автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.02, диссертация на тему:Рациональные параметры трособетонного анкерного крепления очистных камер

од

Министерство науки - Академия наук Республики Казахстан

Национальный Центр по комплексной переработке Минерального ецрья Республики Казахстан

Институт горного дела им.Д.А.Кунаева

На правах рукописи

МУРТАЗАЕВ МУРАТ АРЗАЕВИЧ

РАЦИОНАЛЬНЫЕ ПАРАМЕТР!! ТРОСССЕТОННОГО АНКЕРНОГО КРЕПЛЕШ1Я ОЧЛСТНЫХ 1САНЕР

05.15.02, - Подземная разработка месторождения полезных ископаемых

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Алаты, 1995 год

Работа выполнена в Институте горного дела им. Д. Л. Кунаева Министерства науки - Академии наук Республики Казахстан

Научный руководитель - доктор технических наук Г.Л. Прокушев

Официальные оппонрнты - доктор технических наук,

профессор И. II. Чабдарова кандидат технических наук, Б.Д. Лерман

Ведущее предприятие - Казахским национальный технический университет

Защита диссертации состоится -1L - J99S Г.;

в 10 час на заседании специализнровашого совета Д. 53.14.01 при Институте горного дела им. Д. Л. Кунаева МП - Ail PIC по адресу: 480046, Алматы, пр. Лбая, 191

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института горного дела ни. Д. А. Кунаева Ш1 - Ail РК

Автореферат

разослан " £ У " \МСЬ$ 1996 Г.

Ученый секретарь специализированного совета доктор технических наук

У.А. Алдамбергенов

ОЕ^АЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность темы. В формируемом в Казахстане валовом национальном продукте (ВНП) до 30-40 % общей стоимости обеспечивается продукцией горнодобывающей отрасли промышленности. Казахстан является одним из крупнейших производителей и экспортеров меди, свинца и цинка. Значительная часть запасов полиметаллических руд сосредоточена в мощных кру. опадающих зале:;:ах Теке-лийского. Орловского и Тишинского месторождений, являющихся источником добычи, до 75-80 я свинца и цинка и -до 20 % меди. Подземная разработка этих месторождений осложняется недостаточной усойчивостью руды и вмещающих пород, обусловленнАй структурной неоднородность» массива, подверженностью пород процессам вывет-риьания, проявлением •высокого горного давления при глубинах разработки до 600 м и более.

• Общей особенностьо применяемых технологий добычи руды является подэтагмо-каиеркая система разработки с закладкой выработанного пространства, достигнутые показатели и состояние горних работ. При достаточно высокой производительности труда, составляющей 10-12 м3/чел.-смену, потери .руды достигают 8-ю. а рггуСохивание - 18-20 Я. Остается высоким уровень аварийности, хг£ ^геразуеиый тем. что очистные забои, в которых происходят егйгс^русекиз руда, пород и твердеющей закладки составляет до 40-50 % от общего юс числа.

Стремление нормализовать состояние горних работ привело к .уменьшению* высоты камер с 50-60 - до 15-20 и и их пролетов с 10-12 до 6-8 и. На Орловском руднике эта тенденция достигла крайнего пр одела о связи с переходом на нисходящую слоевую выемку руды с закладной.

Экономические показателя добычи руды ».сходятся в несомненной зависимости от параметров очистного забоя. Опыт- предварительного укрепления вмешавших.пород при камерной выемке руды с закладкой на рудниках стран СНГ и дальнего зарубежья свидетельствует о перспективности новой технологии. Ьлеста - тем, широкое применение ее требует разработки и обоснования рациональных технологических схем предварительно, о укрепления пород и поолг-дуицей очистной выемки руды, создания обобщенного метода расчета параметров укрепления и модификация системы разработки в целом.

Нелию диссертационной работу является установление зависимостей устойчивых пролетов очистных каиро от структурно-кэхаш-ческих характеристик вмещающего массива и параметров укрепления несущего слоя обнажений длинными трособетонными анкерами для создания вариантов системы разработки, об*спечиваи:цих высог^ую .интенсивность и полноту извлечения руда нз недр.

Научная идея работы заключается в чсгшьзовашш далатаци-онного упрочнения структурноблочных пород при связном прогибе армированной гибкими анкерами непосрсдствеиноП кровли для повышения пролета очистной иакери.

1. Установлений устойчивых пролотоэ очистных камер при отработке крутопадаювдх рудных залежеЯ с слоистом тредаюватом массиве горных пород. .

2. разработка расчетного метода установления рациональных параметров трособотоиноЯ ашссрпоЛ крепи.

3. Опытно-лромшшешшо иепшздшя технологии разработки крутопадающих рудных галерей очнотшш кшеразд с увелячешияи пролетами при предварительной укреплении вмекаэдего массива трособетонньш анкерами.

Методика исследования. В работе применяется комплексный метол исследований. склача&хнй аналитические и экспериментальные разработки. ШЕенерио-кзнструкторскув проработку теяшчоо-ких решений, проведение оттю-прошшешшх работ, статистическую обработку экспериментальных результатов.

пшешлтте к мш.

1. Зависимости технико-экономических показателей разрабо- -ки крутопадавщих рудных аалежеЛ с закладкой выработанного пространства от пролетов и высоты очистных камер.

