автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.11, диссертация на тему:Разработка способов снижения сейсмического действия взрыва на опорные целики при почвоуступной выемке рудных залежей

ч

АКАДЕМИЯ НАУК РЕСПУБЛИКИ.КАЗАХСТАН ИНСТИТУТ ГОРНОГО ДЕЛА

На правах рукописи

АРТЕМЬЕВ Александр Михайлович

РАЗРАБОТКА СПОСОБОВ СНИЖЕНИЯ СЕИСНИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ ВЗРЫВА НА ОПОРНЫЕ ЦЕЛИКИ ПРИ ПОЧВОУСТУПНОИ ВЫЕМКЕ РУДНЫХ ЗАЛЕЖЕЙ

05. 15. п - Физические процессы горного производства

.АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Алма-Ата - 1992

- г -

Работа выполнена в Институте горного дела АН РК

Научный руководитель: кандидат технических наук

К. К. ТУ/1ЕЕАЕВ

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор БЕИСЕБАЕВ А. М.

кандидат технических наук попов в. н.

Ведущее предприятие: комбинат "Ачполиметалл"

Зашита диссертации состоится "-^о^^.лччг г. в час. Р.О- иин. на заседании Специализированного совета К 008. 15.01 при Институте горного дела АН РК по адресу: 460046 г. Алма-Ата, пр. Абая, 191.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИГД АН РК. Автореферат разослан ___1992 г.

Ученый секретарь Спеаиализ

доктор

ПЕТРОВИЧ с. и.

- 3 -

ОБИАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. При разработке мощных пологоладаю-ших залежей полезных ископаемых камерно-целиковыии системами значительное влияние на устойчивость выработанного, пространства оказывают буровзрывные работы. Нногократные сейсмические воздействия приводят к снижению запаса прочности элементов горных выработок, сокрашаюг срок их службы, ухудшают безопасность ведения очистных работ. При этом наиболее слабым звеном является опорный целик, в котором размеры зони нарушенных пород зачастую оказывается соизмеримы и даже превышают размеры его несушей части. Переход на более глубокие горизонты сопровождается усложнением горно-технологической ситуации, возрастанием горного давления и, как следствие, ухудшением состояния опорных целиков, повышение устойчивости которых в настояшее время достигается в основном за счет увеличения плошади их поперечного сечения, что приводит к неоправданным потерян руды. С другой стороны, повреждение буровзрывными работами приконтурного слоя подземных конструкций увеличивает опасность внезапных обрушений.

Недостаточно изучено влияние сейсмики взрыва на целики при отбойке уступа в почве залежи, т. е. в завершающей, наиболее важной стадии оформления целиков, отсутствует надежные критерии опенки этого влияния. В этой связи исследование сейсмического действия взрыва на опорные целики при почвоуступной выемке полезного ископаемого и разработка способов снижения этого действия с целью сохранения их устойчивости и уменьшения заколооб-разования является важной и актуальной задачей.

диссертация является частыэ завершенных научно-исследовательских работ игд АН казсср по теме 177.II "Исследование влияния сейсмического действия промышленных взрывов на устойчивость элементов систем разработки".

Цель работы состоит в разработке способов снижения сейсмического действия взрыва, обеспечивающих устойчивость опорных целиков при отбойке уступа в почве.

Основная идея работы заключается в установлении закономерностей сейсмического действия взрыва на целик в крояессе его оформления л разработке мероприятий по сеяжеея» этгго действия, позволяюпих уменьшить моиность наггтггяязг© язпзяелтоеого слоя.

- ц -

Задачи исследований:

- разработать комплекс методов и средств для оперативного контроля напряженно-деформированного состояния целиков при оформлении их почвоустушшм забоем;

- выявить участки целика, наиболее подверженные влиянию сейсиики взрыва и установить зависимости действую™:: в них при отбойке уступа напряжений;

- разработать мероприятия по снижен»» разрушающего действия взрыва на целики и реализовать их в натурных условиях;

Кетодм исследований: обзор и критический анализ исследований по смежным проблемам; шахтные эксперименты с использованием методов подземной геофизики, обработка экспериментальных данных с применением эш.

