автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.01, диссертация на тему:Прогнозирование и управление процессом сдвижения горных пород при разработке пологопадающих рудных залежей подземным способом

^ 'г Г е :< п

ВСЕСОЮЗНЫЕ! ЗАОЧНЫЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи

ФАЙДЕЛЬ Эдуард Владимирович

УДК 622.834-г-622.831,6

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ И УПРАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССОМ СДВИЖЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД ПРИ РАЗРАБОТКЕ ПОЛ ОГОПАДАЮЩИХ РУДНЫХ ЗАЛЕЖЕЙ ПОДЗЕМНЫМ СПОСОБОМ

Специальность 05.15.01 «Маркшейдерия»

Автореферат

диссертации па соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 1992

Работа выполнена в научно-производственном объединении «Джезказганцветмет» и Московском геологоразведочном институте.

Научный руководитель кандидат технических наук Макаров А. Б.

Официальные оппоненты

доктор технических наук, профессор Иофис М. А., кандидат технических наук, доцент Васильев А. А.

Ведущее предприятие — Гипроцвегмет.

Защита диссертации состоится 25 марта 1992 г. в /3 .

час. . мни. в аудитории .2 На заседании специализированного совета Д. 053.20.01. при Всесоюзном заочном политехническом институте (129805, г. Москва, ул. П. Корчагина, 22, ВЗПИ).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан 24 февраля 1992 г.

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

Захаров Ю. Н.

.. . СВЦАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. При подземной разработке пологопадаю-щих рудных залежей Под застроеншши территориями сложной проблемой является совмещение требований полноты извлечения полезного ископаемого из недр с сохранением объектов на поверхности. На стадии доработки месторождения проблема восполнения сырьевой базы решается путем извлечения руды из ранее оставленных целиков, что переводит проблему обеспечения сохранения объектов на подработанных территориях в разряд первоочередных. Данная задача решается путем разработки методов прогнозирования и управления процессом сдвижения горных пород.

Особенно актуальным для Джезказгана является повышение полноты извлечения руды из недр под охраняемыми объектами. Это месторождение в основном разрабатывается камерно-столбовой системой, что привело к накоплении большого объема пустот. В настоящее время он составляет 167 млн.м3, площадь обнажения кровли -20 млн.м**, С развитием фронта очистных работ по площади и глубине увеличивается вероятность появления под застроенной поверхностью новых ослабленных участков и обрушений, масштабы которых

»

и в настоящее время значительны: 9 обрушений поверхности, 23 крупных обрушения налегающей толщи баз выхода на поверхность, 3356 разрушенных мевдукамерннх целиков и 2583 случаев обрушений кровли общей площадью 804,5 тыс.м^,

В связи с этил,, исследования по проблемам прогнозирования и управления процессом сдвижения горных пород на Джезказганском месторождении представляют научный и практический интерес и являются актуальной задачей;

Данная работа выполнена в соответствии с отраслевыми программами ЩЛ СССР (II О-ВДМ-43) и МЦМ КазССР (й ОП-7-1 й гос.

- I -

регистрации 78036094) к приказом ЩМ СССР и Госгортехнадзора СССР от 8.04.1981 т. №. 169/67, решением Совета Министров СССР (поручение от 15.06.198Г т. ПП-13780) и приказом ВД СССР от 4.03.I9S2 té 101 (й гос.регистрации 0IB230I3225).

Целью работы является разработка методов прогноза сдвижения горных пород при выемке пологопадащкх рудных залежей для обоснования способов извлечения руды из целиков.

Идея -работы заключается в управлении параметрами процесса сдвинения опорами (целиками) различной жесткости;

Методы исследований: анализ и обобщение материалов исследований геомеханических процессов на рудных месторождениях, экспертиза и факторный анализ обрушений, расчетно-аналитические методы теории упругости.

Научные голодания, защищаемые автором:

- установлено влияние на устойчивость "пород-мостов" их мощностей, природного поля напряжений и глубины залегания;

' - установлено Елияние жесткости целиков на величины деформаций налегающей толщи и поверхности при разработке предохранительных целиков шахт;

- созданы метод нредрасчета деформаций поверхности при частичной выемке предохранительных целиков и метод нредрасчета параметров сдвижения налегающей толщи и поверхности при системах

с закладкой.

