автореферат диссертации по безопасности жизнедеятельности человека, 05.26.01, диссертация на тему:Региональный комплекс технических решений по охране труда и окружающей среды в условиях реструктуризации горнодобывающей промышленности Дальнего Востока

^ А ^

На правах рукописи

ЛУШПЕЙ Валерий Петрович

РЕГИОНАЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ПО ОХРАНЕ ТРУДА И ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ В УСЛОВИЯХ РЕСТРУКТУРИЗАЦИИ ГОРНОДОБЫВАЮЩЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ ДАЛЬНЕГО ВОСТОКА

Специальности: 05.26.01 - "Охрана труда"

11.00.11 - "Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов"

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Владивосток -1998

Работа выполнена в Дальневосточном государственном техническом университете

Научный консультант - доктор технических наук,

профессор КОРОТКОВВ.И

Официальные оппоненты: - доктор технических наук,

профессор ВОРОНЮК А.С.

доктор технических наук, профессор СКУБА ВН.

доктор технических наук, профессор Мороз В. Ф.

Ведущая организация - ОАО "ДальвостНИИлроектуголь"

чо

Защита состоится 2М сентября 1998 г, в часов на заседании диссертационного совета Д 064.01.02 в Дальневосточном государственном техническом университете: 690600, г. Владивосток, ул. Пушкинская, 33, ауд. Г -134.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ДВГТУ.

Автореферат разослан 'У августа 1998 года.

Ученый секретарь диссертационного совета

О, А. Шереметинский

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В настоящее время разрабатываемая в стране стратегия устойчивого развития общества диктует необходимость комплексного учета экономических, социальных, экологических и духовных факторов во всех сферах деятельности человека. В этой связи необходимо рассмотреть взаимосвязь понятий "устойчивое развитие" и "безопасность". При этом безопасность понимается как защищенность системы "человек -техника - общество - среда" от внутренних и внешних воздействий, которые могут иметь отрицательные последствия, как для человека, так и для среды его обитания. Любой процесс должен бьггь оптимизирован по фактору возможных негативных последствий. В этом смысле безопасность понимается как ограничитель роста, выход за пределы которого может привести к необратимым процессам в экономике.

Дальний Восток, выбирая свой путь в будущее, должен учитывать как мировые и российские тенденции, так и особенности своего опыта и геополитического положения, ресурсные и экологические резервы, традиции и духовный мир населения.

Для оценки возможности устойчивого развития Дальневосточного региона в качестве конкретной природно-хозяйственной деятельности рассматривается наиболее энергоемкая горнодобывающая отрасль. С одной стороны, эта отрасль является определяющей в развитии перерабатывающих отраслей, с другой - определяет уровень потребления природно-энергетического потенциала, т.е. качество жизни,

Горно-геологические условия угольных месторождений Дальнего Востока весьма сложные. Характерным их признаком является сильная тектоническая нарушенность, в результате чего пласты угля оказываются раздробленными на бесчисленное количество мелких блоков, ограниченных со всех сторон нарушениями. На всех шахтных полях сильно развита так называемая "вторичная" нарушенность - система мелкоамплитудных нарушений, которые выявляются только при ведении эксплуатационных работ. Условия разработки многих месторождений осложняются также наличием взрывоопасной пыли, значительного газовыделения, самовозгорающихся, удароопасных и опасных по внезапным выбросам угля и газа пластов и др. факторами.

Значительная тектоническая нарушенность характерна также и для большинства рудных месторождений Северо-Востока страны. В этих условиях отработка запасов на нижних горизонтах усугубляется, кроме того, знакопеременным характером теплового режима горных выработок. Освоение шрно-промышленных районов Крайнего Севера, Северо-Востока и месторождений, тяготеющих к БАМу, характеризуется разнообразием

природных условий, однако они имеют одну общую черту - наличие толщи многолетнемерзлых пород, оказывающей огромное влияние на условия, безопасность и эффективность горных работ. Это влияние сказывается в том, что несущая способность, устойчивость обнажений и сопротивление внешним нагрузкам мерзлых сильнотрещиноватых пород существенно зависит от их температуры и резко снижается при оттаивании. В связи с этим осложняется поддержание капитальных и подготовительных выработок, возрастают затраты на их крепление и поддержание, увеличиваются потери и разубоживание полезного ископаемого, ухудшаются условия безопасности ведения подготовительных и очистных работ.

В практике разработки как угольных, так и рудных месторождений в сложных горногеологических условиях накоплен определенный опыт применения различных методов и приемов технологического характера, позволяющий повысить устойчивость обнажений. К таким приемам относятся, прежде всего определенный порядок отработки залежей в свите, регулирование устойчивости элементов системы разработки за счет оптимизации ее параметров, регулирование теплового режима шахт и рудников и др.

Таким образом, проблема повышения технологической безопасности с позиций устойчивого развития горнодобывающей отрасли должна базироваться на разработке регионального комплекса технических решений, учитывающих геосгрукгурные, теплофизические и газодинамические особенности месторождений Дальнего Востока.

Анализ опыта работы горнодобывающих предприятий в этих условиях показывает, что несмотря на отдельные научно-технические разработки в этой области, отсутствует единый комплекс научно обоснованных методических положений по проектированию технологии разработки месторождений в сложных горно-геологических условиях.

Создание такого методического комплекса и внедрение его в практику проектирования составляет актуальную народнохозяйственную проблему, решение которой позволит значительно повысить безопасность и эффективность горного производства, снизить потери и разубоживание полезного ископаемого.

Цель работы : научно обосновать и разработать региональный комплекс технических решений по охране труда и окружающей среды, обеспечивающих безопасную и эффективную разработку месторождений в сложных горно-геологических условиях.

Основная идея работы заключается в том, что поставленная цель может быть достигнута созданием и широким практическим использованием при ведении горных работ технологических способов регулирования устойчивостью обнажений с учетом

геоструктурных, газодинамических, теплофизических, гидрогеологических и др. особенностей месторождений Дальнего Востока.

Методы исследований: обобщение и анализ результатов научных исследований в области повышения устойчивости выработок и опыта разработки месторождений в сложных горно-геологических условиях, лабораторные, экспериментальные и теоретические исследования, опытно-промышленные испытания разработанных способов повышения устойчивости обнажений на подземных и открытых горных работах и снижения пожароопасности при разработке самовозгорающихся пластов, методы математической статистики и теории вероятности.

Научные положения, выносимые на защиту:

- технологическая безопасность горнодобывающей отрасли обеспечивается в большей степени путем повышения устойчивости подготовительных и очистных выработок на подземных горных работах;

- в основу методологии разработки комплекса технических решений по повышению устойчивости обнажений с целью снижения травматизма от обрушений должен быть положен принцип комплексного учета геоструктурных, геокриологических и других особенностей эксплуатируемых месторождений;

- безопасные условия отработки рудных месторождений системой разработки с магазинированием руды достигается за счет регулирования горно-технологических; факторов устойчивости;

- разработанные способы: подготовки пластов, принудительного обрушения кровли, перевода оборудования в соседний выемочный блок, конструкции изолирующих перемычек обеспечивают повышение безопасности и эффективности разработки самовозгорающихся пластов и пластов с труднообрушаемой кровлей;

- снижение затрат на осушение разрезов, повышение устойчивости бортов и отвалов и рациональное использование запасов при освоении сильно обводненных угольных месторождений Дальнего Востока достигается усовершенствованием технологических бестранспортных схем отработки.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечивается соответствием результатов лабораторных, экспериментальных и теоретических исследований и опытно-промышленного внедрения комплекса технических решений, принятием разработанных методик и технологических схем в практику проектирования и в учебный процесс, а также апробацией результатов исследований на всесоюзных и

международных семинарах и конференциях, технико-экономических совещаниях в производственных объединениях.

Научная новизна работы заключается в следующем

- разработан метод оценки устойчивости обнажений через коэффициент структурного ослабления массива, учитывающий геометрические параметры ослабляющих структур и геомеханическое состояние массива;

- выявлены закономерности проявлений горного давления в многолетнемерзлых породах и при разработке пластов с труднообрушаемой кровлей в условиях сильной тектонической нарушенности, позволяющие обосновать рациональные параметры технологических схем и их элементов в различных горно-геологических условиях;

- разработаны принципы управления устойчивостью очистных выработок для систем разработки с магазинированием руды, обеспечивающие безопасность горных работ и низкий уровень потерь и разубоживания руды;

- получены расчетные зависимости для определения степени структурного ослабления массива и рациональных параметров облегченных крепей;

- разработаны технологические схемы выемки угольных пластов с труднообрушаемой кровлей и способы повышения безопасности разработки самовозгорающихся пластов на подземных горных работах;

- разработаны технологические бестранспортные схемы отработки сильно обводненных угольных пластов открытым способом.

Практическая ценность работы состоит в следующем:

- реализован комплекс технических решений, позволяющий повысить безопасность разработки рудных месторождений, снизить потери и разубоживание руды в условиях многолетнемерзлых сильно трещиноватых пород;

- разработаны технологические схемы подземной разработки самовозгорающихся пластов и пластов с труднообрушаемой кровлей в условиях сильной тектонической нарушенности;

- разработаны и внедрены на предприятиях и в проектных организациях расчетные методики по определению рациональных параметров крепи и систем разработки рудных и угольных месторождений;

- разработаны и апробированы технологические бестранспортные схемы открытой разработки сильно обводненных угольных месторождений, позволяющие повысить безопасность горных работ и снизить потери угля в недрах.

Реализация результатов работы. Представленные в работе рекомендации и основные положения внедрены на руднике им. А. Матросова СПО "Северовостокзолото", на шахтах "Капитальная", "Северная" и "Авангард" п/о "Приморскуголь", на разрезе "Ерковецкий - 1" АО "Дальвостуголь" и приняты институтами ВНИИ - 1, Дальстройпроект, ДальвостНИИпроеюуголь в качестве методической базы и основных исходных данных для конструирования новых вариантов систем разработки наклонных рудных зон с неустойчивыми вмещающими породами, для составления проектов отработки нижних горизонтов рудников им. А. Матросова, Карамкенского и Дукатского, ш/у "Авангард" и для корректировки проектов строительства и осушения разреза "Ерковецкий - 2".

Результаты исследований явились основой для составления "Инструкции по применению облегченных крепей в условиях сильно трещиноватых пород зоны многолетней мерзлоты", утвержденной в объединении "Союззолото" МЦМ СССР и согласованной в Госгортехнадзоре СССР, кроме того, основные методические положения и опыт промышленного освоения разработанных технологических схем вошли составной частью в учебные пособия "Крепление горных выработок штангами и набрызг-бетоном в сильно трещиноватых многолетнемерзлых породах" ( 1985 г. ) и "Разработка рудных тел в сложных условиях" ( 1986 г. ).

Диссертационная работа включает результаты исследований, выполненных автором с 1978 по 1981 гг. в рамках совместной с ВНИИ-1 комплексной государственной программы КП-1 ГОМ (А. Горные работы ), ряда хоздоговорных тем с СПО "Северовостокзолото" с 1973 по 1981 гг., п/о "Приморскуголь" с 1983 по 1986 гг. и АО "Дальвостуголь" с 1989 по 1992 гг., а также на основе гранта "Разработка научных основ обеспечения безопасности разработки месторождений в условиях многолетней мерзлоты" ( код по ГРНТИ 52.13.35)

Апробация работы. Результаты работы докладывались на Всесоюзном научно-техническом семинаре ( г. Ленинград, 1974 г.), на ХУЛ региональном научно-координационном совещании по проблеме горного давления ( г. Новосибирск, 1976 г.), на технических совещаниях института ВНИИцвегмет ( г. Усть-Каменогорск, 1977 г. ) и объединения "Союззолото" МЦМ СССР ( г. Москва, 1978 г.), на II Всесоюзной научной конференции "Проблемы механики подземных сооружений" ( г. Тула, 1982 г.), на международной конференции 'Экология и безопасность жизнедеятельности. Общие вопросы" ( г. Владивосток, 1994 г. ), на международном семинаре "Современные геологические исследования Северо-Востока Азии" ( КНР, г. Чанчунь, 1995 г.), на региональной научно-технической конференции "Приморские зори" Тихоокеанской академии наук экологии и безопасности жизнедеятельности ( г. Владивосток, 1998 г.), на

научных чтениях "Белые ночи" Международной академии наук экологии и безопасности жизнедеятельности ( г. Санкт-Петербург, 1998 г.), на технико-экономических советах рудника им. А. Матросова ( пос. Матросова Магаданской обл., 1974-1981 гг.), шахт "Авангард" и "Северная" ( г. Партизанск Приморского края, 1983-1986 гт.), на технических совещаниях при техническом управлении СПО "Северовостокзолото" ( г. Магадан, 19741982 гг. ), на ежегодных научно-технических конференциях Дальневосточного государственного технического университета (ДВГТУ) ( г. Владивосток, 1973-1980 и 19841997 гг.). Основные положения работы обсуждались и были одобрены на заседаниях коллегий Минуглепрома СССР и Росугля, техсоветов ПО "Дальвостуголь"( г. Райчихинск Амурской обл., 1989-1994 гг.), институтов "ДальвостНИИпроектуголь" ( г. Владивосток, 1989-1993 гг.), "УкрНИИпроект" ( г. Киев, 1990,1994 гг.).

