автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.11, диссертация на тему:Оценка напряженного состояния и прогноз удароопасности массива пород в Хайдарканского месторождения

НАЦИОНАЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ НАУК КЫРГЫЗСКОЙ РЕСПУБЛИКИ

ИНСТИТУТ ФИЗИКИ И МЕХАНИКИ ГОРНЫХ ПОРОД

Р Г Б ОД

о О ГС'1 т^т

— (- и»_ 1 ? 1.1ч/ На правах рукописи

ЯЛЫМОВ Руслан Нариманович

ОЦЕНКА НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ И ПРОГНОЗ УДАРООПАСНОСТИ МАССИВА ПОРОД ХАЙДАРКАНСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ

Специальность: 05.15.11 — Физические процессы горного производства

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Бишкек — 1997

Работа выполнена в институте физики и механики горных пород Национальной Академии Наук Кыргызской Республики.

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор, академик НАЛ Киргизской Республики Айтматов Ильгиз Торокулович

Официальные оппоненты: доктор технических наук

> Ташбаев Кушбакали Такибаеьич

кандидат технических наук, доцент Чунуев Ишимбай Карыбаевич

■ Ведущая организация: "Госгортехнадзор" при МЧС и ГО Кыргызской Республики г. Бишкек

Защита диссертации состоится 17." октября 1997 г.. в 9-00 часов на заседании Специализированного совета Д. 05. 97. 60 при Институте физики и механики горных пород.НАН Кыргызской Республики по адресу: 720815, г. Бишкек ул. Медорова 98.

- С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института физики и механики горных пород.

Автореферат разослан " 2ь« (хС'Шихо. 1997 г.

Учены»! секретарь

Специализированного Совета, у

кандидат технических наук О.В. Никольская

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актувлыюсть.темы Одним г:з основных направления экономического развития Кыргызской Республики является наращивание темпов добычи полезных ископаемых. Особое значение в решении этой задачи придается повышению эффективности и обеспечению безопасности горного производства. При разработке рудных месторождений Республики в связи с развитием и углублением горных работ, большим разнообразием геологических и горнотехнических условий., нали-' чием высоких тектонических напряжения в массиве и рядом других факторов все более остро-встает проблема прогноза и борьбы о динамическими формами проявления горного давления в том числе и горными ударами.

Анализ опыта работы зарубежных и отечественных рудников показывает, что с углублением горных работ динамические проявления горного давления наблюдаются на многих рудниках мира, в том числе на рудниках Кыргызской Республики. Глубина их появления колеблется в пределах 250-600 м и более. Характерным для всех ударопасных месторождений является то, что о углублением работ до появления динамических форм, происходит рост количества статических проявления горного давления. Динамические проявления происходят при различных системах разработки, однако наибольшее количество горных ударов отмечено при системах с естественным поддержанием. Общепризнано также, что на удароопасных месторождениях имеются породы и руды с высо-соа упругими свойствами, способные к хрупкому разрушению под нагрузкой, а также достаточно высокие напряжения в нетронутом массиве.

Опыт борьбы с горными ударами на рудных местороадениях показывает, что своевременный прогноз удароопаснос'ги местороэде-ний является одним из коренных вопросов обеспечения безопасности горны* работ.

Актуальна эта проблема и для Хайдарканского месторождения: сложное геологическое строение, разнообразие условий залегания н физико - механических свойств пород, резко выраженный рельеф поверхности, проявление современных тектонических процессоз, которые существенно влияют на напряженное состояние массива пород. В геологическом строении Хайдарканского-месторождения принимают участие различные породы, большинство из которых отличаются высокой прочностью и хрупкостью. В связи с этел, учитывая пер-

спективу развитая поземной дооычи руд на Хайдарканских рудниках проблема, связанная с установлением удароопасности пород ц определением критической глубины,на которой еозмокны динамические формы проявления горного давления, приобретает первостепенное значение.