Научная новизна работы состоит.в том, что ' - для Джезказганского месторождения установлены угловые параметры сдвиаения и зон влияния подземных горных работ; .

- разработаны методы прогноза и способы управления сдвижением налегающей толщи целиками различной жесткости;

- на основе анализа эмпирических данных получены параметры устойчивости и условия обрушаемости толщи горных пород с прогно-

- 2 -

зом рсзмояннх последствий от вредного влияния.

Достоверность научных положений. выводов и рекомендаций достигается применением апробированных методов исследований, корректностью постановки задач, обоснованием расчетных схем и методов исследований, хорошей сходимостью результатов расчетов с практикой, а такке широким промышленным внедрением.

Научное значение работы заключается- в установлении основ-ннх закономерностей поведения налегающей толщи при массовом разрушении опор, в разработке методов прогноза деформаций и управления сдвижением целиками различной жесткости.

Практическая ценность работы состоит в:

- совании методик предрасчета сдвижения горных пород и поверхности, применимой в условиях разработки пологах мощных залежей. Разработанные методики позволяют снизить потери в предохранительных ползках стволов и прошшошадок до 50% и осуществить полную выемку запасов под лшлши зданиями баз их сноса;

- разработке' новых правил охраны и определении основных численных значений угловых параметров сдвижения Джезказганского месторождения;

- опенке устойчивости, обосновании и разработке способа погашения пустот о извлечением списанных запасов!

Реализация работы. Основные результаты исследований внедрены на подземннх рудниках Джезказганского месторождения;

- _ техническом эадати на проект разработки запасов под жилым поселком без его сноса;

- в рабочем проекте на погашение пустот шахты "Покро" и добычу списанных в потери запасов;

- в специальных проектах на частичную разработку запасов предохранительных целиков сгеолое л прошлощадок шахт "Покро",

"Патро-Центр", 31 бис-43, 41-2 бис, 42, 4G-65 всп., 5S.

- 3 -

Технические решения по новш мерам охрани внедрены на 4 шахтах, . экономический эффект составил 4238,1 тыс.руб., ожидаемый эффект на полный объем внедрения всех разработок - более 17 млн.руб.

- в "Временных правилах охрани сооружений от вредного влияния подземных разработок на рудниках Джезказганского ГШ", 1985 г. и дополнениях к ним, 1989 г.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на XI Всесоюзном семинаре молодых учешж НЕКОЙ АН СССР (г.Москва, 1982 г.), 1У Всесоюзном семинаре по аналитическим методам и применению 'ЭВМ в механике горных пород (г.Новосибирск, 1982 г.), П,Ы,1У семинарах по горной геофизике (г.Тбклиси, 1983 г., г .Батуми, 1985 г., г.Сухуш, 1987 П Всесоюзной щколе-сешшаре "Физические основы прогнозирования разруиеняя горних пород" (г.Фрунзе, KS5 г.), 17,311',IX Зсесоюзнкх конференциях по механике горных пород (г.Новосибирск, 1977 г., г.Москва, 1987 г., г.^унзе, 1989 г.). '

Публикация, Основные положения диссертации опубликованы в 14 работах и 2 изобретениях.

Объем и структура работк, Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка лигературк (93 наимено-• вания) и 3 дрилояений. Работа изложена на «19 страницах машинописного текста включая 40 рисунков, 20 таблиц, II страниц списка литературы и 30 страниц приложения..

СОДЕЕЕАШЕ РАБОТЫ

Вопросам сдвижения горних пород и определению на их основе параметров систем разработки посвящены работы Аварийна С.Г., Акимова А,Г., Борщ-КошоккЕца В.И., Казаковского Д.А., Казикаева Д.П., Красовского А.Н., Кузнецова С.В., Кузнецова ГЛ., Кузнецова 1.1.А., Куликова В.В., Саыурша А.Д., Зисенко Г.Л. и др. Однако, - 4 -

анализ литературы и опыта разработки рудных месторождений показал, что вопросы прогнозирования и управления одвшением на рудных месторождениях, разрабатываемых камерно-отолбовой системой остаются недостаточно изученными.