2. Аналитические зависимости высоты очистиоЗ камеры от глубины разработки, параметров слоистости, тредановатости и механических характеристик попод несуцего слоя.

3. Модель формирования нагрузки на трособетоннув итангу с учетом ее длины, ориентации относительно поверхности обнажения и элементоз залегания слоистоЯ кровли. .

Научная новизна работа состоит в том, что автором:

- установлена!зависимость устойчивого пролета очистноП камеры от гл>-ини разработки, структурного строения и прочности

пород несущего слоя, отличающаяся учетом их взаимовлияния:

~ разработан метод расчета устойчивых параметров очнстних камор, стличгиг^йсл учетом влияния бокового распора массива, прододыюго распора от арочного аффекта в несуцем слоо кровли и податлюоет:: закладки;

- разработана .методика расчета трособетонной анкерной кропи. стдичагдапсл учзтом ориентации зеернщ итанг относ::". ;льно позсрглсстм оСцзаення очистной камеры:

- разработана технологические схемы выемки рудных тел с иэустоячнзух г.ерздх:. отдичаюэдесл одностадийностьэ оч!!ст!!сЛ зэд^знкуз 4 авторскими свидетельствами.

Лостп^пчост?-. гсгужий.,. сызодоз и . рекомендация,

кздогккиг: з работа пздтззр.'гдзется сходккость» теоретических гсс.гзлоп:.'.::::! о л^п'.та дзборзторпьк экспериментов и натурных ¡¡гб.^лг:::;;!, обработки::« с испадьаозааием мзтодов математической стат'.ст:::«!, а ?д::г:э оиздрсиаеа результатов исследований в прг.:т,1::у с с::с:!0.'::£«:0г:с::1 з$Ф?«тем.

закдзчзется в:

- рз-работкз ¡-зтода рг.счзта устоЛч:::!": продетоз очнстних

а пзраг.этреэ тросоЗз?с::::ого гк::ер::ого укрепления оне^аэ-

С". город, позигггдегэ точность расчота ¡¡а !5-Г;3 й:

■• - рпзрзОог'.а тэхкодоп:и пзготоздок'л п*.С::и:: троссзих анхе-рзз. с2:спз1::::гк£Я пепздьззззнио ст::здзз пр:::"зодатса - бодь-подъем::ш: капатез;

- создан!':! парпаитез зтзгго-гикгрксй руды с загадкой 'л лредзарительнш укрепление!! змецгздего массива трособе-70"Н!Д'и анкерами, что обеспечивает уизные-нке объема подготовн-тздьпо-наре- чых работ на 30 скизйнкэ потерь и разубоздвани.. рул'! пз 2.5--1

рндя.л язтогл диссертации о п.лучз:ш результатов исслздсвзнил состоит а:

- акал/.зз отечественного и зарубежного опыта горних работ с прздЕзритеды'.им укреплением неустоечный. вмещает;* пород;

- разработка графоаналитического метода ргсче—1 параметров енкерного крепден.:я при Еберкои раслс.-.с:;?!:::;: екзагян:

- сс-дан:;;: тизних зарниггез очистной руди из кр>толадг:-:^!Х рудних зад^гй;

- разработке рс-ксмс-ндацнй по поймано.».::а нкатодез рас-

чета кре" я и технологических схем выемки руды.

Реализация работа. Технология разработки крутопадаквдх залежей ценных руд о укреплением вмещающих пород трособетонными анкерами и закладкой выработанного пространства прошла опытно-промышленную проверку на Тишинском руднике. В опытном блоке добыто 100 тыс. т руды, что позволило получите экономический эффект в размере 20000 тыс. тенге. Результаты работы могут быть использованы np)i разработке месторождений ценных руд. залегающих в :.зустойчивом вмещающем массиве.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались на Всес(.азной научно-технической конференции "Теория и практика проектирования, строительства и эксплуатации высокопроизводительных подземных рудников". - Москва, 1990 г.: . на отраслевом совещании НЦМ• СССР "Разработать технологию й средства предварительного укрепления массива горных пород при разработке месторождений подземным способом". - Усть-Каменогорск. 1989 г.; на Меадународной конференции "Минеральные, ресурсы Казахстана". - г. Алматы. 1993 г.: на каучно-пракгической конференции "Проблемы, перспективы и направления социально-эко-иомичекого развития Незказгаиской области в условиях рыночных отношений". - г. Жезказган, 1994 г.

Публикаций. По теме диссертации опубликовано 12 печатных работ, в том числе, 5 изобретений.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения. 4 глав, : заключения, списка литературы из 102 источников и приложений. Изложена на 204стр. текста, включая 15 табл. и 48 рис.

Работы по теме диссертации выполнялись по планам научных гсследований, утвержденным Президиумом Академии наук Казахской ССР и ■ Министерствами цветной металлургии СССР и КазССР в 1985-94 гг., а также Национальным Центром по комплексной переработке минерального сырья Республики Казахстан.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

адершенствованшо технологии добычи руды в неустойчивых породах с закладкой выработанного пространства, разработке методов расчета и технологии укрепления горного массива посвяцены труды A.A. Борисова. В.Д. Егорова. Ж.С. Ержанова, Н.П. Ерофее-

ва, Н.<5. Замеоова, Л.М. Ильатейна, Р. Квапилз,' А. КоПна, Л. Коста, Г.Н. Кузнецова. D.H. Либермана, Е.Я. Махно, А.Н. Марчу-ка. Г. В. Мещерякова, В. В. Набатова, К.Х. Нугманова. 3. Н. Се-мевского, ЮЛ. Серегина, Ю. И. ЧабдаровоП, А. Югона и других.

