Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ . Месторождения полезных ископаемых в ряде регионов России разрабатываются на глубинах до 400-1200 м в условиях тектонической активности и значительной нарушенности массива горных пород. Это ухудшает горно - геологические условия и ведет к росту горного давления. Концентрация напряжений в массиве горных пород приводит к возникновению различных форм динамических явлений от стреляний до ударов горно - тектонического типа, что весьма отрицательно сказывается на технико-экономических показателях работы горнорудных предприятий, а также безопасности людей.
Железорудные месторождения Горной Шории Кондомской группы приурочены к сейсмоактивной Алтае - Саянской складчатой области, лежащей в зоне длительно развивающегося глубинного разлома, вызывающего давление по структурным швам тектонических блоков. Наличие геологических нарушений, скальных разномодульных пород, способных накапливать потенциальную энергию упругого сжатия, неоднородности полей напряжения в массиве горных пород, технологических особенностей отработки месторождений, являются одними из причин возникновения динамических явлений. Типичным примером может служить Таштагольское месторождение, расположенное в непосредственной близости от эпицентральной зоны землетрясения. На месторождении зафиксированы все виды динамических явлений, в том числе 18 горных ударов и ударов горно- тектонического типа, значительная часть которых приурочена к районам геологических нарушений.
Поэтому, задача управления горным давлением при установлении основных закономерностей распределения динамических явлений в массиве горных пород, особенно в районах тектонических нарушений, является весьма актуальной .
Основой диссертации послужили материалы исследовательских работ на шахте Таштагольского рудоуправления, выполненных по решениям производственных совещаний и комплексных научно - исследовательских работ, в рамках тем ГКНТ СССР и АН СССР :"Создание интенсивных методов под-5емной разработки рудных месторождений на больших глубинах" (1987-1990 г.г.); "Создать и внедрить эффективную и безопасную технологию ведения горных работ, систем автоматизированного прогноза удароопасности при раз-эаботке удароопасных рудных и нерудных месторождений и строительстве тодземных сооружений" (1986-1990 г.г.), утвержденной постановлением ГКНТ СССР от 29.10.85 г. № 552.
Диссертация является частью завершенных научно-исследовательских ра-5от по темам: "Разработка методических указаний, создание новых и выбор
существующих средств контроля состояния налегающих пород при отработке слепых залежей на рудниках АО "Сибруда" (1994 г.); "Исследование вопросов сокращения запасов руд в предохранительных целиках под сооружения и объекты подземных рудников Сибири с учетом допустимых и предельно допустимых деформаций сооружений" (1995 г.); "Исследование деформированного состояния массива при отработке предохранительного целика северного фланга Таштагольского месторождения"(1996 г.);"Методические указания по контролю состояния налегающих пород при отработке слепых залежей на рудниках АО "Сибруда" (1996 г.); "Изучение напряженного состояния массива, совершенствование методов прогноза и мер борьбы с горными ударами на рудниках Горной Шории" (1995, 1996 ,1997 г.г.), выполненных при непосредственном участии автора.
ЦЕЛЬЮ работы является установление основных закономерностей распределения динамических явлений в районах геологических нарушений для учетг их влияния на технологические процессы, прогноза на этой основе горных ударов и разработка профилактических мероприятий по безопасной отработке мощных железорудных месторождений.
ИДЕЯ РАБОТЫ заключается в использовании экспериментально установ ленных закономерностей распределения динамических явлений в районах гео логических нарушений для прогноза этих явлений и управления горным давле нием при разработке месторождений с массовым обрушением руд.
-определить влияние геологической структуры месторождения и технологи ведения горных работ на интенсивность динамических явлений;
-установить основные закономерности распределения динамических явленні в районах геологических нарушений на удароопасном месторождении;
-осуществить прогноз динамических явлений при ведении горных работ і зонах влияния геологических нарушений;
-разработать способы управления горным давлением в массиве горных поро, с учетом влияния геологических структур месторождения.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ включают: анализ и обобщение материало отечественного и зарубежного опыта разработки месторождений полезных ис копаемых в сложных горно-геологических условиях, теоретические и экс-пери
Ментальные ИССЛеДОИаіІИЯ В ПрОИЗВОДСТВеННЫХ УСЛОВИЯХ, С применением Ч1К
ленных методов, статистической обработки данных натурных паблюдсіші экспериментальных данных о массиве горных пород с использованием і -софі зических методов измерений, аналитических исследований полей шшряженл для реальных геологических условий рудных месторождений.