Решению этой важной научно-технической задачи и посвящена диссертационная работа, вкполняваэяся автором в соответствии с плановыми научными темами: "Установление основных закономерностей формирования напряженного состояния массивов пород и определение условий возникновения динамических форм горного давления"(М Рос. регистрации 31093415, 1931-1935 гг.), "Создание интенсивных методов разработки рудных мосторо-каний на больших глубинах" (К Гос. регистрация 01.9.100С5310, 1986-1990 гг.), "Геомеханическое обоснование технологии разработки рудных месторожений при кокллексном освоении не.др в горных районах" (И Гос. регистрации РК 01.9.10040731, 1991-1994 гг.). "Разработка научно-методических и нормативных положений проектирования и создания технологий рационального освоения месторождений полезных ископаемых горных регионов Кыргызстана в рыночных условиях. (Ы Гос. регистрации РК 0000357 1995-97 гг).

Целью., работы является установление удароопасности пород и глубины динамических проявлений горного давления для разработки своевременных мероприятий, обеспечивавших безопасность горных работ при эксплуатации Хайдарканского месторождения.

Задачи исследований

1. Выявить закономерности распределения напряжений в массйве пород и изменения их с глубиной на Хайдарканском месторождении.

2. Установить основные еиды и формы проявлений горного давления на разных горизонтах подземных рудников.

3. Определить удароопасность пород, слагающих месторождение.

4. Выявить уровень напряженности массива в зависимости от интенсивности дискования керна при геологоразведочном бурении с поверхности.

5. Установить критическую глубину динамических проявлений гор -ного давления.

Основная идея работы состоит в использовании закономерностей распределения напряжений в массиве, склонности горных пород к хрупкому разрушению и зависимостей интенсивности дискования керна с глубиной для установления удароопасности пород и глубины динамических проявлений горного давления.

Методы, исследований включают анализ и обобщение опита отработки ударсопасных месторождений и литературных источников, проведение экспериментов в лабораторных и шахтных условиях с применением инструментальных измерений, визуальные наблюдения за состоянием камор и целиков, аналитические исследования к статистическую обработку экспериментальных данных.

Научные., положения, выносимые на защиту:

1. Формирование природного поля напряжении в массиве Хайдаркап -ского месторождения происходит под влиянием тектонических процессов и напряжений, обусловленных действием веса налегающих пород. Горизонтальные напряжения, по сравнению с гипотезой А.Н. Днннпка, повышены и не равны мекду собой. Средние значения вертикальных и горизонтальных катгрякениЛ с ростом глуб;гны возрастают по линейному закону и численно определяются: вертикалы-ше-Оз = 7Н; горизонтальная составляющая в меридиональном напрэвлекии-о* = 1,2 7Н, в широтном-оу = 0,9 7Н.

2. При бурении геологоразведочных скважин с поверхности с ростом их глубины, за счет повышенных горизонтальных напряжений в массиве, происходит дискование керна с постоянные увеличением количества дисков и уменьшением их толщины. На глубинах 450-1500 м толщина дисков уменьшается по линейной зависимости, а рост количества дисков описывается показательной зависимостью от глубины.

3. Хайдарканское месторождение по интенсивности основания керна, уровню напряжений в массиве и склонности пород к хрупкому разрушению с глубины 700 м относится к угрожаемому по горным ударам.

Научиая_но;язна работы:

Выявлены закономерности распределения исходных полей напряжений в массиве пород Хайдаркзнского месторождения, отражащпе количественные связи мекду напряжениями и глубиной".

Установлены количественные зависимости изменения числа опасных проявлений горного давления с тостом глубины разработки.

Установлены зависимости изменения напряженности массива от интенсивности дискования керна при геологоразведочном бурении с поверхности, основанные на уменыпеши толщины дисков и увеличении их количества с глубиной.

Выявлены критерии оценки удароопасности пород, основанные на взаимосвязях между напряжениями и деформациями и линейном характере деформирования пород под нагрузкой.

Достоверность..научных.положений, выводов и рекомендаций подтверждается комплексным подходом при выполнении исследований,

представительностью объема экспериментальных работ, проведенных в шахтных условиях и согласованностью результатов расчетов с опытными данными.

Личный.вклад, автора состоит в выявлении закономерностей распределения исходных напряжений в массиве пород Хайдарканского местороадения; установлении зависимостей количества опасных проявлений горного давления с глубиной разработки; определении разновидностей пород, склонных к хрупкому разрушению; установлении зависимостей изменения интенсивности дискования керна с глубиной; установлении критической глубины динамических проявлений горного давления на Хайдарканском месторождении; обосновании защищаемых положений, выводов и полученных результатов, составлении методических документов.