Анализ мирового опыта подземной разработ-.и рудных месторождений свидетельствует о том. что одним из перспективных направлений снижения трудоемкости добычи руды является увеличение параметров очидтных камер за счет предварительного укрепления неустойчивых вмещающих пород трособетонной штанговой крепью.

Раннональнне "эраметря очистных камер. При абсолютном воз-росташш затрат на укрепление пород удельные затраты на подго-тоь.су очистных камер большого объема к выемке руды снижаются. Расчеты выполненные для условий Тииинсксго рудника, показывают, что затраты на подготовку илоков к очистной выемке, вклачающие предварительное укрепление пород лежачего и висячего Cjkob веерами трособетонной крепи из полевых выработок, изменяются по следующей зависимости

Q , тенге/т. (1)

где ч - плотность руду в массиве, т/м3;

S - себестоимость добычи руды при базовом варианте технологии, тенге/т;

ht - высота очистной камеры, (15 < h < 60 м).

Базовым вариантом технологии является подэтатао-камериал выемка руды с закладкой выработанного пространства при высоте подзтап 15 и мощности рудного тела 10-15 п. Для принятой схемы укрепления : эрод из полевых выработок затраты на подготовку блоков к очистной сыемке стабилизируются при достижении высоты камеры СО ::.

Оиенул расчетной прочности горнмх порол. Устойчивость обнажений горных пород существенно зависит от продолжительности стояния камеры незаложенной. Снижение прочности во вроу.ени установлено на основании анализа дан.чых. сикс:.русщи- обручения в горных выработках. На основе этих данных бил построен график зависимое":» изменения прочности емс-^щнх пород Тнгинского месторождения от времени стояния их обнаженным;;. Полученная зяп рнческая зависимость имеет вид

К0„ • в41*"18'. (2)

где Кор - коэффициент снижения прочности пород во времени. Квр - б,/б0;

61 - прочность породы через г месяцев обнажения. КПа: б0 - прочность породы сразу ке после обнажения. МПа: а. Ь коэффициенты, которые имеют' значения, для пород средней устойчивости а - -0,07; Ь » 0.0015. для неустойчивых пород а - -0.07: Ь - -0.0005. , Расчетная прочность горных пород при сиатии оценивается соотношением: '

беж - бх'К,*^ . МПа, (3)

где бсж - прочность породы на сжатие в массиве. КПа: б„ - прочность породы на сжатие но испытаниям образцов. ЫЛЛ Кг - коэффициент структурного ослабления породы; К, - коэффициент, учитывающий^ неравномерность нагружения породы в массиве. Угол внутреннего трешя породы Ч> определяется в лабораторных условиях лли приближенно через параметры беа и 6Р по Формуле

бе«*бр

где бр - прочность породы на растяжение. НПа.

Определение устойчивых пролетов очистных камер. При определения устойчивости потолочины камеры исходной предпосылкой является концепция механизма- ее деформации. Обычно потолочану уподобляют плите или балке. работающим на изгиб. Иногда еэ рас-' чнтывают по схеме трехсарнирчой арки, образуемся поело появления в потолочине трещи. Проведенные исследования показали, что при расчете устойчивости потолочины должны учитываться напряжения. возникающие как от ее изгиба, гак и от продольного ди-латационного сжатия, напряжения, связанные с изгибом, вызываются весом потолочины и пригрузкой ее налегающей толщей, ¿.напряжения сзкатия - от взаимного разворота полублокоэ потадочины при

гзгибе и бокового распора массива, которая включает я остаточные тектонические напряжения.

В слоистых породах напряжения 61 от действия собственного веса в защемленной по контуру потолочине являются результатом изгиба плиты, нагруженной равномерно распределенной нагрузкой -По контуру защемления потолочины действует нагрузка, разная полному весу избегающих пород, или превосходящая его (р::с 1). В результате вертикального саатия пород потолочины б зоне спорного давления, обнаженная ее часть смещается в выработку на величину компрессионного сжатая закладки -д . это приводит к отрыву потолочины от вышележащего с;..я и возникновению расслоения Из рис. 1 видно, что при увеличении величины, об:;:атил потолочина с л до д, точка начала расслоения переместится из А в /ц. Это явление четко прослежено на моделях. Расстояние АЗ от кромки массива до точки начального расслоения (длина карниза х0) незначительно по сравнению с пролетом камеры 1. Точка приложения разнодейстзувкел от пригрузки нижнего слоя опорным давлением принимается в центре .тяжести эпюры АДВ." Замениз криволикея-нуа эпюру нагрузки на экзивалеитнуз треугольную и приближенно определяв состаакацуэ капряггния в. потолочине б2. -вызва :нуа , весом пород налогавяеЛ тогса. поручаем возможность оценить длину кзршш э потагачкне сирзг-спис:::

16*«11-»-а)* (Н-П)*!!