Публикации. Основные положения диссертации изложены в 38 опубликованных работах, включая 2 учебных пособия и 3 авторских свидетельства на изобретения.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения. 6 глав, заключения, списка литературы из 300 наименований, изложена на 309 страницах машинописного текста, содержит 31 таблицу, 70 рисунков и 10 страниц приложений.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе на основе анализа природных, горно-геологических, горнотехнических и социально-экономических особенностей развития горнодобывающей промышленности Дальнего Востока вскрыты причины кризисного состояния в данной отрасли и намечены пути его преодоления.

Динамику устойчивого развития любой сферы производственно-хозяйственной деятельности обеспечивает прежде всего природно-ресурсный потенциал того или иного региона и уровень потребления материально-энергетических ресурсов. В этой связи социально-экономическое развитие Дальневосточного экономического района имеет ряд существенных противоречий. Одно из них связано с тем, что при достаточно больших запасах твердого топлива на Дальнем Востоке топливно-энергетический комплекс этого региона находится в крайне тяжелом, кризисном состоянии, особенно обостряется эта проблема для Приморского края.

К одной из объективных причин такого положения следует отнести весьма сложные горно-геологические условия угольных месторождений Дальнего Востока, характерным признаком которых является сильная тектоническая нарушенность. Условия разработки

многих угольных месторождений осложняются кроме того: взрывоопасностью угольной пыли, значительным газовыделением и сильной обводненностью, наличием: самовозгорающихся, удароопасных и опасных по внезапным выбросам угля и газа пластов. Значительная тектоническая нарушенность, осложненная наличием многолетнемерзлых пород, характерна также для большинства рудных месторождений Северо-Востока России.

В связи с вышеизложенным выделяется основная субъективная причина кризисного состояния горнодобывающей отрасли - низкий уровень технологической безопасности на подземных горных работах.

Анализ травматизма за последние 10 - 12 лет на угольных шахтах Приморья вероятностно-статистическим методом показывает, что основным травмирующим фактором являются вывалы и обрушения горных пород ( 24 - 30 % от общего числа травм ), т.е. низкой устойчивостью горных выработок и позволяет выделить в порядке уменьшения степени влияния на травматизм следующие основные причины возникновения вывалов и обрушений горных пород:

-низкая достоверность прогноза тектонической нарушенности и трещиноватости;

-несоответствие паспортов крепления выработок горно-геологическим условиям;

-недостаточный учет структурных особенностей массива горных пород;

-низкая технологическая дисциплина,

-личностные качества рабочих ( виктимологический аспект ).

В настоящей работе приведены результаты исследований, направленных на снижение степени влияния на травматизм первых трех причин.

Теоретические и экспериментальные исследования устойчивости обнажений приведены в трудах А.И. Берона, A.A. Борисова, В.И. Борщ-Компониеца, Н С. Булычева, В.Т. Глушко, М.В. Гуминского, Б.И. Емельянова, Ю.З. Заславского, Г.Г. Мирзаева, Д.М. Казакиева, Ю.М. Карташова, К.В. Кошелева, Г.Н. Кузнецова, Л И. Насонова, Б.П. Овчаренко, И.М. Петухова, В.Н. Ревы, В Н. Скубы, НА. Турчанинова, Г.Л. Фисенко, М.Ф. Шклярского и других ученых. До настоящего времени весьма актуальной почти во всех отраслях горнодобывающей промышленности остается проблема прогноза устойчивости пород на стадии разведки и проектирования. Этой проблеме посвятили свои исследования, как отечественные ученые ( A.B. Азарнов, Н.С. Булычев, В.Т. Глушко, Ю.З. Заславский, С. А. Константинова, Г.Н. Кузнецов, A.B. Михайлова, И.И. Протопопов, Л.Я. Парчевский ), так и зарубежные ( Н.Бартон, Д.Ф. Коатес, Т.Н. Хагерман, X. Лауффер ) и связана она прежде всего с трудностью переноса результатов лабораторных испытаний прочностных и деформационных характеристик горных пород на натуру, т.е. непосредственно на массив.

В последние два десятилетия изучение деформируемости трещиноватых массивов базируется на введении понятия структурного ослабления массива. По мере развития механики горных пород меняются и представления о механизме проявления эффекта структурного ослабления, характерного для трещиноватых массивов в условиях тектонической нарушенное™. Данный вопрос и методы количественной оценки структурного ослабления пород описаны в работах С.3. Амусина, ЛИ. Барона, A.B. Безазьяна, С .Г. Борженко, В И. Борщ-Компониеца, Г .А. Елпашева, И. И. Ермакова, И.И. Кандаурова, Д.Н. Кима, В Д Палия, М. Панчини, Л.Я. Парчевского, А.И. Полилова, И.И. Протопопова, М.В. Раца, В.А. Редькина, В.В. Ржевского, И.В. Тарасова, H.A. Филатова, С.Е. Чиркова, Л.В. Шаумяна.

Анализ современных обзоров теорий горного давления и методов расчета в механике горных пород, авторами которых являются известные ученые С.Г. Авершин, A.A. Борисов, Н.С. Булычев, В.Т. Глушко, Г.Н. Кузнецов, Л И. Насонов, К В. Рушенейт, В.Д. Слесарев, позволяет выявить общие критические замечания и особенности использования их в практической деятельности. Сущность этих общих замечаний и особенностей сводится к следующему:

1. Определенные в лабораторных условиях прочностные и деформационные характеристики горных пород значительно отличаются от реальных в массиве в силу геометрического и структурного несоответствия образцов и массива, а также искажений в напряженно-деформированном состоянии образца при испытании и реального массива.

2. Низкая степень сходимости результатов лабораторных экспериментов и аналитических исследований с результатами натурных измерений, связанная прежде всего с идеализацией горных пород, недооценкой геоструктурных особенностей массива (трещинно-кливажной структуры пород, уровня и направления действия тектонических напряжений) и недостаточным объемом работ по проверке результатов лабораторных и аналитических исследований в натурных условиях.

3. Результаты исследований в разных горно-геологических и лабораторных условиях различными методами и средствами несопоставимы.

5. Преимущественные исследования проявлений горного давления в подготовительных выработках, объектах менее существенных, чем очистные выработки, не дают возможности в полной мере установить степень влияния геоструктурных особенностей на устойчивость обнажений кровли.

6. Повышение надежности прогнозных оценок устойчивости горных пород и на этой основе разработка эффективных технологических решений и рекомендаций по повышению

безопасности производства применительно к сложным горно-геологическим условиям возможно, прежде всего, за счет расширения группы природных факторов { структурных особенностей массива ), учитываемых в исследованиях механизма деформирования и в аналитических расчетах.

Таким образом, проблема повышения технологической безопасности базируется прежде всего на повышении устойчивости обнажений и шрньи выработок, которая определяется не только природными, но и горно-технологическими факторами, что позволяет рассматривать горный массив, как среду обитания производственной деятельности человека, на которую сам человек может воздействовать определенным образом, т.е. управлять устойчивостью.

Во второй главе на примере Наталкинского золоторудного месторождения, расположенного в зоне многолетней мерзлоты ( Магаданская обл. ) и представляющего собой в структурно-морфологическом отношении рудную зону, приуроченную к мощной зоне разлома ( структура П порядка ), рассмотрены результаты многолетних исследований факторов, влияющих на устойчивость как подготовительных, так и очистных выработок. Данное месторождение является уникальным с точки зрения многообразия природных, горно-геологических и горно-технических условий разработки. Из числа горногеологических условий были охвачены исследованиями тектоническая нарушенность и трещиноватость горных пород, тектоническое поле напряжений и тепловой режим горных выработок, из числа технологических ( управляемых ) факторов - интенсивность ведения очистных работ, скорость создания площади обнажений, взаимовлияние горных работ в соседних выемочных блоках.

Проведенные исследования позволили выявить пять типов тектонических нарушений, из которых первые четыре разбивают массив на структурные блоки II порядка; по генезису и типу заполнения они отнесены к нарушениям древней дайковой и безрудной кварцевой формациям и дорудным продольным и поперечным разрывным нарушениям. Размеры этих блоков колеблются от первых десятков метров до 600 м. Подобная тектоническая картина осложнена пострудными разрывными нарушениями, которые деляг массив на структурные блоки Ш порядка, имеющие, в основном, форму плитчатую прямоугольную, плитчатую косоугольную и удлиненную остроугольную. Размеры блоков Ш порядка составляют от нескольких метров до 20 - 30 м. И, наконец, трещиноватость тектонического происхождения разбивает массив горных пород на структурные блоки IV порядка, размеры которых колеблются от нескольких сантиметров до 0,5 м. Элементы залегания структур и степень юс влияния на условия разработки залежей приведены в табл. 1.

Таблица 1

Угол Форма влияния

Вид нарушенности массива Азимут А, град. падения, на технологию

горных пород простирания падения 8, град. разработки

Тектонические разрывы

1. Продольные повторные Снижение устой-

подвижки 320-330 30-40 60-90 чивости вмеща-

2. Диагональные смещения 350 - 10 80-100 60-90 ющих пород

3. Пологие взбрососдвиги Увеличение

северо-восточного падения 320 - 330 30-40 20-30 потерь и разубо-

4. Пологие взбрососдвиги юго- живания руды

западного падения 320 - 330 210-220 20-30 Тоже

5. Поперечные взбрососдвиги 40-50 130 -140 60-90 Слабое влияние

Трещиноватость

1. Слоистость 335 -350 245 - 260 30-60 Снижение

2. Продольные обратно- 65-80 30-60 устойчивости

падающие трещины вмещающих

отдельности 330- 335 65-80 30-60 пород

3. Крутые поперечные трещины 40-50 130-140 60-90 Слабое влияние

310-320 60-90 на устойчивость

Параллельно с геометризацией структурных особенностей массива фиксировалось состояние крепи в капитальных, подготовительных и нарезных выработках в различных структурных блоках, в лабораторных и шахтных условиях исследовались физико-механические свойства и упругие характеристики пород. Выявлено, что наибольшее ослабляющее действие на устойчивость выработок оказывают продольные обратно-падающие трещины, простирание которых составляет угол встречи с осью выработки мене 30°, Кроме того, установлено, что на устойчивость обнажений влияет не столько крепость пород в "образце", сколько интенсивность трещиноватости, характер материала, заполняющего трещины и угол их падения. Влияние этих факторов на степень ослабления массива можно учесть, исходя из локального условия прочности или равновесия трещиноватого массива, определяемого соотношением Кулона

|т| = т0+цст, (1)

где т и <т - соответственно касательные и нормальные напряжения, действующие на контакте плоскостей трещин;

т0 - прочность породы на сдвиг (сцепление ); ц - постоянная, которая по аналогии с обычным скольжением названа коэффициентом внутреннего трения и зависит от шероховатости и типа заполнения трещин вторичным материалом.

Результаты лабораторных испытаний показали, что в наибольшей степени деформируются и имеют меньший предел прочности образцы с углами падения трещин к плоскости приложения нагрузки равными 45°, а наибольшей прочностью обладают образцы с вертикальной трещиноватостью. Подобные результаты получили позднее подтверждение в работах В И. Борщ-Компониеца и И.И. Протопопова.

В работах К.В. Рулпенейта показано, что модуль деформации трещиноватого образца высотой Ь при мощности прослойка т и угле его наклона к плоскости приложения нагрузки 8 ( угол падения трещин) определяется из выражения

Ет= Бм/(1+гаЕмс05го/ЬЕп), (2)

где Ем - модуль деформации основного материала ( определяется при испытании монолитного образца);

Еп - модуль деформации прослойка (материала заполнителя). Различная степень минерализации осадочных пород в пределах структурного блока приводит к значительному разбросу значений модуля деформации и не дает возможности достаточно точно оценить степень структурного ослабления массива. Поэтому нами разработан метод определения коэффициента структурного ослабления Ксо., заключающийся в использовании выражения ( 2 ) с учетом соотношения ( 1 ) и максимального ослабляющего действия на массив трещин при 8 = 45°

Ксо. = !/{ 1+2ть[ 1-^(^-45°)]}, (3)

где: т)1 = пи Ем / Еп; Ьк - высота расчетной конструкции.