Практическая ценность работы

1. Разработанная методика расчета исходного напряженного состояния массива перод дает возможность принимать оптимальные технические решения при проектировании, строительстве и эксплуатации рудников.

2. Установленные зависимости количества проявлений горного давления с глубиной позволяют повысить безопасность очистных работ и нормировать показатели разубоживания руда.

3. Обоснованные критерии оценки удароорасности пород позволяют осуществить дифференцированный подход к выявлению ударо-опасных участков местороадения.

4. Установленная глубина динамических проявлений горного давления дает возможность на стадии проектирования разработать своевременные мероприятия по предотвращению опасных проявлений горного давления, в том числе и горных ударов.

Реализация .работы

Для практического использования составлены: "Методическое руководство по определению исходного напряженного состояния массива пород при проектировании рудников в горных районах","Методическое руководство по определению показателей разубоживания руды на подземных рудниках Хайдарканского Государственного акционерного общества", которые внедрены на Хайдарканском ГАО.

Рекомендации по оценке удароопасности пород и определению критической глубины динамических проявлений горного давления использованы при составлении ТЭО и проекта разработки нижних горизонтов Хайдарканского месторождения.

Результаты исследований могут быть использованы при проек-

тированш и эксплуатации других рудных месторождений с аналогичными горногеологаческими условиями.

Апгюбация._работы

Основные результаты исследован:!® и научные положения диссертации обсуждались и получили одобрение на VIII Межреспубликанской научной конференции молодых учетах (Фрунзе, 1586 ), на научно -технической конференции "Основные направления повыав1ШЯ технического уровня и экономической эффективности производства на пред -приятиях цветной металлургии" (Ташкент, 1981), на Всесоюзной конференции по механике горных пород (Фрунзе, 1939 г.), на Всесоюзном научном семинаре по горной геофизике (Ткибули, 1931 г.), на Секции Ученого совета Института физики и механики горних пород HAH Кыргызской Республики (Бишкек, 1992-1997).

Публикации. Основное содержание диссертации отражено в 13 опубликованных работах.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и трех приложений,содержит 177 страниц машинописного текста, включая 33 иллюстрации, 27 таблиц, список использованной литературы из 121 наименования.

Автор выражает глубокую признательность научному руководителю академику И.Т. Айтматову, за зкимание и советы при работе над диссертацией, а также сотрудникам лабораторий "Прогнозирования удароопасности месторождений" и "Подземной разработки рудных месторождений" Института физики и механики горных пород HAH Кыргызской Республики за содействие и помощь при выполнении данной работы.

Основное._содержание .работы.

В мировой горнорудной практике в настоящее время прослеживается тенденция по вводу в эксплуатацию месторождений на больших глубинах со сложными горногеологическими условиями. При переходе на более глубокие горизонты основным вопросом становится проблема горных ударов и меры предупреждения проявлений горного давления в динамической Форме.

Условия появления динамических явлений, закономерности распределения исходных полей напряжений в массиве пород и механизм Формирования очагов горных ударов рассмотрены в работах: Авершина С.Г., Айтматова И.Т., Бронникова Д.М., Борщ-Компониец В.И., Влоха К.П., Ержанова Ж.С., Ермекова Т.М., ЗКумабаева Б.Ж.; Замесова Н.Ф., Ковогулова К.Ч., Кузнецова C.B., Курлени М.В., Линькова A.M., Маибетова Ш.А., I-'ансурова В.А., Маркова Г.А.,

Петухова H.H., Такибаева К.Т., Турчанинова И.А., Чабдаровой Ю.И., Шемякина Е.И., Бенявски З.Т., Лимана Е.Р., Хаета К. и др.

Полученные .результаты позволяют в целом представить картину распределения напряжений, оценить степень удароопасности пород и осуществить прогноз на глубину, но в каждом конкретном случав необходимы количественная оценка нащмтто-дефорг.глрованного состояния массива и его удароопасности для разработки своевременных мероприятий по предотвращению горних ударов.

При установлении удароопасности месторождения большое значение млеет правильное представление о естественном поле напряжений в нотронутом массиве горных пород.