-. - х0/п. (5)

Е¥п *1»1 *a*Ees/En*32*(lj +а. * Ш-h) «П3 *YCp 1

ГЛЗ lj - (по В. Д. Слзсарезу), а - распростршг-

и::о опорного давления з глубину ¡пссипз. а ■ 2ii,,it; h, - высота очистной камеры, н; ?ер - срсгл::Л ойьылиЛ вое порол налегающей тог.:"!, 1'Л/и3 : Та " объешЯ вес материала потолочины. До/к3; Ее, и Ея - мпугя упругости, соответстзешгс при статей и рзстя-гении, МЛз; п - коз&жгеи? ползучести материала-потолочины; бР - прочность материала потолочины при р-стл::-;::::!, ша; h - тол-екнг потолочины, и: К - глубина эадоггкия каморы от поверхности. м.

Схема деформирования пото-' 'лочины очистной камеры.

При расчете устойчивости потолочины от действия собственного веса, необходимо учитывать упрочняющее влияние возникающего в ней арочного распора - 63, а .также воздействие бокового распора в массиве б^. ■

Экспериментальное изучение влиянил. бокового распора .показало, что при ц-0.25 несущая способность модели потолочины увеличивается на 60-65 % сравнению с образцами, нагружаемым;! без бокового распора, т.е. при.р-0. Это связано с тем, что под действием распора в торцах, потолочины возникает момент, направленный на уменьшение ее изгиба от поперечной нагрузки.

Таким образом, резул.. гнрущее напряаенио в шишем слое потолочины в месте ее защемления обусловлено'действием объемной-нагрузки от собственного веса и прчгпузки от веса вышележащей толщи, приложенной к участк! -х0. действием арочного распора от разворота полублоков потолочины и бокового распора массива.

Рис. 1

бС1 - б, * бг + б3 - б4 .

(6)

Проверка на устойчивость потолочины от растягивающих напряжений должна удовлетворять условию ■ •

'6, + б2) - (б3 + б4) < бр

(7)

Исходя из значения компонентов напряжений, получено выражение для определения устойчивого пролета

1.41«П

(П+К! Нз1п5)»(1Шз1п5+бсж/ЭД)

11 + К, «Н«з1п5

- И -

где К, - коэффициент уменьшения контактных напряженна на верхней опорной поверхности потолочины по сравнению с нижней) равный • а

К, - -.

а + х<,

П - коэффициент запаса прочности. При Н/11 >'.50, выражение (8) примет вид -

1,-u.h misinstjiHsms+öci/Yjp)

i--1-:---. о)

H*sln5 r.

Устойчивый пролет оч,.стной камеры в зависимости от приведенной глубины разработки - (H/h) и прочности пород несущего слоя кровли на осатие - бек представляется в виде КС1»6СЖ

1--— • 00)

H/h ± Щ/и

где Кс, - коэффициент, учитывающий прочность пород на сжатие, равный 2 при бе)1 «75 МПа, 4 - при ¿сж«130 МПа и 5 - при беж«180 Ш.

Для промежуточных значения бсх коэффициент Ков определяется по аппроксимирующей зависимости

Кех - 43,е3.б,.а0-0вг5-55.и , (11)

При бсх > 150 КПа выражение Ун/Б принимается со знаком (-., при бе, < 150 ¡'.Па - со знаком (+). Существенное влияние, оказываемое коэффициентом бокового.давления - ц на устойчивый пролет ■ камеры, выражается зависимостью

1. - 10.е&<я-«> , м, (12)

гдо 10 - устойчивый пролет кь.,ерц при р * 0,26 , и;

Ь,с - коэффициенты, находящиеся в пределах 0,5 < Ъ. с < 1,

Наклошшй устойчивый пролет очлетной каперы, аналогично выражении (8). определяется следующей зависи^остьи, учитннагщея угол наклона камеры - а

0,9«Й

£соза(й+К, Нз1п5) (Нз1по«з1пб)+бСжА?1)

1--:---:— , (13)

(Л + К, *Н«з1п5)*созо

При определении параметров бетонной потолочинм. опирающейся одним концом на рудный массив, а другим - на .закладочный, необходимо производить проверку ее устойчивости от неравномерного изгиба по контуру защемления, что вызвано неодинаковыми деформационными свойствами руды и закладки. Максимальный прогиб потолочины

" ч«1*

£„--. Ш)

384»Е*1

где q - удельная нагрузка от веса потолочины. т/мг ;

I - момент инерции тела потолочины, м* .

Деформация сжатия бетонной потолочины

Ее* ■ Ь*бсж/Е . (15)

Условие устойчивости потолочины, очевидно. с„ > сск.

При определении высоты камеры использована известная гипотеза устойчивости клина сползания. Для условий Тишинского рудника формула для определения высоты камеры имеет вид

И, « Н -

2 бсж

Н2 + -*(Н--) (16)

з1пгр*созр Уг.а

где р - 45°- ^ /2, ф - угол внутреннего трения пород, определяемый по гчвисимости (4).

Но высота камеры додана обеспечить и другое, не менее важное условие, а именно устойчивость наклонных иесуда слоев висячего и лежачего боков, или слоистой кровли, закрепленной италгаяи на определенную глубину. . ^

Определение толщины укрепляемого поролного слоя.' .При ведении очисткой выемки в неустойчивом вмещающем массиве необходимая толщина укрепляемого слоя пород в кровле (почве). камеры оп-

ределлется по зависимости

11 - 0,251„ - о. оон,,2 . м : 4 < 1н < 100 , (17)

полученной преобразованием выражения (12) с учетом значений переменных, характерных для условий Гигчнского месторождения.

