Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ состояния и изученности исследуемого вопроса 12
1.1. Обзор и анализ отечественной и зарубежной практики разработки крутопадающих месторождений, средней мощности . 12
1.2. Существующие методы и методики определения параметров целиков,при разработке крутопадающих месторождений 14
1.3. Цель и задачи исследований 32
1.4. Методы и методики исследований 33
2. Исследшание распределения напряжений в элементах систем разработки на моделях 35
2.1. Обоснование метода и методики моделирования 35
2.2. Результаты моделирования 37
Выводы 52
3. Совершенствование методики и метода определения параметров целикш при разработке крутопадающих рудных тел средней мощности 54
3.1. Разработка методики определения размеров, междуэтажного целика 54
3.2. Совершенствование метода определения ширины междукамерного целика 57
Выводы 66
4. Горно-геологические и геомеханические условия разработки березовского золоторудного месторождения . 68
4.1. Краткая геологическая характеристика и сведения о разработке месторождения 68
4.2. Лабораторные исследования физико-механических свойств горных пород 78
4.3. Изучение тектоники и трещиноватости массива горных пород 82
4.4. Исследование первоначальных напряжений массива горных пород 88
Выводы 96
5. Промышленная проверка и внедрение результатов исследований на березовском золоторудном месторождении 98
5.1. Определение параметров целиков 98
5.2. Результаты сопоставления расчетных параметров целиков с их фактическими размерами и состоянием устой-, чивости подрабатываемого массива в шахте 109
5.3. Результаты определения напряжений пород в целиках... 112
5.4. Внедрение результатов исследований в производство ... 126
Выводы 138
Заключение 141
Список использованных источников 144
Приложения 155
- Существующие методы и методики определения параметров целиков,при разработке крутопадающих месторождений
- Совершенствование метода определения ширины междукамерного целика
- Лабораторные исследования физико-механических свойств горных пород
- Внедрение результатов исследований в производство
Введение к работе
Основными задачами экономического развития страны на 1981--1985 годы и на период до 1990 года, поставленными ХХУІ съездом КПСС /56/, предусматривается дальнейшее повышение качества и эффективности производства на горнорудных предприятиях, в том числе и на рудниках золотодобывающей, подотрасли. Одним из главных условий повышения качества является более полное извлечение полезных ископаемых.
Средняя глубина разработки на подземных рудниках цветной металлургии СССР в. 1980 г. составила 525 м, а к 1990 г. она возрастет до 800 м. Крутопадающие рудные залежи, средней мощности, в основном, разрабатываются системами с.открытым выработанным пространством и с магазинированием руды. Удельный вес их на предприятиях ВП0 "Союззолото" составляет 45т-50$. При этих система целиках остается .15-40$ запасов.блока. По сравнению с отработкой камер выемка целиков характеризуется более низкими показателями извлечения руды. В обычных .условиях разработки.потери руды при отработке камер составляют 5-8$, разубоживание 4-5$, а при выемке, целиков., соответственно, 30-35$ и 30-40$ /I, 2, 5, 39, 40, 48, 54, 55, 58/. В результате этого снижаются качественные показатели извлечения руды в целом. Как отмечает академик М.И.Агошков /21/, потери руды часто достигают необоснованно больших значений - до 20-40$ запасов блока, разубоживание - 23--25$, особенно при разработке ценных руд, содержащих золото. При продолжающемся увеличении глубины разработки эти показатели могут быть еще ниже.
Одним из путей повышения извлечения полезных ископаемых является усовершенствование методов и методик расчета целиков, применение которых позволяло бы максимально увеличивать камерные запасы и приводило бы в конечном итоге к минимальным потерям и разубоживанию руды. Поэтому вопросы определения минимально допустимых параметров, целиков: при разработке крутопадающих золоторудных месторождений средней мощности являются актуальными.