В первой главе дана горно-геологическая характеристика . Джезказганского месторождения, оценены состояние изученности сдвижения горних пород на рудных месторождениях, рассмотрены особенности сдвижения горных пород Джезказганского, месторождения. Проведенный анализ-позволил сформулировать необходимость решения следующих основных задач:

I. снование параметров сдвижения горгпгх по'род и мер охраны на основе анализа натуриюс данных и описания геомеханических процессов в налегающей толцэ пород после разрушения опор.

2« Разработка метода прогноза сдвижения поверхности и массива горных пород.

3. Разработка новых мер охраны стеолов и прошяощадок иахт и метода предрасчета деформаций поверхности."

4'. Разработка способа естественно-принудительного обрушения с одновременной повторной разработкой запасов, потерянных в целиках.

Во второй главе, исследуется процесс' сдвижения горных пород при массовом разрушении шждукамерннх целиков 'с помощью числазп^го моделирования ^отодом конечных элементов. Разработка залежей камерно-столбовой системой,о оставлением по границам панелей жестких барьерных (Щ) и панельных СПЦ) целиков гарантирует, что пролет ослабленной зоны о разрушенными мапду-камэряыми (МКЦ) целиками не превысит пролета панели. После разрушения ЖЦ возможны два варианта потери устойчивости кровли

- 5 -

- панели:

- в результате разрква сплошности в середине пролета с образованней и обрушением консольно зависающих слоев;

- в результате сдвига по границе выработанного пространства под действием касательных напряжений.

В работах Илыгаейна A.L1., Рахимова Б.Р. и др. показано, что в условиях, когда горизонтальная тектоническая компонента природного поля напрякекий превыиает вертикальную (гравитационную), на контуре кровли панели растягивающих напряжений не возникает, поэтому обрушение кровли путем разрыва сплошности не происходит.

При втором типе потери устойчивости налегающей толщи путем поперечного сдвига с разрывом сплошности и подветкагк по субвертикальным поверхностям сдвж;ение наблюдается по границе между ослабленной зоной с жесткими опораш. В этом случае устойчивом: подработанной толщи в пределах очага разрушения МЩ определяете, соотношением сил сцепления и. трения по потенциальным поверхнос-' тям сдвига и массой сдвигающейся толщи. Под воздействием массы по вертикальным поверхностям вдоль границы ослабленной зоны возникают сдвигающие напряжения t=Q/fi , где 5 = рН - площадь боковых вертикальных поверхностей, удернивающих.подработанную толщу, р - периметр ослабленной зоны. Отсюда следует, что

Ш

где соотношение величины F/p представляет собой гидравлический радиус ослабленной зоны, который по представлениям ВД.Слесаре-ва соответствует половине эквивалентного пролета зоны обрушена Предельные сдвигающие напряжения по контуру ослабленной зоны определяются по критерию Кулона-Мора:

Тпр =

Если реальный роптур ослабленной зоны апрокскшровать равновеликим по площади эллипсом, у которого соотношение полуосей значительно отличается от единицы, то силы, нормальные к контуру ослабленной зоны, могут быть определены из выражения:

И*-**»1

Общее сопротивление сдвигу всей толци пород определяется путем интегрирования (2) по глубине в пределах от О до Н. Для этого необходимо задать закон-изменения по глубине тектонических нап-ржегоШ. Если рассчитанное таким образом общее сопротивление сдвигу оказывается меньшм, чем масса 0., то возмсошо обрушение всей налегающей толщи вплоть до поверхности.

В третьей главе рассматривается предложенный способ еотест- . вашго-прияудитольного погашения пустот, основанный на активном способе управления сдвижением горных пород. Для условий Джезказганского месторождения типичным является следующий характер развития процесса сдвтаения над участками с разрушенными ЖЦ: существующие ослабленные участки и зоны обрушений, разъединенные мея-ду собой несгоши опорами, практически не взаимодействуют между собой; интенсивность и форма процесса сдвижения определяется пролетом каздого ослабленного участка, степенью разрушения 1.1КЦ и структурой налегающей тседи. При наличии в массиве мощных слоев крепких пород обрушение налегающей толщ тормозится "породой-мостом" и происходит зависание вышелеяащих пород на "мосте", который опирается па жесткие опоры и деформируется только в виде упругого проггба.