Полученные расчетным путем значения Ксо. удовлетворительно сходятся с результатами лабораторных исследований, что позволяет рекомендовать разработанную методику оценки структурного ослабления массива горных пород в практику проектирования.

Высокая тектоническая нарушенность месторождения и результаты исследований проявлений горного давления ( см. главу 3 ) свидетельствуют о наличии остаточных

13

тектонических напряжений, оценка которых произведена нами на основе результатов изучения тектонической нарушенное™ и трелдановатости с использованием разработанных С.А, Ватутиным, М.В. Гзовским и О.И. Гущенко методов восстановления напряжений пс ориентировке сколовых трещин. Поэтапное восстановление поля тектонических напряжений для юго-западного крыла Наталкинской синклинали, где были установлены в основном долговременные реперные станции по исследованию проявлений горного давления в находится основная часть рудных зон месторождения, убедительно свидетельствуют с практическом постоянстве направлений осей главных нормальных напряжений, характерной для пострудного периода.

С целью выявления взаимосвязи теплового режима с устойчивостью обнажений и деформированием пород, обоснованного выбора конструкций крепей в 1972-80 гг, проводились исследования теплового режима горных выработок для условий рудника. Эти исследования включали не менее одного годового цикла систематических (от 9 до 28 раз е месяц ) измерений температуры рудничного воздуха, которые проводились в форме маршрутных съемок по вентиляционным путям рудника от устья воздухоподающго выработок до самых удаленных забоев. Кроме того, в характерных точках венгиляционногс пути на основном рабочем горизонте 650 м были оборудованы станции для замерг температуры породного массива на глубине 1,5 - 2 мот контура выработки.

Анализируя полученные данные, можно заметить, что в зимний период времени, когда в рудник поступает воздух низкой температуры ( до -35,7° С ), с увеличением длинь: вентиляционного пути температура воздуха непрерывно повышается и в самых отдаленных выработках доходит до значений + 1,4°С и выше. В летний период времени наблюдается обратная картина; температура воздуха с увеличением длины вентиляционного пути уменьшается, однако темп изменения температур ниже, чем в зимний период. Друп» особенностью теплового режима являются значительные колебания воздуха в течение годг по всей цепи горных выработок; от 55°С в начале вентиляционного пути до 5°С в самы> отдаленных точках. Температурные колебания испытывают и породы, окружающш выработку, что приводит к сезонному оттаиванию пород вокруг выработки. Величина ореолг оттаивания зависит от температуры рудничного воздуха, амплитуды годовых ее колебаний длины вентиляционного пути, степени трещиноватости массива, времени воздействия н< массив положительных температур и др. факторов. Поскольку от величины ореолг оттаивания зависят действующие на крепь нагрузки и радиус зоны неупругих деформаций то методика изучения теплового режима выработок включает в себя расчетно-теоретическук часть, которая сводится к определению среднегодовой температуры пород Т1 ( Я ) V

температуры пород в заданный момент времени на различном расстоянии от оси выработки Т( К, х ) и сравнению полученных данных с результатами натурных наблюдений. Данные характеристики необходимы для определения величины ореола оттаивания и термических напряжений.

Комплексные исследования факторов, влияющих на устойчивость выработок, позволили построить номограмму для определения коэффициента структурного ослабления ( рис. 1 ), учитывающую интенсивность и угол падения трещин основных систем и опосредованно через глубину разработки уровень остаточных тектонических напряжений и характер теплового режима.

М - интенсивность трещиноватости; Н - глубина разработки

Статистический анализ результатов отработки блоков за последние 20 лег показывает, что для условий блочной структуры Наталкинского месторождения вторичное разубоживание Рз, как косвенный показатель устойчивости создаваемого обнажения, имеет обратную линейную связь со скоростью подвигами очистного забоя ( интенсивностью отбойки руды ) (рис. 2, а ) и существенно нелинейно зависит от времени общего выпуска руды из блока ( рис. 2, б ). Нелинейный характер зависимости Рг = £ (иЬЦ1.) позволяет судить о неполном формировании свода обрушения в период отбойки, свод продолжает развиваться и при выпуске руды из блока. Из рис. 2,6 видно, что увеличение времени выпуска руды до двух месяцев приводит к существенному росту разубоживания и не оказывает заметного влияния на разубоживание при дальнейшем увеличении, т.е. свод обрушения за этот период успевает сформироваться полностью.

а) Р2,'/.

Нг^-

- " " ,

■ ■ Р3 = 14- 0,008 $об„.

г12= - 0,545 •т-г га--:

6) Р2,у.

15г

12

;__.—:

• / >

Р2 -14,9 - 5.42 ^вшт.

• • Г} 3 = 0,759

у обя., I вып. * «ее.

Рис. 2. Зависимость вторичного разубоживания от скорости обнажения (а) и времени выпуска руды ( б)

Многофакторный анализ результатов отработки блоков с преждевременным обрушением вмещающих пород крупноблочной структуры при согласном залегании рудных зон по отношению к слоистости позволил получить зависимость высоты устойчивого обнажения от скорости его создания (Уоби.) и длины (Ь )

Ьовр. = 29,5 - 0,1 Ь - 1786/ У„6Н, м, Эта зависимость носит существенно нелинейный характер, что свидетельствует о предельном характере высоты обрушения.

Возможные варианты очередности отработки блоков сближенных и одиночных рудных зон по ггадению и простиранию выделены в три класса ( рис. 3 ). Результаты исследования этого фактора с учетом восстановленных палеонапряжений позволили определить характер изменения этих напряжений в зависимости от условий околоотработки (табл. 2).

Таблица 2

Характер изменения напряжений для различных вариантов околоотработки

Компоненты напряжений Варианты околоот работки при компонентах напряжений

шах средн. тш

о2' 01' В1 БТУ А1 БПД1 АЛ,га ВП Б1 А1У

Как видно из табл. 2, одновременное снижение всех компонентов напряжений возможно при отработке рудной зоны от поверхности без оставления целиков на верхних горизонтах ( вариант А1У ) и порядке отработки в свите сверху вниз ( вариант Б1 ) спаренными блоками ( вариант ВП ).

А- Варя акты и а д р аб о т )

В. Порядок отработки сближенных рудных зон

I И III IV

I

13. Варианты отработки по проо-гнранню

I II

Рис.3.Классификация условий околоотработки

В третьей главе приводятся результаты многолетних исследований проявлений горного давления в подготовительных и очистных выработках, на основе которых разработаны и внедрены технические решения по созданию безопасных условий и повышению эффективности разработки рудных месторождений Северо-Востока.

Попытка установить степень влияния на величину горного давления как можно большего числа факторов привела к тому, что в горной геомеханике существует целый ряд признанных и развивающихся подходов: методы исследований на моделях из эквивалентных материалов ( работы Г.Н. Кузнецова, И.Д. Насонова, ВН. Ревы, М.Ф. Шхлярского и многих других ), лабораторные испытания образцов на прочностные и деформационные свойства ( работы С.А. Константиновой, Г.В. Михеева, Б.П Овчаренко ),

аналитические исследования ( работы А.А. Борисова, Н.С. Булычева, В Т. Глушко, Ю.М. Карташова, В.И. Черняева и др.), и другие методы ( физическое и математическое моделирование и т.д.). Однако до сих пор недостаточно изучено взаимное одновременное влияние ряда факторов в широком диапазоне их изменения. Поэтому наряду с вышеуказанными развиваются и совершенствуются методы непосредственных шахтных наблюдений ( В.Е. Боликов, С.Г. Борженко, Б.И. Емельянов, И.М. Петухов, И.И. Протопопов, В.К. Редькин и др. ).

Характер проявлений горного давления в выработках с различным температурным режимом неодинаков. По фактору теплового режима все выработки разделены нами условно на две группы:

I - выработки, в которых сезонные колебания температуры рудничного воздуха не приводят к оттаиванию окружающих пород;

D- выработки с образованием ореола оттаивания в результате знакопеременного характера теплового режима.

Корреляционный анализ результатов исследований проявлений горного давления позволил установить довольно тесную статистическую связь между смещениями контура выработки и такими факторами, как время наблюдений (срок службы), интенсивность (модуль) трещиноватости, глубина заложения для обеих групп выработок, и кроме того, температура рудничного воздуха для второй группы выработок. Статистическая связь между всеми признаками достаточно надежная, поскольку надежность корреляционного отношения ц > 2,6.

Для первой группы уравнение имеет вид

U1 = 43,2-34е"2-2'+ 0,181М-30е" 0,0!5Н,мм, (4)

где t - срок службы выработок, лет.

Коэффициент множественной корреляции составляет R1234 = 0,86, а коэффициент детерминации d = R3 = 0,74. Следовательно, на 74 % изменение смещений причинно обусловлено факториальными признаками t, М, Н и 26 % приходится на долю других , неучтенных факторов. Среднеквадратичное отклонение, допускаемое при расчетах по вышеприведенному выражению, составит ез=± 6,7 мм.

Для выработок второй группы уравнение множественной корреляции имеет вид Un = 58 - 50 е''^ + 0,181М - 34,2 е "0,Ш5Н + 1,1 Т + 0,55 Т\ мм. (5 )

Коэффициент корреляции Яиэ« = 0,84, а коэффициент детерминации d = 0,70, т.е. 30 % изменения смещений обусловлено влиянием неучтенных факторов. Среднеквадратичное отклонение составляет s = ± 11,4 мм.

Как видно из вышеприведенных уравнений, в течение первого года службы выработок приращение смещений обусловлено сроком службы и глубиной заложения для первой группы выработок, кроме того, температурой проходящего рудничного воздуха для второй группы, а степень трещиноватости в этот промежуток времени влияет на развитие смещений незначительно. С увеличением срока службы влияние модуля трещиноватости на процесс расслоения пород кровли значительно возрастает, что указывает на увеличение ослабляющего воздействия трещиноватости на устойчивость выработок с течением времени ( увеличение степени раскрытия трещин, их интенсивности за счет многократного воздействия температурных колебаний, уменьшение сил сцепления между отдельными породными блоками и т.д.).

Таким образом, для расчета смещений контура выработок, находящихся вне зоны влияния теплового режима, следует пользоваться выражением (4), в зоне влияния при О < Хс < 200 м - выражением ( 5 ) и при Хо > Хс> 200 м - выражением, которое в общем виде можно записать

ип= 58 - 50е"2,2Т + 0,18ТМ - 34,2е"°'015Н + —--+ Ь,мм, (6)

Нс+ Хс

где Хо - расстояние, начиная с которого температура воздуха не оказывает существенного влияния на смещения пород в кровле, т.е. 11т=0;

Хс - расстояние от устья воздухоподающего ствола до расчетного горизонта.

Многолетние наблюдения за проявлениями горного давления в очистных выработках по глубинным реперным станциям позволили выявить механизм деформирования вмещающих пород при отработке сближенных рудных зон системой разработки с магазинированием руды, а по контурным реперным станциям - характер деформирования рудных целиков.

Характер развития деформаций во времени на различном расстоянии от контура рудной зоны остается неизменным для всех скважин, расположенных в границах отрабатываемого блока . Смещения во времени развиваются плавно, практически с постоянной скоростью, и только в случае наложения горных работ по надрабатывающей рудной зоне происходит резкое увеличение скорости смещений. В процессе отбойки руды и частичного ее выпуска в породах висячего бока образуется свод обрушения ( зона нарушенных пород ), имеющий в плоскости рудного тела форму, близкую к эллипсу. Длинная ось эллипса направлена по падению, а короткая - по простиранию. По максимальной мощности обрушившихся пород ( реперы на глубину 2 м обрушились при частичном, а затем при общем выпуске руды ) определяется величина критических

смещений U„. = 55 - 70 мм, поскольку процесс формирования свода обрушения заканчивается уже к концу отбойки блока. Конечные смещения приконгурных пород лежачего бока рудной зоны почти в 3 раза меньше, чем висячего бока, а поэтому в процессе выпуска руды из магазина сползание и обрушение пород по лежачему боку не происходит.