Научные положения, защищаемые автором:

- максимальные динамические напряжения возникают в оформляемом целике на уровне средней части уступа при обнажении более половины периметра целика, что требует на этой стадии первоочередного осуществления сейсмооберегаюшх мероприятий;

- критерием степени сейсмического воздействия на опорный целик служат размеры зоны нарушенных пород в наиболее, слабом сечении, пелгаса;

-снижение сейсмического действия взрыва на целик достигается за. счет уменьшения динамических нагрузок в направлении главных действующих напряжений, путем превентивного образования экранирующих полостей у оформляемых поверхностей.. рационального группирования зарядов и постадийного ококтуривания стенок целика.

Достоверность научных' положении.' изложенных в работе, обеспечивается конплексированием геофизических методов, качественной и количественной сходимостью результатов различных методов. а также результатов лабораторного моделирования с натурными данными, подтверждается актами использования результатов исследований на производстве.

Научная новизна работы состоит в следующем:

- определена области не лика,, наиболее подверженные сейсмическому воздействии, а также стадии его оформления, при которых действие взрыва на целик максимально;

- обоснована возможность использования в качестве критерия

оценки воздействия сейсмики взршза на опорный целик при отбойке уступа размеров зоны нарушенных пород;

- получены зависимости динамических напряжений, действующих в оформляемом опорном целике при отбойке уступа, от массы взрываемых зарядов и расстояния ао забоя.

Личный вклад автора состоит:

- в совераенствовании способов и аппаратура для определения размеров зоны нарушенных пород а массиве;

- з разработке способов снижения сейсмического действия на опорные целики при взрывании почвоустушюго забоя и внедрении их в производство;

- в разработке способа расчета запаса прочности опорных целиков на основе данных сейскопрозвучшания;

- в установлении зависимостей динамических напряжений, действующих в оформляемом опорном целике при отбойке уступа, от приведенного веса заряда для разлзгчнхх схем взрывания.

Практическая ценность. На основе проведенных исследований найдены пути снижения влияния сейсмического действия взрыва на устойчивость элементов горикя выработок, предложены конкретике технические решения, направленные на сохранение устойчивости опорных целиков при почвоуступяоЛ выемке полезного ископаемого, способы определения размеров нарушенной зоны в обнаженном массизе и определения запаса прочности ШШ, выполненные в основном на уровне изобретений, апробированные в условиях Джезказганского месторождения.

Ре злизания работа. В НПО "Джэзхазгаинзоткет" проведена опытно-промышленная проверка способов отбойки ножных рудных залете» (авт. сз. N1459325 н Н!5'17Ч35>, позволявших снизить сейсмическое влияние про мнил ешшх взрывов на мезсдукамерные целики при взрывании уступа в почве.

На Южно-Джезказганском руднике использован "Способ определения размеров зоны нарушенных пород в обнаженном массиве". Внедрен "Способ оформления ИКЦ, устойчивого против сейсмического воздействия".

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и оссухдались из I 2сесо»знсм семинаре "Проблемы разработки полезных мскосгг*--т з условиях высокогорья" (Фрунзе, 19S7 г. ), IV всссс~с~'ж гн¿гг-гаре по горной

- б -

геофизике (Боржоми. 1967 г.), конференциях молодых ученых в г. Алма-Ате (1987 и 1990 г. г. ) и в г.Джезказгане (1958 г.). XI Всесоюзном ■семинаре по исследованию горного давления и охране капитальных и подготовительных выработок (Фрунзе, 1968 г.), IX Всесоюзной конференции по механике горных пород (Фрунзе,1989 г), V Всесоюзной семинаре по горной геофизике (Тбилиси. 1989 г). XI Всесоюзном семинаре по измерению напряжений в массиве горных' пород (Новосибирск. 1990 г), XIII Всесоюзном семинаре по исследованию горного давления и охране капитальных и подготовительных выработок (Алма-Ата, 1990 г).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 работ, в том числе 5 авторских свидетельств СССР.

Объем и структура работы. Диссертация изложена на 148 страницах машинописного текста, включает введение, четыре главы, заключение, содержит 33 рисунка, >9 таблиц, список использованной литературы из 115 наименований, приложения.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе приведен анализ основных направлений изучения влияния сейсмики взрыва на элементы горных выработок по научно-технической и патентной литературе. Дана краткая горно-геологическая характеристика Джезказганского медно-рудного месторождения, где выполнен основной объем исследований. Сформулированы задачи, которые необходимо решить при разработке способов контроля и снижения сейсмического действия взрыва на опорные «елики.