Золоторудные месторождения имеют ряд особенностей: сложное геологическое строение, наличие высоких тектонических напряже-ний-в горных массивах, разнообразие условий-залегания рудных-тел,.физико-механических свойств пород, многогоризонтная и вы- . борочная выемка запасов,, которые существенно влияют на напряженное состояние целиков и устойчивость конструктивных элементов систем разработки. Типичным и-представительным-золоторудным месторождением, к рут опадающих-рудных тел. средней мощности является Березовокое, разрабатываемое на глубине 262-512. м. Более 70$ подземной добычи руды здесь приходится на системы разработки с. открытым выработанным пространством и смагазинировани-ем руды. В проектах разработки .месторождения размеры междуэтажных целиков рассчитывались по методике С.Г.Борисенко и Е.И.Ком-ского /8/, междукамерных - по методике ВНИМИ /55/ без должного учета перечисленных особенностей. В результате, на верхних горизонтах отмечаются случаи разрушения отдельных участков кровли, междуэтажных и междукамерных целиков: в виде выкрашивания, шелушения, заколообразования и обрушения пород. На нижних горизонтах размеры целиков, наоборот, завышены (около 50% запаса блока), что вызвало увеличение разубоживания и потерь руды в недрах. Поэтому вопрос об определении минимально допустимых параметров целиков для Березовского рудника является столь же актуальным, как и для большинства месторождений подобного типа.
В связи с этим решение этого вопроса производится на примере разработки Березовского рудника.
Вопрос об определении устойчивых размеров целиков исследовался многими авторами (Борисов А.А., Борисенко С.Г., Влох Н.П., Динник А.Н., Ержанов І.С., Жуков В.В., Зубков.А.В.,Иливицкий А.А., Ильштейн A.M., Комский Е.И., Кузнецов Г.Н., Либерман Ю.М., Нестеренко Г.Т., Протодьяконов М.М., Руппенейт К.В., Слеса -рев В.Д.,.Трумбачев В.Ф., Тубольцев.В.М., Турчанинов И.А., Ше-вяков Л.Д., Шерман Д.И.,.Ялымов Н.Г., Бергер Г., Кегель К, Ко-атс Д.Ф., Турнер, Церн Е. и др.). Однако, среди известных методов расчета нет ни одного, который отвечал бы всем требованиям современного производства. Обычно, предлагаемые методы применимы, для какого-то одного, или ряда, однотипных.месторождений.. Зто обуславливается разнообразием горно-геологических и горнотехнических условий месторождений .
Наиболее точные аналитические методы расчета целиков (Борисенко С.Г., Жуков В.В Руппенейт.К.В., Коатс Д.Ф. и др.), учитывающие максимальное число факторов, находятся в стадии совершенствования и пока не получили должного применения. В. условиях многогоризонтной и выборочной выемки запасов,характерных для золотодобывающих предприятий, приходится пока применять более простые методики расчета целиков. За основу, как правило берутся формулы метода академика Л.Д.Шевякова / 77, 82/ куда вводятся различные коэффициенты, учитывающие размеры, угол падения залежи и другие факторы. Известны инженерные методики Борисенко С.Г.,, Гаркуши Г.С, Ильштейна A.M., Либермана Ю.М., Нестеренко Г.Т. и др. /б, 38, 55/. Однако, по этим методикам далеко не всегда можно определить рациональные параметры целиков. В них не отражается зависимость „ взаимного влияния междуэтажного и междукамерного целиков на их несущую способность. Определение размеров целиков ведется от геометрически суммарного действия вертикальных и горизонтальных, напряжений, хотя известно, что они часто уменьшают действие друг друга, особенно вблизи выработок. Такой подход к расчету целиков; при отработке ценных руд, содержащих золото, может привести к определению неоправданно завышенных их размеров. .
Известно, что для массивов рудных месторождений наряду с гравитационными напряжениями характерно наличие значительных намного превышающих их, напряжений тектонического происхождения» В. таких случаях расчеты целиков следует вести не на вертикальную, а на горизонтальную нагрузку с учетом фактических величин первоначальных напряжений, как и предлагают Влох Н.П.,Зубков А.В., Тубольцев В.М. и др. /19, 31/. В настоящее.время, для .условий ... разработки крутопадающих золоторудных тел средней мощности расчетные -определения параметров целиков с учетом фактических.гравитационно-тектонических напряжений, действующих в массиве, не применяются.
Таким образом, обоснование; и разработка методики или усовершенствованного метода расчета, позволяющих достаточно просто и точно определить размеры целиков с учетом максимального коли-честваї влияющих факторов, требует проведения исследований в конкретных горно-геологических и горнотехнических условиях и имеет большое практическое значение.