Выявлено, что на глубинах разработки до 100 - 150 м основная доля конечных смещений по нижним в пределах блока междукамерным целикам ( МКЦ ) развивается в первоначальный период времени при переходе целика линией очистного забоя на расстояние до 15 - 20 м по восстанию. Эти целики испытывают деформации сжатия в направлении "кровля-почва" рудной зоны примерно в три раза большие, чем в направлении "бок-бок". Верхние же целики в это время испытывают деформации противоположного знака, т.е. подвержены растягивающим напряжениям. Затем при подходе линии забоя к целику на расстояние 8 - 12 м растягивающие напряжения переходят в напряжения сжатия. Таким образом, верхние целики и потолочина в период отбойки испытывают знакопеременные деформации. Деформации нижних целиков с увеличением площади обнажения растут более ускоренно, чем верхних целиков. Это еще раз убеждает в том, что с точки зрения устойчивости к опасным по концентрации напряжений следует относить МКЦ в нижней части блока. Фронт максимальных скоростей смещений ( зона опорного давления ) перемещается впереди линии очистного забоя на расстоянии 3 - 4,5 м. После окончания отбойки руды в блоке при стабилизации нагрузки на целики ( свод обрушения к этому моменту сформировался, а отбитая и замагазинированная руда в силу компрессионных свойств "уходит" от пригрузки породами свода ) деформации целиков развиваются слабо.

Наблюдения за деформацией МКЦ на нижнем горизонте 650 м, где глубина разработки достигает 250 м, показали, что в этих условиях разгрузки целиков после отбойки руды в блоках не происходит. Средние скорости деформирования на порядок выше зафиксированных в блоках верхних горизонтов и в сходных по литологическому составу и интенсивности нарушенности породах. Это говорит о значительно более высоком уровне напряжений на нижних горизонтах. При низких скоростях подвигания линии очистного забоя или при повторяющихся простоях блока длительностью более суток характерно многократное знакопеременное воздействие напряжений на целики, что неизбежно приводит к снижению их устойчивости.

Все методы управления устойчивостью можно разбить на две группы:

1. Снижение уровня напряжения в опасных сечениях обнажения путем:

а) уменьшения главных напряжений в массиве;

б) варьирования геометрическими параметрами очистных выработок.

2. Управление прочностными характеристиками массива путем:

а) ограничения уровня их снижения в процессе обнажения;

б) применения специальных способов.

Оценка напряженного состояния, результаты которой подтверждаются исследованиями проявлений горного давления показывают, что создание зоны разгрузки по направлению действия одного та главных напряжений приводит к значительному снижению его уровня в массиве окружающих очистную выработку горных пород.

Для снижения уровня горизонтальных напряжений О1 ( по простиранию рудных зон) необходимо проведение очистных работ параллельно в двух выемочных блоках (спаренные блоки ) без значительного опережения или отставания линий очистных забоев по ним (рис. 3, вариант ВП ). Для снижения уровня вертикальных напряжений 03 следует произвести разгрузку массива либо со стороны потолочины, либо со стороны почвы штрека скреперования. Кроме того, естественной зоной разгрузки может служить надработка рудной зоны до поверхности ( рис. 3, вариант А1У ).

Снижение уровня горизонтальных напряжений СУг, действующих вкрест простирания рудных тел довольно осложнено, поскольку требует исскуственного создания '"экрана" ( зоны разгрузки) большой площади, что экономически нецелесообразно.

Эффекта снижения 02 можно добиться при разработке двух сближенных рудных зон. В этом случае возможны следующие варианты повышения устойчивости обнажений за счет предварительной разгрузки массива путем подработки или надработки:

1) рудная зона с более устойчивыми вмещающими породами залегает стратиграфически выше - порядок отработки зон нисходящий;

2) в противном случае при углах падения 50 - 90° - восходящий порядок;

3) во всех остальных случаях для отработки рудных зон с малоустойчивыми породами следует применять варианты систем разработки с использованием замагазинированной руды в качестве временной закладки или с подэтажным магазинированием руды.

На основе проведенных исследований получены зависимости высоты устойчивого обнажения от скорости отбойки для прочных и непрочных пород контурного слоя, позволяющие определить параметры устойчивых обнажений в зависимости от возможных комбинаций напряженного состояния (табл. 3).

Для определения же размеров устойчивых обнажений в породах малопрочных и

средней прочности следует пользоваться номограммой (рис. 4), составленной на

основе уравнения многофакторной регрессии и анализа результатов отработки блоков за

последние 20 лет с преждевременным обрушением вмещающих пород. Задаваясь длиной

21

обнажения (I) и проектной высотой (Ь), можно определить минимально необходимую скорость подвигания линии очистного забоя.

Таблица 3

Рекомендуемые размеры устойчивых обнажений без учета интенсивности отбойки руды

Варианты напряженного состояния ( снижения главных напряжений ) Размеры обнажений Ь х 1, м для пород контурного слоя

непрочных прочных

мелкоблочной структуры крупноблочной структуры

вг, Оз 20 -г 30 х 40 50 > 40 х > 60

<Т2,Сз 20 4- 30 х < 30 >40x504-60

Ои Оз 20 * 30 х 30 + 40 > 40 х > 60

01,02 < 20 х 40 4- 50 30 4- 40 х > 60

Оз 204-30x304-40 >40x50 4-60

Ъ <20х<30 30 4-40x40 4-50

СТ1 ¿20 х 30 4- 40 30 4- 40 х > 60

£ 20 х < 30 304-40x50 4-60

Рис 4. Номограмма для определения размеров устойчивых обнажений и интенсивности отбойки руды

Четвертая глава посвящена разработке методов расчета облегченных крепей нг основе результатов исследований проявлений горного давления и изучения тепловат режима подземных горных выработок.

Состояние подготовительных выработок на шахтах Приморья характеризуете* следующими данными: значительной протяженностью поддерживаемых выработсн ( 373,5 км), наличием деформированной крепи в более чем 30 % от общей протяженности 5,8 % ( 22 км ) выработок находятся в аварийном состоянии. Не лучшим образок складывается обстановка и на некоторых рудниках Северо-Востока. Так, на руднике им

г:

АМатросова, когда общий объем применения деревянной и металлической крепей составлял 70 - 75 % от общего объема закрепляемых выработок, в аварийном состоянии находилось до 10 % выработок от общей протяженности. Подобное положение объясняется рядом причин, одной из которых является стремление обеспечить поддержание выработок только путем применения крепи без использования несущей способности породного массива.

Многочисленные обследования, проведенные в различных горнодобывающих бассейнах страны ( М.В. Гуминский, Э.В. Казакевич, В.Ф, Компанец, К.В. Кошелев, ЕВ. Стрельцов, М.Ф. Шклярский) показывают, что в выработках, закрепленных традиционными конструкциями, как правило, отсутствует плотный контакт последних с породным массивом. Особенно часто это наблюдается в кровле выработки, а из традиционных крепей наиболее неблагоприятны в этом отношении металлическая арочная.

Наибольший эффект образования единой системы "порода - крепь" достигается в облегченных крепях; штанговой, набрызгбетонной и комбинированной, отличительной особенностью которых является вовлечение в совместную работу крепи с приконтурной породой, которая подчас прочнее, чем те или иные материалы крепи ( монолитный бетон, бетониты и др.). Набрызгбетон, кроме того, надежно изолирует породные стенки выработки от воздействия воды и рудничного воздуха, предостерегая их от расслоения, что особенно важно для сильно трещиноватых пород. Известный опыт поддержания горных выработок облегченными крепями накоплен в сложных горно-геологических условиях на угольных шахтах Приморья и о. Сахалин, Якутии, Воркуты, Кизеловского, Кузнецкого и Донецкого бассейнов, США, Великобритании, ФРГ, Японии, КНР.

Повышение устойчивости выработок, проведенных по сильно трещиноватым породам зоны многолетней мерзлоты, возможно за счет внедрения рациональных параметров облегченных крепей на основе разработанных расчетных методик.

Результаты исследований проявлений горного давления в подготовительных выработках свидетельствуют, что крепление выработок, пройденных по многолетне-мерзлым породам и не подверженных сезонному оттаиванию, штангами не может предотвратить процесса неупругого деформирования пород и вокруг выработки образуется зона неупругих деформаций, возникновение и развитие которой в глубину массива происходит в условиях совместной работы породы и крепи. Для таких условий длина штанг может определяться , исходя из размеров возможного вывала породы в кровле и устойчивости боковых пород с учетом степени ослабления массива трещинами. С этой точки зрения в основу расчета должен бьгть положен принцип - плотность установки штанг должна

быть пропорциональна величине действующих напряжений. В этом случае длина железобетонных штанг

1ш = (г,-а) + 1з + 1Р> (7)

где г„ - радиус зоны неупругих деформаций, см,

а - радиус выработки, см, для некруглого сечения а = 0,564 л/5, м; Б - площадь поперечного сечения выработки в проходке, м2; 13 - величина расслоения пород к моменту установки штанг, см, при установке штанг вслед за дадвиганием забоя принимается равной нулю.

В условиях сильно трещиноватых пород на размер зоны неупругих деформаций преобладающее влияние оказывает не угол установки штанг, а угол падения трещин. Поэтому радиус зоны неупругих деформаций предлагается определять по формуле

01+02 + 2( 01-02)2К„

Ги = а^---, (8)

2 тс

гдеО[, о: - напряжения в массиве на уровне выработки, МПа;

К,, - коэффициент, учитывающий влияние угла падения трещин (6) на

величину Гн, в наибольшей степени ослабляющих массив; 'Сс - предел пропорциональности пород при сдвиге, тс = (О,3+О,5)ар.

Для подготовительных выработок, подверженных сезонному оттаиванию, глубина штангования вне зоны влияния очистных работ составит

1шт ~ КоЬ ДИгТ/Ою,

где Ко - коэффициент, зависящий от величины ореола оттаивания и

учитывающий характер изменения нагрузки на крепь с увеличением & Кт, Ь - ширина выработки, см; Л Ят - глубина ореола оттаивания, см; Г - объемный вес пород, кг/см3; Ощ - допускаемое напряжение породы на изгиб, кг/см5.

Рассчитанные по разработанной методике и применяемые в настоящее время в практике крепления подготовительных и нарезных выработок на руднике им. А.Матросова параметры железобетонной штанговой крепи обеспечивают их безремонтное поддержание.

В условиях многолетнемерзлых пород, где сезонные колебания температуры рудничного воздуха и окружающих пород значительны даже в подземных выработках большой длины, разрушение набрызгбетона, как показали наблюдения, вызвано, скорее

всего, разницей в значениях коэффициентов линейного ( объемного) теплового расширения горных пород и набрызгбетона.

Если принят», что коэффициент линейного теплового расширения горных пород равен ро, а набрызгбетона - рн, то в зависимости от соотношения величин Ро и рн и изменения температуры в ту или другую сторону от начальной в набрызгбетоне могут возникать нормальные растягивающие или сжимающие напряжения.

Максимальное изменение температуры, не вызывающее разрушения набрызгбетона, определится из выражений:

в сторону увеличения температуры - 4 = [Ор] / ( Ро - Рн) Ен, (9)

в сторону понижения температуры - Л 1ММ = [СТсж] / (Ро - Рн) Ен. (10)

Кроме нормальных напряжений на контакте набрызгбетон - порода при изменении температуры возникают касательные напряжения, которые определяются углом сдвига плоскостей набрызгбетона. Касательные напряжения можно определить, зная деформации сдвига (tg а = 8) и модуль сдвига Б

т = (Ра-МДЮ/Иь

Отсюда толщина набрызгбетона

1н= (Ро-Рн)ДЮ/ [Т], см (11)

Кроме перечисленных нормальных и касательных напряжений, которые возникают в набрызгбетоне, нанесенном на монолитный породный массив, в условиях трещиноватых пород возникают дополнительные напряжения в районе макротрещин массива. В этом случае максимально допустимое изменение температуры пород в сторону ее повышения определится как частное

Л("м6 = [сгСж]н/РоЬЕ„, (12)

а в сторону понижения - Д 1"мм = [<7р]н / Ро Ь Ен (13)

На основании полученных результатов исследований определены из выражений ( 10 -14) предельные значения колебаний температуры пород, ниже которых не происходит разрушения набрызгбетона от температурных напряжений.

В пятой главе приводятся результаты исследований тектонической нарушенности наиболее типичных в этом отношении угольных месторождений Дальнего Востока.

Низкая надежность оценки на стадии разведки таких параметров, как устойчивость кровли, выявление и геометризация мелкоамплитудных непереходимых тектонических разрывов приводит к значительному снижению безопасности горных работ и эффективности

проектных решений. В этой связи наиболее опасными и значительно осложняющими

25

отработку являются участки угольных пластов, находящиеся в зонах мелко- и среднеамплигудных разрывных нарушений, которые при амплитуде смещений крыльев до 10 -15 м выявляются, как правило, лишь в процессе ведения подготовительных и очистных работ.