Если при выборе 1н соблюдать условие (16), полученное решение будет удовлетворять условию устойчивости клина сползания и устойчивости наклонного несущего слоя в кровле камеры.

Для учета влияния мощности рудной залежи на устойчивость бортов камеры, расположенной вкрест простирания, использованы аналитические зависимости (Тимошенко с.П. и Войновский-Кригер) изгибающего момента в . защемленной по контуру прямоугольной пластине от ее ширины и длины. На основании этих данных, получена зависимость изгибающего момента в несущем слое кровли камеры от отношения мощности рудной залежи к высоте камеры

К» - y0.59.ni/h! - 0,18 . (18)

где К„ - коэффициент уменьшения изгибающего момента при переходе от плоской задачи (гп/й, > 2) к объемной (т/^ < 2): гп - мощность рудной залени.

Расчет параметров анкерного укрепления пород. В основу ме- • тоднш расчета сетки расположения штанг заложены следующие ис-хотнз концепции:

- вокруг каждой штанги в радиальном направлении формируется зона влияния, которая рассматривается как омоноличекпое коническое тело;

- устойчивость нижнегг несущего слоя между штангами рассчитывается. как плита, с пролете:;, ограниченным зона)«! влияния птаиг. и мощностью. равной толщино нн:шего ело? или высоте элементарного структурного .блекл выделяемого кливгшшми тре'.^нш.ш (рис. 2).

Из рис. 2 с'шю, что расстояние незду штангами с учетом радиального влияния при квадратной сег.со расположения находится из соотношения

1 + 1з

а»-—-. Ь-2ПНдР/п . (19)

где Ь - зона влияния штанги в укрепляемых породах.

Пролеты несущего слоя пород висячего и лежачего бокоь 1 определяются по формулам (12) и (16).

Исследование несущей Формирование зоны влияния способности . потолочины. вокруг штанги

укрепленной штангами веерной ориентации, проведено в лабораторных условиях на слоистых моделях балок. Испытаны 3 серии балочек: без крепления. с нормальными и веерными штангами. Количество итанг и толщины закрепляемого слоя при нормальном и веерном расположениях скважин были одинаковыми.

/ ( /К ) 1 / \ 1 1 1

/ /9А 1 1

1 1 1 М ^ к ;

тг

^ /

- \

Рис. 2

Результаты испытаний приведены в табл. 1.

Таблица 1

Несущая способность потолочины с нормальным и веерным расположениями штанг

1 1 1 }

1 1 / 1

1 Серии | Ориентация штанг относительно 1 Разрушающая 1 Коэффиц.1

1 моделей! 1 | обнажений 1 нагрузка | вариации! 1

1 1 1 1 ] 1 1 Н I 1 1 а 1 й I 1

1 1 Без крепления 21 . 100 1 22,9 I

1 2 С ьеерным расположением 27 123 24.5 !

1 3 | По нормали * обнуления 40. 191 17.5 |

Моделирование подтвердило снижение прочности потолочины, закрепленной штангами с веерным расп-лохением. в сравнении с .вариантам! ее закреплении нормальными итангакл. Это свидетельствует о том, что методика расчета нормального штангового крепления неприемлема для веерного расположения сквааш. Для получения равной прочности потолочины при этих вариантах, з веерном необходимо сгустить сетку -сквашн.

Методика расчета атангового крепления с есерным располс:::з-ннем скважин слагается из определения высоты камеры и ••чрамот-ров штангового крепления для варианта с нормальной ориентировкой штанг, последующего графического построения профиля закрепляемого обнажения в масштабе с нанесением нормально ориети-рованных штанг 1-1,. 2-2! и т.д.Вокруг каждой нормальной штанги выделяется поддерживаемый ею блок породы шириной, равной расстоянию между штангами. Боковые границы блоков отмечены на рис. 3 пунктирными линиями. На схему наносят буровь.^ выработки 0 и О! из которых намечают веера скважин 1', 2' и т.д. так,чтобы концы их совпадали с устьями нормальных скважин. Измеряют острые углы наклона каждоЯ сква-Схема расчета плотности анкерной таны относительно об-крепи при веерном расположении нажения АН и выписывают

Видно, что часть ее кривой (Г.2'.С, и С^'б') находится

скважин

Рис. 3'

синусы этих углов. Каждый условный блок отсекает отрезки одной или нескольких наклонных скважин (рис. 3). Измеряя длину какцого из таких отрезков и умножая, ее на соответствующий данной скважине угловой коэффициент з1п®се^ , после суммирования получаем приведеннуи длину штанг в пределах каздого блока." эквивалентна по несущей . спгзобности длине штанги нормальной ориентации. Приведенная длина птанг наносится на профиль потолочины. Соеди- . няя их концы плавной кривой, получаем толщину укрепляемой потолочины.

выше устойчивого контура МВ. а другая - ниже линии !.!В. характеризуя последние участки потолочины как неустойчивые. Необходимая устойчивость потолочины достигается варьрированием длин наклонных штанг таким образом, чтобы сумма отрезков их в контурах каждого расчетного блока, умноженных на гШ2^, равнялась длине нормальных штанг, т.е. кривая 1'.2,',Зг'. 5* ,6' совпала бы с ВН. Окончательные длины наклонных штанг обозначены жирными лилиями (2-2",, 3-3" и т. д.).

