автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.02, диссертация на тему:Разработка технологии проведения горных выработок с экранированием обнажений неустойчивого массива от действия взрыва

НАЦИОНАЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ НАУК РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ПО КОМПЛЕКСНОЙ ПЕРЕРАБОТКЕ МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ИНСТИТУТ ГОРНОГО ДЕЛА имени Д. А. КУНАЕВА

На правах рукописи

'КАЗАКОВ Юрий Викторович

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПРОВЕДЕНИЯ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК С ЭКРАНИРОВАНИЕМ ОБНАЖЕНИЙ НЕУСТОЙЧИВОГО МАССИВА ОТ ДЕЙСТВИЯ ВЗРЫВА

Специальность 05.15.02 — Подземная разработка месторождений полезных ископаемых

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Алматы — 1994

Диссертационная работа выполнена в Институте горного дела им. Д. А. Кунаева НАМ Республики Казахстан.

Научный руководитель: доктор технических паук Г. А. ПРОКУШЕВ.

Официальные оппоненты: профессор, доктор технических наук Ю. И. ЧЛБДАРОВА;

старшин научный сотрудник, кандидат технических нау,к С. И. ДЖАНСУГУРОВ.

Ведущее предприятие: Национальный технический университет Республики Казахстан.

г.

в /О час. на заседании специализированного совета Д 53.14.01 гари Институте горного дела им. Д. А. Кунаева HAH PK по адресу: 480046, Алматы, пр. Аба.я, 191.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института горного дела им. Д. А. Кунаева HAH PK.

Автореферат разослан « _1994 г.

Ученый сек] специализирован доктор техиич

У. А. АЛДАМБЕРГЕНОВ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Устойчивая работа подземного рудника обеспечивается высокий уровнем надежности технологических процессов проведения » поддержания капитальных, подготовительных, нарезных и очистных выработок в течение заданного срока ах существования. Особенно оолояняетоя эта проблема при отработке месторождений полезных ископаемых, залегающих в нарушенных тектоническими или техногенным процессами породах.

Высокая аварийность нв горноподготовительных и очистках работах снижает эффективность добычи полезного ископаемого, нарушает ритмичность работы смеаных производств, ведет к сверх--нормативным потерям полезного ископаемого и влечет за собой в некоторых случаях г'яаелые последствия, связанные с гибель») людей, нар.уиением охраняемых подземных и поверхностнюсобъектов, затоплением рудника, развитием эндогенных поааров и т.д.

Изучение статистических данных показывает, что до 60-7.0 % всех обрушений в горных выработках непосредственно связано о процессом буровзрывной отбойки .горной маоои и обусловлено динамическим лоздейотвиен взрывной волны на обнажения массива горных пород.

Целью диссертационной работы является разработка технологии проведозйя горных выработок о экранированием обнажений массива, неустойчивого к динамическому воздействию взрыва, что обеспечивает снияеняе затрат на ведение горных работ и повышение их безопасности.

Основная идея работы сботонт в том, что устойчивость выработки, проводимой буровзрывным способом на контакте с ослабленным тектоническими яхш техногенными процессами вмещающим иассп-вом, динамическому воздействию Езрыва обеспечивается путем пластического упрочнения приконтактной зоны вмещающего массива и погашения избыточной энергии взрыва на работу перемощения отбиваемой горной массы по экранирующему слою скольжения, формируемому на контуре выработки.

Основные задачи исследований

I. Установление эмпирических связей цеаду типом цороды, степенью ее нагрухенности и интенсивностью иикроакустической эмиссии для оперативного.прогноза границ зон неустойчивости массива при проведении горных выработок.

2Разработка способа в гелюлогии Вйгаад«ния взрцзлзшца®-ного экране на поверхности обяажаоиого горной выработкой ослабленного вмещающего ыассива.

3. Разработка эффективных способов и кохноломай з^ааяо- . ная н упрочнения ослабленного лцацащаго массива вокруг выработки.

Методика и объект исследования. Пра выполнении работы вс-пояьзовак коцплеконый иезод исследования, вкжочаяций анализ в обобщение научного и производственного опыте, экспераыштадь-иыз исследования л лабораторных ¡1 производственных зсловя&с» охааыотичеоку» обработку экспериментальных данных, создание во-енх технических в гехнологачеокнх решений, проектирование а проведение опытно-промышленной проверка разработанных ¡технологий«,

Объектом исследования яздяхтоя технологии водения очиотиыз в подготовительных работ в слояиых горнотехнических условиях. Б качестве объекта приизиения разработанных технологий роосыег-

• ривалось Текелийское месторождение полвнотвллмческмх руд.

Научное голожеыияу представленные к защите:

I» Оперативный прогноз границ аон неустойчивости вещающего пассива к оценка его мегруненноски по интенсивности цнкроа-кусткчаокой эмиссии горных пород в 1,5-2 раза сокращает затраты на проведение выработок за счет более полного использования естественной несущей способности ызссивв.

Н. Разрувение прикошгурной зоны вмещающего массива от динамического действия взрыва устраняется при оперегаищоа ссзда-

• ции по контуру горной выработки поверхности разрыва, обеспечй-вавдей условия неограниченного снольаения для отбиввеиой взры-

. воы горной маосы.

. 3. Предварительное укрепление обнахенив неустойчивого массива глубокими гибкаыи анкерами стабилизирует разубокиванив руда крушащимися породами на уровне 3...5 % независима от высоты очистных каиер.

А. Формирование твердеющего закладочного массива под слоем глинистого раствора, осаждающегося но рудных стенках камеры в виде пористой корки с впзкопластическими своИотваш), исключает разубокивание отбиваемой руды закладочнш бетоном.

Достоверность научных положений и результатов обеспечены;

- надекностыо и представительностью исходных данных;

- проверкой выдвинутых научных гипотез оценкой издекносй УСТЗН0ВЛ8НЯЕЯ СВЯ39Й НЭ OCHOB8 иегодов теории ошибок;

- сопоставимостью результатов, полученных при использовании изтодов, основанных на разных физических принципах;

- эффективностью внедрения разработанных технологий.