Систематические исследования тектонической нарушенности на месторождениях Партизанского бассейна начаты с 1961 г., при этом основная цель этих работ состояла в установлении влияния фактора тектонической нарушенности на удароопасность угольных пластов (ЯА Бич, А.А. Григорьев, НА Муратов и др. ). Параллельно с этим был выявлен характер влияния геометрии нарушений на устойчивость капитальных и подготовительных выработок, изучено напряженно-деформированное состояние массива в зонах разрывов и интрузий, а также при разработке смежных нарушенных пластов свиты.

Менее объемными и продолжительными во времени были исследования нарушенности Аркагалинской угленосной площади ( Ю.П. Пензин ) и Артемовского буроугольного месторождения, проведенные с целью оценки потерь угля в целиках у разрывных нарушений (Короткое В.И., Кошомкин В.Г,). Причем в последнем случае оценка интенсивности нарушенности шахтных полей произведена путем отнесения суммарной протяженности всех выявленных нарушений к общей площади исследуемой части шахтного поля. Такой подход не дает возможности установить характер изменения интенсивности нарушенности по площади шахтного поля и выявить степень непереходимости нарушений на том или ином участке месторождения, т.е. произвести районирование месторождения по фактору тектонической нарушенности, что очень важно при проектировании отработки нижних горизонтов.

С этой целью нами были выполнены, начиная с 1983 года исследования нарушенности по 11 шахтопластам Приморья и 7 шахтопласгам месторождений о. Сахалина. Выявлено, что для шахт Партизанска более 70 % нарушений составляют сбросы с западным, северо- и юго-западным и южным азимутами простирания. Углы падения сместителей в большинстве своем крутые ( 60° и более ). Нормальная амплитуда смешений изменяется от 0,2 до 100 м, однако большинство из них по существующей классификации относятся к мелко- и среднеамплитудным. Так, на шахте "Авангард" число нарушений с амплитудой Ь > 30 м составляет лишь 11 -17 % на разных пластах, а на шахте "Нагорная" только 2 - 5 %. Протяженность разрывов изменяется от нескольких десятков метров до 1 -1,5 км, однако значительная доля нарушений представлена разрывами длиной 300 - 400 м с амплитудой до Юм. Эти нарушения разбивают пласты на тектонические блоки самых различных форм и размеров, из которых, наибольшее распространение получили блоки

трапециевидной формы и неправильные многоугольники. Коэффициент нарушенности достигает 1000 м/га.

По Артемовскому буроугольному месторождению значительную часть ( до 80 % ) составляют сбросы субширотного простирания с амплитудой до 10 - 15 м и сбрососдвиги с амплитудой до 45 м, очень редко - взбросы. Коэффициент нарушенности колеблется в широких пределах и увеличивается к западному флангу месторождения; для шахты "Дальневосточная он составляет 118,7 м/га, а для шахт "Приморская" и "Озерная" увеличивается до 148,6 и 175,8 м/га соответственно. Около 5 % всех дизъюнкгивов с амплитудой более 10 м располагаются диагонально крупноамшштудным, составляя иногда угол 45° и более с линией простирания, что наиболее характерно для шахты "Озерная". На шахте "Амурская" часто встречаются небольшие линзо- и месяцеобразные в плане сбросы, заканчивающиеся острыми концами, амплитуда которых не превышает 3 - 5 м. Углы падения сместителей в большинстве случаев ( более 85 % ) крутые от 45 до 90° и только 2,5 % составляют пологие нарушения (0-25° ). Установлено также, что с увеличением амплитуды разрывного нарушения субширотного простирания увеличивается число оперяющих его мелкоамплитудных нарушений. Так, если для шахт "Дальневосточная" и "Приморская" число нарушений протяженностью до 100 м составляет не более 50 - 51 % от общего количества зафиксированных горными работами, то для шахт "Озерная" и "Амурская" удельный вес таких разрывов увеличивается до 70 и 80 % соответственно.

Для исследования влияния амплитуды смещения разрывных нарушений на их протяженность в условиях Артемовского месторождения были дополнительно к полученным ранее данным проанализированы по планам горных работ 1230 сбросов с амплитудой от 0,1 до 35 м, а по шахтам Партизанского бассейна 1148 нарушений с амплитудой от 0,1 до 100 м: "Авангард" - 665; "Северная" -198; и "Нагорная" - 285.

В результате было выявлено, что с увеличением амплитуды нарушения степень ее влияния на протяженность различна и уменьшается по сравнению с мелкоамплитудными нарушениями. Если в диапазоне h = 1 - 5 м на каждый метр амплитуды протяженность увеличивается на 14 % для шахты "Амурская" и до 33 % для шахт Партизанска, то в диапазоне, например, 15 - 25 м это относительное изменение уменьшается и составляет соответственно 1,5 и 2 % .

В шестой главе анализируются результаты многолетних исследований проявлений горного давления на тектонически нарушенных пологих пластах Северного Партизанска, проводимых с целью изыскания способов управления труднообрушаемой кровлей. Наблюдения были организованы на трех добычных участках, отрабатывающих пласты с

вынимаемой мощностью 2,8 -3,0 м и углами падения 18 -25°, непосредственная кровлг которых представлена тонкозернистыми песчаниками мощностью 3,5 - 4,0 м и прочностью I образце 60 - 65 МПа, а основная - чередующимися слоями песчаника от тонко- дс крупнозернистого прочностью от 50 до 90 МПа.

Такие кровли характеризуются тем, что в период осадок основной кровли, имее! место повышенное смещение пород, которое приводит к резкому увеличению давления нг крепь и внезапному завалу очистного пространства породами кровли по грудь забоя Поэтому на шахтах Северного Партизанска превалирует буровзрывная технология добьга угля с оставлением в лавах предохранительных ленточных целиков на всю длину лавы черс: 30 - 40 м по простиранию пласта, т.е. выемка ведется камерами-лавами (условно блоками ).

По степени структурного ослабления массива выделяются блоки с благоприятным! ( в пределах выемочного блока нарушения отсутствуют, выдерживается литологический т фациальный состав пласта и вмещающих пород непосредственной кровли ) и ( неблагоприятными условиями.

Анализ результатов исследований в блоках 1-ой группы показывает, что через каждые 11 -13 м подаигания забоя имеет место заметное приращение скорости опускания кровли, < такой же периодичностью проявляются заколы и вывалообразование, деформирование I разрушение элементов крепи. При этом на втором или третьем цикле приращения скорости I зависимости от нарущенности пород возникают предпосылки внезапного обрушеню ложной, а затем и непосредственной кровли, при этом установлена критическая скоросп смещений в 0,4 - 0,5 мм/ч.

В блоках, пересеченных густой сетью сбросов, наибольшая интенсивность горногс давления характерна для участков затуханий и пересечений нарушений. Если кровля здеи сложена тонко- или мелкозернистым песчаником, то вывалообразование происходит в вид( отделения контактирующих с пластом кусков породы плитчатой формы на глубину до 0,4 м Причем обрушение пород происходит между рядами крепи вне зависимости от ее расположения относительно элементов залегания нарушения. Если среди песчаник« встречаются глинистые включения, то кровля у смесгителя сброса обычно перетерта \ перемята и при обнажении выдавливается в рабочее пространство. В случае же присугствш углистых аргиллитов и алевролитов происходит хаотичное выкрашивание пород контакта На участках затухания тектонических нарушений прежде, чем где-либо, начинают формироваться трещины горного давления, также как и в блоках 1-ой группы через 11 -13 м но при этом величина пролета, а следовательно и площадь устойчивого обнажениз снижаются примерно в 1,5 раза

Установлено также, что естественные плоскости ослабления пород в зависимости от их ориентировки относительно линии забоя и направления его подвигания могут различным образом влиять на смещения кровли в выработанном пространстве. При этом доминирующую роль играют наиболее явно выраженные трещины с пониженным сцеплением на контакте поверхностей ( торцовый кливаж ) и направленные параллельно очистному забою, Трещины торцового кливажа в зависимости от их расположения обусловливают характер обрушения и взаимодействия пород кровли с крепью. При падении кливажных трещин на забой образующиеся трещины горного давления совпадают с трещинами кливажа и способствуют раскрытию последних, что приводит к еще большему уменьшению сцепления пород по контакту поверхностей и облегчает отделение породных блоков от массива. Дальнейшее обнажение таких породных блоков в процессе выемочных работ приводит к повышенному давлению на призабойную крепь и в таких условиях нередко происходит внезапное обрушение кровли на всей площади отработки ( завал лавы).

Анализ случаев внезапных обрушений кровли и завалов лав на шахте "Авангард" подтверждает тот факт, что большинство аварийных ситуаций возникало там, где трещины кливажа падали на забой. Более благоприятными являются условия поддержания кровли на участках при падении торцового кливажа от забоя, что впоследствии подтверждено увеличением устойчивого пролета до 34 - 65 м. Однако в ходе проведения исследований было отмечено, что кливажные трещины имеют и положительные свойства, поскольку способствуют не только образованию трещин горного давления, но и обрезанию пород кровли при их обрушении вдоль транспортного и вентиляционного штреков.

С целью проверки положительных свойств кливажа вмещающих пород при обрушении кровли, установления возможности перехода на способ управления кровлей полным обрушением без оставления режущих целиков, качества подбучивания основной кровли была проведена опытно-промышленная принудительная первичная посадка труднообрушаемой кровли пласта "Случайный" в лаве № 262 - нижняя ( блоки № 3 и 10 ) на участке № 1 шахты "Авангард",

Основная идея принудительной погадки труднообрушаемой кровли ( авт. свид. № 1071023 от 1.10 1983 г. ) заключается в том, что кровля обрезается вдоль конвейерного штрека рядом шпуров, пробуренных вкрест простирания основной системы кливажных трещин на глубину 3,6 -4 м. Первоначально взрыв этих шпуров выбивает "породный клин", затем происходит самопроизвольное обрушение кровли за счет собственного веса. Для предотвращения завала лавы по грудь забоя одновременно взрывается обрезной ряд шпуров, пробуренных вдоль органной крепи за контрольным рядом стоек (рис. 5).

Проведенные после опытных работ и в течение последующего месяца наблюдения показали, что качество годбучивания пород вдоль конвейерного штрека удовлетворительное, состояние призабойной крепи вдоль органного ряда также удовлетворительное. Работы по выемке угля в данном блоке были продолжены, через 18 суток после подеигания забоя лавы на 8 м произошли вторичные осадки основной кровли, при этом состояние призабойной крепи осталось вполне удовлетворительным.

Применение механизированной выемки угля камерами-лавами в случае нецелесообразности полного обрушения пород кровли, например по причине возможного прорыва воды в очистное пространство, долгое время сдерживалось, поскольку эффект от комбайновой выемки компенсируется значительными трудоемкостью монтажно-демонтажных работ и затратами времени на перенос очистного оборудования в соседний выемочный блок, при этом средняя скорость подвигами забоя останется на уровне достигнутых при буровзрывном способе выемки.

В связи с этим нами разработана технологическая схема ( авт. свид. № 1239331 от Об. 11.1984 г.), позволяющая снизить затраты времени на перевод очистного оборудования в соседний выемочный блок. При отработке очередного блока от старой разрезной печи на расстоянии, определяющем проектную ширину блока и междублокового целика проводится опережающая разрезная печь и крепится деревянной крепью. В нижней части печи у

конвейерного штрека устраивается ниша на всю ширину целика длиной на 1- 2 м большей, чем длина выемочного комбайна (рис. 6).

Узкозахватный комбайн при выемке угля перемещается по раме скребкового конвейера, а при переводе в следующий блок перегоняется в нижнюю часть лавы и передвигается гидродомкратами вместе с конвейерным ставом и приводной головкой забойного конвейера через нишу в опережающую разрезную печь. После переноса конвейерного става через вентиляционный штрек и монтажа очистного оборудования в новой разрезной печи начинают выемочные работы по обычной схеме комбайновой выемки.

Е] Поддерживающая га

"V,

сд

□ □

т

п

ччй

гтт

\п

МБЦ

V

а-

Рис. 6. Схема перевода очистного оборудования в соседний выемочный блок

Большинство угольных шахт Дальнего Востока разрабатывают пласты, склонные к самовозгоранию. Обеспечение безопасности разработки самовозгорающихся пластов Дальнего Востока возможно на основе применения схемы комплексного решения профилактики эндогенных пожаров. Возможности этой схемы рассмотрены на примере Тавричанского месторождения, которое характеризуется наиболее высокой степенью пожароопасное™. Данная схема предусматривает три стадии выполнения горно-технических и специальных профилактических мероприятий.

1. Применение наименее опасных в пожарном отношении схем вскрытия, подготовки, отработки и проветривания пожароопасных пластов.

