авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |   ...   | 8 |

«М ИНИ СТЕРСТВО ЭН ЕРГЕТИ КИ РО ССИ ЙСКОЙ Ф ЕДЕРАЦИИ РОССИ ЙСКАЯ АКАДЕМ ИЯ НАУК Н А У Ч Н О -И С С Л Е Д О В А Т Е Л Ь С К И Й И Н С Т И Т У Т Г О РН О Й Г Е О М Е ...»

-- [ Страница 4 ] --

слабоволнистое 2. С охранение напоров - Восточный участок борта (разв. л. V ”).

залегание в леж ачем боку К окш ау - С еверо-восточны й участок борта 0-20° м есторож дения. (набл. л. Е).

3. Разуплотнение К аош он - Западны й участок борта (разв. л. XV I. X IX ).

и набухание глинистых - Восточны й участок борта (разв. л. X V I).

пород в уступах.

4. Ф ильтрационны е Н азы онг - Ю жный нерабочий борт.

Висячий бок месторождения:

деф орм ации Д еонай - С еверо-западны й участок борта (поверхностная эрозия, оплы вание, суффозия (набл. л. Е п).

К аош он - Ю жный участок борта и т.д.).

(разв. л. X IIй, XII).

Н азы онг - С еверны й рабочий борт.

П римечание. * - Значения допустимых деф орм аций долж ны определяться для конкретных горно-геологических условий.

При сложном залегании слоев в борту (при наличии синклинальной структуры, участков согласного и несогласного залегания слоев в пределах одного геологичес­ кого разреза) происходят локальные деформации борта (например, на западном борту карьера Хату - наблюдательная линия А).

О ценке устойчивости бортов карьеров и определению максимальных пара­ метров устойчивых откосов предшествует районирование поля карьера по усло­ виям устойчивости бортов на основе анализа геологических, гидрогеологических и горнотехнических факторов, оказывающих влияние на устойчивость откосов.

П ри районировании поле карьера делят на участки, каждый из которых имеет относительно выдерж анное структурно-тектоническое, литологическое строение и однородные гидрогеологические условия [1].

Группировка угольных карьеров Вьетнама - Хату, К окш ау, Деонай, Назыонг, Каош он, Нуйбео по условиям устойчивости бортов, проведенная по имеющимся геологическим, инж енерно-геологическим и гидрогеологическим данным, уточ­ ненным в 2002 г., приведена в таблице 2.

Все месторождения, разрабатываемые рассматриваемыми карьерами (кроме Назыонга), характеризуются сложным и очень сложным строением массива горных пород, а именно, изменчивым залеганием слоев, наличием больш ого количества складчатых и разрывных нарушений в пределах прибортовых массивов;

лишь от­ дельные редкие участки бортов карьеров имеют относительно спокойное залегание слоев при отсутствии разрывных нарушений. Значительное влияние на устойчивость бортов рассматриваемых карьеров оказывают гидрогеологические условия.

В предлагаемой группировке разделение прибортовых массивов произведе­ но, в первую очередь, по показателю прочности пород, слагающих угленосные толщи. Угленосные толщи сложены в основном песчано-глинистыми породами различной степени литификации, различных гранулометрического и веществен­ ного составов, с различным составом цемента и типом цементации.

Н а рассматриваемых угольных карьерах Вьетнама имеют развитие песчано-гли нистые породы двух групп по прочности - со сцеплением в образце С() более 50 кг/см и сцеплением Сп равным 5-50 кг/см2.

, Так, сопротивление одноосному сжатию (а сж и сцепление в образце (С0) проч ) носцементированны х скальных и полускальных пород угленосных толщ имеют следующие значения: на карьерах Хату и Нуйбео - стсж = 200-700 кг/см2, С() = 50 170 кг/см2;

на карьерах Кокшау и Деонай - стсж = 250-1000 кг/см2, Сп = 60-275 кг/см2;

на карьере К аош он - а сж = 670-1370 кг/см2, С() = 130-400 кг/см2. М есторождение Назыонг сложено преимущественно полускальными породами прочными и сред­ ней прочности: с сж = 40-300 кг/см2, С(| = 10-80 кг/см2.

Присутствие слабых пород (С0 менее 5 кг/см2)в бортах возможно на верхних уступах карьеров, как составной части покровных четвертичных отложений. Сла­ бые породы, представленные брекчией трения пород угленосной толщи, имеют развитие в тектонических зонах;

так, например, на северном борту карьера Хату, в пределах зоны тектонического нарушения А-А (С(| = 0,4 кг/см2).

