Введение к работе
Актуальность. Разработка глубокозалегающах руд Талнахско-Ок-'ябрьского местороздения осложняется тектонической нарушенностыа, інсшшм уровнем действующих сжимающих напряжений и сопряжена с опас-юстью горных ударов. Практика рудников показывает, что в таких ус-говиях технология должна содержать в себе специальные элементы зада-'ы от воздействия неблагоприятных факторов.
Пологая залежь высокоценных медно-никелевых руд крупнейшего в 'оссии Октябрьского местороздения расположена на глубинах порядка 1,8-1,5 км и нарушена многочисленными крутонаклоннкми трещинами, ко-орые простираются вдоль фронтов сплошной выемки полезного ископае-;ого. Отработка производится с помощи слоевых и камерных систем с акладкой выработанного пространства твердеющими смесями. Для того, тобы обеспечить безопасность горных работ, предусматривается возве-;ение бетонного защитного слоя над зоной очистных работ путем про-.одки параллельных штреков и последующей их закладки. Шесте с тем, редварительяая надрабогка является опасной' и наиболее трудоемкой ехнологической операцией. Особенно часто и в самой угрожающей фор-:е горное давление проявляется при приближении фронтов защитной вы-мки и крупным тектоническим нарушениям. Вблизи тектонических раз-ывов нередко теряют устойчивость и очистные выработки,.которые соз-аются под закладочным массивом. Исследования напряженно-деформиро-анного состояния удароопасного массива блочного строения, направ-енные на разработку и обоснование безопасных и эффективных способов ащиты зоны очистных работ от проявлений горного давления являются ктуалышми и имеют важное значение.
Результаты диссертационной работы получены при выполнении науч-о-исследовательских программ ВНИМИ, ШКОН РАН, ИГД СО РАН, йнститу-а Шпроникель, Норильского ГМК, входящих в состав отраслевого плана азвития науки и техники Министерства Металлургии России (МП-22.2.2, П-22.0І.06, МП-22.І.4, ) и в хоздоговорную тематику пла-а НГОКР НІЖ (х/д 455-13), (М Госрегистрации 8103788, 01830066360, І8500І9326, 01860029405).
Цель работы. Обоснование технологических схем разгрузки ударо-
пасных массивов блочного строения, обеспечивающих повышение эффектности и безопасности горных работ.
Идея работы. Использовать закономерности напряжения деформиро ванного состояния массива горных пород для совершенствования техно логических схем защиты зоны очистных работ'от проявлений горного давления.
Задачи исследований:
усовершенствовать технологию сооружения сплошного защитного слоя путем проходки выработок вдоль простирания крутонаклонных природных трещин с учетом процессов нагружения и деформирования щ» забойных частей нарушенного массива горних пород;
оценить порядки отработки запасов з районе сброса по фактор ударобпасности на базе изучения механизмов взаимодействия пород крыльев тектонического разрыва;
разработать способы защитной выемки удароопасного блочного массива и обеспечить повышение безопасности и эффективности горных работ.
Методы исследований. Анализ результатов ранее выполненных исследований ншряженно-деформированиого состояния удароопасных - мае сибов блочного строения. Визуальные наблюдения за состоянием под-замных выработок. Математическое моделирование напряженно-деформированного состояния отрабатываемых массивов горных пород. Измерени напряжений, деформаций и смещений горных пород в натурных условиях Статистическая обработка результатов маркшейдерских съемок выработок. Промышленные эксперименты по проверке технологических схем за щитной выемки.