2. Использование антипирогенов для профилактической обработки угольного массива, околоштрековых и околобремсберговых (околоуклонных) целиков.

3. Качественная изоляция выработанного пространства

Анализ опыта отработки самовозгорающихся пластов Тавричанского месторождения показывает, что себестоимость добычи угля при полевой подготовке возрастает на 26 - 28 % по сравнению с пластовой подготовкой. Данное обстоятельство является серьезным препятствием для более широкого применения полевой подготовки на всех шахтах, отрабатывающих самовозгорающиеся пласты угля. В то же время пластовая подготовка не обеспечивает необходимого уровня пожарной безопасности, что требует разработки соответствующих способов подготовки и методов изоляции отработанных участков, а также других профилактических мероприятий.

С этой целью разработан способ подготовки самовозгорающихся пластов [а.с. № ■441407], который исключает указанные недостатки пластовой и полевой подготовки, обеспечивает высокую степень пожарной безопасности и в то же время является достаточно экономичным, поскольку затраты на подготовку выемочного участка снижаются в 1,5 - 2 раза по сравнению с полевой подготовкой.

Сущность этого способа подготовки заключается в том, что в отличие от пластовой подготовки при проведении подготовительных выработок по пласту оставляют между отдельными выемочными блоками непрорезаемую противопожарную берму, которую обходят наклонными выработками по породам кровли или почвы пласта под углом в 15 - 20° длиной 35 - 40 м. Это исключает полевую подготовку и позволяет надежно изолировать отработанный блок с помощью возведения противопожарных перемычек в обходных выработках или затопления их водой,

Рассмотренный способ подготовки самовозгорающихся пластов с 1972 г. применялся при отработке пластов Газового и Пожарного на шахте "Капитальной" п/о "Приморскуголь" с экономическим эффектом 26 тыс. руб. в год.

Проведенные исследования показали, что для угольных пластов Пожарного и Газового Тавричанского месторождения концентрация профилактических растворов должна быть следующей: для хлористого кальция 15 - 20 %, хлористого натрия 4 - 5 % и извести до 5 % при строгом соблюдении указанной дозировки. Отклонение от указанных значений концентрации этих веществ в растворах может привести к обратному эффекту, что и наблюдалось при попытке использовать известь как антипироген на шахте "Капитальной".

С целью определения параметров технологической схемы профилактической обработки пожароопасных пластов по пласту Газовому бурились скважины и в них нагнеталась вода. Длина скважин принималась равной 30 - 35 м. Расстояние между ними выбиралось из расчета возможности фильтрации воды через целик между скважинами и составляло 5 - 7 м. Длина участка герметизации принималась равной 10 м, диаметр скважин

составлял 45 - 50 м. Опытное нагнетание воды в скважины подтвердило наличие значительной трещиноватости углей и необходимость, в связи с этим подбора антипирогенов, обладающих способностью закупоривать трещины и изолировать уголь от доступа кислорода, скважинами и составляло 5 - 7 м.

Кроме того, проведенные испытания позволили разработать комбинированную скважинно-шпуровую технологическую схему нагнетания антипирогенов в угольный массив, которая была апробирована в условиях Тавричанского месторождения при отработке пласта Газового.

С целью исключения трещинообразования на контакте противопожарной перемычки и пород и уменьшения подсосов воздуха предложена и испытана конструкция перемычки, сочетающая высокие изолирующие свойства с технологичностью возведения и сравнительно незначительным увеличением стоимости по сравнению с перемычками обычной конструкции. Разработанная конструкция перемычки состоит ю двух частей: противопожарной арки и собственно перемычки, которая устанавливается в противопожарной арке. Длина противопожарных арок выбирается из условий сохранения сплошности породного ( угольного ) массива.

Эксплуатация сильно обводненных угольных месторождений Дальнего Востока открытым способом связана со значительными сложностями из-за оползней отвалов, трудоемкости дренажа и добычных работ и сопровождается большими потерями полезного ископаемого. Установлено, что условия и область применения бестранспортной системы разработки, существенно зависят от инженерно-геологических особенностей месторождения, определяемых условиями залегания полезного ископаемого и физико-механическими свойствами горных пород, от которых зависят устойчивость откосов, уступов, бортов карьера и внутренних отвалов. При освоении месторождения с неблагоприятными условиями разработки (сильная обводненность подземными и атмосферными водами, малоустойчивые вскрышные и отвальные породы) создаются пологие откосы уступов рабочего борта и внутренних отвалов и используется сложная дренажная система. Однако, даже эти мероприятия, как показывает практика, не исключают развития оползней.

Вопросы, связанные с обоснованием рациональной технологии разработки обводненных месторождений Дальнего Востока, не получили должного научного решения. Из-за значительной обводненности Свободного месторождения ( Амурская область ) была произведена отсрочка его освоения, а начальный период эксплуатации разреза "Ерковецкий № 1" был связан с увеличением срока строительства и сопровождался оползнями

отвалов, снижением производительности оборудования и производственной мощности участков. Опыт строительства и эксплуатации на нем участков Ка 1 и № 2 показывает, что без применения специальных схем вскрьггия и способов ведения горных работ, освоение проектной мощности разреза в 4,5 млн.т/год практически нереально. Строительство и эксплуатация разреза сопровождается частыми оползнями, а запроектированная система осушения оказалась ненадежной и недостаточно эффективной. Объемы работ по ликвидации последствий оползней составляют более 10% от общих объемов вскрышных работ. Это сказывается на снижении технико-экономических показателей начальной эксплуатации участка № 1. Так, фактическая добыча угля в 1994 г. составила 0,53 млн.т/год ( проектная 1,0 млн.т/год); коэффициент переэкскавации - 0,42; угол откоса отвала 17-22° (проектный -26° ), годовая производительность драглайнов ЭШ-20/90 - 2,0-2,5 млн.м3 ( расчетная по проекту - 4,3 млн.м3 ); фактические потери угля составляют 12%.

В связи с вышеизложенным были разработаны три принципиальные усовершенствованные бестранспортные технологические схемы.

Условное название первой схемы "открытый борт". Главной особенностью схемы является отработка вскрыши по усложненной бестранспортной системе с селективной отсыпкой отвалов без подвалки откоса пласта угля вскрышными породами. Вскрышной уступ отрабатывается двумя подуступами. Породы верхнего вскрышного подуступа размещаются в выработанное пространство драглайном ЭШ-20/90 № 1, установленным на рабочем борту на верхней площадке нижнего подуступа. Затем объемы вскрыши верхнего подуступа переэкскавируются и укладываются в верхний ярус отвала драглайном ЭШ-20/90 № 2, установленным на предотвале. Нижний вскрышной подуступ без переэкскавации укладывается в нижний ярус отвала драглайном ЭШ-20/90 № 3, размещенным на промежуточном горизонте нижнего подуступа. Такое решение позволяет:

1) сохранить часть свободного выработанного пространства вдоль всего рабочего и отвального бортов для дренажа воды и передачи дренажных вод к зумпфам при открытом водоотливе;

2 ) проводить селективную отсыпку верхнего и нижнего яруса отвала по всей его высоте для обеспечения его устойчивости и повышения эффективности рекультивации;

3) перехватить часть "проскоков" подземных и атмосферных вод на рабочем борту.

При этом обеспечивается устойчивость отвалов; создаются благоприятные условия для ведения вскрышных, добычных и отвальных работ; повышается эффективность рекультивации и упрощается осушение разреза. Условное название второй схемы -"дренажная подушка". Основным элементом схемы является селективная отсыпка

основания отвала песком, а поверхности отвала - глиной. Вскрышные породы отрабатываются по усложненной "райчихинской" или "подмосковной" бестранспортной системе разработки. Драглайном ЭШ-20/90 № 1, установленным на рабочем борту, отрабатывается верхний подуступ вскрыши и проходится "вруб" по нижнему подуступу. При этом песчаные породы "вруба" размещаются в основание отвала. Драглайн ЭШ-20/90 № 2, установленный на предотвале, производит расширение "вруба" и создает основание второго яруса отвала. Драглайн ЭШ-20/90 № 3, установленный также на предотвале, вскрывает пласт угля и производит переэкскавацию предотвала. При этом глина предотвала селективно укладывается на поверхность отвала. Схема "дренажная подушка" позволяет;

1) производить рациональную отсыпку отвалов с селективным размещением прочных, фильтрующих воду песков в основание отвалов, а потенциально-плодородных глин на поверхность отвалов;

2) осуществлять дренаж внутренних отвалов.

При этом улучшается дренаж и обеспечивается устойчивость отвалов, повышается эффективность рекультивации.

Условное название третьей схемы - "экскаватор-карьер". Вскрышные породы отрабатываются по схеме "открытый борт" (может применяться схема "дренажная подушка"). При этом вскрышным экскаватором дополнительно осуществляется выемка пласта угля и размещение его в навалы на рабочем борту откуда затем грузится в средства транспорта . Схема "экскаватор-карьер" позволяет.

1) упростить вскрытие месторождения и использовать схему вскрытия участков короткими капитальными траншеями.

2) улучшить условия проведения добычных работ; погрузку угля в средства транспорта производить с осушенного рабочего вскрышного уступа.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате выполненных исследований решена крупная научно-техническая проблема - проблема повышения безопасности при разработке месторождений в сложных горно-геологических условиях, имеющая важное народно-хозяйственное значение.

Основные научные и практические результаты диссертационной работы заключаются в следующем:

1. На основе выполненных обобщений практики и анализа современного состояния и тенденций развития горнодобывающей отрасли и топливно-энергетического комплекса в

частности, показано, что основой устойчивого развития этой отрасли является комплексное решение вопросов охраны труда и окружающей среды.

2. В результате системного анализа и вероятностно-статистической оценки травматизма на угольных шахтах Приморья установлено, что основной причиной травматизма на подземных горных работах является обрушение горных пород, отрицательное воздействие которой на человека может быть значительно снижено за счет повышения устойчивости подготовительных и очистных выработок.

3. В связи с этим нами научно и технически обоснован, разработан и исследован региональный комплекс технических решений по охране труда и окружающей среды, направленный на создание безопасных условий; отработки рудных тел в условиях сильной тектонической нарушенное™ в зоне многолетней мерзлоты, выемки пологих пластов с труднообрушаемой кровлей и самовозгорающихся пластов, а также освоения сильно обводненных месторождений при разработке их открытым способом.

4. Обоснованная теоретическими и натурными исследованиями геомеханическая модель нарушенного массива горных пород дает возможность количественно оценить степень структурного ослабления массива, а выявленные закономерности проявлений горного давления в зоне многолетней мерзлоты и на пластах с труднообрушаемой кровлей в условиях сильной тектонической нарушенности позволили обосновать рациональные параметры рекомендуемых технологических схем.

5. Разработан комплекс методических положений и расчетных зависимостей по определению рациональных параметров облегченных крепей, внедрение которых в практику отработки руд в сильно трещиноватых породах зоны многолетней мерзлоты позволили в условиях Северо-Востока почти вдвое снизить объемы применения деревянной крепи в капитальных и подготовительно-нарезных выработках с одновременным снижением удельного веса вывалов и обрушений пород при возведении временной и постоянной крепи, а также при эксплуатации выработок на 40 - 50 %.

6. Разработаны принципы управления устойчивостью подготовительно-нарезных и очистных выработок при разработке рудных месторождений системой с магазинированием руды и мелкошпуровой отбойкой, обеспечившие безопасность горных работ и снижение уровня потерь и разубоживания руды на 8 - 10 %..

7. Разработанные и апробированные на производстве: способ подготовки самовозгорающихся пластов (а.с. 441407 ) способ управления труднообрушаемой кровлей ( а.с. 1071023 ), технология механизированной выемки пласта камерами-лавами ( а.с. 1239331 ) на подземных работах и технологические бестранспортные схемы открытой разработки сильно

обводненных угольных месторождений обеспечивают реальную возможность устойчивого развития топливно-энергетического комплекса ДВЭР в требуемых объемах и пропорциях по качеству добываемого угля за счет ввода в эксплуатацию месторождений со сложными горно-геологическими условиями

8. Результаты выполненных исследований внедрены на руднике им. А. Матросова СПО "Северовостокзолото" в виде инструкции, на шахтах "Капитальная", "Северная" и "Авангард" п/о "Приморскуголь", на разрезе "Ерковецкий - 1" АО "Дальвостуголь" в виде рекомендаций и методических положений и приняты институтами ВНИИ - 1, Даль-стройпроект, ДальвостНИИпроектуголь в качестве методической базы и основных исходных данных для конструирования новых вариантов систем разработки наклонных рудных зон с неустойчивыми вмещающими породами, для составления проектов отработки нижних горизонтов рудников им. А. Матросова, Карамкенского и Дукатского, ш/у "Авангард" и для корректировки проектов строительства и осушения разреза "Ерковецкий-2".