В группировке каждая группа прибортовых массивов разделена на три подгруп­ пы по показателю структурно-тектонического строения массива - по значению угла падения слоев в угленосных толщах как в таблице 1, и также учитывается направле­ ние падения слоев относительно борта (при их простирании, близком к простиранию борта).

Существенное влияние на устойчивость бортов угольных карьеров Вьетнама оказываю т гидрогеологические факторы.

- 114 (N xJ С ctf - са C ЗО Я n Я о «о со я 23 — С Я CL я* О S _ Су Яо s ;

S иC 8 ?5 Я из * l Н ;

зя а- к 5sz 5 3 ^11 ус о =:

о о н^. ОV иD ^ - сх пЧ ЭS C) и L _о к ОS Я i=: s со т ю я О 5ё я я з Си а. я о.

a S^ 2' я о S Xш I Iс x ю O —.я * О СО.

•e* У CЕ= Я cj ^ 3 Оо И cd ft « Щ fc О ш О- оу о a) аз ооя й» ? § “ зЯ я я CQ х О Во н но s H Ц E и§ и -ч о 3сЬ 1»2 О с ? Cl о вя D- 5 ь Я ю Q. g ц- ^^ к г. • 5 0 ян а сг ЧЙ О Я °§ я U 0) S я Si но я о а 3 S б.

ю 1 са зЯ Я я $ 1 1 Е О § я я яя 3я 0 Q я о;

CL о iH T y p e ) О0 J g о = т а СО ) яч * 5-Ё я О Яя к я3 Й ?.

я cc о 2 и С С о я о 0 ° Е. 5 f _ c 03 Я ) яч У t га S н _ 8 Ё»

§ § а.

9 - я CL О _ с^ g - ~ о QJ Sfe *5 9 я оЩ Сn Q, * j- тъ л Q. О я оS a. Q- о. 5 е w S ев I к о о о " 1 я НСню ^X w Q. « я О S m CQ са а: S и са « § H a;

8 E ce 5^ 1Ь •fr кg ь Оя S s C зЯ L Sg ) „C Q S 3 Яя сО * и Оо яя л cf 0 C 1i о 11 )D a) Я5 5 ЭЭ sr Lс и QJ Q. C ) 2 = IЯ CS Lи о UM яЯ с У га L C я °2 я «Я 0о 5 2О к s и H Q.

3 га X Я ) sс о о га to "!

= о -а яяяS я_ я го А u a. я «я a) о 0 04 ) ) -л I CCяL ё S О || x -i l -а О е;

0 Я С. О. н Г ) го О ja 1I га ) га ы C t— га S| l §C яL иs s^ яС ою кu я ь бГ у о я га Я vK 5— s Cw Q о яя о о 0) 2 Q 2 ) го О 05 d га Si о« г 3V О CО R* я 1О а О о УCг ёо = S оО l с Р- н * ct и а с( йг « 2 ъ Ё т- О са G а 5 “ Я Н о Оя mr 2s а° го 2о r IS S* си о §H иSi, Xя co a s. “ 1 I — I 4 Я CL si Ь Я= п ° *2 а. = *K о X 2s ю о Q ne XCO J §I ? ь * я - О.

c3 -Q (U * Сн с5 CO, м о e-f CL §* Б Ю ч "° °л с С a.

о U о. л ^ Ч с sа -с Шо 1 & л *а go. ь =0 ) ^I о. 2 ^ s О- I ^ I *§!

Ч оs Й I IF 1 о 2 1 1^ о ^ § a ° § Е Я 3 S ’S. S га X си C (U L а.^ Й = § а § а ? 8 ОЯ си а-а | О.. «и Ёё 5С 0 а =s ) « 5« 0 й) (U Я сZ°о ) S S" О П ЛЙ B.-S I V Ьз Н ^ О ° я я ffl ^ о S ^тSн i k5 =:

1о я §В и § XI о) о э а Сь cl ь 3 О Ои С t? о;

Э LS яl о C§ 03 t=I оз г;

га са Я C ^ g-o C О L rv и са го га и g s С С U СО и о иГ * Я -115 Окончание таблицы Группа карьеров П одгруппы участков бортов угольных карьеров по условиям залегания и углу падения слоев ((3) в прибортовых массивах;

по прочности пород характеристика слож ности геологического строения (тектонической наруш енное™ );

гидрогеологические факторы (в образце).