Научная новизна работ;

- уотанеплзна зависимость суффозии цемента за предали зоны формирования искусственного массива з зависимости от водо-оодоркаиия вмеси, пустотности инжектируемого иассива и добав-íce! ускорителя твердения;

- установлена зависимость показателя разубояивзния рудц от способа изоляции и укрепления обнажений вцещающего массива;

- разработана методика контроля положения контакта "руда-эакладкз", отличавшаяся использование!: регистрации упругих колебаний, возбуждаемых в массиве при бурении взрывных скваавн,

ц защищенная авторским свидетельством на изобретение;

- разработан состав изолирующей cueca для взрывозацитных накрытий, отличающийся введением демпфирующих ударную нагрузку компонентов, защищенный авторским свидетельство« на изобретение;

- разработан способ закладки выработанного пространства, этлячавцийоя раздельной порционной подачей компонентов по трубопроводу и приготовлением смоои непосредственно у месте ов укладки, защищенный авторским свидетельством на изобретения;

- разработана ив годика оцешем загруженности массива гордых пород по регистрации интенсивности акустической эмнеопи, сличающаяся испотзовонием тарировочных графиков, пострсаштл на основа сопоставление степени нагрукенности образцов горних пород я бетоне с интенсивностью генерирования ими акустическая Импульсов.

Личный вклад автора состоит: с

- в организаций и проведении экспериментальных и опытно-проиыиленных работ;

- в анализе и обобщении истодов оценки устойчивости обнажений горного массива;

- в разработке составов закладочных и инъекционных смесей;

- в составлении практических предлокеиий и технологического регламента для проектирования разработанных технологий.

Практическое значение диссертации состоит в разработке:

- технологии инъекционного укрепления пирнтоодер»ащих пород, обеспечивавдей повывшие прочности скрепления пасомо на

• 30..ЛО % при сокращении срока схватывания инъекциовного раствора до 10-20 пин;

- технологии опережавшего укреплений неустойчивых вмещающих пород з очистных камерах длинными канатный» анкерами, что обеспечивает устойчивость камер, сниавние разубожнванин руда не 30...50 % и уменьшение удельного объема горноподготовительных и нарезных работ в 2 раза;

- технологии проведения выработок на границе о экранируе-ыыы защитным слоеы неустойчивым выацвющим ыаооввоы, обеспечивающей уывньиение глубины зоны законтурного разрушения иаооа-¡>в в 1,5...3 раза;

" технологии закладки пустот кусковыми породами о| раздельной подачей к неогу укладки заполнителя оцеси и растворе ваау-цого, обеспечивает повышение прочности закладки в искусственной массиве на 80...100

Реализация рекомендаций з производство.

Технологии проходческих, очистных а закладочных работ о

• применением инъекционного, анкерного и экранирующего методов укрепления, упрочнения в изоляции обнажений неустойчивых искусственных н естественных пассивов ог обруиенав внедрены на Теь кедийском руднике а Теколмйскои шахтоотровтельноц управлении. Разработан технологический регламент для проектирования очистных и закладочных работ на Текелийском руднике.

Использование результатов работы в производственных уоло-

• вйях дало экономический эффект в размере 600 тыс.руб.

Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались на отраслевых и координационных совещаниях, проводимых < •

в г.г.Усть-Каменогорске, Свердловске, Текали в 1985-93 гг., технических совещаниях Текзлийского ояинцово-цинкового комба-

• нате и Текелийского шахтостроительяого управления, на научно-техническом совещании "Строительство метрополитена в олоанцх горногаологмчеоких уоловиях" в г.Алиагы, 1993 г., на конференция "Проблемы, перспективы и направления социально-экономического развития ХезказгенскоИ области" в гЛйзквзгвне, 1993 г.

Публикации. По тема диссертационной работы опубликовано 9 печатных рабог, в т.ч. получено 3 авторских свидетельства на изобретения.

Объви и структура работ. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения и содержит 150стр., включая 33 рис. и 16 таблиц. К работе приложены список использовалчих источников из 106 наименований и документы о внедрения разработок в .производство.

Исследования по тема диссертации выполнялись в Инстатуив горного дела имёД.Д.Кунаева HAH РК и на ТекелиПском руднШ ВО планам НИР, утвергдонным Президиумом Академии наук РК й терствоц металлургии СССР.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Существенный вклад в развитие технологи» ведения очййИШХ и проходческих работ внесли исследования и практическое осво- ^ енио методов оконтуривания ослабленных зон и оценки "их устойчивости на базе изучения характеристик Ийкро.акустической ам-тивиости горных пород, экранирования охраняемых объектов ат разрушительного воздействия взрывных волн, укрепления неустойчивого массива различный) видами анкерной крепи, выполненные Д.Е. Азарковичем, В.Ф.Абрамовым, И.М.Айт а лиевым, И.Т. Айтматовым, И.Т.Аликаановым, А.О.Ьарановым, В.Ф.Богащсим, П.А.Богдановым, С.В.Ветровым, Н.С.Ерканоаым, К.ф.Замесов км, В.Р.Именитовкм, В.А.Мельниковым, В.Б.Набатовый, В.И.Нифадьевым,. К.Х.Нугиановым, . ГЛ.Прокуаевь'м, В.Н.Семевскям, А.А.Смирновым, В.А.Федоровым, В.С.Ямщиковым и др.

Вместе о тем масатабаоо внедрение в практику, новых технологий ведения горных работ в зонах местных ослаблений вмещающего массива пока что сдоряиваегся из-за широкого разнообразия горнотехнических условий и особенностей технологического обеспечения горного производства в.отдёльнйх регионах стран СНГ.

