ¿ь а касательные напряжения в плоскости контактов целиков с вмещащими породами отсутствуют. Для определения коэффициента нагрузки К,н, показывающего какая часть средае8 но величине компоненты природного

" 12 -

АО

30 •

20 -

10

¿1 , ЕМ& ¿■$ 5

теп

т

о•

30*

л_1_

60'

30"

РисЛ. Зависимость суммарных приведенных затрат на проходку выработки от угла встречи.

<5

у ^

Рис.2. Расчетная схема для определения нагрузок на целики

поля напряжений <¿4 участвует в формировании нормальной нагрузки ка целики, были, проведены расчеты по методике В.Н.Одинцева. Результати проведенных расчетов показывают, что коэффициент нагрузки практически не зависит от соотношения ширины камер и целиков и в среднем составляет 0,9. То есть ленточные целики,' расположенные по падению Флексуры и разделяющие ка\:еры, ориентированные по простиранию флексуры, воспринимают на себя 9(% всей нагрузки и только оставшиеся ШЛ формируют в прилегающем ' массиве зону опорного давления'. Следовательно отработка флексур ^ поддержание:;! выработанного пространства кесткиш рудными це-ликш.ж оказывает незначительное влияние на прилегающие к отра- '. батываемой панели участки. Таким образом, если планируется отработка фявксурной зоны, у которой пралегазяцие пологие.участки залеки -тае отработаны камерно-столбовой системой, то в целях предотвращения нарушения устойчивости ЖЦ на прилегакярх участках наиболее приемлемой технологией отработки флексурной зоны является система подэтажкых штреков с расположением длинной сто. рокы камер по простиранию флексуры с подцорнание?* налегающей толщи ленточными целиками по падению флексуры. Расчет ширины целиков производится по заданному пролету камер и отрабатывае-■ мой мопноста из -условия действия на контактах нормальной нагрузки с учетом требуемого коэффициента запаса прочности по принципу, аналогичное методу акая.Л.Д.Шевякова:

где а - заданный запас, прочности;

О. - пролет камеры по простиранию, м;

¿>и - прочность руда на скатив, МПа;

Ь мощность рудного тела, м.

С целью болев эффективного управления горным давлением при отработке флексурних зон рекомендованы и про- та промышленные испытания системы с обрушением и подэтажных штреков с расположением камер по простиранию и оставлением рудных целиков. Пред-лог.знине" варианты систем не отрицают возможности применения существующей технолога« и в совокупности с ней представляют собой комплекс систем, разработанный на основе обоснованная рациональных способов управления горным давлением с целью обеспечения максимально возжетой экономической эффективности в зависимости от конкретных гоногеологических и геомеханяческих условий. При

'14

отработке Флексурннх зон системой подэтатлак штреков с расположением камер по простиранию и оставлением рудных целиков, залезь' по вертикали разбивается на подэтажи, высота которых. обусловливается достаточной эффективностью буровзрывных работ. Подготовка осуществляется проведением буродоставочного штрека зигзагообразной формы и отрезных восстшо^к для разделки отрезной щели, располагаемой в торце камеры. По простиранию залежь разбивается на камеры с оставлением междукамерннх целиков. Допустите устойчивые пролеты камер и параметры ЖЦ рассчитываются по изложенной методике. Представленный вариант 'рекомендуется для отработки крутопадагощях флексур при относительно небольшом содержании полезного компонента и необходимости подцеркания налегающего массива и поверхности. В случае применении системы с обрушением возможны два варианта. При первом варианте отработка производится в отступающем порядке всплошную без разделения Флексуры на камеры. Этот вариант обеспечивает высокую интенсиз-ность и производительность горных работ, шнимальнме затраты на нарезные и подготовительные работы, уменьшаются до минимума временно неактивные запасы. При использовании второго варианта залежь по простиранию делится на камеры. После выемки запасов камер отрабатываются междукамерные целики с погашением выработанного пространства обрушением калегаетце?! толн^и* Для второго варианта характерным является получение более.высоких показателей извлечения, так как выпуск руды под обрушенными порода?.® производится только во время отработки запасов кеждукамерных целиков.