Исследование сейсмического действия промьшленных взрывов

на горные выработки служит основой для повышения безопасности >

подготовительных и очистных работ, разработки рациональных технологий ведения БВР, расчета горно-технических конструкций, способных противостоять действию сейсмовзрывных волн.

Механизм действия взрыва в твердой среде детально рассмотрен в работах Ф. А. Баума, О.Е.Власова, Г. П. Демидюка. К.А.Кука, Б. Н. Кутузова. Г. к. ляхов'а, С. В. Медведева, Г. И. Покровского. И. А. Садовского, А. Н. Ханукаева, Е. И. Шемякина и др.

Исследованию влияния промышленных взрывов на горные выработки посвяшены труды 0. А. Байконурова, А. к. Бейсебаеза, в. а. Бо-

- т -

ровикова, Д.Н.Бронникова, И. Ф. Друкованного. В. М. Кошра. П. С. Миронова. в. Н. Носин'ла, Б. Р. Ракитева, Б.Н.Севастьянова, Г. Г. Юреви-ча, р. Густафссона, Л.Дона Лита. V. ЛангеФорса, К. Хино и др.

Больное количество параметров, характеризующих промышленный взрыв, значительно затрудняет систематизацию первичных данных, теоретические расчета еолн напряжений в реальном массиве. Не суяествует и единого подхода к критерию оценки сейсмического действия взрыва, чаше всего с этой целью используют величины скорости колебаний частиц среды или максимальных динамических напряжении. В качестве дополнительных или самостоятельных критериев различными авторами предлагаются деформации, скорости развития трешин. перемещения разрушенной породы, мощность откола на свободной поверхности и др. Последний параметр представляется в наием случае наиболее важным, так как характеризует результирующее действие волн напряжений и непосредственно связан с безопасностью ведения горных работ. На практике обычно приходится рассматривать не единичные откольнне явления, а некоторую область нарушенных пород, образующуюся в прикоктурной части массива под влиянием горного давления и динамических нагрузок от взрывной отбойки. Исследование механизма Формирования и изменения размеров нарушенной зоны в опорных целиках позволяет получить дополнительную информацию о влиянии на них сейсмо-взрывнкх волн, обоснованно выбрать места установки сейсмодатчи-ков. оценить направления и величины максимальных динамических напряжений, возникавши в целиках при взрыве.

Ко--,ь'лой объем исследований по изучению влияния сейсмики проныиленных взрывов на элементы горных выработок в условиях Джезказганского месторождения выполнен в КазПТИ им. В. И. Ленина и игл а.ч кззссг под руководством академика АН Казсср о. А. Байкону-рова. Получены зависимости деяствуюаих динамических напряжений от условии взривання и параметров систем разработки, предложены пути сш-.жения сейсмического воздействия на кровлю и целики при безуступной выемке. Определена зеличина разрушающей динамической нагрузки для серых дхезказгакских песчаников. Для почвоУс-тупнсго забоя получены данные о напряжениях а верхней, оформленной части иелкка. в случае, когда линия забоя не пересекает целик. При этом не учитывалось наиряжекно-лезоркировачное состояние последнего, что снижает инфоркатйвяость результатов наб-

; - е -

людений. Влияние взрывной отбойки на оформляемую часть целика инструментально не исследовалось, хотя предварительные наблюде- ; ния свидетельствуют, что именно на этом этапе велик воспринимает значительные динамические нагрузки, неучет которых отрицательно сказывается на-его устойчивости, .

Во второй главе рассмотрены методы и аппаратура.- применявшиеся для решения, поставленных задач в хсде экспериментальных' работ. Основной объем исследования выполнен с поиошыо сейсмических методов, результаты которых дополнялись' электрометрическими наблюдениями. Контроль размеров гоны нарушенных пород в опорных педиках с целью выделения тчастков. наиболее подверженных сейсмическому действию, осуществлялся методом проэвучивания с помопыэ портативной сейсмостаниии ,сш-1. модифицированной для работы на налых базах, при этом длительность записи составляла 25 не, дискретность - • 0,1 не. частотный диапазон: о-гооо. Гц. Схемы наблюдений предусматривали одновременное перемещение с заданный пагом источника и -приемника упругих колебаний, расположенных по разные стороны велика, либо возбуждение (прием) колебаний в. Фиксированной точке с переиешениек источника (приемника) по периметру целика, разработана программа для автоматизированной обработки первичных данных с выдачей скоростей упругих волн по каждой базе проэвучивания. .