Горизонтальное, пологое, волнистое Л итологический тип Н аклонное моноклинальное, К рутое и вертикальное залегание слоев;

слагающ их борта карьеров мульдообразное залегание слоев;

м оноклинальное, складчатое р = 0-20° пород Р = 20-50° залегание слоев;

р = 50-90° Н уйбео - Западны й участок борта К окш ау - С еверо-восточный участок борта (набл. л. В, разв. л. IV D);

(набл. л. Е);

- Восточный участок борта (разв. л.V");

- Ю жный участок борта (набл. л. D);

К аош он - Западны й участок борта Д еонай - Ю жный участок борта (разв. л.ХУ1, XIX);

(набл. л. С п,Е п);

- Восточный участок борта (разв. л. XVI). К аош он - С еверны й участок борта (разв. линии XII", XIII);

- Восточный участок борта (разв. линия XIX ) Н уйбео - Восточный участок борта (разв. л. IV B);

- Западны й участок борта (разв. л. V B);

Висячий бок месторождения '. Висячий бок месторождения:

Д еонай - Северо-западны й участок борта Кокш ау - Восточный участок борта (набл. л. Е в). (набл. л. С);

К аош он - Ю жный участок борта - Северо-западны й участок борта (разв. л. X IP, XII) (набл. л. В) Д еонай - Северный участок борта (набл. л. С в);

- С еверо-западны й участок борта (Лочи, набл. линия Е в);

II группа Н езначительная тектоническая П олускальны е осадочны е наруш енность, преимущ ественно породы средней нормально секущ ая трещ иноватость;

прочности: литологическая изменчивость слоев по стсж = 25-150 кг/см2, мощности и простиранию, изменчивость С0 = 5-50 кг/см2 физико-механических свойств пород, У плотненны е, наличие слабых пород - аргиллитов, слабосцем ентированны е склонных к разуплотнению и выветриванию;

влияние осадочны е породы гидрогеологических ф акторов.

песчаники, алевролиты, гравелиты, конгломераты В леж ачем боку м есторож дения возмож но наличие: слабых контактов с глинистым цементом, слоев, слабых глинистых пород ( аргиллиты, структурные аргиллитов) в почве угольного пласта, глины, - породы, имеющие склонных к разуплотнению ( аргиллитов) склонность к набуханию в почве угольного пласта, склонных к (при разуплотнении), разуплотнению, набуханию и разм оканию интенсивному выветриванию в откосах;

наличие напорны х водоносных пластов.

Лежачий бок месторождения:

Н азы онг - Ю жный нерабочий борт.

Висячий бок месторождения:

Н азы онг - Северны й рабочий борт.

I В группировке (см. табл. 2) рассматриваются два класса гидрогеологических структур угольных карьеров, которые определяю т характер влияния подземных вод на условия ведения горных работ, на устойчивость бортов карьеров и соответ­ ствующую направленность дренажных мероприятий:

- 1-й класс гидрогеологических структур - водоносные пласты вскрываются карьером и дренирую тся по мере вскрытия их горными работами (висячий бок месторож дения);

- 2-й класс гидрогеологических структур - напорны е водоносные пласты не вскрываются карьером (лежачий бок месторождения);

в пределах призмы возмож­ ного обрушения сохраняются высокие напоры, значительно влияющие на устойчи­ вость бортов карьеров, поэтому чащ е всего необходимы дренаж ны е мероприятия для снижения напоров.

Горно-геологические условия выделенных подгрупп прибортовых массивов (см. табл. 2) определяю т соответствующие схемы расчета, учитывающие характер их возможного деформирования при оценке устойчивости бортов, и мероприятия, повышающие устойчивость бортов.

Литература 1. Правила обеспечения устойчивости откосов на угольных разрезах. СПб.: ВНИМИ, 1998. 207 с.

-118 вними Канд. техн. наук В.Я. КО Н О ВАЛ ЕН КО, инж. С.Б. ДРАН И Ш Н И КО В И нст ит ут «Якутнипроалмаз»

СКОРОСТЬ СРАБОТКИ БЕРМ УСТУПОВ В ПЕРЕКРЫВАЮЩИХ ПОРОДАХ КАРЬЕРА «НЮРБИНСКИЙ»

Вопрос определения скорости сработки берм и предельных углов откосов для условий Н Г О К а, учитывая большую толщу до 96 м слабых песчано-глинистых оса­ дочных пород, очень важен, так как связан с большими объёмами переработки вскрыши при пологом отстраивании откосов в силу низкого сцепления слагаю­ щих пород.

Анализ сдвиговых свойств пород тр. «Н ю рбинская» впервые был проведён при проектировании карьера «Нюрбинский» в 2001 г., в котором было принято предположение об интенсивном выполаживании откосов до 35° за период 1,5 года в слабых перекры ваю щ их породах в силу их физических и сдвиговых свойств.