Выя в. лениа локальных зон неустойчивости вмещающего.масс и в в. Эффективность и безопасность горных работ во многом определяются уяе на уровне получения детальной достоверной информации и горногеологической и горнотехнической ситуации, характеризующей условия проведения и поддержания очистных и подготовительных горных выработок. Среди такой информации первостепенную роль имеют данные о положении зон тектонической нарушенном", границ разделов руды, порода и закладка.

В процессе проведения очистных и подготовительных вправо-

гок буровзрывным спрсобам шпуры и окваяины, предназначенные для отбойки горний иссоы, анкерного крепления, тампонажа пассива нотущини .растворами, целесообразно попользовать для получения информации о структуре иаооиве горных пород.

Автором диосертации £ составе творческого коллектива-разработан способ определения границы раздела пород различного ли-зологичвского состава. Способ основан на принципиальной возмок-ности разделения акустических колебании, возникающих при соударении буровой коронки о забоем сквавины, ва вину к денные колебания о частотой - «*> , обусловленной работой бурового станка, и собственные колебания породного иасоива о частотой - /г.

Л

St 1 и} Ь Л

& о)

где А - амплитуда «олебаний.

Колебания, возникающие в ыаосаве при ударах короики о забой оквакшш, принимаются оейомодатчикоц типа СКВ-ЗО или СГ-60 о поступают на регистратор а виде суммы сигналов поперечных и продольных колебаний. При наличии тарироаочной акали, ставящей в соответствие уровень овгнала от характеристики забоя, производится идентификация характеристик массиве по данный акустического сигнала, генерируеиого буровым инструментов, В табл.1 приведена характеристика акуотических сигналов для основных типов руд и пород Текелийокого месторождения.

При разработке рудной залеха системами с закладкой ьыомка ■очистных забоев производится в условиях одно- или двухстороннего контакта руды о закладкой. При этом рудный забой обычно 'Разбуривается скважинами о перебуром в закладочный массив. Оптимизация буровзрывных работ невозможна без точного знания но-тинного положения поверхности раздела "руда-закладка", представление о котором дает использование разработанного спосбОа контроля.

Инъекционное упрочн. ение о о л а б -ленных зон вмещающего м а с о и в а. Недостаточная устойчивость руд и пород Текелийского месторождения

Таблица I

Частота акустических колебаний пород при взаимодействии с буровым инструментом

^Крепость по шкале {полоса вослроизводи-Твп руды, породы {М.М.Протодьпконова;иых частот при бурении

I по уровню 0,707 Гц

Углиото-глинистыэ

сланцы 5 420.. .520

Габбро-диабазы 10...20 1020. ..1580

Микрогаббро-дяабазн 12 840.. .1420

Вкрапленные руда 9...12 700.. ЛОСЮ

Мпкрокварциты 18 1400. ..1800

Обрушенные породи51 - 300.. .500 '

Зеклэдкэ 0,5 35... 60

д После инъекции цементного раствора

в зонах 'тектонических нарушений приводит к рбрупонияы'проходческих забоев и очистных камер. В этоы случае возникает необходимость оионоличывания обрушенной горцоВ ыассы вяжущим раствором. По зэ1слючвнчю института цнИПРОнедь, выполненному по заданию Шшастерсгвз цветной металлургии ССОР в 1982 году,.обрушенные породы Тшсалийокого ивстороадения признаны-непригодными для инъекционного укрепления цементным раствором, Причиной . этого является наличие в породах углистого'вещества (до 15... 20, з в отдельных случаях и до 30 %) и пирита, содергавио го-торого может достигать 20...25

Наличие углеродсодэрнацих пород легко распадаищяхся до . размеров частиц, образующих л совокупности коллоидные взнеся, снижает проницаемость обруиенной зоны для инъекционных растворов вякуиего. Легко окисляющийся пирит, соединяясь с водой, образует, кислотный раствор, который блокируем реакцию гидра-тационного разложения цемента в последующего твердения новообразований цементного камня.

Установлено, что для обеспечения инъекционного упрочнения массива обрушенных углерод-пйрнх-содврзвщих пород поровое пространство дожно быть промыто водой или ощслачивающей.жидкостью. Повшекие основности поров ой жидкости до рН = 4...7 уке обеспечивает твердение инъекционного раствора, а при рН =

9...11 достигается максимально возыогная прочность камня вяжущего, равная 8... 10 Ша.

В работе доказана эффективность упрочнения обрушенных пород за счет регулирования скорости схватывания в твердения 1 чньвкцйонного раствора при использовании химических добавок. Необходимость нотификации технологии обусловлена ведением работ в режима тампонада снеси. В этих условиях применение быот-ротвердеющсго раствора обусловлено быстрый его распространена-813 в упрочняаиой зоне и нвправлсао на ограничение утечек сивсн.

Установлено, что эффективный уокорителем твердения для цементов, примоняеиых в технологии закладки на руднике "Теко-гшв, является технйчзокий плавленный хлорид кадьцип (ХК), ко-зоруй применялся во всех сериях опытов с быстротвердеэдимм ооставоци. Основными критериями ври выборе ооставов слуаили пластичность, время охватив ышя раствора и прочность цементного камня. Пластичность cueca (П) определяли методом Супарда, Ераын схватывания (I) - иглой Ьдка, прочность - рзздаалааанвеы образцов на лреоое при одноосном скатам.

Результаты экспериментов по определению свойств ооставов цементного рветвора о добвзлзми ускорителя твердения свидетельствует о существенном сокращении сроков твердения при введении хлорида кальция. С роогом расхода добавки наблвдается резкое (йо 18 раз) уменьшение времени схватизания раствора в диапазоне водоцеиентких отношений (В:Ц), изменяющемся в праделвх O.V-0,6 (pac.I).

Несколько иной характер имеет зависимость пластичности оыеси от расхода хлорида кальция и водоцемент::ого отношения. При В:Ц равном 0,4 и увеличении расхода ХК от 0 до 10 % от цао-оы цемента, пластичность раствора, достигнув зоны оптимума при ХК а 3 ...6 % затем резко надает. Изменение плаотичности сиеои . _при В:Ц, равной 0,5...0,6, сопровождается практически линейный возрастанием ее о увеличением расхода ХК.