Регистрация-динамических пропессов при взрывной' отбойке производилась с помошью сейсмического шахтного комплекса, изготовленного на базе 1 г-канальной еейсиостанции ИсБЕ15 - !300 й цифрового магнитофона рк-1. .Для трехкомпонентного измерения динамических давлений в горных породах . 'разработано устройство, обеспечивающее качественный 'контакт датчика с массивом, простоту установки и демонтажа. . с Фиксацией распорных элементов в скважине в исходном и рабочем положениях. Тарировка сейсмического канала осуществлялась в лаборатории ,ьиброгкустики Алма-Атанского центра стандартизации. V

Электрометрические наблюдения выполнялись по методике ВЭЗ с использованием аппаратура АЯЧ-3 к комплекта неполяриэушихся электродов. Для производства.работ в условиях интенсивных помех предложен скважинный вариант непояярг.зуюшегсся электрода оригинальной конструкции. Обработка первичного материала производи- ; яась на ЭВМ по типовой программе "Интерпретация кривых ЮЗ".

- 9/r -

в третьей главе изложены результаты экспериментальных работ по опенке сейсмического действия промышленных взрывов на опорные целики в условиях Джезказганского месторождения. При этом в качестве критериев использовались, с одной стороны, размеры зоны нарушенных пород у обнаженной поверхности велика, с другой -величины действующих динамических напряжений.

для оперативной оценки мощности нарушенного слоя в целиках производилось их сейсмопрозвучивание. поскольку скорость прохождения волны от источника к приемнику снижается в основном за счет среды, заполнявшей трепины. а нарушенная зона прилежит к обнаженной поверхности целика, суммарный . размер трешин вдоль линии прозвучивания - треиинная пустотность - ножет служить характеристикой зоны нарушенных пород. По результатам сеисно- и электрометрических наблюдений в панелях 1 (гор. 180 м. шх. 31-32 ЗДР) и 2 (гор. 130 н. шх. 57 вдр1 установлен линейный характер зависимости трещинной пустотйости (s) от размеров зоны нарушенных пород <ы. Расчет s производился на основе Формулы среднего времени, с использованием , в качестве исходных, данных сейс-мопрозвучивания. Так. при скорости распространения продольной волны в несушей части пелика 4700 м/с. для необводненных участков получим: . jv . а . _ 3 •. 355t ♦ 0.07 5 d, me J.f t - время прохождения волны через цепик. с; <i - база ярозвучивания.м. Переход от S к h возможен по графику (рис, 1).

В обшей случае распределение нагрузок в опорных целиках характеризуется нёсиммет-ричностьуэ зпюры' напряжений и изменением ее Формы по мере .развития очистных работ. По атому методика выделения нарушенной зоны в горизонтальном сечении це-

019 0.15 0.20 0.25 0.30 035 0.44 {.45 05Й 5,м Рис. 1. зависимость трешинной пустот-ности S от мощности приконтурного нарушенного слоя Ь tMssasa'--:"

лика предусматривала осуществление сейсмопрозвучивания при различном взаиморасположении источника и приемников упругих колебаний, проведение контрольных и повторных измерении, сопоставление данных различных методов. Анализ напряженно-деформированного состояния оформленных целиков позволил выявить взаимосвязь направления развития очистных работ в панелях с максимальными размерами нарушенной зоны. Гак, с противоположной фронту работ стороны целиков мощность ослабленного слоя достигала г,0-2,2 м, в то вреня как со стороны отрезки целика от массива не превысила 1,0-1,2 М.