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах автора:

1. Емельянов Б.И., Короткое В.И., Лушпей В.П. и др. К вопросу разработки самовозгорающихся пластов Тавричанского месторождения / Материалы XIX иауч.-техн. конф. Вып. 5. Труды ДВПИ. - Владивосток;, 1970. - С.

2. Емельянов Б.И., Короткое В.И., Лушпей ВП. и др. Изыскание рациональных систем разработки самовозгорающихся пластов Тавричанского месторождения. Информационная карта, ЦНИЭИуголь, серия 10,1971. 8. - С. 8 - 9.

3. Емельянов Б.И., Лушпей В.П. Влияние теплового режима подземных выработок на их устойчивость в условиях рудника им. А. Матросова // Колыма. - 1977. - № 2. - С. 11-13,

4. Емельянов Б.И., Лушпей В.П., Звонарев М.И. Результаты опытно-экспериментального крепления выработок на руднике им. А. Матросова // Колыма. - 1997. -№ 10. - С. 14 - 17.

5. Емельянов Б.И., Лушпей В.П. Инструкция по применению облегченных крепей в условиях сильнотрещиноватых пород зоны многолетней мерзлоты. Магадан: Изд-во ВНИИ-1, 1979.84 с.

6. Емельянов Б.И., Лушпей В.П. Исследование проявлений горного давления в сложных условиях Наталкинского месторождения / Межвуз. сб. Устойчивость и крепление горных выработок. Вып 4. - Л.: Изд. ЛГИ, 1977. С. 75 - 80.

7. Емельянов Б.И., Лушпей В.П. К вопросу применения облегченных крепей на шахтах зоны многолетнемерзлых пород . Мат. конф. / "Обмен опытом совершенствования технологии добычи угля". Ч. 1 : Владивосток, 1973. - С. 88 - 90.

8. Емельянов Б.И., Лушпей В.П. Крепление горных выработок штангами и набрызг-бетоном в сильнотрещиноватых многолетнемерзлых породах. Учеб. пособие. - Владивосток: Изд-во ДВГУ, 1985.-80 с.

9. Емельянов Б.И., Лушпей В.П, Макаров В.В. Механизм деформирования массива блочной структуры и управление устойчивостью обнажений очистных выработок в условиях рудника им. А.Матросова. / Механика подземных сооружений. - Тула: Изд-во ТПИ, 1982. - С. 139- 144.

10. Емельянов Б.И., Лушпей В.П., Макаров В.В. Результаты исследований проявлений горного давления на руднике им. А.Маторосова // Сб. Применение средств контроля и обеспечение устойчивости горных выработок и целиков. М.: 1980. С. 28 - 29.

11. Емельянов Б.И., Лушпей В.П. Опыт применения и совершенствование облегченных крепей на руднике им. А.Матросова // Колыма. - 1977. - № 2. - С, 35 - 38.

12. Емельянов Б.И., Лушпей В.П. О расчете железобетонной штанговой крепи для условий многолетней мерзлоты / Изв. вузов. Горный журнал. - 1976. - № 7. - С. 25 - 30.

13. Емельянов Б.И., Лушпей В.П. Разработка рудных тел в сложных условиях. Учеб. пособие. - Владивосток: Изд-во ДВГУ, 1986. - 88 с.

14. Емельянов Б.И., Лушпей В.П., Тюриков А.Е. и др. Исследования проявлений горного давления и несущей способности почвы в лавах самовозгорающихся пластов Тавричанского месторождения // Сб. Вопросы горной электромеханики. Труды ДВПИ, том 84. - Владивосток: 1973. - С. 64 - 67.

15. Емельянов Б.И., Лушпей В.П. Устойчивость выработок в условиях сильно трещиноватых пород на руднике им. А.Матросова. //Колыма - 1975. - №4. - С. 13-15.

16. Емельянов Б.И., Лушпей В.П., Харин А.З., ТоминВ.А. Определение коэффициента теплового расширения и колебаний температуры, безопасных для набрызг-бетона // Колыма.

- 1976. - № 12. - С. 12 - 14.

17. Емельянов Б.И., Олейник A.A., Лушпей В.П. и др. К расчету оптимального отставания набрызг-бетона от забоя при буровзрывном способе проходки выработок / Устойчивость и крепление горных выработок. Межвуз. сб., вып. 2. Изд. ЛГИ, 1976.- С. 45-51.

18. Емельянов Б.И., Тюриков А.Е., Лушпей В.П. Характер проявлений горного давления в подготовительных выработках пожароопасных пластов Тавричанского месторождения // Сб. Вопросы горной электромеханики. Труды ДВПИ, том 84. -Владивосток: 1973. С. 61 - 63.

19. Емельянов Б.И., Харин А.З., Зайков A.A., Лушпей В.П. Опыт применения облегченных крепей в основных выработках глубоких шахт Сучанского месторождения / Тезисы Всесоюз. науч.-техн. семинара. -М.: 1974. - С 97 - 101.

20. Лушпей В.П., Звонарев М.И. О результатах опытно-экспериментального крепления подготовительных выработок облегченными крепями на руднике им. А.Матросова. Тез. докл. / XXIV науч.-техн. конф. - Владивосток: Изд-во ДВПИ, 1977,- С. 6-8.

21. Лушпей В.П. Исследование устойчивости горизонтальных горных выработок в сильнотрещиноватых мношлетнемерзлых породах: Автореф. дисс. канд. техн. наук. Л.: 1977. 21 с.

22. Лушпей В.П. Исследование работы сталеполимерных штанг // Межвуз. сб. "Вопросы разработки месторождений Дальнего Востока", вып. 1,1976. - С. 98 - 107.

23. Лушпей В.П., Макаров В.В., Лаптев A.C. Тектонофизическая оценка напряжений для условий Наталкинского месторождения и способы повышения устойчивости обнажений.

- Колыма, 1982, № 3-4. - С. 16 - 21.

24. Лушпей В.П., Макаров В.В. Некоторые особенности проявлений горного давления в условиях Наталкинского месторождения // В сб. "Разработка рудных месторождений Севера" Магадан:Изд-воВНИИ-1,1984.-С. 56 - 62.

25. Лушпей В.П., Мицкевич В.А., Бубеяьный A.A. Определение оптимальной мощности разреза при совместной отработке группы участков / Сб. науч. трудов "Проблемы обеспечения безопасности труда в промышленности. - М.: Изд. АО "Диалог-МГУ", 1992. -С.28 - 33.

26. Лушпей В.П., Мицкевич В.А. Влияние местоположения разрезной траншеи на эффективность отработки мульдообразных залежей / Тез. док. XXXVII науч.- техн. конф. -Владивосток: Изд-во ДВГТУ, 1997. - С. 51 - 52.

27. Лушпей В.П,, Радченко В.Ф. Бестранспортные системы разработки обводненных месторождений / Сб. науч. трудов "Проблемы обеспечения безопасности труда в промышленности" . -М.: Изд. АО "Диалог-МГУ" , 1992. - С. 21 - 24.

28. Лушпей В.П., Радченко В.Ф. Выбор параметров подуступов при спаренной работе экскаваторов на разрезах ПО "Дальвостуголь" / Тез. докл. XXXIV юбил, науч.-техн. конф. -Владивосток: Изд-во ДВГТУ, 1994. - С. 109 -110.

29. Лушпей В.П., Радченко В.Ф. Выбор параметров усложненных бестранспортных технологических схем // Проблемы геологии, разведки и разработки месторождений полезных ископаемых Дальнего Востока. Владивосток, 1993. - С. 94- 98. ( Тр. ДВГТУ; Вып, 111, сер.4).

30. Лушпей В,П., Радченко В.Ф., Иванов В,И. Оценка эффективности использования систем осушения Ерковецкого месторождения // Тез. докл. XXXIII юбил. науч.-техн. конф. Владивосток: Изд-во ДВГТУ, 1993. - С. 57 - 58.

31. Лушпей В.П., Радченко В.Ф. Проблемы осушения Ерковецкого месторождения / Межвуз. сб. Вопросы разработки месторождений Дальнего Востока. - Владивосток: Изд-во ДВГТУ, 1990.-С. 97-101.

32. Лушпей В.П. Результаты исследования горно-технологических факторов снижения потерь и разубоживания руды / Сб. науч. трудов "Совершенствование охраны труда в промышленности". - С.-Пб.: Изд. института экологии и охраны труда РАН, 1994. - С.

33. Лушпей В.П., Седых А.К. Проблемы ресурсов и окружающей среды при открытой добыче угля ( Россия, Приморье, Приамурье ) // Тез. докл. межд. семинара "Современные геологические исследования Северо-Востока Азии", КНР. Чанчунь. 1995. - С. 118 -119.

34. Лушпей В.П., Седых А.К. Горно-экологическая служба - реальная необходимость при открытой добыче твердых полезных ископаемых Дальнего Востока // Тез. докл. межд. конф. 'Экология и безопасность жизнедеятельности". Владивосток: Изд-во ДВГТУ, 1995. -С. 22-24.

35. Мицкевич В.А., Лушпей В.П., Шахирзянов А.Г. Определение предельных параметров внутренних отвалов, размещаемых на наклонном основании / Сб. науч. трудов "Совершенствование охраны труда в промышленности", С-Пб.: Изд. института экологии и охраны труда РАН, 1994. - С.ЗЗ - 42.

36. A.c. 441407 СССР Е 21 с 41/04 Способ подготовки самовозгорающихся пластов. / Емельянов Б.И., Смолянский В.А., Хроленко В.А, Короткое В.И., Абрамов П.Г., Лушпей В.П., Тюрикова А.Е. ( СССР) - № 1640876. Заявлено 07.05.74.

37. A.c. 1239331 СССР Е 21 С 41/04 Способ перевода очистного оборудования в соседний выемочный блок. / Бажин В.И., Емельянов Б.И. , Звонарев М.И., Рухмаков В.И., Лушпей В.П., Жуков Г.М.( СССР )-Х° 3825350. Заявлено06.11.84.

38. A.c. 1513146 СССР Е 21 D И/00 Способ крепления подготовительной выработки / Звонарев М.И., Макаров В.В., Емельянов Б.И., Лушпей В.П., Благовещенский П.Н., Гладков М.И., Макаров A.B., Прусов A.C. ( СССР ) - № 4221518. Заявлено 17.03.87

93- 104.

Лушпей Валерий Петрович

РЕГИОНАЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ПО ОХРАНЕ ТРУДА И ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ В УСЛОВИЯХ РЕСТРУКТУРИЗАЦИИ ГОРНОДОБЫВАЮЩЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ ДАЛЬНЕГО ВОСТОКА

Автореферат

ЛР№ 020466 от 04.03.97 г. Подписано в печать 17.07.98 г. Формат 60x84/8. Печать офсетная. Усл. печ. л. 2,33. Уч.-изд. л. 2,53. Тираж 100 экз.Заказ 077. Цена "С".