В том же году, с м арта по конец августа, главным маркш ейдером Н Г О К а были проведены маркш ейдерские наблюдения за выполаживанием откосов уступов вер­ хних горизонтов, которы е подтвердили справедливость принятого угла откосов.

В связи с расш ирение контура карьера и новыми результатами наблюдений маркшейдерами Н Г О К а за сработкой берм в 2005-2006 гг., специалистами Н ГО К а сделано предположение о менее интенсивной их сработке и возможности приня­ тия большего, чем в проекте, предельного угла откосов в перекрывающих породах (далее откосов).

Для уточнения предельных углов были выполнены работы по изучению ра­ зупрочнения пород при их влагонасыщении и при циклах замораживания-оттаива ния, и анализу результатов натурных маркшейдерских наблюдений за сработкой берм в 2005-2007 гг., что позволило уточнить предельный угол откосов по извест­ ной формуле для скорости сработки в методических указаниях [1] и результатам натурных наблюдений.

Для лабораторны х испытаний были отобраны 9 образцов монолитных целых кусков породы прибортового массива верхних горизонтов с 9-ти мест северного, восточного, южного и западного участков карьера, для которых были определены прочность горных пород при одноосном сжатии в нормальных условиях (осж в 1), условиях водонасыщ ения (стсж и после одного цикла «водонасыщ ения - зам ора­ 2) живания - оттаивания» (стсж - состояния 1-3. В водной среде образцы выдержи­ 3) вались 3-е суток, зам ораж ивание образцов в морозильной камере и оттаивание -119 проводится в течение 1-х суток. М еханические испытания проведены по ГОСТ 21153-85.

П о отнош ению пределов прочности определяется коэф ф и ц и ен т влагостой­ кости к а= а сж а сж ко эф ф и ц и ен т разупрочнения после влагонасы щ ения, зам о­ 2/ 1, раж иван и я и оттаивания (состояние 3) к м= о сж а сж2-и результирую щ ий к о эф ­ 3/ ф ициент разупрочнения к = к кх к м.

Результаты лаб ораторн ы х определений п рочн ости о б разц ов в состоянии 1-3 и коэф ф и ци ен ты водостойкости и разуп рочнени я представлены ниж е в таб­ лицах 1-2.

Таблица Результаты определения прочности при сжатии образцов в 1-3 состояниях Наименование Горизонт, № Место а.ж МПа „ а ^, МПа МПа пород п/п отбора абс. м.

29,4 0* известняк 36, 1 север + 42,8 42,7 55, песчаник 2 север + алевролит 61,3 44,3 46, север + 73,7 41,0 0* восток известняк 4 + 0* песчаник 4,3 0* восток 5 + 20,3 15, известковистый алевролит 16, 6 запад + алевропесчаник 6,4 0* 0* 7 запад + 55,9 39,1 0* юг песчаник + Примечание. * - разрушился до испытания.

Таблица Коэффициенты влагостойкости и разупрочнения Горизонт, абс. м.

№ п/п Место отбора к км К + 175 0,81 0 1 север _* север 1,00 1, 2 + 0, +220 0,72 0, 3 север 0,56 0 4 восток + восток +220 0 0, 0,78 0, запад + 0 7 запад +235 0, юг + 190 0 0, С реднее 0,57 0, Примечание. * - отброшено из-за большого отклонения от среднего.

- 120 П редставленны е для прогноза предельных углов откосов материалы по ре­ зультатам проведенных в 2005-2007 гг. наблюдениям за сработкой берм не имели данных по осыпям и результирующим углам, что потребовало разработки допол­ нительной методики по оценке изменения углов откосов, которая представлена ниже, и на основе которой выполнен анализ скорости сработки берм, выполажи вания углов откосов и времени выполаживания до предельного положения.

На рис. 1 представлена расчётная схема, соответствующая реальному наблю ­ даемому процессу осы пания откосов, с обозначением парам етров: Я - высота уступа;

а () - исходный угол откоса;

- ширина сработки бермы;

Ь2- ш ирина осы­ пи;

h[ - высота сработки бермы;

1г2~ высота осыпи;

а, - угол осыпавшейся части откоса;

а 2-у г о л осыпи;

а 5| - суммарный угол откоса от исходной внутренней бровки нижней бермы;

a s, - суммарный угол откоса от нижней бровки осыпи;

5, - пло­ щадь сечения осыпавш ейся части уступа;

S 2 - площадь сечения осыпи.

Рис. 1. Схема параметров сработки откоса Обозначим к - коэф ф ициент разрыхления породы после осыпания, тогда (1) S2 = S l x k p.