Для погашения пустот, представляющих опасность из-за возможного образования ударной воздушной волны и обрушения поверхности, предлагается следующий принцип управления процессом сдви-

- 7 -

кения путем воздействия вн конструктивнее элемента екотеш ж ок- -ружащий массив: создается площадь обнажения (лишенная опор), на которой должно произойти обрушение пород до поверхности; ликвидируется еозмоннооть еосцэиягея нагрузки от веса вышележащей толщи естественными "мостами", создастся дополнительные условия ослабления связи обрубаемого массива с прилегающими породами. При реализации приведенной схеш погашения пустот определяет границы разрушенных зон, дальнейшее расширение которых предотвращается иеразрушаешми опорами. Эта задача решается методом обратного расчета на примере доля шахты "Покро". Статистический анализ на~ турнкх данных показал, что среди всей совокупности целиков не зарегистрировано ни одного случая разрушения МКЦ с Ь/А<0,6| а доля разрушенных ВД о Ь/сЛ до I весьма шла - &%, где И, (1 - высота и диаметр МКЦ. Ори дальнейшем увеличении значения показателя форда удельный вес разрушенных ШЦ быстро возрастает^

Исходная статистика устойчивости МКЦ была также проанализирована в двухйакторвом пространстве: показателя• формы и расстояния до жестких опор Г , характеризующих степень разгрузки ШОК Весьма определенно проявляется тенденция к снижению устойчивости ад с увеличением Н/<1 и Т . Практически не разрушается целики, •у которых диаметр превышает высоту (ИМ < I), цричем внэ зависимости от расстояния до жесткой опоры. Также достаточно легко выделяются условия,- в которых все ШЦ оказались разрушенными: при больших значениях к Г одновременно. Инициируя процесс разрушения МКЦ в ходе тагашахиш выработанного пространства путем отбойки жестких опор, граниту зоны разрушения можно установить по МКЦ в соответствии с вшяе приведенными параметрами: ( Ь/сЛ и Г ). При больших горизонтальных напряжениях обрушение "порода-моста" возможно цутем поперечного среза по контуру зоны обрушения '{рис.1). „

I «

I I I

пгтнн \

| I

| Ьм

I

1-1 111

РисД. Схема к расчету устойчивости "породы-моста"

(4)

Для среза "моста" требуется выполнение неравенства:

Бели апрокснмировать зону обрушения прямоугольником со сторонами й и & , то

величины Ни и ГП яеляются параметрами моста, 5\<, Ла - параметрам природного поля напряжений, с и ^ - параметрами проч-ностшЬс свойств массива, а я & - параметрами зоны обрушения, у - параметром гравитационного поля.

В четвертой главе дается обоснование способа охрани шахтных стволов и промшгощадок шахт с заменой сплошных целиков на ленточ-ныа (рис.2). Эта задача решалась путем определения устоГгчивах размеров ленточных целиков и предохранительной зоны вокруг ствола. Устойчивость ленточных целиков на неограниченный срок эксплуатации охраняемых объектов достигается увеличением их надежности по двум направлениям:

Рис.2. Схема частичной разработки охранного целика I - ствол; 2 - предохранительная зона; 3 - камеры; 4 - ленточные целики; 5 - эпюра опорного давления '

■ - путем учета возможного обрушения кровли, приводящего к увеличению расчетной высоты целина;

- уменьшением расчетного предела прочности целика путем назначения коэффициента запаса'прочности. . Расчет устойчивых параметров ленточных целиков производится по методу Шевшова Л.Д. Формула определения ширины целика после учета структурного ослабления'массива, контактных условий, формы и сейсмического действия взрыва, опуская промежуточные вык-. ладки, приведена к виду:

(6)

6-

4йЪм

УН

ПУНИ

2Вм

пгНЬ

где 6М= Кдр К^КВр Кк - прочность целика на сжатие в массиве, коэффициенты при прочности, руды в образце бо " соответственно, коэффициенты формы, ослабляющих, прослоев, структурного ослабления, действия' взрывов, контактных условий. При расчете размеров предохранительной зоны ствола учитывались две функции:

- предохранения ствола от влияния опорного давления;

- предохранения деформирования крепи и армировки ствола от сейсмического действия взрывных работ.