Целью данной работы является определение минимально допустимых параметров междуэтажных и междукамерных целиков при разработке крутопадающих золоторудных залежей средней мощности для уменьшения потерь и разубоживания руды.
Идея работы - использование зависимостей изменения напря- жений горных пород и учет взаимного влияния междуэтажных и междукамерных целиков на их несущую способность в расчетах минимально допустимых размеров целиков.
В работе применен комплекс методов исследования, включающий: обзор и анализ литературных источников и научно-техническое обобщение ранее выполненных исследований по изучаемым вопросам; моделирование, аналитический и графоаналитический методы при изучении напряжений в элементах систем, разработки, изыскании методик расчета целиков; массовые замеры элементов залегания тектонических нарушений и.трещин при выявлении структурно-тектонических особенностей массива; инструментальные измерения деформаций пород при количественной оценке напряжений массива и целиков; определение физико-механических свойств.пород в лабо-„ раторных условиях; технико-экономический анализ результатов исследований диссертационной работы.
Научные положения, защищаемые в работе, и их новизна: установлены в пределах двух этажей крутопадающих рудных тел средней мощности значения коэффициентов концентрации вертикальных и горизонтальных напряжений в кровле и стенках камер, -отличающиеся тем, что позволяют на различных стадиях выемки запасов выявлять закономерность изменения напряжений в целиках и определять их величины с учетом фактического напряженного состояния массива горных пород; разработана методика определения размеров междуэтажного целика (МЭЦ), отличающаяся тем, что учитывает результирующие величины напряжений в целиках от совместного действия первоначальных вертикальных и горизонтальных напряжений массива горных пород; усовершенствован метод и разработана методика определения ширины междукамерного целика (МКЦ) при разработке крутопадающих золоторудных залежей средней мощности, отличающиеся тем, что впервые ширина МКЦ рассчитывается от размера МЭЦ и его напряженного состояния; произведено обоснование увеличения объема камерных запасов, снижения потерь и разубоживания руды за счет уменьшения параметров целиков на Березовском золотодобывающем руднике, отличающееся тем, что для условий рассматриваемого месторождения расчеты целиков впервые осуществлены с учетом фактических напряжений, действующих в горном массиве и фактора времени.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обуславливается-соответствием используемых математических и физических моделей реальному состоянию массива пород и целиков, подтвержденному, сходностью результатов лабораторных, аналитических, натурных исследований и промышленным внедрением.
Практическая ценность. Усовершенствован метод и разработаны методики определения параметров целиков, использование которых дает возможность оставлять целики с минимально допустимыми размерами. При этом максимально увеличиваются камерные запасы и в .. конечном итоге уменьшаются потери и разубоживание руды. Разработано, согласовано и утверждено в установленном порядке "Временное руководство по определению параметров целиков на Березовском месторождении". Выданы рекомендации по вовлечению в добычу временно законсервированной руды в целиках и по погашению отдельных пустот ранее отработанных блоков способом локализации, не производя их закладки. Предлагаемые усовершенствованный метод и методики определения параметров целиков могут быть использованы при отработке глубоких горизонтов Березовского рудника и на других крутопадающих месторождениях средней мощности (3-20 м) подобного типа золотодобывающих производственных объединений "Кк-уралзолото", "Северовостокзолото", "Запсибзолото", "Енисейзоло-то", "Узбекзолото", "Забайкалзолото".
Реализация работы. На Березовском руднике с использованием усовершенствованного метода, методик, требований "Временного руководства..." составлено II проектов на отработку эксплуатационных блоков, в которых начаты горноподготовительные, нарезные и очистные работы. Это позволит повысить устойчивость элементов систем разработки, уменьшить потери руды в целиках на 3-5$ и снизить разубоживание руды. Ожидаемый экономический эффект составит .150 тыс. руб. в. год. В соответствии с.рекомендациями дополнительно извлечено 76,9 тыс. тонн временно законсервированной руды из целиков и погашено способом локализации без закладочных работ 81,4 тыс. м3 пустоты. В результате этого была снижена себе стоимость, продукции, фактический экономический эффект составил 234,9 тыс. руб.