Учитывая для i = {1, 2} Si = у bt х h., и h;

= bi / К], где Ki = { y t g a i ~ \ / t g a 0 Y, (2) можно представить Ь2 = Ь \ ^ к р х к 2/ к\,(3) (3) ( a» - - a r a s T ^ 2^ W ’ откуда, подставляя Ь2 из формулы (3) в (4), можно найти выражение, позволяю щее определить кхпо известной сработке Ъу и параметрам Я, кр, к -121 + А ЕГ К (5) К, (*.) = Ь, 2 и /о, ’ V после чего, выражение (4) можно записать в виде (6) V позволяющем определить a s2 по известной сработке b v и параметрам Н, к р, к 2.

Зная можно построить a S2(t) по формулам 5,6 и найти скорость его изме­ нения, на основе которой спрогнозировать время выполаживания до предельного угла, равного а 2.

В представленных Н ГО К ом материалах содержатся результаты наблюдений по 2-м участкам проведенные с 12.05.05 по 21.04.07. Первый участок - северный борт, имеет параметры Н = 10,4 м и а 0| = 78,2°, второй - западный, Н 2= 8,1 м, а (|2=77, (последний индекс соответствует номеру участка).

Анализ представленных данных показал, что за весь период наблюдения по участкам 1 (северный борт) и 2 (западный борт):

- средняя сработка составила на участке 1 Ь, |п= 2,56 м, на участке 2 6 |2п= 3,31 м;

- суммарная конечная скорость сработки на участке 1 vh||n= 3,61 мм/сут, на участке 2 vbl2n=4,33 мм/сут;

- зависимость скорости сработки на всём интервале наблюдений характери­ зуется убывающей зависимостью от времени наблюдений близкой к степенной;

- зависимость скорости сработки на конечном интервале наблюдений характе­ ризуется убывающей зависимостью от времени наблюдений близкой к линейной;

- сработка берм на участке 1 происходит значительно интенсивнее, чем на 2, что может быть связано с различием в физико-механических свойствах пород и экспозицией наблюдаемых участков.

Анализ и обоснование предельных углов откосов и времени их ф ормирова­ ния проведён при следующих значениях параметров: к р= 1,3, а,= 3 5 °, к 2 = 1,22 и к п = 1,20, последние 2 параметра рассчитаны по формуле (2).

Результаты расчётов изменения суммарного угла откоса a s2 по формуле (6) дали следующие оценки: a s2ln =47,5° для участка 1 за период с 12.05.05 по 21.04.07, a s22n =36,8° для участка 2 за период с 18.03.05 по 21.04.07.

Для степенной аппроксимации скорости сработки зависимость можно пред­ ставить в виде (7) (7) где t - период сработки, а и т - параметры, откуда, интегрированием можно полу­ чить оценку конечного времени сработки бермы при выполаживании откоса до предельного угла a s.

(8) где d b lk = b lk - b |n вычисляется с использованием формул (5), (6).

-122 Время, мес | ---------Участок 1-(С): Скорость сработки суммарная, мм/сут [-------- Участок 2-(3): Скорость сработхи суммарная, мм/сут Степенной (Участок 1-(С): Скорость сработки суммарная, мм/сут) ! -------- Степенной (Участок 2-(3): Скорость сработки суммарная, мм/сут) Рис. 2. Средняя суммарная скорость сработки на участках 1 и 2:

у, - тренд скорости на участке 1;

уг - тренд скорости на участке Скорость сработки бермы по [1] оценивается по формуле _ 1,5 х (c o s p -c o s a H x l n ( l + w /100) ) vb\ — ;

;

, W Л хк где: ф - угол внутреннего трения пород;

а 0 - исходный угол откоса;

w - интенсив­ ность трещ иноватости;

X = 3 - коэффициент зависящий от прочности, к - коэф ­ фициент разупрочнения. П о результатам анализа данных трещ иноватости пород среднее значение w = 123.

В таблице 3 представлены результаты сравнения оценок скорости сработки берм по степенной зависимости при /с=0,17 и фактически наблюдаемым, откуда следует, что рассчиты ваем ая по формуле (9) скорость соответствует реальному процессу, тогда время сработки до предельного выполаживания для данного спо­ соба можно оценить по формуле * * = & ц /Ч и о°) где Ь]к определяется по формулам (5), (6) при условии достижения предельного значения угла a S = a 2.

Таблица Сравнение наблюдаемой и расчётной скорости сработки бермы Участок Скорость сработки бермы, м/год Различие, % по (9) по (7) 1 1,45 1,32 - 2 1,58 1, -123 Результаты расчёта срока выполаж ивания откосов до предельного угла по формулам (8) и (9) составили соответственно: 4 и 4,1 м/год для 1-го участка, 2,8 и 3,2 м/год для 2-го.