Сокращение сроков начало схватывания положительно сказывается на последующем твердении цемента (рис.2).

Цементный камень при В:Ц исходного раствора, равном 0,4 при добавка ХК в первые 8 чаоов имеет скорость твердения 0,55 Ш1а/ч, более чем в 20 раз превышающую скорость твердения контрольных образцов. Максимальная прочность цементного камня в суточном возрасте твердения достигает 7,7 !КПе.

Аналогично' изменяется прочность обрвзцов о исходным В:Ц, равным 0,5. Максимальный прироот прочности цементного камня в оуточном возрасте твердения за счет, добавки XX составляет 5,3. Ш1а.- ■"■."..

Для разработки технологии приготовления быстротвердеющей смеси исследовали характер действия добавка ускорителя зяердв-нмя в зависимости от мчки подачи его в процесс приготовления цементного раствора. Установлено что наиболее эффективно проявляются свойстве ускорителя тверда-" пия при введении, его в виде химического раствора в .готовую цементную смесь."

. В процесса исследований изучена возмохмость предотвращения выноса вяжущего при инъецировании обрушенной горной массы в из закладочного массива через трещиноватые породы.днища закяа- " дываемых камор. Установлена зависимость выноса цемента-от пустотном^ инъецируемого материала. В модель камеры объемом I м загружали дробленые породы, а затем подавали цементный рветвор, выдерживая соотнопение меяду толщиной слоя щебня и раствора |:2. Различная пустотнооть щеб-йя достигалась вариациями классов крупности. В табл.2 приведены полученные данные по потерям цемента в процессе инъекционных работ.

Зависимость времени схватывания - Т и пластичности о* смеси - П от дозировки добавки ХК. в инъекционный раствор Г,л(мн П, см

1 ? 6 Г <о ДозироВка хк,%

рис.1

Изменение прочности-камня вяжущего в рэаяем возрасте в зависимости от дозировки добавки ХК в инъекционный раствор

г 4 б с « Дозиро&ка ХК, '/> В'Ц {-а,4:2-0,5 3-0,6

Рио.2

Таблица 2

Зависимость выноса цеавнта от пустотности инъецируемого материала

— — —---j-----— г-----------— — - — — — .

Пустотность{Класс коуп- | Коэффициент выноса цемента, д.ед., заполните- ]hocths *ш ¡_; при В : Ц

ля, %

I

| 0,5 | 0,6 | 0,7 [ 0,8

-32+Ю 0,06 0а098 0,18 " 0,23

-32+5 0,055 0,07' 0,13 0,20

-32+2 0,04 0,05 0,11 0,15

-32+1 0,02 0,03 0,04 0,06

-32+0 0 0 0,02 0,03

43.2

40.3

34.1

25.4

22.2

Коэффициент выноса цемента опредейяется по формул

, Кв.ц * •

гдо - содержание цемента в дренируемой воде;

- содержание цемента в исходном растворе,

Цсследоэания показали, <ito потери цемента с дренируемой водой Находятся в сильной зависимости от водоцементного отношения для исходного раствора вяжущего. Повышение В:Ц в 1,6 раза (с 0,5 до 0,8) приводит к увеличению К2 ц 'в 4 раза прак-мчсока для ясех вариантов структуры насыпных материалов, имевших пуототность в пределах 25..Л5 Цементные растворы с В:Ц, разним 0,5, имеют минимальный КВоЦ> а 0,02»..0,06 для насыпных материалов с пустотностыо 25..*45 Введение в цементный расгвор.ускорителя твердения (ХК) резко уменьшает Ks ц> На рис.3 приведены результаты определения Кд ц цементного рао-> твора с добавлением ХК в количестве 8 % от массы цемента.

Вынос, цемента с дренируемой водой практически прекращается для растворов с В:Ц, равным 0,6. Экспериментально получены исходные данные для качественно-количественной оценки провесов выноса цеиента о дренажными водами в промышленных условиях.

Характер выноса цемента из твердеющей смеси в камере изучали на этой же модели. На сетку, расположенную в дне камеры, укладывали инертный заполнитель класса -20+5 мм, который затем заливали закладочной .смесью с. различным.содеразннеи воды. Соотнесшие объемов инертного и твердеющей закладки составляло 1:10, пустотнооть постели инертного материала - 45 5».

и

Полученная зависи- Выаоо цаиента о дренажными нооть выноса цаиента из ка- водами при инъекционной уп-меры от содераания воды в рочнения массива - а и при закладочной смеси нооит не- закладке камер мврдающииа линейный характер (рис.2). сивоямй б

Для твердеющей смеси проектного состава равен 0,04. Данная методика была использована для оценки выноса цемента в промышленных уоловиях, - _

На основе анализа экспериментальных данных изысканы способы рационального использования добавка ускорителя-таврдония в технологии закладочных работ, цементные растворы с высокой текучестью и набольмы срокоа схватывания í'O'íHO эффективно применять для тампонирования трещин в целиках днища каавр. Для этого пряготззллпавт цементный раствор о назюш dq-доцементныа отношение«, допустимым по условиям смесеобразования, зате« в ивго вводят добавку ускорителя твердения с расходом, обеспечивающая необходимую текучесть а задание врем начала схватывания. Приготовленный цементный раствор подают а кааору из расчо-та 0,5 на I м^ днища. Шшстийацированний добавкой ХК.цементный .раствор тампонируй! трещины в днйце каперы и обеспечивает повышение устойчивости искусственной потолочины при отработке очистных камер нижележащего этаже.