ОСНОВНЫЕ НАУЧНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, ЗАЩИЩАЕМЫЕ ЛВЧХ)1'()М: -при подготовке и отработке технологических блоков в районе шахтного (к ля месторождения до тектонических разломов наблюдается рост суммарно сейсмической энергии динамических явлений и их количества, за разломам
- уровень сейсмической энергии динамических явлений и их количество снижаются;
-сейсмическая энергия динамических явлений в массиве горных пород в воронке взрыва, ограниченной крупным геологическим нарушением, локализуется в трех характерных зонах с увеличением и снижением энергии в каждой из них;
- уровень удароопасности массива горных пород определяется порядком от
работки технологических блоков и взаимным расположением геологических
нарушений, зон опорного давления и очередностью технологических операций
ДОСТОВЕРНОСТЬ НАУЧНЫХ ПОЛОЖЕНИЙ подтверждается:
использованием при проведении натурных исследований комплекса широко опробованных методов и аппаратуры за контролем напряженно-деформированного состояния массива;
многочисленными и длительными измерениями в натурных условиях ( более 20 лет для Таштагольского месторождения) поведения массива горных пород в условиях неоднородных полей напряжений;
положительными результатами принятых технологических решений для безопасной отработки удароопасных ^железорудных месторождений Горной Шории.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА работы:
установлено влияние геологических нарушений на геомеханическую обстановку на месторождении при подготовке и отработке технологических блоков: соответственно рост и снижение суммарной сейсмической энергии динамических явлений, электросопротивления и деформации в массиве горных пород в направлении блоков до и за пределами тектонических нарушений;
установлены закономерности распределения динамических явлений с различной сейсмической энергией в массиве горных пород в районе геологических нарушений при ведении горных работ в зависимости от местоположения технологических блоков и энергии взрывов;
установлен механизм формирования динамических явлений в массиве горных пород в воронке взрыва, ограниченной тектоническим нарушением;
-выявлено влияние порядка и очередности отработки технологических блоков, включающих разрезку нижележащих горизонтов, оформление воронок под оудущей компенсационной камерой, частичное оформление компенсационной камеры, оформление компенсационного пространства под панелью блока и компенсационной камеры с учетом взаимного влияния геологических нарушений и зон опорного давления на уровень удароопасности массива горных пород.
ЛИЧНЫЙ ВКЛАД АВТОРА состоит :
- в обобщении исходной геологической и геомеханической информации о эудных месторождениях Горной Шории и изучении взаимодействия природных и техногенных факторов;
- в выявлении основных закономерностей распределения динамических яв
лений в массиве горных пород в районе геологических нарушений при ведении
горных работ;
- в разработке профилактических мероприятий по безопасной разработке мощных железорудных месторождений. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ работы:
установлены закономерность распределения динамических явлений с различной сейсмической энергией в массиве горных пород в районах геологических нарушений при обрушении технологических блоков и механизм формирования этих явлений в пределах предполагаемой воронки взрыва;
выполнен прогноз динамических явлений при отработке технологических блоков, учитывающий фактор местоположения геологических нарушений;
установлено влияние технологических процессов, включающих подготовку к отработке блоков, на уровень удароопасности массива горных пород;
- разработаны рекомендации по предупреждению горных ударов, включающие порядок отработки технологических блоков на месторождении, которые могут быть использованы, кроме Таштагольского рудника, на других горнорудных предприятиях, находящихся в активных геологических зонах. РЕАЛИЗАЦИЯ РАБОТЫ в промышленности:
Научные результаты и практические рекомендации, разработанные автором, нашли применение и внедрены на удароопасных рудных месторождениях.
Автором, или при его участии, подготовлено более 20 специальных заключений и рекомендации по вопросам прогноза и предупреждения динамических явлений, экономический эффект от внедрения которых составил более 74 млн. руб. ( в ценах 1997 г.)
Научные разработки и положения диссертации использованы при составлении нормативно-методических документов. Отдельные положения исследований автора нашли применение в геомеханическом обосновании проектной документации отработки глубоких горизонтов шахт АО "Сибруда". АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ Основные положения диссертационной работы докладывались, обсуждались и получили положительную оценку на Всесоюзном симпозиуме пс горным ударам и выбросам в шахтах "Теоретическое обоснование, предупреждение и обеспечение защиты" (Санкт-Петербург, 1994 г.); Всероссийско? конференции "Управление напряженно-деформированным состоянием массива горных пород при открытой и подземной разработке полезных ископаемых' (Новосибирск-Екатеринбург, 1994 г.); Международном симпозиуме "Пробле мы безопасности при эксплуатации месторождений полезных ископаемых і зонах промышленных агломераций" (Москва - Пермь, 1995 г.); на заседания; комиссий по горным ударам АО "Сибруда" (Новокузнецк, 1985-1997 г.г.) технических совещаниях комиссии по горным ударам Таштагольского рудо
управления (1985-1998 г.г.); на семинаре "Управление напряженно-деформированным состоянием массива скальных пород при разработке полезных ископаемых и строительстве подземных сооружений" (Екатеринбург, 1996 г.); Всероссийском научно-техническом совещании "Геофизические методы при разведке недр и экологических исследованиях" (Томск, 1996 г.); Международном симпозиуме "Горные науки на рубеже XXI века" (Москва - Пермь, 1997 г.); Всероссийском совещании по проблемам геодинамической безопасности (Екатеринбург, 1997 г.).