На Хайдарканском месторождении было проведано большое количество экспериментальных работ Институтом физики и механики горных пород HAH Кыргызской Республики и другими организациями. Исследованиями Айтматова И.Т., Барковского В.М.,Вдовина К.Д., Кожогулова К.Ч., Ма,.,бетова Ш.А., Степанова В.Я., Рогожникова О.В. Чунуева И.К., Ялымова Н.Г. установлены количественные данные напряженного состояния пород но отдельны?,i горизонтам подземных рудников. Однако эти эксперименты проводились на средних глубинах 150-300 м, не выявляя картины распределения напряжений на верхних и глубоких горизонтах. В связи с этим нами проведены экспериментальные измерения напряжений и итольне 32, пройденной в южном склоне горы Катран на отметке 1950 м и в квэрзлаге 640 рудника N 2 на'глубине 400 м.

Определение напряжений в массиве производили методом разгрузки по схеме ВНЖИ. В процессе проведения экспериментальных работ после обуривання керна и снятия показаний деформаций, его извлекали из сквашшы и помещали в нагрузочное устройство, где производили обратно кераа. В процессе нагрукения и разгрузки керна фиксировали показания датчиков, той же самой розетки, что к на забое сквакины, которая в данном случаэ остается на торце корна. Это давало возможность непосредственно в шахтных условиях оценить качество приклеивания тензорэзисторов, выявить возможные дефекты, определить характер дефоршрования, изотропность породы и модуль упругости в плоскости измеренных дефорлаций.

В результате экспериментальных работ получены следующие величины: по первому экспериментальному участку в штольне 32 вертикальные напряжения равны 2,9 МПа, горизонтальные: ох = 3,3 МПа, оу = 0,8 МПа, где максимальные напряжения ориентированы в меридиональном направлении вкрест простирания хребта Катран.

По второму экспериментальному участку на глубине 400 м в квершлаге 640 рудника N 2 вертикальные напряжения равны 10,2 Ша, горизонтальные оу = 11,7 МПа, ок = 12,0 МПа, где максимальные напряжения также ориентированы п меридиональном направлении.

Для прогнозирования распределения напряжений в массиве с увеличением глубины были обработаны данные по измерению напряжений, полученные на Хайдарканском месторождении нами и другими авторами. В результате статистической обработки более 1100 экспериментальных данных и расчетов по зависимостям А.Н. Дтпткв, Н. Хаста и И.Т. Айтматова построены графики изменения напряжений в массиве пород с глубиной (рис. 1). Как видно из графиков, вертикальные напряжения, измеренные на разных глубинах, соответствуют расчетным и практически равны давлению веса налегающих пород. Величины горизонтальных напряжений, определенных экспериментально, по своим значениям в 3,0-4,0 раза превышают напряжения, рас-читвннне по гипотезе А.Н. Динника, однако в 2,0-3,0 раза меньше, чем расчетные по зависимостям Н. Хаста. Наиболее близки по зависимостям И.Т. Айтматова, но до глубины 300 м так не отличаются в 1,5-2,0 раза.

-I'-—- -—.г; 1! к г гтллы i'. iC /»/vi <■!'-:'' о 7---i VW." а: ti ii-ii-: .".AI tf 1/n

По /м 111-1 л 'i; м! у и.т

Рис. 1 Изменение напряжений с глубиной. На основе коррёляционного анализа экспериментальных данных установлены зависимости изменения напряжений в массиве .с глуйшсЯ. Еыяв 79НЭ, что зязчвкгл горизонтальных и вертикальных

напряжений с ростом глубины возрастают по линейному закону. Изменение средних значений главных нормальных напряжений количественно определяются зависимостям!: вертикальная составляющая равна оа = 7 Н; горизонтальная составляющая в меридиональном направлении о* = 1,2 7 Н, в шротном оу = о,9 7 Н.

При разработке Хайдарканского месторождения наибольшее распространение на рудниках получили различные варианты камерно-столбовой и сплошной систем разработки. Ширма камер, в зависимости от свойств вмещавших пород, изменяется от 10 до 16 м при длине до 70 м. Для выявления характерных видов проявлений горного давления и их особенностей было обследовано более 150 камер. Для установления связи между параметрами обрушений ( частота, площадь, объемы и время обрушений ) и условиями, при которых произошли обрушения (глубина, напряженное состояние массива, свойства пород, размеры камор и т.д.), была проведена статистическая обработка фактических данных.Установлено, что основными видами проявлений горного давления на верхних горизонтах являются упругие деформация целиков, кровли и боков выработок. Более 90 % очистных камер сохраняют устойчивое состояние по 30-40 и более лет. Наблюдаются только вывалы отдельных глыб, мелкие обрушения и отслоения, связанные с естественной и технологической тращинова-тостью и нарушешюстыо. С углублением работ под действием горного давления в выработках происходят опасные проявления горного давления: развиваются старые и образуются ноеыэ трещины, заколы и обрушения пород кровли.

