Введение к работе
Актуальность проблемы. При разработке мощных пологоладаю-ших залежей полезных ископаемых камерно-иеликовыми системами значительное влияние на устойчивость выработанного, пространства оказывают буровзрывные работы. Многократные сейсмические воздействия приводят к снижению запаса прочности элементов горных выработок, сокрашают срок их службы, ухудшают безопасность ведения очистных работ. При этом наиболее слабым звеном является опорный целик, в которой размеры зони нарушенных пород зачастую оказывается соизмеримы и даже превышают размеры его несушей части. Переход на более глубокие горизонты сопровождается усложнением горно-технологической ситуации, возрастанием горного давления и, как следствие, ухудшением состояния опорных целиков, повышение устойчивости которых в настоянеє время достигается в основном за счет увеличения плошади их поперечного сечения, что приводит к неоправданным потерян руды. С другой стороны, повреждение буровзрывными работами приконтурного слоя подземных конструкций увеличивает опасность внезапных обрушений.
Недостаточно изучено влияние сейсмики взрыва на целики при отбойке уступа в почве залежи, т. е. в завершающей, наиболее важной стадии оформления целиков, отсутствуют надежные критерии опенки этого влияния. В этой связи исследование сейсмического действия взрыва на опорные целики при почвоуступной выемке полезного ископаемого и разработка способов снижения этого действия с целью сохранения их устойчивости и уменьшения заколооб-разования является важной и актуальной задачей.
диссертация является частьо завершенных научно-исследовательских работ ИГД АН казсср по теме 177. П "Исследование влияния сейсмического действия промышленных взрывов на устойчивость элементов систем разработки".
Цель работы состоит в разработке способов снижения сейсмического действия взрыва, обеспечиваюших устойчивость спорных целиков при отбойке Уступа в почве.
Основная идея работы заключается в установлении закономерностей сейсмического действия взрыва на целкк в крояессе его оформления »і разработке мероприятий по сгяжгЕя» этпгэ действия, позволяющих уменьшить МОИНОСТЬ НаГ!Е2ЯЖй№ ЯЗПЖИПГЭГКГОГО слоя.
- ц -
Задачи исследований;
разработать комплекс методов и средств для оперативного контроля напряженно-деформированного состояния целиков при оформлении их почвоустушшм забоем;
выявить участки целика, наиболее подверженные влиянию сейсники взрыва и установить зависимости действующих в них при отбойке уступа напрядений;
разработать мероприятия по снижению разрушающего действия взрыва на целики и реализовать их в натурных условиях;
Кетоди исследований: обзор и критический анализ исследований по смежным проблемам; шахтные эксперименты с использованием методов подземной геофизики, обработка экспериментальных данных с применением ЭБМ.
Научные положения, защищаемые автором:
максимальные динамические напряжения возникают в оформляемом целике на уровне средней части уступа при обнажении более половины периметра целика, что требует на зтоїі стадии первоочередного осуществления сейсмооберегаюшх мероприятий;
критерием степени сейсмического воздействия на опорный целик служат размеры зоны нарушенных пород в наиболее, слабом сечении, пелгаса;
-снижение сейсмического действия взрыва на целик достигается за. счет уменьшения динамических нагрузок в направлении главных действующих напряжений, путем превентивного образования экранирующих полостей у оформляемых поверхностей.. рационального группирования зарядов и постадийного ококтуривания стенок целика.
достоверность научных' положении,' изложенных в работе, обеспечивается конплексированием геофизических методов, качественной и количественной сходимостью результатов различных методов, а также Резулыатов лабораторного моделирования с натурными данными, подтверждается актами использования результатов исследований на производстве.
Научная новизна работы состоит в следующем:
определена области иелика,, наиболее подверхенные сейсмическому воздействии, а также стадии его оформления, при которых действие взрыва на целик максимально;
обоснована возможность использования в качестве критерия
.-5-
оценки воздействия сейсмики взрнва на опорный целик при отбойке уступа размеров зоны нарушенных пород;
- получены зависимости динамических напряжений, действую
щих в оформляемом опорном целике при отбойке уступа, от массы
взрываемых зарядов и расстояния до забоя.
Личный вклад автора состоит:
в соверпенстповании способов и аппаратура для определения размеров зоны нарушенных пород з массиве;
з разработке способов снижения сейсмического действия на опорные целики при взрывании почвоуступлого забоя и внедрении их в производство;
в разработке способа расчета запаса прочности опорник целиков на основе данных сейскопрозвучшалия;
в установлении зависимостей динамических напряжений, действующих в оформляемом опорном целике при отбойке уступа, от приведенного веса заряда для различиях схем взрывания.
Практическая ценность. На основе проведенных исследований найдены пути снижения влияния сейсмического действия взрыва иа устойчивость элементов горняя выработок, предложены конкретике технические решения, направленные на сохранение устойчивости опорных целиков при почвоуступиоЛ выемке полезного ископаемого, способы определения размеров нарушенной зоны в обнаженном иасснзе и определения запаса прочности ЮШ, выполненные в основном на уровне изобретений, апробированные в условиях Джезказганского месторождения.
Ре злизания работы. В НПО "Джезказганнзеткет" проведена опытно-промышленная проверка способов отбойки мошшх рудних залежей (авт. сз. N1459325 и Н!5'17Ч35>, позволявших снизить сейсмическое влияние проныялешшх пзрывов на мезашомерные целики при взрнвзнии уступа в почве.
На Южно-Джезказганском руднике использован "Способ определения размеров зоны нарушенных пород в обнаженном массиве". Внедрен "Способ оформления нк.Ц, устойчивого против сейсмического воздействия".
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и оосуасдалмсь на I исесоюзном семинаре "Проблемы разработки полезных мскосгг-'-т з, условиях высокогорья" (ФРУНЗЄ. 19S7 г. ), IV Bceccrirt.'s сніг^-:з?є по горной
- б -геофизике (Боржоми. 1967 г. ), конференциях молодых ученых в г. Алма-Ате (1987 и 1990 г. г. ) и в г. Джезказгане (1958 г.), XI Всесоюзном -семинаре по исследованию горного давления и охране капитальных и подготовительных выработок (Фрунзе, 1968 г.), IX Всесоюзной конференции по механике ГОРНЫХ ПОРОД (ФРУНЗЄ. 1989 г), V Всесоюзной семинаре по горной геофизике (Тбилиси. 1989 Г). XI Всесоюзном семинаре по измерению напряжений в массиве горных пород (Новосибирск. 1990 г), XIII Всесоюзном семинаре по исследованию горного давления и охране капитальных и подготовительных выработок (Алма-Ата, 1990 г).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 работ, в том числе 5 авторских свидетельств СССР.
Объем и структура работы. Диссертация изложена на 148 страницах машинописного текста, включает введение, четыре главы, заключение, содержит 33 рисунка. >9 таблиц, список использованной литературы из 115 наименований, приложения.