. Результаты геофизического контроля состояния междукамерных целиков при их оформлении в панелях А-5 гор. 140 м, шх. 67 и 55-а гор. 100 м, шх. 65 ЮДР позволили уточнить механизм образования нарушенного прдасонтурного слоя. Зона нарушенных пород формируется в номент обнажения боковой поверхности педика и характеризуется определенной мощность», зависящей, прежде всего, от способа ведения БВР и.свойств массива. Оформление целика ко половины его периметра сопровождается увеличением нарушенное™ пород в пределах этой зоны, при этом "мощность ее практически не изменяется. В то ке время отмечается увеличение ширины зоны опорного давления. Развитие трешинообразования в глубь массива происходит при оформлении второй половины, периметра целика и сопровождается скачкообразным возрастанием скорости распространения продольной волны. Одновременно наблюдается смешение зоны опорного давления к оси целика. Интенсификация процессов разрушения приконтурного слоя на этой стадии объясняется, с одной стороны, дополнительной нагрузкой на целик, вызванной перераспределением горного давления, с другой - расположением взрываемого забоя, при котором направление распространения Фронтов падающей и отраженной волн совпадает с нормалью к поверхности обнажения, На основании изложенного предлагается осуществлять сейсмооберегаюшие мероприятия при ширине неоформленной части целика не менее'половины его периметра.

Участки, характеризующиеся максимальными динамическими напряжениями, определяются реальным напряженно-деформированным состоянием целика. В горизонтальной сечении - это область опорного давления, в вертикальном - наиболее слабое сечение целика, характеризующееся значительной мощностью нарушенной зоны к ма-

- и -

Л 011 грузоео]'! пяопадью.

При определяли наиболее слабого сечения целика исходили из того, что с удалением от обнажим степень нарушенное™ пород, слагающих целик, уменьшается. Нетодика работ предусматривала бурение в целике наблюдательной скважины и проведение по ней сейсмокаротажа. при перемещении сейсмоприемника в глубь массива с заданным пагом вычислялись значения трекинной пустоткости для каждой базы:

УШ -Ц

зт^ = --------- \'т,

уп-УТ

где Бт - трешинная пустотность, и: Ул - скорость продольной волны в образце породы, слагающей целик, м/с; Ут ~ скорость продольной волны в веществе, заполняющем трешкны, м/с; 1 - рассто-• яние между источником возбуждения колебаний и сейсмолриенником (база прозвучивания), к; г - время прохождения волной данной базы и строился график зависимости Эт= £(1). Начиная с некоторой базы Ц = Ь0, значения Эт стабилизируются и кривая становится параллельной оси абинсс. Координаты точки графика, после которой Бт при увеличении 1 не изменяется, определяют размеры зоны нарушенных пород Н0 вблизи скважина и трешинную пустотность е данной зоне 5т„. Отношение этих величин даст коэФициент трешинной пустоткости зоны нарушенных пород: Кт = 2т0 /Ъ.0. Затем, располагая источник и приемник по разные стороны целика. производили сейсмопрозвучивание последнего на разных уровнях по высоте и для каждой базы расчитывали трешинную пустотность 3* на основе приведенной выае зависимости. Переход к численным значениям осуществлялся по формуле: Ь= Б'/НКт.

В результате установлено, что при оформлении целика почво-уступным забоен по сушестзукпай технологии наиболее подвержены разрушению участки целика, расположенные на уровне средней части уступа, где копзность нарушенного слоя, как правило, превышает 1,0 к.

Комплексным показателем влияния взрывной отбойки на опорный целик, характеризующим как сейсмическое действие, так и качество оформления, может служить запас прочности целика, оцениваемый по данным сейсмопгозвучивания непосредственно после его отделения от массива.

■ .V ' \ - ^ '-••':'

Для расчета запаса прочности используется эпюра скорости распространения продольной волны, получаемая в результате сейс-нопрозвучивания или каротажа. Методика расчета базируется на результатах исследований ВНИИИ. из которых следует, что при постоянной. прочности пород увеличение горного давления влечет за собой удаление максимума опорного Давления от боков выработки в глубь массива При неизменных скоростях нарастания и спада напряжений и величинах напряжений, действующих на обнажении. Очевидно, такой асе механизм действует и в целике. Возрастание вертикального давления приводит к росту максимальных напряжений и смешению их к оси нагрузки до тех пор, пока оба экстремума не сольются и иелик не перейдет в предельно напряженное состояние. Дальнейшее.увеличение нагрузки приведет- к потере его несушей способности и разрушению. Учитывая вышесказанное, предельную нагрузку, которую может воспринять целик без разрушения, можно аппроксимировать плотадь» треугольника, образованного продолженными до пересечения нарастающими ветвями эпюры скорости и линией, соответствующей скорости уо .у. внешней .границы зоны повыв е иных напряжений. При этом из. расчета.исключается нарушенная приконтурная область Велика, ■ верхняя часть экспериментально подученной эпюры, ограниченная линией Уо, будет характеризовать Фактическую нагрузку в данном сечении, отношение.плошадей указанных Фигур определит запас прочности, который в пределе равен единице.