Из всех видов проявлений горного давления наиболее опасными являются различные вида обрушений. Наибольшие объемы обрушений' и их количество установлены в очистных камерах. Обрушения в зависимости от условий их возникновения и объемов можно разделить на две группы: локальные обрушения и обрушения, вызванные потерей несущей способности поддерживающих конструкций.

Локальные обрушения ( вывалы, отслоения ) начались с верхних горизонтов и происходят в результате выпадения под действием сил тяжести отдельных кусков породы из кровли и боков выработок. Основной причиной их образования является нарушенность массива в прикоктурной части камер взрывными работами и наличие естественной трещиноватости.

Корреляционным анализом установлено, что количество локальных обрушений но изменяются с глубиной, но зависят от площади отрабатываемых камер. С достаточной для практических

Ю

расчетов точностью объемы локальных обрушений можно определить по

следующей эмпирической зависимости: Vji г nu»Sn,

где: шл - средняя мощность локальных обрушений, м ; тл=о,1-о,2,м

Sk - площадь камеры, м2.

Локальные обрушения представляют опасность для людей и оборудования, ухудшают качество руды, но не приводят к общей потере устойчивости подземных обнажений и поддерживающих конструкций.

Наибольшую опасность представляют обрушения, связанные с потерей несущей способности элементов систем разработки. Установлено, что в поддерживающей системе целик-кровля наиболее слабым звеном является кровля камер. Обрушения кровли камер на Хайдар-канских рудниках начались с глубины 100-150 м и количество их растет с углублением работ. На Хайдарканских рудниках с возрастанием глубины со 100 до 400 м количество обрушений увеличилось в 3,0, а объемы обрушений возрасли в 2,0 раза.

В результате корреляционного анализа установлена линейная зависимость количества обрушений кровли с ростом глубины, коэффициент корреляции г = 0,75-0,91, погрешность »г = 0,05-0,2, коэффициент надежности В = 3,8-20, что говорит о хорошей и надежной связи.

Изменение количества обрушений кровли камер с глубиной выражается следующей зависимостью: m = (0,09 Н - 3), % где: пх - количество обрушений от общего количества камер,Ж

Н - глубина,м.

Повышенную опасность для людей и оборудования представляют обрушения, происходящие во время отработки камер. На глубинах 300-400 м их количество составляет 60 % от общего числа обрушений ив 1,5 раза больше, чем на верхних горизонтах. Обрушения связанные с потерей несущей способности конструктивных элементов систем разработки значительно ухудшают показатели извлечения руды. Так разубоживание за счет обрушений составляет 2-8 %, достигая в отдельных случаях 10-15 %. Таким образом, в результата обследования выявлено, что проявления горного давления при разработке Хайдарканского месторождения до глубины 400 м носят статический характер.

Для определения удароопасности пород наш! были обобщены результаты экспериментов по определению свойств основных пород Хайдарканского месторождения.Выявлено, что в пределах рудной зоны породы месторождения по величине преобладающих значений

модуля упругости и прочности на одноосное сжатие можно разделить на три группы:

1. Породы с модулем упругости Е = (6-12)104МПа и прочностью образцов / Oct / з 100,0-160,0 МПа и более'. Сюда относятся брекчии, массивные и окремненные известняки, песчаники и джаспероиды.

2. Породы с модулем упругости Е = (4-б)104МПа и прочностью / осх / я 60-100 МПа. К этой группе пород относятся известняки тонкослоистые, известняки пятнистые, доломиты и'др.

3. Породы с модулем упругости Е = (2-4)10* МПа и с прочностью / о« / = 40,0-60,0 МПа. К этой группе пород относятся углистые, глинистые и углисто-глинистые сланцы, сильно нарушенные породы.

Оценка удароопасности пород производилась по нескольким критериям: один из них - отношение предела прочности пород на одноосное сжатие к прочности на разрыв К = ос* / орм ^ 15. По этому критерию большинство пород Хайдарканского месторождения характеризуются как потенциально удароопасными.