Возможность применения той или иной системы разработки зависит от совокупности горногеологических, геомехакическкх и техникоэкономическйх факторов, которые обусловливают область рационального применения данной систеш. Для обеспечения максимальной экономической эЗЛективности отработки запасов флексур-ных зон была проведена сравнительная экономическая оценка рекомендуемых вариантов технологии отработки. В качестве основного критерия оценки экономической эффективности сите« принят показатель приведенной прибыли от промышленного использования I т балансовых запасов. Для сравнительной оценки вариантов систем использован метод экономико-математического моделирования, раз-

15

гс.Сс??:"" Г'/, ЛН Уг^аггстан?.. Б рззу;.:> гате реализации модели на гш ус.'.тоъ.-лп области рационального применения предяагаз-и.тх скстеу. разработки. При сравнении всех трен систем, входя-щлг в рекомендуемы? комплекс, система разработки с оставлением рудных целиков обеспечивает максипалыше значения приведенной прибыли при отработке запасов с содержанием металла 0,5-К. При содержании полезного компонента более В4 предпочтительные является использование системы с обручением в:.'е":а«з1,р;и пород. Сис-теча разработки с закладкой по экономической эффективности уступает системе с обрушением. Но в тех случаях, когда применение систето; с обруиенкеи невозшзено /наличие перекрывающих за-лекей, застроекность поверхности и др./, то есть при сравнении систем с закладкой и оставлением рудных целиков, использование систеда с закладкой при отработке запекей средней и большой мощности с содержанием 2-2,5?» дает более высокие показатели прибыли, чоч система, с оставлением целиков. Таким образом, предлагаем"! ко.ллекс систем разработки при эксплуатации флексурдах зон с учетом определенных областей рационального применения позволяет осуществлять наиболее экономически объективную отработку флексур в зависимости от конкретных горногеологических, геомеханических и других факторов.

Рекомендуемые дня промышленного внедрения варианты отработки с обрушением и подэтаглыми штреками с расположением камер по простиранию и оставлением рудник целиков прошли опытно-промышленную проверку на рудниках НПО "Дтсезказганцветает". Результаты внедрения подтверждают как достоверность теоретического обоснования применения предлагаемых вариантов технологии, так и их экономическую целесообразность и промышленную работоспособность. • .

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе в результате проведениях теорети-. чоских и экспериментальных исследований решена актуальная задача выбора рациональной технологии отработки гТшексурннх зон Джезказганского месторождения на основании изменения способов управления горным давлением. '

Комплекс исследований, выполненный с целью определении экономически эффективных вариантов технологии разработки флексур-

ных зон, позволил получить следущке научные и практические результаты:

1. В результате изучения геомеханяческкх услозяй отработки Флексур установлено, что:

- ориентировка направления действия главных напряжен'/,?, в современном полз напряжений по сравнению с древним природой полем напряжений изменилась - произошел поворот осе" ориентировки действия главных напряжений вокруг оси горизонтальной компоненты и изменились абсолютные значения составляя;?« природного моля напряжений;

- флексурная зона представляет собоЧ структурный элемент массива с практически той же степенью анизотропии как и прилегающие пологие участки, но с более низкими абсолютными значениями модулей деформация и с поворотом осек анизотропии на угол, соответствующий углу падения слоев во флексуре;

- на устойчивость выработок, пройденных во ■•таексурно": зона, главным образом оказывает влияние структурная нарушенность массива внутри флексуры.

2. Определен оптимальный угол заложения зигзагообразно" выработки, прозодимой по простиранию блексурн, и обеспечивающей более высокую устойчивость кровли и бортов по сравнению с прямолинейной, которой находится в пределах 25-35°.

3. Нормальную нагрУзкУ на "ШЦ во птлексуре определяет только средняя по величине но;.шонента , а касательные налрлгекия в плоскости контактов ЖЦ с вменгаахци?.® порода».® отсутствуют, что обусловлено совпадением направлений действия глазные напряжений с основными элементами залегания Флексуры.

4. В результате проведенных исследований предложена методика определения предельных пролетов кровли камер и ширины целиков.

5. Предложен комплекс систем разработки для эксплуатации Злексуржк зон, позволяющий осуществлять эффективное управление горнш давлением при отработке Флексур.

6. Определены области рационального применения предлагаема- вариантов отработки ^лексурных зон, позеоляэтшз получать максимальную эноножческузо эффективность в зависимости от конкретных горногеологяческнх условий отработки.

7. В результате применения предложенного варианта систомч

с обругавшем при отработке запасов панели 12ф пи.57 получен экономический оффакт в размере 482,4 тыс.руб.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Совершенствование технологии добычи руды при отработке Ллексурнцх зон.- В сб.Теория и практика проектирования,строительства и эксплуатации высокопроизводительных подземных рудников.-М. ,МГИ,IS90,с.19-20.

2. Способ разработки месторождений полезны:-: ископаемых. Авторское свидетельство по заявке fP 4807870/03, положительное решение от 21.09.90г. Соавторы Борщ-Кошониец В.И.,Макаров А.Б., Мякишев B.C.

3. Повышение эффективности разработки флексурных зон,- В сб. Проблемы горного давления на больших глубинах при ведении подземных и открытых работ. - Кривой Рог, НИГШ,1990,с.34.

4. Гоомеханические условия отработки флексурных зон Джезказганского месторождения.-"Горный журнал",№12,1990. Соавтор Мякишев B.C.

Подписано к печати 18.02.92 г. Тираж 100, зак. 194 Типография МЮ РФ