Таким образом, мож но утверждать, что при сроке стояния уступов в пере­ крывающих породах более 10 лет, оснований для увеличения здесь предельного угла откосов нет.

Литература 1. Временные методические указания по управлению устойчивостью бортов карьеро цветной металлургии. У Н И П РО М Е Д Ь : М., 1989. 128 с.

-124 Канд. техн. наук И.Ф. БОНДАРЕНКО, инж. Р.Я. НИКИТИН, инж. В.И. Х О Н, инж. А. А. КРУ Ц К ИЙ* Институт «Якутнипроалмаз» А К «АЛРОСА»

А К «АЛРОСА»* ТЕХНОЛОГИЯ ЗАОТКОСНЫХ РАБОТ НА СВЕРХГЛУБОКИХ КАРЬЕРАХ АК «АЛРОСА»

Для современного развития открытых разработок в условиях А К «АЛРОСА»

характерно значительное увеличение производительности карьеров, глубина от­ работки которых составляет 300-600 м, а также повышение мощности горнотран­ спортного оборудования в зависимости от производительности карьеров.

Вместе с тем состояние бортов большинства существующих карьеров, как в мягких, так и в крепких породах не всегда отвечает требованиям к устойчивости уступов карьеров. К ром е того высокими требованиями к полноте выемки ценной руды, большой глубиной и крутыми углами бортов алмазодобывающих карьеров предопределено особое внимание к качеству заоткосных работ. Тем более извест­ но, что от качества отстройки и устойчивости уступов во многом зависят технико­ экономические показатели и безопасность горных работ.

С пециальная технология заоткоски уступов, основанная на применении ме­ тода контурного взрывания, разработана совместно институтами «Иргиредмет», «Якутнипроалмаз» и внедрена на карьерах объединения «Якуталмаз» еще в конце 60-х годов. О днако исследовательские работы, связанные с применением и совер­ шенствованием этой технологии в условиях карьеров А К «АЛРОСА», продолж а­ ются и в настоящ ее время.

В ходе эксплуатации карьеров «Мир», «Айхал», «Удачный», «Ю билейный» и другие был реш ен целый ряд вопросов, связанных с разработкой технологических схем заоткоски уступов для различных горнотехнических условий и определени­ ем рациональных параметров БВР на заоткосных работах в различных горно-гео логических условиях. Н акоплен опыт применения контурных скважин диаметром 150, 200, 220 и 250 мм, с глубиной бурения до 45 м. Так для обеспечения полноты выемки высокоценной руды, на нижних горизонтах карьера «Ю билейный» вне­ дрена технология постановки уступов в предельное полож ение с созданием экра­ нирующей щели на полную высоту страиваемых рабочих уступов высотой 60 и бо­ лее метров. Н а карьере «Удачный» имеется опыт отстройки уступов высотой 90 м.

Н а этом же карьере впервые применены вертикальные уступы.

-125 В настоящее время осуществляется переход на отработку месторождений под­ земным способом, что выдвигает новые требования к устойчивости уступов и сохран­ ности предохранительных и транспортных берм. Они должны обеспечить активное использование карьерного пространства после окончания открытых горных работ в течение длительного периода (10-15 лет) с целью произвести вскрытие месторожде­ ния непосредственно с борта карьера. В связи с этим является актуальным вопрос об обеспечении максимальной устойчивости бортов карьеров и уступов в целом.

Особенности устойчивост и уступов карьеров Факторы, влияющие на устойчивость уступов (бортов) карьера, условно мож ­ но разделить на природны е и технологические. К природны м следует отнести геологическое строение массива горных пород, его трещ иноватость, блочность, п рочностны е свойства горных пород, обводненность, тем пературн ы й режим.

К технологическим - геометрические параметры уступов (бортов), параметры БВР при создании искусственной экранирующ ей щели и отработке приконтурного це­ лика, способ рыхления горных пород, в частности, объем и порядок производства массовых взрывов в карьере.

Известно, что под воздействием взрывных волн изменяется напряж енное со­ стояние массива, увеличиваются силы, сдвигающие борт по наиболее слабой по­ верхности скольжения, уменьшаются силы трения. Такж е в законтурном массиве распространяю тся остаточные деформации. В результате этого ослабляется проч­ ность пород по контактам породных блоков, снижается их сцепление, и как след­ ствие, происходит снижение устойчивости массива в целом. Развивающиеся после взрыва в законтурном массиве трещины открывают доступ вглубь его атмосфер­ ным, талым или грунтовым водам, таким образом, значительно интенсифицируя работу многочисленных агентов выветривания [1].