Полученный результат должен учитызать стоимость проходки выработок для бурения сквааин под штанги. Были рассмотрены варианты закрепления висячего бока, равнопрочные представленному на рис. 3, но отличающиеся тем. что буровые выработки пройдены от обнажения на расстоянии 4. 8 и 16 и. При одинаковой устойчивости закрепленного висячего бока отмечается.существенная разница в затратах на крепление. Для Тишинского рудника оптимальным является расстояние от обнажения до буровой выработки, равное 8,5 и.

Для проверки достоверности методики расчета и идентичности были выполнены лабораторные эксперименты ло оценке несущей способности укрепленных слоистых полелей потолочины, результаты испытаний которых приведены в табл. 2.

Таблица 2

Несущая способность потолочины с различными схемами расположения отакг

I-1--.I""1 ...........1-1

I Серии (Вид штангового I Средняя разрушающая нагрузка !

|балочек| крепления |-.....г ------г—---1

I 1 i i коээдщшзт) е к. относительно!

I . I | н I шрлашш.й 1-;-1

I I 1.1 I серии 5 I серии 41

I_I_ и_I ......)—,-1-1

1 веерное . асполо- I

аение штанг 118 10.3 227 109.1

2 - // - $8 7.3 - 16? 81.3

3 - // - •92. 12.3 177 85.2

4' ■ нормальное рас-

положение ШТЬНГ' 108 5.3 . ;203 . 100

5 без крепления 52 14.7 1-00 .43-

Примечание: удаление буровой выработки от камеры состави- ' ло: для серия 1 - 4 м. 2 - 8 м. 3 - 16 м.

Моделирование показало, что прочности потолочин, закрепленных штангами с разными вариантами веерного расположения скважин, достаточно близки между собой. Это позволяет утверждать о справедливости допущений, заложенных в основу методики расчета параметров веерной штанговой крепи.

Создание рорых конструкций анкерной крепи. При использовании канатных анкеров, устанавливаемых в.восстающих скважинах', возникает необходимость закрепления троса в забое. Для ^тих условий разработан анкер, состоящий из стопорной упругой ленты с загнутыми вовнутрь до продольной оси концами, скрепленными фик- • сатором "U" - образной формы. Внутри упругого кольца из ленты' закреплен канат, а с диаметрально противоположной стороны закреплена трубка для подающего стержня. Анкер подают в забой скважины. при ударе о него фиксатор срывается о упругой ленты, последняя распрямляется, в результате чего происходит надежнее закрепление каната в забое скважины.

Для штангового крепления целесообразно использовать отработанные канаты вахтных подъемных установок.- троса скреперных и других лебедок и т. д. При этом канаты больших диаметров целесообразно расплетать, а смазку удалять. Для механизации этих 4 работ разработало устройство, -позволявшее сатягивать пряди расплетенных канатов и оезобоядать их от саазки. Отрезки нужной длины помещают на специальной стенде, снабженном тягой из пнев-моцилкндра. с одной стороны, и подшоиой кареткой со стопорным устройством, с другой. 3 средней части расположена ванна для охлаждения после вытяжки разогретого электрическим током каната.

стеераенстроэанке „технологии разраЕчка код гх крутопада-"щлх тел а неустойчивом омезающен массиве. При разработке кру-топадасщих рудных залежей средней мощности (до 10-15 н) предлагается вести выемку руды на полную высоту этажа, с расположением очистной камера по простиранию рудного т-ла и- увеличением ее длины до 80-100 м. Отбойка руды ведется веерами скважин диаметром 80 мм из подэтажных игреков. До начала очистных работ производится разбурквание вмещающих пород веерами скважин диаметром 105 км через рудный массив на глубину 8-10 м от контура рудного тела .'. 1 В сквагшы вводится очкае: цгй от смазки

стальной трос диаметром 18-24 мм до дна скважины, после че/о скважина заполняется цементно-песчаным раствором. Отбойка руды начинается по истечении 20-30 дней с момента установки анкеров.

По данной схеме проведена отработка блока N "О" на' Западном фланге 7-го горизонта Тишинского рудника. Отработке подлежали Основное и два параллельных с ним рудных тела - Северное и Южное с запасами 100 тыс. т руды. Рудные тела представлены сплошными и вкрапленными рудами, мощностью 'от 1-3 до 15 м. Коэффициент крепости руд Г « 10-12, угол падения 85°. К северу от рудного т^ча вмещающие породы представлены серицито-кварцитовы-ми сильно трещиноватыми сланцами средней устойчивости (Г-8), к югу - породы неустойчивые с Г-6. Расчеты параметров штангового крепления выполнены в соответствии с разработанной методикой. В результате отработки опытного блока достигнуто снижение разубо-»ивания руды на 4,7 %. потери руды сокращены на 2,5 Я. Экономический эффект на 1 т добытой руды составил 193 тенге/т.