Сейсмобезопасные размеры предохранительной зоны определяются по уровню динамических напряжений, вызывающих откольше явления на поверхности шахтного ствола, возникающие в зоне блткнего действия взрыва, радиус которой определяется по формуле г = K^n/GL, где = 1,6-2,2 - коэффициент безопасности, й - вес одновременно взрнваемогс заряда. Сенсмобезопаоное расстояние, на котором не возникает отколов, для типичных условий разработки Джезказгана не превышает 14,7 м.

Оценка опорного давления в предохранительной зоне ствола проведена на основе расчетов распределения напряжений в массве при действии d нем систем сосредоточенных сил с использованием функций Трина. Установлено, что наибольшее дополнительное давление 2,5 уН отмечается у границ предохранительного целика, а на расстоянии 15 м.'от ствола оно составляет 0,1fIi (см.рис.2) -т.е. выемка руды может вестись безопасно до расстояний 15-25 м. от шахтного ствола. < -

Для прогнозирования сдвияения горшее пород при частичной разработке предохранительнбго целчка использовалось решение объемной задачи А'.Н.Красовского. Используя основные уравнения теории уп- ■ ругости в перемещениях (уравнения Jims) и реиая краевую задачу методом Буссинеска, были получены выражения для расчета компонент вектора смещения по осям х,у,t . Задавая в качестве граничных условий смещопяе, равное величине продольного сжатия ленточных целиков

в предельном случае при х = О, у = О получим "$х = О, Зу = О

нУа2+в + Н2

2дЬН-а.в-(а2+в2+2Н2) ■ (8у

31(3 - 4|М)(Н2+в2)Ш2+в2)^а2+в2+^

Для инженерных расчетов, удобной в практической деятельности, использовано решение в плоской постановке (классическая задача о жестком штампа - задача Шерыана):

й&ЬйСх^-а2)

1 =

4акахуг .

(9)

Приняв х = х/а, у = У/а и /и. = 0,22 после диййеренцирования (9) и упрощений, получим выражения для наклонов и деформаций земной поверхности:

дЬ Л, • дЬ

«■•+« «им

где А,Б,С,Д - коэффициенты , табулированные по безразмерным координатам х и. у.

Поверочные расчеты по формулам (10) показали, что полученные горизонтальные деформации и наклоны земной поверхности на три порядка меньше допустимых, т.е. при рекомендуемых параметрах камер и целиков в контуре предохранительного целика опасные сдвииения исключены.

В петой главе рассматривается Еопрос прогнозирования сдвю:се-ния горных пород при разработке залехей система!,ш разработки а закладкой. Основная проблема в данных условиях состоит в том, что необходимо оценить высоту зоны обрулекия, которая определяет давление на закладочный массив, и рассчитать смещения на контуре кровли панели, границе зоны обрушения я земной поверхности. Длг решения эгоЯ задачи использована схема поперечного сдвига по вертикальным границам контура выработка в плоском варианте (ркс.З).

Рис.3. Расчетная схема задачи о напряженном состоянии массива и расчет высоты зоны сдвидеикя о разрывом сплошности (1,2 - действующие касательные к горизонтальные .напряжения, 3 - предельные касательные напряжения)

Принятая расчетная схема реализуется следующим образом: для вертикальных линий, по которим происходит подвижка подработанной толщи, строятся эпюры дейотвукщих и предельных касательных напряжений и далее по критерию Кулона-Мора выделяется область, в пределах которой происходит разрыв спяовностл и реализуется поперечный сдеиг. Вииелеяащая толща при этом сохраняет устойчивость. Для линий поперечного сдвига даоль контура выработанного - 13 -

к;осгра;1сгл£ ^ - - а б:~:а лолучена следующая формула для расчета эпюры сдглгаацж напряжений:

. т.)