В этой связи воздействие массовых взрывов на законтурные породы является важным обстоятельством, которое необходимо учитывать при определении пара­ метров уступов, поставленных в предельное положение. П од воздействием взры­ вов в законтурном массиве возникаю т зоны заколов и остаточных деформаций, которые влияют на устойчивость пород в откосах.

Схемы прохождения сейсмовзрывных волн и располож ение зон остаточных деформаций показаны на рис. 1 и 2.

Рис. 1. Схема прохождения сейсмовзрывной волны напряжений в борту карьера:

1 - взрывная скважина;

2 - направление прохождения сейсмовзрывной волны;

3 - изолинии сейсмовзрывных напряжений;

4 - полутень;

5 - тень;

6 - направление смещения приоткосного массива горных пород -126 Рис. 2. Схема остаточных деформаций в уступе (мм) после массового взрыва:

1 и 2 - контур уступа соответственно до и после взрыва;

3 - взрывные скважины;

4 - ориентировочная граница зоны с нарушенной структурой;

5 - естественные трещины в массиве Зона заколов характеризуется интенсивной нарушенностыо, наличием глубо­ ких трещин, снижением величины сцепления пород в массиве. Зона остаточных деформаций характеризуется макро и микротрещинами, возникш ими в результа­ те напряжений растяж ения, из-за чего сцепления пород в массиве снижается по протяжению зоны на 40-80%.

За зоной остаточных деформаций следует зона упругих деформаций, которые в определенных условиях такж е способствует снижению устойчивости пород в откосах.

Ш ирина зоны остаточных деформаций изменяется в широких пределах. О на связана с количеством одновременно взрываемого взрывчатого вещества, струк­ турн о-тектони ческим и особен н остям и горного массива, п рочностны м и свой ­ ствами горных п ород и их трещ иноватостью, которая сущ ественно влияет на эффективность разруш ения пород взрывом. Так, наличие трещ ин, располож ен­ ных параллельно откосу, сниж ает радиус действия взры ва в направлении масси­ ва за счет отраж ения взрывных волн. При диагональном располож ении трещ ин зона заколов по ним распространяется на существенное расстояние от эпицентра взрыва.

Такая зона остаточных деформаций прослеживается при визуальном обсле­ довании уступов и берм бортов карьера «Удачный». В верхней части отстроенных берм достаточно хорош о просматривается слой разруш енной взрывом горной по­ роды, ниж е которой располагается ненаруш енная горная п орода (рис. 3). П о предварительным оценкам разупрочненный слой породы в верхней части берм появляется на глубине 5 м в месте располож ения скважины и не наблю дается на расстоянии прим ерно равном сетке скважин. Н а отдельных участках отстроен­ ных берм толщ ина разруш енного верхнего слоя имеет относительно вы держ ан­ ный характер, находясь в пределах 3-5 м.

В этой связи при постановке уступов в предельное полож ение на карьере тр.

«Удачная» для обеспечения безопасных условий эксплуатации карьера произве­ ден переход от технологической схемы постановки вертикальных сверхвысоких уступов (до 100 м и более) на схему постановки 45-метровых уступов сложного (выпукло-ломаного) проф иля [2].

-127 Рис. 3. Фотоснимок борта карьера «Удачный» с видом на:

1 — выпукло-ломанный профиль уступа;

2 - участок верхней части уступа с разупрочненным слоем пород Борта карьера были перепроектированы на уступы высотой 45 м выпукло-ло маного профиля, при котором верхняя часть уступа на высоту 30 м отстраивается под углом 75°, а нижняя (на высоту 1 5 м )- под углом 90° по специальной техноло­ гии. Проектная ширина предохранительных берм принимается равной 12 м, а ширина транспортных съездов - 20+28 м.

Принятая технология предусматривает постановку уступа выпукло-ломаного профиля в три этапа (рис. 4). На первом этапе производят бурение заоткосных наклонных скважин (под углом 75°) на сдвоенную высоту уступа (30 м). На вто­ ром этапе производят бурение буферных и отбойных скважин приконтурного целика на высоту горизонта (15 м).

Рис. 4. Схема расположения контурных скважин по принятой технологии После уборки и зачистки взорванной горной массы на первом горизонте с него осуществляют забуривание вертикальных заоткосных скважин общей высо­ той 29,5 м (третий этап) для создания вертикального контура нижней части уступа.

Для оформления вертикальной части уступа, в качестве зарядной полости исполь­ зуется лишь ниж няя часть контурной скважины (15 м).