Апробация работы.. Основные положения работы докладывались. на научно-технических конференциях горного факультета Иркутского политехнического института (г. .Иркутск, 1976-1983 гг.), на конференциях молодых ученых и специалистов Иргиредмета (г.Иркутск 1976-1983 г г.),.на областных научных конференциях (г. Иркутск,. 1977, 1978, 1979, 1981 гг.), на 71 Всесоюзном семинаре по измерению напряжений в массиве горных пород (г.Новосибирск, 1977 г.), на УТ Всесоюзной конференции по механике горных пород (г.Фрунзе, 1978 г.), на Всесоюзной конференции Минцветмета СССР "Методы и технические средства контроля и прогнозирования горного, давления на подземных рудниках цветной металлургии" (пос.Гай, 1979 г.), на Всесоюзной школе Минцветмета СССР "Применение средств контроля и обеспечения устойчивости кровли горных выработок и целиков" (г. Кентау, 1980 г.), на Всесоюзной школе Минцветмета СССР "Обеспечение устойчивости кровли горных выработок и целиков"(г. Кентау, 1982 г.), на УІІІ Всесоюзном семинаре по исследованию горного давления и способов, охраны капитальных и подготовительных выработок (г.Якутск, 1982 г.), в объединении "Уралзолото" и на руднике Березовский (1975-1984 г г.), на заседаниях секции геологии и разработки рудных месторождений НТС Ир-гиредмета и Ученого Совета секции подземной разработки рудных месторождений ИГД Минчермета СССР.
По теме диссертации опубликовано в печати Ч статьи. Работа выполнена в Иркутском государственном научно-исследовательском институте редких- и цветных металлов ВПО СОЮЗЗОЛОТО Министерства цветной металлургии СССР (ИРГИРЕДМЕТ) и Институте горного дела Министерства черной металлургии СССР (ИГД Минчермета СССР). Диссертационное исследование является составной частью научно-исследовательских работ, включенных в тематические планы института "Иргиредмет" в 1975-1984 г г., и выполнялись в соответствии с комплексной программой-КП-2І.Г : "Разработать и внедрить комплекс профилактических мер по предотвращению горных уда» ров, вредных проявлений давления и сдвижения горных пород на предприятиях ВПО "Союззолото" Минцветмета СССР".
Существующие методы и методики определения параметров целиков,при разработке крутопадающих месторождений
Методов и методик расчета целиков известно достаточно много. Поэтому является целесообразным проведение краткого обзора и анализа их при отработке, главным образом, крутопадающих месторождений с целью определения основных направлений их совершенствования для условий отработки золоторудных месторождений средней мощности.
Вопросы расчета междукамерных целиков наиболее полно решены для разработки пологих и наклонных залежей. Решению этих задач посвящены работы Борисова А.А., Ержанова її.С, Ильштей -на A.M., Протодьяконова М.М., Либермана Ю.М., Руппенейта К.В., Рахимова В.Р., Слесарева В.Д., Цимбаревича П.М., Шевякова Л.Д,, Шермана Д.И., Бергера Г., Коатса Д.Ф., Кегеля К., Огаматиу М., Турнера, Церна Е. и др. / 38, 55, 59, 77/.
Одним из признанных и нашедших применение в СССР, является метод расчета целиков для пологих залежей академика Шевякова Л.Д. /77, 82/. Метод разработан на основе идеи, высказанной впервые Турнером (1884 г.), о том, что целики работают на.сжатие и нагрузка.их равна весу вышележащей толщи горных пород. Вертикаль ные напряжения в горизонтальных сечениях целиков считаются распределенными, равномерно или в предположении, что фактическая неравномерность учитывается в расчете запаса прочности. Условие устойчивости целиков по Шевякову Л.Д. представляется в следующем виде по-видимому, принадлежит Кегелю К. (1906 г.)» Заключается оно в предположении, что нагрузки на целики при увеличении угла падения залежи уменьшаются прямо пропорционально коэффициенту, равному косинусу этого угла /77/.
Значительный объем работ по изучению напряжений в целиках наклонных рудных тел выполнен в Институте горного.дела им. А.А.Скочинского. Эти работы обобщены в книге /38/. Расчеты целиков ведутсяавторами от геометрически суммарного действия вертикальных и.горизонтальных нагрузок "средних нормальных напряжений". Авторами приводится зависимость "средних нормальных напряжений" в целиках от, угла падения залежи. Однако остается неясным, что же принимается под "средним нормальным напряжением". Этим понятием заменяется общепринятые-нормальные напряжения. Кроме.того, вертикальные и грризонтальные напряжения, как известно, часто не складываются, а наоборот взаимно уменьшают действие друг друга, особенно вблизи выработок. Определение междукамерных целиков производится, как правило, без учета несущей способности междуэтажных. Авторами /38/. не выявлена зависимость между размерами междукамерного.и междуэтажного целиков.