Экспериментальные работы по количественной опенке динамических* напряжений в опорных целиках проведены на шахтах Юхно-Джезказганского рудника НПО "Ажезказганизетмет". по принятой здесь технологической.схеме отработки уступа забой обуривается горизонтальными рядами шпуров по сетке г, охг.о м или 1.5хг.4 м, после чего производится их заряжание и.последовательное взрывание с иидлисекундными замедлениями. Регистрация сейсмических . колебаний осуществлялась, с понсшьь трехкомпонентн!,!); датчиков, размещаемых в целике со стороны обнаженной поверхности, противоположной взрываемому забою, на уровне второго ряда шпуров. ■Один из датчиков устанавливался & зоне опорного давления, другой - вблизи обнажения] в зоне нарушенных пород. Результаты интерпретации сейсмических данных свидетельствуют о преобладании горизонтальных динамических нагрузок над вертикальными. При этом

- 13 - '

суммарные горизонтальные напряжения достигают 11 НПЗ; что составляет 6С% от прочности серых джезказганских песчаников на растяжение при динамическом нагрухении. Интенсивность 6,Ш сейсмических колебания в ^ 1, з-1. ч- раза вше в зоне j опорного давления по срав- ¿ нению с нарушенной зоной. В j обшем виде влияние сейсми- ' I . ческого действия взрыва на 5 . оформляемый велик при по- , * ■

рядной схеме отбойки уступа ' •

2 .

характеризуется зависимое- -тякн действуютак динамичес- 125 q¡q . Ш ISOf

ких напряжений в от приведенного веса заряда р Рис.г. Экспериментально подучен-зоне опорного давления ные зависимости б tj>) при поряд-б*у = 50 j)1-4 , в зоне кару-• ной (а,в> и предлагаемых (в) шенных пород - вху = Ч-5 р2 .. схемах отбойки уступа . (гис. г. а: б).

Четвертая глава посвяиена разработанным способам взрывной отбойки, лозвэляюаим снизить сейсмическое, действие промышленных взрывов на оформляемые опорные целики при почбоуступной выемке полезного ископаемого и результатам, геофизического контроля во время их опытно-промышленной проверки.

Разработка сейскооберегаюпих способов осуществлялась на основе .анализа научно-технической и патентной литературы, а также результатов собственных ' исследований.. Были рассмотрены различные скела отработки уступа,. в том числе: применяемые на ДжегказганСкои месторождении, .где отбойку осуществляют-в основ-, ном последовательным• . взрыванием горизонтальных рядов шпуровых зарядов. IIри таком г?уппированиии зарядов максимальное действие наблюдается в направлении почвы • выработки. с другой стороны, происходит раззнтк? трещин з .направлении оформляемых целиков вдоль линии группирования, „что ведет к ослаблению .приконтурной зоны. В то ж? время, взрывная волна сжатия, .отражаясь от обнаженны;: поверхностей, в частности. От уже-оформленных стенок целика в соседник камерах, вызывает " образование отколов вблизи

зтик поверхностей, кроме того, при порядной схеме велика вероятность образования порогов в почве, выхода негабарита.

Разработанные нами мероприятия позволяют снизить интенсивность сейсмического действия в указанных направлениях без су-пественных изменений существующих технологических схем взрывной отбойки уступа.

Способ отбойки мощных рудных зглежей (а.с.к 14593Е5) предусматривает первоочередное образование экранирующих полостей у боковых поверхнеостей оформляемых целиков по отношению к основной группе зарядов каждого горизонтального ряда (рис. 3,а). Одновременно с основной группой взрывают контурные шпуры, расположении по другую сторону экранирующей полости. При этом, с одной стороны, за счет экрана снижается непосредственное влияние сейсмической волны на оформляемый целик, с другой - улучиа-ется дробление на Флангах.' поскольку перемещение отбиваемой рудной массы происходит во встречных направлениях. Опытно-промышленная проверка способа проведена на ЮДР НПО "Джезказган-дветмет" и дала положительные результаты.