Для выемки мощных залежей ценных руд (мощность свыше 20 м) разработан вариант сплошной выемки камерами на полную высоту этажа. Способ отличается тем. что по мере продвижения фронта очистных работ, одновременно производится погашение рудных цо-ликов между буродоставочными выработками. Отбойка руды осущест-■ вляется веерами взрывных сквшш. плоскость которых ориентирована параллельно поверхности контакта "руда-закладка", что обеспечивает снижение разубокивания руды твердеющей закладкой. -' Предлагаемая технология обеспечивает уменьшение потерь 1: разубояивания руды на 2,5-4 %. себестоимость добычи руды снижается при этом на 15-20 55. В условиях Тишинского рудника наиболее перспективными являются варианты системы разработки с породной закладкой. На фланга месторождения при отработке выкликивающихся зон рудного тела возможно применение вариантов системы разработки с обру'ениеи налегающих пород и выпуском руда под гибким перекр'таем. При отработке маломощных тонких рудных тел (до 1-},5 м) целесообразно использование варианта система разработки о магазинировакием руды и породы и применением разделяющего гибкого перекрытия. Рекомендуемые для этих,условий варианты систем разработки проработаны на уровне изобретений [8-12] и подробно описаны в диссертации.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации дано новое решение-актуальной научной задачи установления рациональных параметров предварительного триобе-тонного анкерного укрепления неустойчивых вмещающих пород, что обеспечивает устойчивость крупногабаритных камер и повышает эффективность разработки крутопадающих месторовдений Казахстана.

Основные научные и практические результаты исследований использованы для разработки инструкции по расчету и технологического регламента на прсзаденге предварительного укрепления вмещающих пород трособетсннса анкерной крепьи, внедрены в производство и состоят в следузхем:

1. При разработке крутспгдаюэдх мощшх рудных залежей, залегающих в слоистых, трещшснатых вмещающих породах, одним из главных направлений повышения эффективности добычи руды является предварительное укрепление обнажений крупногабаритных очист- • них камер грособетонной анкерной крепьи.

2. Установлен комплекс теоретических и эмпирических зави- ' симостеЯ:

- показателей зсгектазостн добычи руды от геометрических . параметров очистных кааер;

- устойчивых размеров очзстноЯ камеры от физако-механичес-ких сзоЯстэ руды и породи, глубины разработки и структура породного массива;

- несущей способнсстз трссобэтокноЯ итанга от ее длины. услов.Ш закрепления я сриантада относительно элементов залегания порода.

3. Разработана ветодшса расчета параметров очистных камер и трособетонкой анкерной крепа, учитываосая горне -геологические и горнотехнические условил разработки крутопэдаг~1Х рудных за-легеЯ.

4. Разработана н испытала в промыяленных условиях технология очистной выемки руды с предварительным ¿креплением вмещаю- . щих пород и расположение* очистных камер по простиранию рудных залехей. разработаны конструхщш системы разработки с,применением несущей крепи из отработанных канатов я новые конструкции анкеров, защищенные авторскими свидетельствам* на изобретения.

5. Установлены обдаст применения разработан; я технология

на рудниках Казахстана. Отработка крутопадающих рудных залежей с предварительным укреплением вмещающего массива обеспечит концентрацию горных работ, уменьшение объема горноподготовительных и нарезных работ на 25-30 %. уменьшит расход цемента на закладочных работах на 10-15 %. повысит извлечение полезного ископаемого из недр на 2-3 %.

Внедрение рекомендаций автора диссертации на Тищинском рулаике в объеме более 100 тыс. т добычи руды по новой технологии обеспечило экономический эффект в размере 20 шш. тенге.

Основное содержание работы опубликовано в следующих работая.

1. Бегалинов А. Б.. Муртазаев К.А.. Лсакоз П.Л. Золотодобывающая промышленность Казахстан, к napoimTiisa ее развития. Тезисы докладов Международной ;;оиг»-орзпц'.:п "¡¿«¡¿ралыко росурсы Казахстана". Алматы. 1293. С. 2Э-£3.

2. Апробация методика упрзздэжя посютоп г. зейзктазкостьэ извлечения полезных ископаа^*. us нодр d вроаззодстазюшх условиях / А. \ БектыЗаев, 0Л1 • Нудькабаез. U.K. Бптихбаеэ. М. л. Муртазаев. А. А. Бектыбаез // Тезиса донглдэз научко-прзктичос-кой конференции "Проблемы. перспгг.таш ц направления соцпаль-но-ркономического развития Сэзхазганской области с условиях рыночных отношшп" ч. I. Еезказгаы. - 1S24. - с. ЮЗ-ио.

.3. Муртазаев М.л. Аиадатичоскоо ресаииа задач;! для тра::-марной. нагрузки, расг.родэдеиной на плоском граничном элгиоите. Деп. Н 5S34-Ka-9i. КазгосИИТИ. 19S-3.

4. Мисарин А. 1!.. Муртазаев U.A.. Кевдрякоз Г. Б. Соверсонс-твованио системы разработки с закладкой на 'Тининском руднике ft Комплексное использование генерального сырья. - 1996.- 1! 1. -С. 90-33.

5. Граоюаналитичес! П метод расчета параметров ытангоЕого крепления / й.А. ¡'/ртазаез, Г. В. Мещеряков. АЛ!. Кисврин // Информационный листок II 46 - КазНИИНТИ. Алматы. 1993.

6. О методике расчета устойчивых параметров :ородной потолочины с секущей трещнноватостьа / Г.А. Прокуаез. к.А. .Муртазаев. A. J!. Млсюрпн. Г. В. Мещеряков // !!нфор:-:ац:!оннь::: листок 1! 49. - КазНИШН. Алматы. 1»96.