Борисенко С.Г., Сорокин А.Д., Каленченко А.Н. /7, 10/ исследовали влияние угла падения залежи на напряжения в целиках моделированием методом фотоупругости. Были испытаны модели с двумя камерами при углах падения залежи 0, 50, 90. Результаты исследований показали, что с увеличением угла падения залежи напряжения в целиках существенно снижаются. В этих работах приводятся только общие закономерности изменения напряжений для частных случаев и не даны рекомендации по использованию их для расчета целиков на прочность.
Борисенко С.Г., Гаркуша Г.С. исследовали напряжения в междукамерных целиках по методу конечных элементов для двух расчетных схем: слепая залежь и залежь, выходящая на поверхность /6/. Последняя задача решена для весомой полуплоскости. Установлено, что концентрация напряжений резко снижается по мере возрастания угла падения залежи и подчиняется экспоненциальной зависимости. Предложено размеры междукамерных целиков рассчитывать по методу Шевякова Л.Д. для горизонтальных залежей и переходить к размерам целиков при крутом падении с помощью формул, в которых вводятся коэффициенты, учитывающие уменьшение напряжений в целиках по сравнению с напряжениями при горизонтальном залегании. Потолочисна камер относилась к элементам конструкции не несущим нагрузки. Расчеты целиков производились от действия только литостатических напряжений.
Большой объем исследований по установлению параметров целиков при камерных системах.разработки руд цветных металлов.выполнен институтом ВНИМИ./55/. Группа авторов Нестеренко Г.Т., Ско-зобцев Б.С, Палий В.Д. и др. предлагают расчеты целиков при наклонных и крутопадающих рудных телах производить на основе.принципа Турнера-Шевякова. При этом предполагается, что нагрузка распределяется на междукамерные и. междуэтажные целики пропорционально их грузовой площади. Ширину междукамерного целика при системах разработки с открытым выработанным пространством и с ма-газинированием руды рекомендуется определять по формуле
Совершенствование метода определения ширины междукамерного целика
Определение ширины междукамерного целика предлагается про» изводить на основе усовершенствования расчетного метода применительно к условиям отработки крутопадающих рудных тел средней мощности при значительных тектонических напряжениях массива горных пород. Согласно расчетной схеме метода академика Шевя-кова Л.Д. целики можно рассчитать от действия вертикальной нагрузки налегающей толщи пород на горизонтальную площадь целиков (см.разд.1.2). При маломощных горизонтальных пластообраз-ных залежах из-за небольшой высоты целика в формуле (I.I) вторым слагаемым можно пренебречь. Тогда условие для устойчивых целиков будет иметь вид где о - площадь сечения горных пород, приходящаяся на один . целик,,, м ; f - средний объемный вес пород налегающей толщи,МН/м3; /-/ - глубина горных раб от, м ; с 2 О -площадь горизонтального сечения целика, м ; бсж - предел прочности на сжатие в образце, МПа ; A3 - коэффициент запаса прочности. При отработке крутопадающих рудных тел средней мощности в условиях высокого тектонического поля напряжений на устойчивость целиков (см.разд.2) значительно влияют горизонтальные первоначальные напряжения массива.