Способ отбойки мошных руднцх залежей (а. с. N 1547435) позволяет снизить сейсмическое действие взрывной отбойки на оформляемые цеяики. почву камеры и улучшить качество дробления руды. Положительный эФФект достигается за счет группирования зарядов по ломаным линиям, превентивного шелеобразования у боковых поверхностей оформляемых целиков, взрывания, одновременно с зарядами основный групп, зарядов в приконтурных шпурах, расположенных ваше нижнего в группе ряда и оконтуривания почвы сближенными шпурами (рис..3,6).

Рис. 3. схемы взрывания основных групп зарядов при отбойке уступа по предложенным способам: а - а. с. N1459325; б -а. С. N1547435

а.

5.

Группирование зарядов по предложенной схеме позволяет изменить направление максимальных действующих напряжений на локальных участках и добиться соударения кусков отбиваемой руды под углами, большими 90 . В результате улучшается качество дробления. уменьшается развал рудной массы, снижается сейсмическое воздействие на почву забоя и целики. Взрывание, одновременно с основными группами, зарядов во фланговых сближеккык шпурах, расположенных выше нижнего взрываемого в группе ряда, у боковых поверхностей целика, позволяет увеличить энергию воздействия отбиваемых потоков руды в этой части забоя, улучшить качество дробления. За счет образования дополнительных обнаженнных поверхностей в процессе отбойки повышается эффективность взрывания. Способ реализован ^

на Южно-Джезкззганском руднике. По результатам аппаратурного контроля при опытно-промышленной проверке отмечено уменьшение размеров нарушенной при-контурной зокк на 0,40,8 м (рис.4), снижение динамических нагрузок в оформляемом аелике в среднем в 2,2 раза по сравнению с контрольным забоек, где взрывание производилось порядно, экспериментально п о л у ч С: ни а 1 зависимость б (р) мп зоны опорного давления целика описывается Формулой : б = (рис. г, з).

и

15

25

50

75

ШР.г

Рис. 1. Осрепненные зависимости мопности зоны нарушенных пород ь опорных целиков от стадии их оформления: 1 - при проходке верхней подсечки; 2, 3 - при отбойке уступа ¡порядная и предлагаемая схемы); Р - степень оформления целика относительно проектного периметра, '/■

- 16 - ' ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации дано новое решение актуальной задачи снижения сейсмического действия взрыва на опорные целики при почво-уступной выемке рудных залежей, основные научные и практические результата работы заключаются в следующем.

1. При оценке сейсмического действия взрыва на опорные целики необходимо учитывать их реальное напряженно-деформированное состояние. Установлено наличие в целиках локально напряженных участков, характеризующихся максимальной интенсивность» сейсмических колебаний.

г. Максимальные динамические напряжения возникает в зоне опорного давления на уровне средней части уступа при обнажении более половины периметра целика, что требует на этой стадии осуществления сейсиооберегаксих мероприятий.

3. Обоснована возможность использования в качестве критерия оценки воздействия сейсмики взрыва на опорный целик при отбойке уступа размеров зоны нарушенных пород. Разработаны способы определения размеров, нарушенной зоны в горизонтальном и вертикальном сечениях целика. .

4. предложен способ оценки запаса прочности опорного целика по данным сейсмопрозвучивания.

5. Получены зависимости динамических напряжений, действующих в оформляемом целике при отбойке уступа, от массы взрываемых зарядов и расстояния до забоя.

.6. Разработаны и использованы при производстве наблюдений устройство для регистрации динамических напряжений в горных породах, позволяшее осуществлять его установку и демонтаж не разруиая стенок скважины за счет плавного возрастания и снятия усилий прикима," производить трехкомпонентную регистрацию динамических напряжений как в горизонтальных, так в наклонных и вертикальных скважинах на заданном расстоянии от ;-с-Ь'.-, а также нополяризушийся электрод для электрометрических наблюдений, позволявши производить измерения в условиях промышленных помех.

7, Ка основе экспериментальных данных получена зависимость моиности нарушенной зоны в целике от его поперечных размеров и скорости распространения упругой волны, определяемой по результатам сейсмического прозвучивания.