Экранирование обнажений и а о о и в а от действия в з р и в а, При выеаке зторичпых очистных камер отбойка руды сопровоадазтся разрушением приконтактне-го слоя твердеющей закладки, что приводит к позывению содержа-

Рио.З

ния закладочного бетона в добытой руде до 8...10 Разделение контакта "руда-закладка" изолирующий защитный покрытием при закладке первичных ваиер обеспечивает существенное повышение качества руды. Возведение разделяющего взривозащитного экрана . в отработанной очистной камере высотой 15...60 и при безусловном запрете на доступ и пребывание в вей горнорабочих является сложной закачек. Площадь контакте цехду рудным и закладочный массивами, достигающая 5000 на камеру, диктует необходимость создания экономичной технологии возведения защитного покрытия, требующей минимальных затрат труде я времени.

¿втором в составе творческого коллектива разработана технология и состав защитной смеси, заниженный авторским свидетельством на изобретение. Защитный состав содержит наполнитель в виде смеси пылевидной золы.электростанций с лессовидными суг~ вшкама в соотвошеннн зола:оуглиаок (40...60):(40...60). Состав применяется в л^дз раствора о содержанием компонентов, цай$: ' наполнитель 20...30, цемент 088...1,6,-фильтрационный осадок сахарного производства 1,6...3,2, вода - остальное (дополнение 'до 100 %), Компоненты смешиваютоя в смесителе закладочного комплекса до получения гомогенной композиции. Приготовленный состав подают на сформированное днище камеры до образования прудка глубиной 1,0-1,5 и, после чэго переходят нв подачу закладочной снеси.

Защитные свойства покрытия реализуются при совокупном проявлении демпфирующего нагрузку взрывной волны ударного смятия слоя и образования выравнивающего шероховатость контакта разделяющего олоя с выраженными пластическими свойствами, чтс устраняет вовлечение пограничного слоя закладки в поступательное движение совместно с отбиваемой рудой.

Для выбора оптимального соотношения ыеаду компонентами смеси была использована методика оценки взрывозащитной характеристики покрытия, разработанная Г.А.Прокушевым. Экспериментальные исследования эффективности разработанного состава, проведенные ■ в лабораторных условиях, подтверждают его высокие защитные свойства. При разрушении образцов твердеющей закладки на ударном ■ копре с использованием прокладки из защитного состава толщиной 10 мм объем зоны разрушения закладки уменьшается ь 2,2...2,5 раза по сравнению с контрольными образцами.

Укрепление при кои урной зоны ос-

лабланного массива. Выемка руды очистными камерами о естественным поддержанием налегающих пород характеризуется эффективностью, пропорциональной геометрическим параметрам камер. Наилучшие возможности увеличения пролетов обна-зения очистных камер предоставляет технология предварительного укрепления вмещающего массива анкерной крепью.

Анкера, установленные^ слоистом и трещиноватом масоиве горных пород, обеспечивают укрупнение слоев до толщины укрепляемой потолочины и увеличение блочности пород до размера структурного блока, удерживаемого в межанкерных промезутках за счет сил трения.

Использование предварительного укрепления рудного и вмещающего массивов в условиях Текелийского месторождения, характеризующегося значительным распространением зон смятия и рао-оланцованности пород делают целесообразным ориентацию на разработку технологии укрепления, базирующейся на использовании для бурення сквааин и уотановки глубоких анкеров подготовительных' а нарезных выработок.

При существующей схема отбойки руды укрепление пород висячего' и лежачего боков удобно производить бурением вееров сква-айн из торцов буровых ортов и по длина штреков вентиляционно-закладочного горизонта. При. размещении очистных камер но простиранию рудного тела возиохно.использовать для установки анкеров взрывные скважины, иеребуриваеиые во вмещающий массив на расчетную глубину. Однако в условиях проявления повышенного горного давления возможность совмещения' одних и тех яе сквакин для укрепления вмещающего масоиве и последующей отбойки руды становится невозможной из-за их пережима в процессе длительного стояния.

Опытно-промышленная проверка рекомендаций на проходческих работах. При разработке Текелийского месторождения по мере углубления горних работ до 13...15 горизонтов резко ухудшились гориогеологические условия и снизались темпы проведения капитальных выработок, что обусловило срыв сроков ввода в добычу эксплуатационных горизонтов. Так, согласно проекта вскрытие и отриботка 12...-15 горизонтов основного месторождения и ? горизонта участка "Западное Гекели" было предусмотрено в 1991 году. Из-за несвоевременного ввода в эксплуатацию ствола "Запад-

ный" руду с 7 горизонте месторождения "Западное Текели" потребовалось выдавать через сввол шахты "Семиречье", обеспечивающий отработку запасов основного месторождения на 14 горизонте.

Так как восстановление капитального рудоспуска и дозатор-ной камеры для организации выдачи руды с 7 горизонта потребовало бы значительных затрат, а планируемый к добыче объем руда на ыесторогдешш "Западное Текели" не превышает 60 тыс«.с ежегодно, то было принято решение о проведении в околостволь-нои целике на 7 горизонте'подходной выработки и"разгрузочной камеры для загрузки скипа подъема ствола "Семиречье" непосредственно из вагона. Длина.подходной выработки сечением 6,75 и2 составляет 78 и. Разгрузочная камера сечением-14 ы^ и длиной 5,1 ы должна непосредственно сбиваться со скиповым отдаленней ствола.

Трасса подходной выработки проходит в непосредственной близости от.стволов шахт "Вспомогательная" и "Семиречье", пересекает погашенный капитальный рудоспуск, заполненный обрушенной горной иассой, камеру оаидания и сопрягается о выработками околостаольного двора, подвергшимися значительному деформированию в процессе длительной эксплуатации.

Учитывая слояные условия эксплуатации ствола шахты "Семиречье* был организован контроль за нвпрякенно-де$ор1Шровэнным состоянием пород и крепи ствола при проведении разгрузочной вц-работки* Процедура контроля включала измерение акустической эмиссии в породах целика и крепи ствола, измерение деформаций пород и крепи на контуре выработки, визуальные наблюдения и фотографирование обнажений пород и крепи выработок в районах, . где до начала работ были зафиксированы трещины.