Универсальным показателем склонности горной породы к хрупкому разрушению является численная величина, определяемая отношением упругой деформации еупр к полной деформации £пс; К = еупу / впод ^0,7. По этому показателю к явно удароопасным относятся песчаники, джаспероиды, брекчии и массивные известняки.

Одним из показателей свойств горных пород характеризующих их способность к накоплению потенциальной энергии, является отношение предельных значений упругой работы деформации Пу к неупругой работе По. При этом, если Пу / По * 1, то разрушение относится к хрупкому, а породы - к удароопасным. По этому показателю массивные и окремненные известняки, джаспероиды, брекчии и песчаники способны к накоплению потенциальной энергии и склонны к хрупкому разрушению.

Оценка удароопасности пород производилась также по результатам шахтных экспериментов. Экспериментальные работы выполнялись на 6 и 7 горизонтах рудника N 2 при помощи прибора МГД. Всего было проведено около 500 замеров по различным породам в 20 скважинах и шпурах в горизонтальном и вертикальном направлениях. Выполненными экспериментальными исследованиями выявлено, что диаграммы вдавливания для известняков, брекчий, джаспероидов и песчаников имеют практически прямолинейную зависимость между напряжениями и деформациями при нагрузках 70 % и более от разрушающих.

В результате комплексной оценки склонности горных пород Хай-дарканского месторождения к динамическому разрушении установлено, что по большинству показателей массивные и окремнешше известняк!!, джаспероиды, песчаники и брекчии способны к накоплению потенциальной энергии, имеют высокую прочность, деформируются упруго и при достижении критических напряжений склонны к хрупкому разрушению.К "явно неудароопасным породам относятся глинистые, углистые и углисто-глинистые сланцы.

Одним из эффективным методов определения удароопасности пород является метод, основанный на эффекте дискования керна при бурении геологоразведочных скважин. Для оценки удароопасности горных пород на Хайдарканском месторождении наш был проанализирован материал по выходу керна по девяти скважинам общей протяженностью около 13000 м, пробуренным на участках Верхшй-Сульункур, Ишме-Тау и Урта-Тау. Анализ изменения размеров керна при различных глубинах геологоразведочных скважин показал, что начиная с глубины 450 метров в мзссиеннх известняках встречаются диски с постепенным увеличением их количества и уменьшением толщины. Объяснить это слоистостью нельзя, т.к. расстояние между слоями составляет от20 до 100 см, а размеры корноз 1,5-2,0 см. Дискование корнов на этих глубинах наблюдается тагске в дкэспероидах и песчаниках.

Нэ основе статистической обработки данных по экспериментальны:.'. сква::сжьм установлены зависимости изменения толщины и количества дисков с глубиной в пределах 450-1500 м.

Зависимость изменения толщины дисков с глубиной близка к линейной и описывается уравнением: г = 17,5 - 0,007 Н, мм где: I - толщина дисков, мм.

Оценка тесноты связи между толщиной дисков и глубиной показала, что коэффициент корреляции составил г = - 0,91, при коэффициенте надежности более В= 20, что говорит о хорошей связи.

Увеличение количества дисков с возрастанием глубины описывается следующей показательной зависимостью: щ = 1,0014й, где: ш - количество дисков, шт/м.

Оценка точности полученной зависимости производилась путем сравнения и статистической обработки расчетных и фактических данных. Установлено, что относительная погрешность, при коэффициенте надежности В = 4,1, составила 0,14%, что вполне достаточно для осуществления практических расчетов.

Основной задачей при прогнозировании возмошых динамических.

форм горного давления является определение глубины, на которой сочетание влияющих факторов приведет к. возникновению горных ударов.Определяя удароопасность пород ка разных глубинах по дискованию керна при геологоразведочном бурении и оценивая их по коэффициенту напряженности Кн, установлено, что толщина дисков, образующихся при бурении скважин на глубинах: 600, 700, 800, 900, и 1000 м изменяется от 12 до 6 мм, при соотношении к диаметру от 0,1 до 0,3. Вертикальные напряжения на этих глубинах соответственно равны 15, 17, 20, 23 и 25 МПа. Тогда уровень напряженности массива на этих глубинах изменяется от 0,6 до 1,3 и начиная с глубины 700 м равен 0,7, т.е. с этой глубины Хай-дарканское месторождение становится угрожаемым по горным ударам.