где В ^у2 + 4а2

Распределение напряжений, определяющих силы третья по липки сроза, описывается гоормуло;!:

где = (а V В/у - I + у/В/у - 1)/(2В) - I (12)

1т01 - (В - 2у) \1ъ/у + I • а2/( ^уВ3) (13

Задавая параметры прочности массива на сдвиг, графически определим высоту зоны Ио , в пределах которой произойдет, поперечны!! сдвиг налегающей толци в выработанное пространство панели. На рис.4 представлены зависимости высоты зоны сдвига от коэффициента бокового давления, полученные для полупролета панели 75 м при сцеплении в массиве I Ша и угле внутреннего трения 35°.

С увеличением горизонтальной компоненты в природном поле па1 ряжоиий высота зоны сдвига с разрывом сплошности за счет роста удерживающих горизонтальных напряжений достаточно бистро умет

шается и при 1,4 сдвиг1 налегающей толщи по вертикальным границам выработанного пространства оказывается иозозмогдади, т.е. при таком начальном состояния налегащая толща после ее обнажения в пределах панели сохраняет устойчивость. В этом выражается стабилизирующее воздействие высоких тектонических напрядет::: на устойчивость кровли при больших площадях обнажения.

Анализ устойчивости кроЕЛИ панелей, отработанных системами с закладкой показал, что часть налегающей толщи мощностью Ь0срезается касательными напряжениями к лолштся на закладку, а зике-леяащая толща мощностью Ву = Н -Ь0 сохраняет устойчивость. .3 пределах нияней зоны трещин и разрывов, смещение горшке пород на уровне кровли панели определяется суммой педозакладки камер

и компрессионного сжатия закладочного массива высотой под нагрузкой ог :

V я л (\-mL\1H

(14)

где Е ^ _ модуль упругости и коэгйптаент Пуассона закладки. Если коэффициент разуплотнения пород в зоне сдвкке'ння больше коэффициента разрыхления, то смещение в середине пролета панели рассчитывается по формуле Н.И.'Лусхелшшши: »■

Г10~2<4-Я«г)тН*а/£к (15)

где В (Цн - модуль упругости и коэййшгкект Пуассона трещкнова-

К '

того массива пород налегающей толщи.

Б противном случае максимальный прогиб контура зоны плавного прогиба будет рассчитываться по формуле:

Ч^ао-^и^-^а/Ек (к)

а нагрузку на закладочный массив при наличия трения по поверхностям сдвига определим по принципу опускающегося столба высотой И о *

Ч-^^-ехро^И (17)

Зыке зоны треарш, в зоне плавкого прогиба, деформации в налегавшей толще и земной поверхности протекают в пределах упругих в реяима задашюго смещения границы на глубине Ну. По данной методике был дан прогноз сдвияения поверхности при подработке шитого поселка системами с закладкой, что позволило обосновать возможность извлечения больших запасов руды без переноса поселка»

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В.диссертационной работе дано новое решение актуальной'задачи создания и внедрения биективных способов управления сдвижением горных .пород, позволяющих повысить извлечение запасов полезного ископаемого из недр. Основой исследований являются разработка методических и технологических решений вопросов прогноза и управления сдвижением пород и повышения эффективности работ, обладающих научно полезной и практической ценностью

"Основные научные выводы и практические результаты шполнен них исследований заключаются в следующем:

I, Конструктивные особенности разработанных способов и методов прогнозирования и убавления сдвижением горных пород оонс ваш на установленных общих закономерностях протекания геомеха-нкческих процессов в налегающей толще горных пород. Устойчивое отдельных конструктивных элементов, прогнозируемая'с помощью численных методов моделирования, изменяется активными искусственными методами управления горным давлением;

- для повышения устойчивости - регулированием жесткости опор, закладкой, предварителыю-налряженными анкерами и др.

- для снияения устойчивости - выемкой промежуточных опор

- 16 -

для увеличения пролетов налегающей кровли, торпедированием пород кровли, применением шппл-сс зарядов а др.

. Условия устойчивости налегающей толщи горних пород определяются, в основном, отношением глубины залегания границы выработанного пространства с разрушивши целиками к эквивалентному (по Слесареву Б.Д.) пролету, которое долблю превышать коэсмзди-енты разрыхления, в противном случае происходит нарушение устойчивости поверхности. При условии,-если глубина ведения горных работ превышает десятикратную выемочную мощность, сдвкхение про-

с

исходит без провалов, но на земной поверхности! могут возникать критичэскне деформация для охраняемых объектов.