Для оценки характеристик горных пород по трассе-подходное выработки были.отобраны образцы. Б процессе нагружения образцов пород, бетона и инъектнрованной горной цасса на прессе до разрушения производили регистрацию импульсов ннкроакустической эмиссии, обусловленной генерацией упругих вола де^ормярущини-ся материалами; Датчик, регистрирующий импульсы, закреплялся на разрушаемом образце. Для записи акустической эмиссии использовали прибор "Прогноз-Г с регистратором АЭР-1 Института физики и механики горных пород ЛИ Республики Кыргызстан.

В результата обработки замеров построены-граег.кч распределения частот импульс ох, акустической эмиссии А.о. в заваск-

Зависимость интенсивности й.з. от степени нагружвннос-

Л,Гц

30S 250 № 150 103 50

<8

15 20 25 30 35

ptMili

поста от степени иагруаения образцов материала (рис.4).

Для контроля нагруже-ния массива горных пород и бетонной крепи, а также прогноза вероятности достижения предельного состояния о использованием данных, полу- „ ченных на образцвх, использовались предположения о том, что процесс разрушения в массиве в начальный период развития трещинообразова-аяя носит локальный характер а следовательно, частоты акустической эмиссии, обусловленной процессом зароядення трещин разрушения з образце и массива, с некоторой степенью приближения можно считать адекватными.

Перед начвлом проходческих работ для укрепления породного целика была произведена закладка камеры отдаляя 7 горизонта батоном а ооуцеогялона подача а рудоспуок с 6 горизонта цементного раствора для связывания обрушенных пород. Затем со стороны проводимой выработки из существующей разгрузочной камеры были пробуреяы веера скаахмн диоиотроы 105 ыа, через которые осуществлены тампонаж трещин в целике и инъекционное упрочнение горной массы в капитально« рудоспуске. «

Инъекционные екнагеины йопользовались для прозвучивания массива и установления границ зоны разрушения пород. Для приготовления и нагнетания цементного раствора в объема 500 м^ о добавкой 2 % ){ К от иаосы цемента использовались растворомешалка и насос C3I7. По завершении инъекционных работ в скваяи-ны били введены отрезки канатов диаметром 18...24 мм и закреплены аодаче;: цементного раствора.

На участках, где выработка.пересекала сильно трещиноватые (модуль трещиноватооти 60...120) габбродиабазы и никрогабброди-

1,2 - укрепленные инъекцией раствора аяаущзго обруаенцые породи, 3 - ыикрогаббродиаба-зы, 4 - габбродиабазы, 5 - бетон крапа ствола, б - углисто-глинистые сланцы

Рис.4

абазы производилось упрочнение породы по контуру выработки цементацией массива через шпуры диаметром 40 мм, пробуриваемые по сетке 1,25x1,25 и на глубину 1,6 и. После окончвния нагнетания раствора в шпуры устанавливались итанги из арматурной стали диаметром 12... 16 им. Выработке в процессе проведения крепилась крепью CBfI-2?.

Перед началом проходки Выработки ствол шахты "Семиречье" со сторона движущегося забоя был защищен сейсмическим экраном в виде веера скваакн диаметром 105 мм о расстоянием мекду ними I м.

Непосредственно в стволе их. "Семиречье" и в выработках околоствольного двора были залокены маркшейдерские репера и. наблюдательные точки, оборудованные ¿[отодатчиками, для контроля смещений пород и .крепи.

По мере прибликения"разгрузочной выработки к стволу шахты предполагалось перейти на ее проходку отбойными молотками. Согласно- наблюдений, проведенных ва руднике Ленинградским горным институтом, в процессе отработки 6...10 горизонтов нарушения крепи и армировки ствола шахты "Семиречье" от взрывных работ в очистных камерах имели место при значениях показателя взрыва - 3/— '

VGL

Р = ~•">0,05,

где Gl - М8сса одновременно взрываемого заряда, кг;

Ъ - расстояние от эпицентра взрыва до крепи . ствола, м.

На основании.расчетных данных трасса разгрузочной выработки была подразделена-на I зону, ограниченную удаленностью забоя выработки от крзпи ствола свыше 20 и, П зону - от 20 до 7 м и ш зону -. блике 7 м. Предполагалось введение буровзрывных работ в I зоне с массой заряда на шпур - I кг, во П зоне -0,2 кг, в ш зоне намечалось проведение выработки исключительно Отбойным молотком.

С учетом полученного опыта и наблюдений за воздействием взрывных работ в забое подходной выработки на.крепь ствола проходческие работы в И зоне осуществляли в 3 стадии.. Первоначально противоположная от ствола краевая честь забоя разбуривалась двумя радами шпуров (2хб), образующий! вертикальный клиновой вруб глубиной С,6 а. Затем на образующееся компенсационное про-

странство отбивалась вторая секция забоя тремя вертикальными рядами шпуров в количестве 21 штуки. Четвертый вертикальный ряд шпуров (7 шт.) использовался в качества защитного экрана. Разработка оставшейся породо-бетонной перемычки, между стволом а разгрузочной выработкой производилась отбойным молотком.

При прохождении забоя выработки через рудоспуск о обрушенной горной массой применяли взрывоаащитный экран путем нагнетания глино-золодеывитньго раствора в объеме б ц-5 через оконтуривающиа шпуры в кровле выработка. Ташюнак обеспачил уплотненна сыпучих пород и полностью исключил вывалы горной массы из кровли выработки.

При проведении разгрузочной камеры для снижения энергии взрывной волны, передающейся я сторону крепи ствола иахты "Семиречье", применялась конструкция шпурового заряда ВВ, отличающаяся нанесением на стенку шпура, обращенную в сторону ствола, покрытия из глинозолоизвесткоаоцементной пасты, в виде саг-иаитз с максимальной толщиной 6-8 мм.