Рис. 2 Изменение коэффициента напряженности к эмпирического критерия разрушения с глубиной. Расчеты по динамическому критерию разрушения К® также показали, что с глубины 700 м на месторождении возможны динамическир

явления.

Результаты экспериментальных исследований и расчетов представлены в виде графиков на рис. 2. Как видно из графиков полученные данные хорошо согласуются с результатами экспериментальных работ и расчетами по методикам других исследователей.

Таким образом, в результате комплексной оценки удароопасноо-ти пород на разных глубинах установлено, что с глубин 700-780 м Хайдарканское месторождение является угрожаемым по горным ударам. Первые горные удары возможны на глубине 700 м й районах активных тектонических нарушений и в некоторых несущих конструкциях систем разработки с большой концентрацией напряжений.

Заключение

В диссертационной работе изложены результаты теоретических и экспериментальных исследований, посвященных решению важной научно-технической задачи - установления удароопасности пород и глубины динамических проявлений горного давления на Хайдаркан-ском месторождении. Основные научные и практические результаты заключаются в следующем.

1. На основе шахтных инструментальных измерений установлено, что формирование природного- поля напряжений в массиве Хайдаркан-ского месторождения происходит под влиянием тектонических процессов и напряжений, обусловленных действием веса налегающих пород. Установлено, что средние значения вертикальных и горизонтальных напряжений с ростом глубины возрастают по линейному закону и численно определяются: вертикальные о* = ТН; горизонтальная составляющая в меридиональном направлении о* = 1,2 7Н, в широтном оУ = 0,9 7Н.

2. Выявлено, что с переходом горных работ на более глубокие горизонты увеличивается общее количество проявлений горного давления в виде различных обрушений и линейно возрастает с ростом глубины. Обрушения представляют опасность для людей и оборудования, ухудшают качество добываемой руды, разубоживая их от 2-3 % до 10-15 Ж и до глубины 400 м носят статический характер.

3. Установлено, что массивные и окремненныв известняки,брекчии, песчаники и джаспероиды имеют высокую прочность,способны к накоплению потенциальной энергии сжатия, характеризуются прямолинейной зависимостью между напряжениями и деформациями при нагрузках 70 % и более от разрушающих и при достижении критических напряжений склонны к хрупкому разрушению.

4. Выявлено, что при бурении геологоразведочных скважин с

поверхности, за счет повышенных горизонтальных напряжений в массиве, происходит дискование керна с постоянным увеличением количества дисков и уменьшением их толщины с глубиной. На глубинах 450-1500 м толщина дисков уменьшается по линейной зависимости, а рост количества дисков описывается показательной зависимостью от глубины.

5. Установлено, что Хайдарканское месторождение с глубины 700 м, по интенсивности дискования керна при геологоразведочном бурении, уровню напряжений в массиве и склонности пород к хрупкому разрушению, относится к угрожаемому по горным ударам.

6. Для практического применения составлены: "Методическое руководство по определению исходного напряженного состояния массива пород при проектировании рудников в горных районах", "Методическое руководство по определению показателей разубожнва-ния руды на подземных рудниках Хайдарканского Государственного Акционерного общества", которые использованы при разработке ТЭО и проекта отработки новых участков и реконструкции глубоких горизонтов Хайдарканского месторождения. В методическом отношении результаты работы могут быть использованы при проектировании и эксплуатации других месторождений с аналогичными горногеологическими условиями.

Основное содержание диссертации опубликовано..в следуадих_работах:

1. Влияние трещиноватости горных пород на степень удароопас-ности.(совместно с Айтматовым И.Т., Вдовиным К.Д., Токтоматовым Т.А.) // Физические основы прогнозирования разрушения горных пород.-Фрунзе: Клим, 1985-С. 101.

2. Изменение условий труда с увеличением глубины горных работ на рудниках. // Устойчивость горных склонов и подземных обнажений.-Фрунзе: Илим, 1983-С. 108-113.

3'. Звукометрический контроль за состоянием горных выработок и массива пород, (совместно с Ялымовым Н.Г., Бердибековым М., Рогожниковым О.В., Ернеевш Р.Ю.) // Горная геофизика.- Тбилиси, 1981,- С. 162-164.

