Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ. В практике разработки полиметаллических месторождений иногда экономически выгодно первоочередное извлечение нижних пологих запежей в многоярусной толще оруденения. Эти залежи часто имеют более высокое содержание ценных компонентов. В целях сохранения подраба гывлемых залежей для последующей выемки добычу богатых руд ведут с полной закладкой выработанного пространства. Однако и в этом случае происходит сдвижение подработанной толщи и изменение поля напряжений в горном массиве. При выборе схем раскройки подработанных залежей, очерёдности выемки блоков, ориентации и направления подвигания очистных фронтов необходим учёт изменений состояния массива, вызванных подработкой. Задача геомеханического обоснования технологических схем зыемки подработанных рудных залежей связана, в частности, с перспективой отработки вкрапленных и медистых руд Талнахского и Октябрьского месторождений, подработанных на больших площадях в результате первоочередной выемки богатых руд. Изучение основных особенностей состояния подработанной залежи позволяет обосновать параметры технологических систем на стадии проектирования и разработать способы управления горным давлением при ведении работ.
Цепь работы - гесмеханическое обоснование конструктивных элементов систем разработки с закладкой при выемке мощных пологопадаюцих подработанных рудных залежей.
Идея работы заключается в использовании характера деформирования подработанного массива и исходного поля напряжений для обеспечения устойчивости конструктивных элементов систем разработки путем изменения их параметров.
Задачи исследований:
обосновать геомеханическую модель, позволяющую с достаточной точностью прогнозировать основные закономерности поведения массива горных пород, подработанного на большой площади (параметры модели должны соответствовать данным о механических свойствах пород и результатам измерений напряжённо-деформированного состояния массива);
- с помощью разработанной геомеханической модели изучить распределение
напряжений на рудниках Талнаха в современных условиях и дать прогноз
изменения поля напряжений при дальнейшем развитии горных работ;
- исследовать устойчивость конструктивных элементов технологических
систем разработки подработанных залежей и обосновать рекомендации по
управлению состоянием конструктивных элементов.
Методы исследований включают анализ и обобщение выполненных ранее исследований, натурные эксперименты, чиспенное моделирование, сопоставление
теоретических и экспериментальных результате. Научные положения. защищаемые автором:
нелинейный характер зависимости давления в закладке от конвергенции кровли и почвы является следствием технологической недозакладки выработанного пространства;
дополнительное поле напряжений, формирующееся в результате выемки протяжённых пологих залежей, не зависит от значений исходных горизонтальных тектонических напряжений и определяется технологическими параметрами;
устойчивость очистных выработок в призабойном массиве, подработанном защитным перекрытием по почве залежи, определяется конфигурацией области разрушений, сформированной в результате "среза" выклинивающегося из массива рудного уступа.
Достоверность научных результатов и рекомендаций обеспечивается значительным объемом экспериментальных исследований, обоснованием используемых математических моделей деформирования горного массива, выполненным на основе сравнения прогнозных теоретических оценок с экспериментальными данными.
Научная новизна работы заключается в следующем:
- разработана математическая модель для описания поведения
подработанного горного массива, учитывающая нелинейный характер
деформирования закладки, связанный с наличием технологической недозакладки;
- установлены вид исходного напряжённого состояния массива горных пород
Талнахского месторождения и характер деформирования искусственного массива,
созданного в выработанном пространстве в результате ведения горних работ;
- предложена расчётная схема для определения напряжённого состояния
конструктивных элементов комбинированного способа выемки подработанной
рудной залежи при различных значениях их параметров;
опережакщая выемка одного из сближенных пологих рудных теп обеспечивает возможность ведения очистных работ в под- или надработанньх залежах без создания дорогостоящих заикгных перекрытий;
создание по почве залежи протяжённого (порядка её мощности) опережающего слоя, заполненного высоко -марочными закладочными смесями, позволяет применить вариант сплошной камерной системы разработки мощных пологих рудных тел на больших глубинах.
Практическая ценность научных результатов заключается в обосновании следующих технических решений: извлечение подработанной залежи комбинированным способом, выемка сближенных пологих залежей с минимальными затратами на создание защитных перекрытий и применение варианта камерной системы разработки с формированием защитного слоя по почве залежи.
Реализация работы. Основные результаты исследований использованы в
"Рекомендациях по технологическому регламенту для проектирования систем разработки первоочередного участка вкрапленных руд на руднике "Комсомольский" Норильского ГЖ",1988г., в "Рекомендациях по технологическому регламенту для проектирования систем разработки медистых руд в поле рудника "Октябрьский" (шахта #1) Норильского ГМК", 1989 г. и в "Программе-методике опытно-промыш.тенных испытаний камерной системы разработки с созданием защитного слоя по псмве залежи в горно-геологичоских условиях взброшенного блока 6-7 панелей рудника "Таймырский" (гор.-1050 м)", 1990 г. Ожидаемый экономический эффект от внедрения результатов исследований в ценах 19S8 г. составляет 450 тис.рублей в.год.
Апробация работы. Основные научные результаты докладывались на Всесоюзном семинаре "Аналитические методы и применение ЭВМ в механике горных пород" (г.Новосибирск, 1985 г.), на региональном семинаре "Численные методы оценки устойчивости конструктивных элементов подземных сооружений" (г.Апатиты, 1986 г.), на Всесоюзном семинаре по измерению напряжений (г.Новосибирск, 1937 г.), на Всесоюзном семинаре "Управление развитием горных работ при подземной разработке руддах месторождений" (г.Красноярск, 1937 г.), на 9-ой Всесоюзной конференции по механике гарных пород (г. Фрунзе, 1989 г.), на научно-технических конференциях Норильского горно-металлургического комбината (г.Норильск, 1983, 1990 гг.) на международной конференции "Геомеханика 91" (г.Острава, 1991 г.) и на Всесоюзных школах-конференциях молодых учёных.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 печатных работ.
Обьём и структура работы. Материалы диссертационной работы состоят из введения, четырёх разделов, заключения и приложения, изложенных на 1Л4 страницах машинописного текста, включая 29 рисунков и список использоаглных источников (129 наименований),
Благодарности. Автор выражает признательность предложившему направление исследований научному руководителю М.В.Курлене за постоянное внимание и поддержку работы, С.Н.Попову за многочисленные советы и предложения, В.А.Шалаурову за рекомендации по вопросам технологии выемки подработанных залежей, В.К.Федоренко за помсщз в проведении экспериментальных исследований методом гидроразрыэа скважин и А.П.Тапсиеву за обсуждение геомеханического состояния подработанного рудного уступа.