Применение комплекса мероприятий но ограничению воздействия взрыва на крепь вахтного ствола и парзнычку в рудоспуске позволило отказаться от первоначально предусмотренного проектом способа проходки разгрузочной камера заключительно отбойным молотком и обеспечить более производительную буровзрывную выомку породы.

При натурных исследованиях, проведенных на обнааениях угласто-глинистых слвнцеа и габбро-диабазов а процесса проведения подходнол выработки, не установлено концентрации напряне-ний, вызывающей заметное изменение начальной акустической эмиссии массива. По мере приблиаения забоя подходной выработки к стволу, прохождение ее на расстояний I ц от крепи ствола и последующего удаления забоя зафиксировано изменение уровня акустической эмиссии а бетонной крепи.

Наиболее звметное возрастание давления на крепь ствола зафиксировано при проходке разгрузочной камеры по инжектированной горной массе, заполняющей погашенный капитальный рудоспуск. Замеренный максимум частоты акустической эмиссии в бетонной крепи ствола достиг 84 Гц и соответствовал предельному состоянию проинъоктироаанион горной массы, находящейся на контакте с крепью ствола. По мере удалении забоя выработки по данным измерения частоты акустической злато си и давление на крепь стеолв

Q

стабилизировалось на уровне, близком к первоначальному (рис.5).

Изменение частоты А.э. в бетоне крепи ствола вахты "Семиречье" И, Гц ""

При проведении подходной выработки фотографирование контролируемых- участков крепи показало на отсутствие новых трещин и стабильное состояние, ранее зафиксированных. Повторное фотогра1фнров8нке крепи через год эксплуатации загрузочного узла такке подтвердило стабильность состояния крепи.

Опытно -про. мы и-•ленная проверке рекомендаций по очистным работам. Опытно-промышленные испытания и внедрение технологии изоля-■ ции контакта "рудэ-зоклздка" проводились при непосредственном участии автора. Разработанная технология изоляции рудных стенок первичных очистных камер позволила резко уменышть рззу-бонивание руды закладки при выемке камер-последующих очеродзй. Sa период промышленных испытаний новой технологии погашено шесть первичных камер бдоков К; 149, 151, 152, 157 на 14 горизонте и камера I27-ÏÏ на 13 горизонте, закладкой с одновременным нанесением на рудные стенки изолирующего покрытия. На контакте с заложенными по предлагаемой технологиями отработано 9 камер. Показатели объёмов добычи, проектные и фактические уровни ра-зубоживания руды в блоках, отработанных по разработанной технологии приведены в табл.З.

Эффективность применения взрввоизолирующвго покрытия поверхности раздела "руда-закладка" определялась исходя из результатов полноты выемки руды и ее рзсубоаввакия при добыче, а такие показателей извлечения свинца и цинка на фабрике, при переработке руды, поступающей из камер с использование« защитного покрытия и при его отсутствии. Результата оценки показывают, что применение взрывоэащитного по.тагия стенок очистных камер обеспечивает повышение извлечения свинца ua 1,5...2 % и цинка на ? ?

Таблице 3

Результат отработки целиков с использованием взрывоизоляции контакта "руда-закладка"

Показатели

V

"Г

! План I {акт I

'факт-план

I

(±)

Контрольные камеры -

- добыча руды, тыо.т

- рааубоаивание руды, %

Экспериментальные каперы

- добыча руда, тыо.т

214,68

8,6

182,16 12,8

-32,52 +4,2

♦13,12 -10,1

245,63 258*81 - разубоиивание руды, £ 10,6 0,50

За период о 1967 no 1992 годы на ТакелиКоком руднике, где били внедрены рекомендации автора по совершенствованию технологии ведения очистных а проходческих рвбот, получен зьономичоо^ кий э^ект в размера 600 тыс.руб. (л ценах 1991 г.) ■

ВЫКЛЮЧЕНИЕ

Результаты выполненных работ в совокупности представляют ас-бай новое решение актуальной научной и практической задачи по разработка технологий ведения подготовительных и очистных работ hsi контакте с неустойчивым выещасщим массивом на основе пластического упрочнения прикоатактноК зоны массива м изоляции его обнажений ззриаозвщитыым покрытием.

Разработанные технологии обеспечивают снижение аварийных обрушений в очистных и подготовительных выработках, повышение полноты и качества добиваемого полезного ископаемого.

! Основные научные и практические результаты исследований заключаются в следующем:

1. Уотоаовлоим эмпирические зависимости мекду нагруженностью образцов горных пород ТекалиПского месторождения, бетона крепи выработок н интенсивностью возбундааиой в них при этом микроа-кустлческо:'. эмиссии.

2. Прэдлоаен способ контроля за положением поверхности раздала "руда-закладка" при бурении взрывных скванин, защищенный

авторский свидетельством на изобретение и обеспечивающий за счет повышения точности контура отбойкк сникение потерь полезного ископаемого не 1,5..,2

3. Разработана технология инъекционного упрочнения обрушенных вон, характеризующихся наличием в поровоа пространстве агрессивных вахтных вод. Технология обеспечивает повышение прочности закрепления на 30...50 ¡5, интенсификацию процесса твердения з заданные сроки, снижение расхода вялущего Н8 20...30

, 4. Разработана и внедренэ технология упрочнения неустойчивых"обнвгений выецаюдах пород глубокими трособчтонныьш анкера-, ми, что обеспечило за счет уменьшения удельного объеме подготовительных и нарезных работ повышение производительности труда ло системе разработки на 25...30 ■■■

5. Разработаны технология и составы для возведения гзрыво-защитного покрытия поверхности раздела "рудв-ззкладка", защищенная авторским свидетельством на изобретение и обеспечивающая снижение разубокивания руды закладкой до 0...2 >5.

6. Установлен линейный характер зависимости между водосо-дерхзниец ааклвдочног, смаси и утечкой цементного раствора из закладываемого выработанного пространства, при этом потери цемента практически отсутствуют при уровнях В/Ц, иеньиих 0,6.