По этому размеры целиков следует определять от действия горизонтальных напряжений на вертикальную плоскость рудных тел рассматривать как подобие горизонтальной плоскости пласта, а действие горизонтальных первоначальных напряжений заменить действием вертикальных напряжений, то формула (3.3) примет вид где $6 вертикальная площадь обнажения горных пород,при- 2 ходящаяся на один целик, м ; бг - первоначальные горизонтальные напряжения массива горных пород, МПа ; Ьg - вертикальная площадь целиков, м . Величину -=j можно заменить значением предела прочнос-"3 ти пород в массиве б оп Сделав такое допущение и разделив левую и правую части неравенства (3.4) на Se » получим Исходя из условий отработки крутопадающих рудных тел средней мощности системами с открытым очистным пространством или а магазинированием руды (рис.3Л), выражение можно пред- ставить формулой - высота междуэтажного целика,равная м ; rlj - высота надштрекового целика, м ; В неравенство (З.б) необходимо ввести коэффициенты, учитывающие влияние вертикальных напряжений ( А/ ), и неравномерность распределения горизонтальной нагрузки при различном числе отработанных этажей ( К2 ). В этом случае расчетная формула примет вид После соответствующих преобразований формулы (3.6) ширину междукамерного целика можно определить из выражения
Коэффициент /С/ , учитывающий влияние вертикальных напряжений, можно определить исходя из следующего. Вертикальные напряжения наибольшее влияние оказывают в центральном участке междуэтажного целика, максимально удаленном от междукамерного целика. Здесь фактические напршкения целика расачитьшаются по формуле (3.2). Преобразуем эту формулу Сомножитель гк г в уравнении (3.9) характеризует величины напряжений в междуэтажном целике от действия первоначальных горизонтальных напряжений, а сомножитель ледний является коэффициентом К] . В этой связи коэффициент К і следует рассчитывать из выражения Для условий отработки крутопадающих рудных тел средней мощности значения коэффициента К1 можно определять по графикам, приведенным на рис.3.2, 3.3. Они разработаны на основе графиков, показанных на рис.2.3 для отношения первоначальных горизонтальных напряжений к вертикальным, равных 1,0, 1,5, 2,0, 2,5, 3,0 и различной выемочной мощности 5, 10, 15, 20 м. Величины коэффициентов К2 , характеризующие влияние неравномерности распределения горизонтальных напряжений при различном числе отработанных этажей., предлагается вычислять из выражения где Кгкі - коэффициент концентрации горизонтальных напряжений в центральных междуэтажных целиках при С -том числе отработанных этажей ; КгКоо - коэффициент концентрации горизонтальных напряжений в центральных междуэтажных целиках при большом количестве этажей, когда напряжение; в них соответствует расчетной, схеме Шевякова Л.Д. Величины Кгк. и Кгк можно определять по данным
Лабораторные исследования физико-механических свойств горных пород
В процессе лабораторных исследований, определялись прочностные и упругие свойства пород: коэффициент Пуассона ( JA ), модуль упругости ( SL ), пределы прочности при одноосном сжатии ( бсм ) и на разрыв ( бр ). Кроме того, изучались упругие деформации горных пород при больших нагрузках, близких к разрушающим, а также микросейсмические характеристики. Изучение, указанных свойств производилось, главным образом, на образцах, отобранных на участках инструментальных определений напряжений горных пород по известным методикам /3, 37, 53, 64, 80/.
Испытания на определение JA , L, , бсж осуществлялись на образцах пород с использованием 100-тонного гидравлического пресса. Для замера деформаций образцов применялись тензо-метрические датчики сопротивления типа 2ПКБ-20-І00ГВ. В качестве регистрирующего устройства использовалась тензостанция ИИД-З конструкции ИГД СО АН СССР. Значения up определялись методом раскалывания соосными клиньями с радиусом закругления 3 мм.
Результаты определения прочностных и упругих свойств пород приведены в табл.4.2. Оценка точности этих результатов произведена по известным формулам математической статистики /65/.
Исследования упругих деформаций горных пород при больших напряжениях, близких к разрушающим, производились в следующем порядке. На образцах пород под прессом давалась нагрузка, равная 70$ от разрушающей, которая затем постепенно снижалась до нуля. После этого производились повторные нагружения, по своей величине превосходящие предыдущие нагрузки. В процессе указанных испытаний фиксировались деформации исследуемого образца по наклеенным на него тензометрическим датчикам. Анализ результатов исследований показывает, что для сланцев и гранитои-дов имеет место линейная связь между напряжениями и деформациями до 70-80$ от разрушающей нагрузки (рис.4.б). Значения модуля упругости при повторном нагружении до указанных нагрузок почти не изменяется, а имевшийся разброс данных не превышает 5%.