3. Геомеханические последствия при исключении возможности обрушения поверхности определяются прогибом пород кровли на пролете мезду опорами, а при наличии "породы-моста" - величиной его прогиба. Уцравление величиной прогиба налагающей толщи достигается регулированием степени аесткости опор (коэффициентом запаса прочности). При разработке залежей системой с закладкой геомеханические последствия определяются двумя зонами: зоной сдвига, прилеганием к искусственному массиву и зоной устойчивости.

4. Геомеханические последствия разруиения или выемки опор при погашении пустот выражаются в двух возможных формах разрушения налегащего массива горных пород. Установлено, что обрушение налегавдей толщи в ввде свода происходит при действии в массиве горизонтальных напряжений, иенышх веса столба пород. В противном случав обрушение налегающей толща происходит в виде поперечного сдвига по тектоническим нарушениям, на которых выполняется условие специального предельного равновесия. Зти же геомеханические последствия в горизонтальной плоскости заключаются в образовании зоны, в рамках которой велика вероятность разрушения опор; размеры этой зоны ограничиваются целиками, запас прочности

лсх:с?1* савдспал.

5« Для поггкэгая выработанного пространства, повторной добита руды кз дотеряышх запасов камерно-столбовой системы разработки и обеспечения безопасности ведения горных работ разработаны методике прогноза состояния устойчивости земной поверхности до и поело обрушения налегающей толщи, способ и технология естественно-принудительного погашения выработанных пространств обручением с повторной добычей запасов. Применение этого способа в условиях лишь одного участка обеспечивает погашение 2,5 млн.м3 пустот, добичу 642 тыс.т богатой руды, экономический эффект 2,827 млн.рублей.

6. Для поддержания налегающей толщи в устойчивом состоянии, сохранения объектов охрани в тоще горных.пород и на поверхности разработана и определяются геомеханическиа последствия разрушений опор. Для разрушающихся опор разработаны способы применения активных мер по их укреплению - кшенерньш мероприятия по гсрв— дотвращению и локализации обрушений. Применение этих способов обеспечивает высокую несущую способность опор и необходимо для эффективной и безопасной разработки запасов в контуре участка с разрушающимися целиками, над или под такими участками.'

7. Для обеспечения сохранности поверхности при горных разработках в пределах допустимых деформаций разработаны методы прогноза (предрасчета) сдвижения горных пород при применении опор с широким диапазоном прочностных и деформационных свойств:

- рациональные параметры системы' разработки с закладкой под аилой застройкой определены из условий недопустимости предельных деформаций для аилых объектов и инженерных сетей. Применение заданных параметров обеспечивает полную закладку пустот, достаточную несущую способность искусственного массива.'Исключение сноса лашого поселка обеспечивает получение экономического - 18 -

эффекта 9,967 млп.руб. •

- рациональные параметры новой конструкции предохранительного целика определены из условий паразрупекия ленточных опор от действия веса горних пород, вквалов с кровли и взрывных работ. Для практического использования рекомендуются размерь: .элементов конструкция в зависимости от глубины горит: работ: предохранительной зош ствола 15-25 м, камеры - 15 ы, ленточного целика 7,7-32,8 и. Разработанная технологическая схема охрани стволов и промплощадок шахт ленточными целиками прошла промышленные испытания на 3 шахтах Восточного к одно.'! пахте йзюго рудника и показала высокие технико-экономические показатели: получен экономячесгсиЗ эффект 4,233 млн.рублей.

Результаты исследований к внедрения разработки з производство создают технологическую основу для ее широкого применения на действующих или проектируемых производствах горнорудной промышленности,

8. Результаты исследований рекомендованы институту "Д;::ез-назЕаяШШЙпветмат" и реализованы в нормативной документации "Временныв правила охраны сооружений от вредного влияния подземных разработок на рудниках Джезказганского ПК", дополнения к ним, в рабочей документации и внедрены в производственную деятельность НПО "Дкезказгазцветмет".