Научные положения, защищаемые автором:
технология предварительного возведения перед фронтом очистных работ в кровле мощной удароопасной пологой залежи бетонного за щитного слоя на глубине 1000-1500 м должна включать на этапе разре ки залежи проведение и закладку передовых штреков шириной 8 м с ос тавлением меяду ними целиков шириной 8 м, а период времени между проведением двух соседних передовых штреков после разрезки рудної массива на всю мощность должен составлять не более 6 месяцев;
в целях обеспечения равномерного режима сдвижения налегающе толщи и устойчивости обнажений искусственного массива технология в емки запасов мощной удароопасной пологой рудной залежи в зоне геологического сброса с углом падения выше 45 должна включать сооружение бетонного защитного слоя одновременно по обе стороны сброса
последующую выемку надработанных запасов, начиная с лежачего крыла;
выемка пологой рудной залезш расходящимися фронтами от крутопадающего сброса или искусственно созданного крутонаклонного плоского ослабления приводит к разгрузке участка рудного массива, граничащего с налегающей толщей пород по плоскости ослабления;
в удароопасном массиве, нарушенном крутонаклонным сбросом шп параллельными и крутопадающими трещинами движение фронта защитной выеглки к сбросу со стороны лежачего крыла или в направлении падения трещин сопровождается относительно частыми мелкомасштабными динамическими разрушениями (типа шелушения и заколообразования), а движение фронта в противоположном направлении сопровождается зависанием консоли пород и приводит к относительно редким, но более интенсивным динамическим разрушениям.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается достаточным объемом и комплексностью экспериментальных исследований, сходимостьи меззду результатами моделирования и данными натурных измерений, промышленным внедрением результатов исследований в практику.
Научная новизна:
определена оптимальная: ширина надрабатываемых штреков, создаваемых через целик на этапе разрезки пологой мощной удароопасной рудной залежи на глубине 1000-1500 м при прочности пород и руд 90-130 МПа, которая составляет 8 м;
выявлено ослабляющее действие передовой выработки сплошного защитного слоя на впереди лежащий массив;
достигнут равномерный реким сдвижения подрабатываемых пород крыльев сброса, обеспечивающий устойчивость обнажений закладки и получаемый за счет одновременной выемки надработанных запасов лежа-
чего крыла. При любых других порядках развития горных работ сдвижение пород крыльев протекает неравномерно, устойчивость обнажений закладки ухудшается;
получен, эффект разгрузки участка рудного массива в лежачем крыле сброса при выемке пологой рудной залежи расходящимися фронтами от плоскости нарушения;
установлено, что при движении фронта защитной выемки к крутопадающему сбросу со сторони лежачего крыла или в направлении падения крутонаклонных трещин в передовых штреках протяженность оча-
гов динамических разрушений составляет 5-15 м, а при движении фронта в противоположном направлении - 30-40 м,. при этом в первом случае частота динамических проявлений выше.
Реализация и внедрение работы; Осуществлено сооружение защитных слоев в панелях 8,9 шахты I рудника "Таймырский" и в панелях 9,11,12 шахты 2 рудника "Октябрьский" на участке крупноамплитудного сброса с углом падения 50-70. При камерно-целиковом порядке выемки возведение защитного слоя выполнено в панелях 13,14,15 шахты 2 рудника "Таймырский". Внедрение разработанного <гпособа защитной выемки позволило получить в 1987-1990 гг. реальный экономический эффект в размере 245 тыс.руб. .
Результаты работы использованы при составлении нормативно-методических документов, действующих на рудниках Норильского ІЖ: "Временной технологической инструкции по разработке сплошных сульфидных руд слоевыми и камерными системами с использованием дистан-ционноуправляемых ногрузочно-транспортных машин на рудниках НІЖ", 1988 г., "Указаний по безопасному ведению горных работ на Талнахс-ком и'Октябрьском месторождениях, склонных к горным ударам", 1990г., а также при проектировании торных работ на Октябрьском месторождении техническими отделами рудников и Институтом Гипроникель и Яо-рильскпроект.
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на XI Всесоюзном семинаре по измерению напряжений в массиве горных пород /Новосибирск, 1990 г./, 71 Всесоюзном семинаре по аналитическим методам и применению ЭВМ в механике горных пород /Новосибирск, 1991 г./, научно-технических конференциях и совещаниях Горной секции НГС НГЖ /Норильск, 1988-1990 г.г./, научных семинарах ИГД СО РАН /Новосибирск, 199Q-I99I г.г./.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 4 статьи, в научных журналах, получено авторское свидетельство на изобретение.
Структура и объем диссертации. -Диссертация изложена на 143 страницах машинописного текста, включая 34 страницы рисунков, 7 таб' лиц на 7 страницах и состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, приложений.