7. Методика расчета предельных пролетов очистных камер г.рн

разработка крутоладагщих залеяеЛ /НА. Муртазаев, Г,А.Прокуса, Г. В. Нещеряков, Л. И. Мисярии / Деп. N 6903-1(а-99. КазГосИНТИ, 1DS6.

О. A.c. 1661421, Е 21 С 41/22. способ разработки мощных рудных залг^еЯ / А. И. Кисюрин. В. А Исаков, • Г. В. Мещеряков, В. Р. Вульферт, М. А. Иуртазаев, А. И. Воронин, А. П. Трезнюк. С. И. Бгкбаев. С.А. Кулумбатов, К.В. Сергеев. (СССР). - Заявл. 03.01.89. Опубл. 07.07.91. Еял. Л 25.

9. A.c. 1739027. Е 21 С 41/16. Способ отработки рудных за-лсггсП / А.!!. "¡¡ссрии, В.?. Вульферт, Б.П. Антропов, Г. А Прокусов, А.П. Воронин, Г. В. Кощзрлкоэ. В. А. Исаков, З.Н. Петлхин, А.П. Трозшс, И.А. Иуртазаев, Л.И. Еолик. (СССР). - Заязл. 2i.05.S0. Опубл. 07.03.92. Бяг И 21.

10. A.c. 1803563, Е 21 С 41/22. Способ разработки рудных галггеЯ / Л-ИТлсгрин, 3. Р. Вульферт, Г.В.Мещеряков, Б.П. Антропов, Г.А.Прокукз, АЛ1. Воронин, H.A. Иуртазаев, В.Н. Петяхин; (СССР), - Заязл. 19.03.91. Опубл. 23.03.93. Бюл. II И.

11. A.c. 1807212, Е 21 Д 19/02. Способ ионтаза гибкого перекрытия / А.П. !'::сгрии, Г.В. Мег^рякоэ. В.Р. Вульферт. Б.П. Антропоз. А.И. Воронин, H.A. Муртазаев. Г.А. Прокурен. (СССР). -Заязл. 22.10. SO. Опубл. 07.04.93. Бал. 31 13.

. 12. A.C. 180S0S2. Е 21 С 41/22. способ разработки тонких отутспадзкдос кял / А.П. iStcspiw, H.B. Сергеев, Г.А. Прокусов,-Г.В. Мсщерякоз, •!.Д. "уртазаез, Е.А. Лекскшжоп. (СССР).- За-ЯВЛ. 23.02.91. Опубл. 15.04.93. БВЛ. ¡1 14.

Муртаваев Мурат Арсауды

Тазарткш rçaveрадардц трос-Сетон ажериен бек1туд1ц ти1ыд1 паршетрдер1

Ы a s u у н д aj а

Буд диссертацияда кен1 шгарштав кец1ст1кт1 катьш калатьщ ^осгшыен lyuiflft отырца, т1к кулайтыы кеи орындаринан кен дареру-дыц даЗагты-каиерадары жуйес1иен кенд! ойып алуда трос кзне бе-тонды пайдадану арфцш осад хьмыстарды алдьш аза бек1туд1ц тн-1ид1 параыетрдер1н есептец шгарудвд ааша^тал корытьиц-ан од1с-Teueql усшшган.

Бул ецбекте napauerp^epl хоггри 1шкд1 ойып алу аайойдлрад-да кеа тытару технологиясыныц персдвкткьааг nvc^aiapuH оа1рлеу-д1 каитаыасыв етет1н тааарт^ьа каиераледдвд оркщтшфы xoulu-дег1 теориях^ жене тек1ри0ел1к оерггеу Оер1лгон.

ЗерттеудердЩ aerlsrl нвт1хаьер1 кенд1 кррпаЛтьи хыныстар-ды аддын ела. Сек1туыон тазарту хуиаотарьш xyprloyro догеа тех-нодогкядщ perjsaueunl ев1рдеу барыошда паДдадашида. Zarça сехводогияны Тншш квн1п1вде earlsy арцашнда 20 иди. тенге ы&шр1вде вконоиюшык нэттаэ адвдушен кен«1ц 100 шд тонна-

СЫИ ШГвру ЦШТВШЯ1В вт!лд1.

i.lirat Arzaevich KUrtazaev

Rational parameters of cable-concrete anchor timbering

of purify me chancers

ESSAY

Dissertation presents a suimarized rcathcdics of calculation of the rational parameters or preliminary cablo-concrete timbering of unsteady rocks u. tlie process of extraction of ore. from steeply dipping ore beds by C hn.?.tee rred-storied syst en of minin-2 with rubbish.

Paper includes a theretlcal and experimental research of steadiness or purifuine chambers which ensures the development-of perspective variants of a technology of ore mining vith increased parameters of extraction stopes.

The basic results of researches are used whan daveloppintf of technological tira-limit for eKtraction of minerals with preliminary tiirfcerm» of country rocks. Introduction of a new technology at the Tishinsk ciaposit ensured extraction of. 100 thousand ton of ore alon? *lth economics effect to the amount of 20 nillion terje.

3AKA3 «73 TUP,UK 100

OrncM3Toi(o Hn püTonpra-ru lira HAH PK