Институтом "Иргиредмет" /34, 81/ с участием автора были изучены микросейсмические свойства горных пород по методике Мусина А.Н. /53/. Установлена характеристика связи количества звуковых импульсов в минуту и состоянием равновесия горных пород (табл.4.3). Данные этой таблицы хорошо согласуются с результатами аналогичных исследований /14, 53, 70/ и могут быть
Тектонические нарушения и трещиноватость горных пород оказывают большое влияние на устойчивость целиков и распределение горного давления. Поэтому были проведены комплексные исследования, которые включали в себя: определение элементов залегания трещин и тектонических нарушений, их линейных параметров, расстояния между ними, характера поверхности трещин и смести-телей нарушений, формы и размеров структурных блоков пород; описание и анализ случаев обрушения, сдвижения, "шелушения", заколообразования и других проявлений горного давления /22, 39, 44-47, 81/.
Замеры элементов залегания трещин и тектонических нарушений производились горным компасом. На некоторых участках месторождения элементы залегания тектонических нарушений определялись на основе теодолитной съемки.. Обработка результатов, наблюдений, проводилась по известным методикам.
Как показали результаты исследований, Березовокое место-рождение характеризуется сложной тектоникой. На месторождении выделено 4 группы тектонических нарушений (см.рис.4.1), 12 систем трещин во вмещающих породах и 12 систем - в рудных дайках. Классификация тектонических нарушений и их элементы залегания приведены в табл.4.4.
Системы трещин были определены по результатам 5400 замеров их элементов залегания. По азимуту простирания они объединены в 4 группы: субширотную, северо-западную, северо-восточную и субмеридианальную (табл.4.5, 4.6). Как во вмещающих породах, так и в рудных дайках наблюдаются одни и те же системы трещин. Во вмещающих породах углы падения систем трещин более, выдержаны и, в основном, колеблются в пределах 50-70.
В рудных телах в каждой системе трещин выделяются подсистемы о пологими углами падения, количество которых составляет 26,4$ от общего количества трещин. Видимые линейные параметры трещин во вмещающих породах меньше линейных параметров трещин, развитых в рудных дайках. Средняя длина их во вмещающих породах колеблется от 0,4 до 1,3 м, ширина - от 0,7 до 3,0 мм. В рудных дайках длина равна.О,7-2,0 м, ширина 1,0-4,0 мм. Расстояние между трещинами колеблетоя от 7 до 60 см. Наибольшим развитием во вмещающих породах пользуются системы трещин 3, 4 - 24,7$, 7-8 - 15,5$; в рудных телах - оиотемы 9, 10 - 16,1$ и И, 12 - 33,6$.
Пересечение систем тектонических нарушений І, П, Ш, ІУ групп обуславливают появление разных по величине тектонических блоков. Блоки первого порядка имеют от сотен метров до 3-5 километров; в поперечнике. Структурные блоки второго порядка имеют размеры в горизонтальной; плоскости 130-500 м, в вертикальной - 30-ІООм. Пересечение систем трещин ограничивают тектонические блоки третьего порядка, которые во вмещающих
Внедрение результатов исследований в производство
По результатам исследований разработано "Временное руководство по определению параметров целиков на Березовском месторождении" /21/. Руководство согласовано с проектным институ-. том "Унипромедь", с Управлением Свердловского округа Госгортех-надзора СССР, утверждено 7 мая 1982 г. главным инженером объединения "Уралзолото". Предлагаемые методики по сравнению с ранее применяемыми на предприятии позволяют уменьшить высоту междуэтажного целика в среднем на 2,2 м, ширину междукамерного -на 4,1 м (табл.5.9), Уменьшение; размеров целиков, не снижает устойчивости элементов систем разработки. Подрабатываемый массив будет более устойчив, так как целики рассчитываются по предлагаемым методикам с учетом фактического напряженного состояния и фактора времени. Хорошая надежность их определения подтверждается результатами исследований., приведенных в разд.5.1 - 5.3. Запас руды в целиках в зависимости от глубины разработки ранее был в среднем 38,6$ (рис.5.15) запаса блока.