Отпечатано в типографии издательства ДВГТУ Владивосток, ул. Пушкинская, 10

МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО

ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Дальневосточный государственный технический университет

ЛУШПЕЙ Валерий Петрович

РЕГИОНАЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ПО ОХРАНЕ ТРУДА И ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ В УСЛОВИЯХ РЕСТРУКТУРИЗАЦИИ ГОРНОДОБЫВАЮЩЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ ДАЛЬНЕГО ВОСТОКА

Специальности: 05.26.01 - "Охрана труда"

11.00.11 - "Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов"

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук

'.У - , J^A,

у / -j

Владивосток - 1998

>

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение ..................................................................................................... 5

Глава 1. Анализ природных, горно-геологических, горно-технических и социально-экономических особенностей разработки месторождений Дальнего Востока .............................................................. 13

1.1. Региональные особенности горнодобывающей промышленности в системе устойчивого развития ............... 13

1.1.1. Общие сведения ..................................................................... 13

1.1.2. Характеристика угледобывающей отрасли Д ВЭР ................ 16

1.1.3. Состояние топливно-энергетического комплекса Приморского края ................................................................. 23

1.2. Вероятностно-статистический метод оценки травматизма на шахтах Приморья ..................................................................... 32

1.3. Устойчивость выработок в структурно нарушенных породах 42

1.3.1. Определение основных понятий ........................................... 42

1.3.2. Методы прогноза (оценки) устойчивости пород .................. 49

1.3.3. Методы количественной оценки структурного ослабления пород ..............................................................................................................55

Выводы ........................................................................................ 60

Глава 2. Факторы, влияющие на устойчивость подземных выработок ... 63

2.1. Горно-геологические факторы .................................................. 63

2.1.1. Тектоническая нарушенность месторождения .................... 63

2.1.2. Трещиноватость горных пород ........................................... 75

2.1.3. Тектонофизическая оценка действующих напряжений.......... 89

2.1.4. Изучение теплового режима выработок................................. 94

2.2. Технологические факторы........................................................ 101

2.2.1. Интенсивность отбойки руды и площадь обнажения.......... 101

2.2.2. Влияние очистных работ в соседних блоках......................... 105

Выводы ...................................................................................... 108

Глава 3. Технические решения по созданию безопасных условий и повышению эффективности разработки рудных месторождений............................................................................ 110

3.1 Особенности проявлений горного давления в условиях

многолетнемерзлых пород....................................................... 110

3.1.1. Исследование проявлений горного давления в подготовительных выработках............................................. 110

3.1.2. Закономерности проявлений горного давления в

очистных выработках............................................................ 119

3.2. Направления по созданию безопасных условий разработки

рудных тел................................................................................. 126

3.2.1. Методы управления устойчивостью обнажений.................. 126

3.2.2. Выбор параметров систем разработки с магазини-рованием руды........................................................................ 132

Выводы........................................................................................ 134

Глава 4. Основные пути повышения устойчивости подготовительных

выработок.....................................................................................136

4. 1. Расширение области применения облегченных крепей...........136

4.2. Совершенствование методик расчета крепи

подготовительных выработок...................................................144

4.2.1. Расчет железобетонных штанг для условий многолетней мерзлоты ............................................................................... 144

4.2.2. Расчет набрызг-бетонной крепи с учетом теплового

режима выработок.................................................................. 151

4.2.3. Расчет параметров набрызг-бетонной крепи для выработок, проводимых буровзрывным способом.............. 159

Выводы........................................................................................ 167

Глава 5. Исследование тектонической нарушенности угольных

месторождений..............................................................................169

5.1. Общая тектоническая характеристика Приморья.................... 169

5.2. Краткая характеристика горно-геологических условий основных угледобывающих районов ДВЭР..............................175

5.2.1. Приморский край....................................................................175

5.2.2. Сахалинская область...............................................................185

5.3. Прогнозирование тектонической нарушенности......................191

Выводы .......................................................................................203

Глава 6. Изыскание рациональных схем отработки угольных месторождений в сложных горно-геологических условиях....................... 205

6.1. Обеспечение безопасных условий разработки пластов

пологого падения с труднообрушаемой кровлей....................205

6.1.1. Общие сведения.......................................................................205

6.1.2. Исследования проявлений горного давления........................207

6.1.3. Способ управления труднообрушаемой кровлей..................223

6.1.4. Разработка технологических схем механизированной выемки пластов камерами-лавами.........................................233

6.2. Обеспечение безопасности разработки пожароопасных

пластов..............................................................................................235

6.2.1. Состояние вопроса..................................................................235

6.2.2. Вскрытие, подготовка и порядок отработки пластов............240

6.2.3. Профилактическая обработка угля в массиве с целью снижения опасности самовозгорания....................................243

6.2.4. Изоляция отработанных участков..........................................247

6.3. Выбор ресурсосберегающей технологии отработки обводненных угольных месторождений открытым способом ...................................................................................249

Выводы ...................................................................................... 276

Заключение ............................................................................. 278

Литература ............................................................................. 281

Приложения ............................................................................310

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы. В настоящее время разрабатываемая в стране стратегия устойчивого развития общества диктует необходимость комплексного учета экономических, социальных, экологических и духовных факторов во всех сферах деятельности человека. В этой связи необходимо рассмотреть взаимосвязь понятий "устойчивое развитие" и "безопасность". При этом безопасность понимается как защищенность системы "человек - техника - общество - среда" от внутренних и внешних воздействий, которые могут иметь отрицательные

последствия, как для человека, так и для среды его обитания. Любой процесс должен быть оптимизирован по фактору возможных негативных последствий. В этом смысле безопасность понимается как ограничитель роста, выход за пределы которого может привести к необратимым процессам в экономике.

Дальний Восток, выбирая свой путь в будущее, должен учитывать как мировые и российские тенденции, так и особенности своего опыта и геополитического положения, ресурсные и экологические резервы, традиции и духовный мир населения.

Для оценки возможности устойчивого развития Дальневосточного региона в качестве конкретной природно-хозяйственной деятельности рассматривается наиболее энергоемкая горнодобывающая отрасль. С одной стороны, эта отрасль является определяющей в развитии перерабатывающих отраслей, с другой - определяет уровень потребления природно-энергетического потенциала, т.е. качество жизни.

Горно-геологические условия угольных месторождений Дальнего Востока весьма сложные. Характерным их признаком является сильная тектоническая нарушенность, в результате чего пласты угля оказываются раздробленными на бесчисленное количество мелких блоков, ограниченных со всех сторон нарушениями. На всех шахтных полях сильно развита так называемая "вторичная" нарушенность - система

мелкоамплитудных нарушений, которые выявляются только при ведении эксплуатационных работ. Условия разработки многих месторождений осложняются также наличием взрывоопасной пыли, значительного газовыделения, самовозгорающихся, удароопасных и опасных по внезапным выбросам угля и газа пластов и др. факторами.

Значительная тектоническая нарушенность характерна также и для большинства рудных месторождений Северо-Востока страны. В этих условиях отработка запасов на нижних горизонтах усугубляется, кроме того, знакопеременным характером теплового режима горных выработок. Освоение горно-промышленных районов Крайнего Севера, Северо-Востока и месторождений, тяготеющих к БАМу, характеризуется разнообразием природных условий, однако они имеют одну общую черту - наличие толщи многолетнемерзлых пород, оказывающей огромное влияние на условия, безопасность и эффективность горных работ. Это влияние сказывается в том, что несущая способность, устойчивость обнажений и сопротивление внешним нагрузкам мерзлых сильнотрещиноватых пород существенно зависит от их температуры и резко снижается при оттаивании. В связи с этим осложняется поддержание капитальных и подготовительных выработок, возрастают затраты на их крепление и поддержание, увеличиваются потери и разубоживание полезного ископаемого, ухудшаются условия безопасности ведения подготовительных и очистных работ.

В практике разработки как угольных, так и рудных месторождений в сложных горно-геологических условиях накоплен определенный опыт применения различных методов и приемов технологического характера, позволяющий повысить устойчивость обнажений. К таким приемам относятся, прежде всего определенный порядок отработки залежей в свите, регулирование устойчивости элементов системы разработки за счет оптимизации ее параметров, регулирование теплового режима шахт и рудников и др.

Таким образом, проблема повышения технологической безопасности с позиций устойчивого развития горнодобывающей отрасли должна базироваться на разработке регионального комплекса технических решений, учитывающих геоструктурные, теплофизические и

ч _

газодинамические особенности месторождений Дальнего Востока.

Анализ опыта работы горнодобывающих предприятий в этих условиях показывает, что несмотря на отдельные научно-технические разработки в этой области, отсутствует единый комплекс научно обоснованных методических положений по проектированию технологии разработки месторождений в сложных горно-геологических условиях.

Создание такого методического комплекса и внедрение его в практику проектирования составляет актуальную народнохозяйственную проблему, решение которой позволит значительно повысить безопасность и эффективность горного производства, снизить потери и разубоживание полезного ископаемого.

Цель работы : научно обосновать и разработать региональный комплекс технических решений по охране труда и окружающей среды, обеспечивающих безопасную и эффективную разработку месторождений в сложных горно-геологических условиях.

Основная идея работы заключается в том, что поставленная цель может быть достигнута созданием и широким практическим использованием при ведении горных работ технологических способов регулирования устойчивостью обнажений с учетом геоструктурных, газодинамических, теплофизических, гидрогеологических и др. особенностей месторождений Дальнего Востока.

Методы исследований: обобщение и анализ результатов научных исследований в области повышения устойчивости выработок и опыта разработки месторождений в сложных горно-геологических условиях, лабораторные, экспериментальные и теоретические исследования, опытно-промышленные испытания разработанных способов повышения

устойчивости обнажений на подземных и открытых горных работах и снижения пожароопасности при разработке самовозгорающихся пластов, методы математической статистики и теории вероятности.

Научные положения, выносимые на защиту:

технологическая безопасность горнодобывающей отрасли обеспечивается в большей степени путем повышения устойчивости подготовительных и очистных выработок на подземных горных работах;

- в основу методологии разработки комплекса технических решений по повышению устойчивости обнажений с целью снижения травматизма от обрушений должен быть положен принцип комплексного учета геоструктурных, геокриологических и других особенностей эксплуатируемых месторождений;

- безопасные условия отработки рудных месторождений системой разработки с магазинированием руды достигается за счет регулирования горно-технологических факторов устойчивости;

- разработанные способы: подготовки пластов, принудительного обрушения кровли, перевода оборудования в соседний выемочный блок, конструкции изолирующих перемычек обеспечивают повышение безопасности и эффективности разработки самовозгорающихся пластов и пластов с труднообрушаемой кровлей;

- снижение затрат на осушение разрезов, повышение устойчивости бортов и отвалов и рациональное использование запасов при освоении сильно обводненных угольных месторождений Дальнего Востока достигается усовершенствованием технологических бестранспортных схем отработки.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечивается соответствием результатов лабораторных, экспериментальных и теоретических исследований и опытно-промышленного внедрения комплекса технических решений, принятием разработанных методик и технологических схем в практику

проектирования и в учебный процесс, а также апробацией результатов исследований на всесоюзных и международных семинарах и конференциях, технико-экономических совещаниях в производственных объединениях.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- разработан метод оценки устойчивости обнажений через коэффициент структурного ослабления массива, учитывающий геометрические параметры ослабляющих структур и геомеханическое состояние массива;

- выявлены закономерности проявлений горного давления в многолетнемерзлых породах и при разработке пластов с труднообрушаемой кровлей в условиях сильной тектонической нарушенное™, позволяющие обосновать рациональные параметры технологических схем и их элементов в различных горно-геологических условиях;

- разработаны принципы управления устойчивостью очистных выработок для систем разработки с магазинированием руды, обеспечивающие безопасность горных работ и низкий уровень потерь и разубоживания руды;

- получены расчетные зависимости для определения степени структурного ослабления массива и рациональных параметров облегченных крепей;

- разработаны технологические схемы выемки угольных пластов с труднообрушаемой кровлей и способы повышения безопасности разработки самовозгорающихся пластов на подземных горных работах;

- разработаны технологические бестранспортные схемы отработки сильно обводненных угольных пластов открытым способом.

Практическая ценность работы состоит в следующем:

- реализован комплекс технических решений, позволяющий повысить безопасность разработки рудных месторождений, снизить потери и

разубоживание руды в условиях многолетнемерзлых сильно трещиноватых пород;

- разработаны технологические схемы подземной разработки самовозгорающихся пластов и пластов с труднообрушаемой кровлей в условиях сильной тектонической нарушенности;

- разработаны и внедрены на предприятиях и в проектных организациях расчетные методики по определению рациональных параметров крепи и систем разработки рудных и угольных месторождений;

- разработаны и апробированы технологические бестранспортные схемы открытой разработки сильно обводненных угольных месторождений, позволяющие повысить безопасность горных работ и снизить потери угля в недрах.

Реализация результатов работы. Представленные в работе рекомендации и основные положения внедрены на руднике им. А. Матросова СПО "Северовостокзолото", на шахтах "Капитальная", "Северная" и "Авангард" и/о "Приморскуголь", на разрезе "Ерковецкий -1" АО "Дальвостуголь" и приняты институтами ВНИИ - 1, Дальстройпроект, ДальвостНИИпроектуголь в качестве методической базы и основных исходных данных для конструирования новых вариантов систем разработки наклонных рудных зон с неустойчивыми вмещающими породами, для составления проектов отработки нижних горизонтов рудников им. А. Матросова, Карамкенского и Дукатского, ш/у "Авангард" и для корректировки проектов строительства и осушения разреза "Ерковецкий - 2".

Результаты исследований явились основой для составления "Инструкции по применению облегченных крепей в условиях сильно трещиноватых пород зоны многолетней мерзлоты", утвержденной в объединении "Союззолото" МЦМ СССР и согласованной в Госгортехнадзоре СССР, кроме того, основные методические положения и опыт промышленного освоения разработанных технологических схем

вошли составной частью в учебные пособия "Крепление горных выработок штангами и набрызг-бетоном в сильно трещиноватых многолетнемерзлых порода