4. Установление трещиноватости горных пород Хайдарканского месторовдения. // Материалы VIII межреспубликанской научной конференции молодых ученых АН Киргизской ССР.-Фрунзе: Илим, 1986. -С. 162-163.

5. Экспериментальное определение напряжений в массиве пород Хайдарканского месторовдения. (совместно с Барковским В.М.,

Бердибековым М.. Рогокниковым О.В.) // Напряженное состояние массивов горных пород и управление горным давлением.-Бишкек: Илим, 1990.-С. 538-545.

6. Управление горным давлением с углублением работ на рудниках Средней Азии, (совместно с Ялымовым Н.Г., Ернеевым Р.Ю.) // Основные направления повышения технического уровня и экономической эффективности производства на предприятиях цветной металлургии Узбекистана.-Ташкент: УзбекИНТИ, 1981.- С. 136-137.

7. Оценка трещиноватости массива горных пород Хайдарканского месторождения, (совместно с Здовиным К.Д.) // Напряженное состояние горных пород и их разрушение.- Фрунзе: Илим, 1986.-С. 61-70.

8. Оценка удароопасности горных пород Хайдарканского месторождения. // Геомеханическое обоснование методов расчета устойчивости обнажений.-Бишкек: Илим, 1992.- С. 23-28.

9. Способ снижения нагрузок на несущие конструкции систем разработки.-Бишкек: Нац. инфорл. центр КР, 1995,- Зс.

10. Комбинированный способ определения удароопасности горних пород.-Бишкек: Нац. информ. центр КР, 1995,- 4с.

11. Определение критической глубины возникновения динамических проявлений горного давления на Хайдарканском ■месторождении.-Бишкек: Нац. информ. центр КР, 1996,- 4с.

(2. Геомеханическое обоснование управления кровлей камер при разработке месторождений в горных районах (совместно с Айтматовым И.Т., Рогожниковым О.В.) // Вопросы геомеханики и разработки месторождений полезных ископаемых.-Бишкек: Илим, 1997.-с.21-26.

13. Определение напряжений по дискованию керна при бурении геологоразведочных скважин с поверхности, (совместно с Бактиевым Б.Д.) // Вопросы геомеханики и разработки месторождений полезных ископаемых.-Бишкек: Илим, 1997.- с.134-140.

АННОТАЦИЯ

Р.Н. Ялымов

Оценка напряженного состояния и прогноз ударо-опасности массива пород Хайдарканского месторождения. Бишкек, 1997,-17 с.

В диссертации изложены результаты теоретических и экспериментальных исследований, посвященных решению важной научно-технической задачи установления удароопасности пород и глубйны динамических проявлений горного давления на Хайдарканском месторождении. Установлено, что по интенсивности дискования керна при геологоразведочном бурении, уровню напряженности массива и склонности пород к хрупкому разрушению, с глубины 700 м Месторождение относится к угрожаемому по горнам ударам. ОЛлЬ,

Abstract "J /

R.N. Yalymov

Evaluation of Stress Condition and Prognosis of Burst Danger of Rocks Massif in the Khaydarkan Deposit. Bishkek, 1997, - 17 p.

The results of theoretical and experimental Investigations are stated in the thesis, they are devoted to the solution of the Important technical problem on determination of rock burst danger and depth on which dynamical kinds of rock pressure are possible In'the Khaydarkan deposit. It has been found that by Intensity of core-sample division In disks when probe surface drilling; , by level of massif compound stress; and by rock capacity for fragile destruction the deposit is threatened by rock bursts from the depth 700 m.

АННОТАЦИЯ

Р.Н. Ялымов

Хайдаркан кенинде too тулкуларынш чыналуу даражасын баалоо жана тоо-соккусу коркунучун алдын ала аныктоо. Бишкек, 1997, 17 б.

Диссертацияда Хайдаркан кенинде тоо тектери дуушар болуучу тоо-соккусунун коркунучтуулугу '¿:анз кайсы терендиктен тоо басымы-нын динамикалык кыймылы пайда болушун аныктоо боюнча ото зарыл болгон илимий техникалык маселе каралат. Геологиялык чалгындоодон алынган керндердин катмарланып сынуусунун жыштыги боюнча,тоо тек-теринин чыналуусунун даражасына жана алардын морттугуна жараша, 700 м терендиктен баштап тоо-соккусу коркунучу пайда боролу алдын ала аныкталган.