7. Использование для защитного покрытия стенок ипу'ров пастообразных составов с высокой пористостью структуры усиливает направленное действие взрыва и расширяет возможности применения контурной отбойки при увеличении расстояния «езду апурами до • 0,5...0,6 и.

Основные результаты исследовании заложены в утвержденные технологические регламенты на ведение очистных а закладочных работ дэ Текелиййком руднике. Внедрение рекомандаиШ: автора на 1а-келийском руднике дало экономический эдлзкх в размере 600 тыояч рублей (в ценах 1991 г.1)

Разработанные »вздадаГЛ? могут быть использованы на других рудниках, эксплуатирующих нсстороадения с наличием локальных зон неустойчивости вмещающего массива.

Основные полокекия диссертации опубликованы в работах:

I. Предупреждение обруиек^ при буреии.1 ипурох- и скЕзаин./ /В. А.Мельников, РЛЛзуиабавв, Г.А.Аи::-ов, И.о. ;в«еии, - ьезо-паснооть труда в промызленноот:;. - х?^-. - ■■ -

2. Кульсартов В Л., Ашииоз Г. А., Кззвкоа ю.Н. формирование днища камер быстрохэардещей закладкой в сложных горнотехнических условиях рудника Текели. - цветная металлургия. - 1988. -

а а. - с. 13-к.

3. Опытно-цромыыленная проверка подзгакно-камерной оистеиы разработки о укреплением вмещающих пород. / Э.С.Ахиед-Галаав, С.И.Колмзкол, ¡О.В.Казаков, Ю.Н.Болгов. - Цветная металлургия. -1990. - » 10. - С. 1-3.

Ирокушев Г.А., Казаков ю.В. Технологическая подготовка проходки околостаолышй разгрузочной выработки на сбойки о действующим стволом шахты.

- Комплексное использование минерального оырьп. - 1993. - ü 6. -С.17-22.

5. Технология изоляции контакта руда-заклйдка при варывной отбойке руды. / Г.А.Прокуыев, Ю.В.Казаков, Р. Г1. Стрельников в и др. - Информационный листок fi 212-93. КазгооШТИ.

6. Казаков В.й., Прокуиев Г. А. Технологическое а методическое обеспечение проходка выработки в околоотвольноы целике, -Информационный листок fc 213-93. КвэготШТД.

7. Экранирование бортов и кровли выработок от сейсмического воздействия взрыва. Г.А.Прокушен, Р.П.Стрельникова, Ю.В.Казаков, У.О.^именко.

- Козплексноа использование минерального сырья. - 1994. - te 2. -С,24-29.

8. A.c. СССР к 1493776. Способ определения границы "рудз-звкладочный бетон". £ 21 В 49/00/ В.АЛэльнаков, Р.ц.Джумвбвав, К.Б.Кнтениров, Г.А.Ааимоа, Ю.В.Казаков. Заязл,- 15.06.87.-Опубл. 15.07.89. Бел. Ii 26. •

9. A.c. СССР Ш I50S553 AI. Способ закладки выработанного пространства твердеющими сивояки. Е 21 15/08./ В.К.Кульсартов, Г.А.Асшоз, Ю.В.Казаков. Ю.$.11илягин. Биявл. 21.12.87. Опубл.

23.09.89. Бил. U 35.10. A.c. СССР Ii 1553726 AI. Смазке для предохранения творде-

кщзи аакладки от разрушения при взрывной отбойка руды, ß 21 15/00, Е 21 С 41/22. / Г.А.Прокуаеь, Р.П.Стрельникова, В.Р.Таикалоз, Ю.Ф.Пилягин, Г.А.Ашшов, 30.Ü.Казаков. Заявл. 19,01.88. Опубл.

30.03.90. Бюл. Ü 12.

Jp- ^г^

/

Ï И Î В I

Bfji еэрттауд1ц o6tc^ïici - воршггг csopircm Cap к; azss EBiras кл\ охраадакш гпвацаЕдалуи коп spcfcisp ясанолэгип

uwvcanî - вея i^aay вршигарга г,з,у iß3 i ipy eoí» шгыпдарын asafiïy.

SspTToy fep^MOW^ каяеу мнз sraijsißa дерн^^дз, хабэраторпя «$щ!р$ет& аиспэримэн«ард0я суратап санник tp.isi цогдагда.

Бар is сиес Eisfsseiüi бзк1нд!ру сснз бахт&у KopeoiîîiaïapinL; osrojyi иодтырте, sapy, лпьс^ции цезши&з&этг; цтру-лл». <$айяйпм£ cschí

iapistfflßa 3 ащшц шзрташ^з вугяхг&зп цергешог m s;5ssajira:i бзр!к euco нл^аеет ßc-si^ijig?» к;г;э скрп^.ту

çrasojsorunsu дзШззщэда.

УсЮГШЗВП огцргаи 9)|д1ру суиюсаарщед

Ttoitöjii KOîiiaiiçr,a отщ1рхска enrisísiti» ôOOOOO »одячкадихл;

бврди 0

Bye таяшэгеш tíapte саэс сериям сраказгэьзтй-» nrJ

доьбаяарда коадгишхода.

S U k M A H. ¥

The aubject of the investigation ia the underground niiuijits with screened of naked, unsteady massif by special mixture from the affect of explosion. The aim of the investigation in to reduce the working expenditureo arid to riae the mine safety. The investgation iuclud; analysis, generalization of experience, laboratory and Industrial experiments.

In the case of investigation is detemia the changing of consolidate-and strength indexes of unateaddy massif in depend on usin^ mixture ciyaponentea.

¡There alco work out original technology on strength and screened of unsteady naked maosif protected by some patentee.

'¿.'he recoiessiidaii technology get adopted at Tekely isine -with aorae oconomio oifoct and could ba use on mining v/it{j typical unsteady zones of" /hiild nac3lf.

TiinorpaitHfj r/iK "KasaitcsaE EOji^apbi" 3aK