При расчете целиков по рекомендуемым в диссертации методикам он значительно меньше и равен 31,7$. В среднем для горизонтов 112—512 м уменьшение запаса руды в целиках составляет 7,0$ (см.табл.5.9) это позволит повысить качественные показатели извлечения руды. Расчеты показывают, что если потери руды при отработке камеры.составляют 5-8%, а при выемке целиков 30-35$ ( см. разд.1.1), то указанное изменение запаса руды в целиках позволит уменьшить потери руды в среднем на 1,8$. Если целики по горно-геологическим условиям невозможно отрабатывать, то уменьшение потерь руды составит 7,0$. Следовательно, в целом по месторождению уменьшение потерь руды будет в пределах от 1,8 до 7,0$. Разубоживание руды, которое в среднем составляет при отработке камер 4-5$, а при выемке целиков 30-40$ (см.разд.1.1), в результате указанного снижения запаса руды в целиках может уменьшиться на 2,1$. С использованием руководства на 10.11.83 г. составлено II проектов на отработку эксплуатационных блоков (прил.5 ) : дайка Перво-Павловская - геологические блоки (г.б.) ІІ8-П7 в этаже 462-512 м; г.б. ПО в этаже 206-262 м ; г.б. 121 в этаже 462-512 м; г.б. ИЗ в этаже 462-512 м; г.б. 112 в этаже. 462-512 м; г.б. 114, 115, 116 в этаже II2-2I2 м; г.б. 114, 115 в этаже 462-512 м ; дайки Перво и Второ-Павловские - г «.б. 108-109 в этаже 462-512 м; дайка; Второ-Павловская - г.б. III-II5 в этаже 462-512 м; красичная жила Первомайская в этаже 262-314 м; красичная жила I79-I в этаже 262-314 м. В указанных эксплуатационных блоках будут оставлены целики размерами меньше, чем по техническим проектам /23-26/ ; междуэтажные целики в среднем на I м, междукамерные целики на 1-2 м. Расчеты, произведенные для конкретных горнотехнических условий проектируемых блоков, показывают, что потери руды снизятся на 3-5$, т.е. в пределах, предусматриваемых в диссертационной работе.
Вследствие, этого уменьшатся и потери метала; в недрах. Зная величину добытого металла из потерь, величину ожидаемого экономического эффекта; можно подсчитать по "Методике по определению экономической эффективности использования новой технике, изобретений и рационализаторских предложений, в: цветной металлургии СССР",.утвержденной, заместителем Министра цветной металлургии СССР Бородаєм В.В. 14 апреля 1982 г./52/, по формуле где J - годовой экономический эффект, руб ; Д - металл, добываемый: без учета рекомендаций, исследований,, гр ; АН - добытый металл из потерь в целиках, гр ; З. - произведенные затраты на грамм металла, руб. ; Ц - оптовая цена единицы продукции (грамма металла), руб ; 32 " приведенные затраты на грамм металла, добытого с учетом рекомендаций исследований, руб. Приведенные затраты определяются из выражений.; где Of - себестоимость грамма металла, руб. ; JF - нормативный коэффициент эффективности капи-н тальных вложений ; / - удельные капитальные вложения в производственные фонды на единицу годового выпуска продукции; Ср С. Сґпр- себестоимость грамма металла, добытого с учетом рекомендаций исследований, руб.; Сто " затРаты на погашение: горноподготовительных работ на грамм металла, добытого с учетом рекомендаций исследований, руб. Расчеты по формулам (5.2, 5.3) показывают, что при уменьшении потерь руды в целиках на 3% и экономических показателях /\i , 3f , Ц 32 С2 , Ен , К рудника за 1982 г., ожидаемый экономический, эффект составит 150 тыс.руб. в год (см.прил.5). Эксплуатационные блоки, проектируемые с использованием руководства /21/ будут отработаны в 1985 г. и позже. В период проведения исследований предприятию были даны рекомендации по вовлечению в добычу временно законсервированной руды в целиках и по погашению отдельных пустот ранее отработанных блоков способом локализации не производя их закладки. По результатам внедрения этих рекомендаций получен реальный экономический эффект (см.прил.5). Временно законсервированнные запасы (неактивные) были предложено вовлечь в добычу в эксплуатационных блоках 5 и б дайки Севастьяновская гор.170-210 м (рис.5.16). Средняя мощность дайки 10 м, угол падения 70. Блоки отрабатывались системой с ма-газинированием руды при высоте этажа 40 м. Между блоками был оставлен междукамерный целик шириной 9 м. Над блоками на высоту 15 м имелись балансовые запасы руды, которые, как и запасы в междукамерном целике .числились временно неактивными.