Основные положения диссертация опубликованы в следующих работах: I. Шек В.М., .Файдель Э.В., Ахмедов К.С.

Применение ЭВМ для оценки параметров камерно-столбовой сисго-ш разработки при определении ее геомеханической надежности. Б кн.: Физико-технические к технологические проблемы разработки е обогащения твердых полезных ископаемых., М., 1ОТК0Н АН СССР, 1982 г., с.18-21.

- 19 -

2. Шек В..'I., Фидель S.B., Шайаш АДГ,, Ахмедов К.С. Определение нагрузок на целики на основе методов Либермана-Гоыеса и Ерофеева с использованием ЭВМ. - Аналитические методы и применение ЗШ в механике горных пород: С б. научных трудов ЖД СО Ail СССР - Новосибирск, IS82 г.

3. Попов В.П., Файдэль Э.В.

Процесс дефоршфоЕашш и разрешения массива горных пород над выработанным пространством - В кн.: Физические основы прогнозирования разрушения горних пород. Тез.докл.П Всесоюзного семинара, Фрунзе, йлим, 1985 г., с.78-79.

4. Борщ-Компониец В.И., Макаров A.B., Фацдсль Э.В. Сдвияение горние пород при массовом разрушении медяукаыерных целиков - В кн.: Торное давление при отработке мощных пологих

■рудных залекей - ГЛ., Кедра, 1986, с.155-181. ' 5. Косточенко В.В., Файдель Э.В., Нуп.1анов К.Х., Попов В.Н,

Вовлечение 'в добычу оставленных запасов на Джезказганском месторождении - В кн.: Совершенствование подземной разработки месторождений руд черных и цветных металлов. - Алма-Ата: 1986, с. 129.

6. Попов В.Н., Нугманов К.Х., Файдель Э.В.

Повышение устойчивости выработанных пространств при камерно-столбовой системе разработки - Совершенствование подземной разработки месторождений руд черных и цветных металлов. -Алма-Ата, 1986 г., с.241-242.

7. Макаров A.B., Азарнов A.B., Файдель Э.В., Катаргин Ю.Я. Сдвижение горных пород при отработке мощных залежей камерно-столбовой системой. - Горный курная, $ 7, 1987 г., с.49-54.

8. Еорщ-Комшяшец В.И., Макаров A.B., уайдель Э.В. Управление горным давлением при подземной разработке, руд -Горный курнал, # Г, I9B9 г. с.'54-57.

- 20 -

9. Нугманов К.Х., Попов Б.Н., йайдоль Э.В., Якозскко В.Г. Причини и механизм разрушения ?геядухамерких цолинов и гоппг шение устойчивости выработанных пространств. - 3 кп. : Напряженное состояние массивов горпкх пород и'управление горным давлением, Зрунзе, Йлим, 1990 г., с.384-390. 10. Бори-Компониец Б.И., Икаров А.Б., Зайдсль 2.Б.

Управление геомвханичееккм процессом при разработке полого-падаэдих залелей - В кн.: Напряженное состояние массивов горних пород и управление горным давлением, Фрунзе, Илзг.:, 1990 г., с.34-41. :

II» Макаров A.B., Слоним М.Э., §аЗдель Э.З.

. Управление сдвижением горних пород при разработке пологих залекей под охраняемыми объектами - Горный куркал, !5 II, 1990 г., с. 54-5S.

12. Файдель Э.В., Макаров A.B.

Прогноз смещений горных пород на контуре кровли горных выработок - Комплексное использование минерального сырья, Алма-Ата, й 9, 1991 г.

13. A.c. 1454970 (СССР)

Способ повторной разработки рудшх залекей/Борщ-Кошонпсц В .И., Макаров А.Б., Мякшеа B.C., Фацдель Э.В., Яковенко

B.Г. - Опубл. в Б .И.', 1989 г.» Л 4.

14. A.c. I5985I7 (СССР)

Способ отработки блоков/Абуов М.Г., Айтбаев А.Б., Бекбаев

C.М.; Битимбаез M.S., Ермеков 1Ж, Каюпов М.А., Костюченко В.В., Тулебаев К.К., Тусипов А.T., Урумов 0.3., Файдель Э.З., Яковенко В.Т, - 1990 г.