8. Разработаны способы снижения сейсмического действия взрыва на оформляемый целик при отбойке уступа, положительный, эффект при использовании которых достигается за счет уменьшения динамических нагрузок в направлении главных действующих напряжений, путем превентивного образования зкраннруюш!Х полостей у оформляемых поверхностей, рационального группирования зарядов, постадлйкого оконтуривания стенок целика при короткозаиедлен-ном взрывании л осуществлена их опытно-промышленная проверка. По результатам аппаратурного контроля отмечено снижение максимальных динамических напряжений в оформляемых целиках в среднем в г, г раза, в сравнении с применяемой на рудниках НПО "Джезказ-ганизетает" порядной схемой отбойки уступа, при этом мощность нарушенного прикоктурного слоя уменьшилась на 0,4-0,8 м.

Ожидаемый экономический эффект от применения предлагаемых способов на Джезказганском месторождении составляет 230 тыс. руб. в год.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. A.c. 1247000 СССР, ИКИ'1 G Ol V 3/18. НеПОЛЯРИЗУЮШИЙСЯ электрод / к. к. тулебаев, А. и. Артемьев. Т. М. Ермеков. И. В. тиханин (СССР) . - 3 С. . ИЛ.

2. Артемьев А. М. . Тулебаев К. К. Применение сейсмопрозвучй-вания для опенки нарушенности опорных целиков // Комплексное использование минерального сырья. - 1937. - N 3. - С. З-б. ,

3. Тулебаев К. К., тиханин И. В., Артемьев A.M. Применение метода электрометрии для оценки напряженного состояния иеждука-мер.чых «елккоз //горная геофизика. - Тбилиси: Меаниереба. 198?. - С. 81.-66.

'I. Ту.тс'аев К. К. , Артемьев А. И.. Гиханин И. В. Оценка напряженного состояния опорных педиков в сложных горно-геологичес-кж условиях// ПроЗлемы разработки полезных ископаемых в условиях гысокогорья-:Тез. докл. - Фрунзе: ФПИ. 1967. - С. 71-72.

5. Артемьев Л. И. , Каюпов М. А., Нугуманов Н. И. Автоматизированная обработка данных сейсмического прозвучизания опорных целиков // Научно-техиичесзсии прогресс - решению производственных проблем цветной металлургии: Тез. докл. конФ. - Джезказган. 1988. - с. 34.

. б. Артёмьев A.M. , Нертаева К. С. , нугуманов Н. И. Исследова-

ние динамических напряжений, действующих в кеждукакерных целиках при отбойке уступа // Научно-технический прогресс - решению проблем цветной металлургии: тез. докл. копф. - Джезказган, 19ВН.

- С. 42.

7. A.c. 1332214 СССР, МКИ4 G Ol V 1/00. Способ определения размеров зоны нарушенных пород в обнаженном массиве / А. И. Артемьев, К. К. Гулебаев, И. в. Тиханин, В. в. Иостючэнко (СССР;.

- з с.

S. A.C. 1459325 СССР, МКИ4 Е 21 С 41/06, 37/00. Способ отбойки мощных рудных залежей/ И. Г. Абуов, А. н. Артемьев, Т. М. Ер-меков и др. (СССР). - з с. : ил.

9. A.C. 1547435 СССР, ИКИ5 Е El С 41/22, 37/00. Способ отбойки мощных рудных залежей/ Н, Г, Абуов, А. И. Артемьев, Т. И. Ер-меков и др. (СССР). -4с.: ил.

10. A.C. ¡ 634-782 СССР,' НКИ5 Е 21 С 39/00. устройство ДЛЯ измерения динамических давлений в горных породах/ Артемьев А. И. и др. (СССР). - 3 с. : ил.

11. Артемьев .А. М. Оценка сейсмического действия ззрыва на междукамерный целик при отбойке уступа // научно-техническому прогрессу - творчество молодых. Материалы научно-техп. конФ. -Алма-Ата, 1991. - С. 35-39.

12. Артемьев А. Н. . Тулебаев К. К. Опенка запаса прочности междукамерных целиков по сейсмическим данным// Горная геофизика: Материалы V Всес, семинара. - Тбилиси. - 1969.- С. 144-146.

13. Тулебаев К. К.. Артемьев A.M. Сейсмическим контроль па-пряженно-деформированного состояния межпукамерного целика// Исследование, прогноз и предотврашеяие горных удэюв: Материалы IX Всес. конФ. по механике горных порок. - Бишкек: изд. Клим, 1991. - С. 403-408.