Контроль над сейсмическими параметрами массовых взрывов При рассмотрении деформаций в массиве горных пород, вызываемых взрыв­ ными работами, принято выделять следующие, отличаю щ иеся по характеру и ве­ личине деформаций, зоны нарушений:

- зона заколов, вклю чаю щ ая в себя ленту породы отрываемой от массива пос­ ледним рядом скважинных зарядов, а также область наиболее интенсивно нару­ шенного трещ инами массива пород. Зона заколов характеризуется наличием глу­ боких трещин по поверхности уступа, сдвигом и вспучиванием пород вблизи бровки уступа. П рочность пород массива в зоне заколов снижается, по сравнению с нена­ рушенным, в несколько раз. Сцепление пород в этой зоне снижается в 30-40 раз;

- зона сотрясений, характеризующаяся наличием макро- и микротрещин, об­ разующихся в результате деформаций растяжения. Сцепление снижено на 25-30% ;

- зона колебаний. В этой зоне действие взрыва выражается в обычных сейс­ мических колебаниях, которые в редких случаях могут вызвать необратимые д е­ формации по отдельным ослабленным поверхностям.

В настоящ ее время, с появлением современной сейсмометрической аппарату­ ры, стало возможным проведение экспресс методом натурных замеров непосред­ ственно перед взрыванием и определение допустимых параметров БВР с целью о б есп еч ен и я м акси м ал ьн о й сохранн ости уступов к а р ьер о в А К «А Л Р О С А ».

Сейсмометрические методы количественной оценки действия взрывов на борта карьеров позволяю т установить их запас устойчивости с учетом сейсмовзрывного воздействия. П ри этом критерием сохранности уступов является критическая ско­ рость смещения v.

Связь между параметрами сейсмовзрывных волн и деформациями уступов и бортов карьеров выражается через скорость смещения поверхности бортов, акус­ тические свойства пород и критические напряж ения, при которых образую тся определенные деф ормации. П ри этом зная динамический предел прочности по­ роды для условий образования трещ ин, заколов и мелких трещ ин, можно опреде­ лить критические скорости, при которых образую тся соответствующ ие остаточ­ ные деформации. К ритические скорости определяются из уравнения 2 /с,сгр.ст д v кр, см/с, ~ рс где кй- коэф ф ициент динамической прочности;

о - статический предел проч­ ности в массиве, дин/см2;

р - плотность породы, г/см3 [3].

П ериодический инструм ентальны й контроль над воздействием массовых взрывов на уступы осущ ествляется институтом «Я кутнипроалмаз» на отдельных участках действующих карьеров А К «АЛРОСА».

- 129 Технология и параметры создания экранирующих щелей на предельном контуре карьера На карьерах АК «АЛРОСА» для создания экранирующих щелей применяют­ ся так называемые гирляндные заряды, которые изготавливаются на местах. Для этого к 2-3 нитям ДШ на определенных расстояниях друг от друга прикрепля­ ются связки патронов аммонита 6 ЖВ или тротиловых шашек Т-400 Г. В связи с трудоемкостью опускания гирляндного заряда на заоткосные скважины с боль­ шой глубиной в 45-60 м институтом «Якутнипроалмаз» был предложен метод раз­ деления гирляндных зарядов, эффективность использования которого была под­ тверждена серией произведенных опытно-промышленных взрывов на карьере «Юбилейный». При этом было установлено, что разделение скважинного заряда на две отдельные гирлянды значительно облегчает ручной труд взрывников с боль­ шим увеличением расхода ДШ. Конструкции гирляндных зарядов, применяемых в карьерах АК «АЛРОСА», приведены на рис. 5.

Для облегчения ручного труда взрывников при использовании не разделен­ ных на части тяжелых (более 45 кг) гирляндных зарядов институтом «Якутнип­ роалмаз» была разработана вспомогательная установка в виде механической лебедки с тормозным устройством. Принцип работы устройства основан в использовании силы трения между одним витком гирляндного заряда и поверхностью барабана лебедки для уменьшения нагрузки, приходящейся на опускающего заряд в сква­ жину взрывника. Применение данного устройства снижает расход ДШ на 60 м для одной скважины.

Плотность заряжания скважины при создании экранирующей щели в карье­ рах АК «АЛРОСА» получена опытным путем и составляет 1+1,2 кг/пог. м.

Заключение Принятые технологии постановки ус­ тупов в предельное положение в карьерах АК «АЛРОСА», включающие защиту законтурного массива горных пород с помощью экранирующей щели, в целом обеспечивают требуемую устойчивость и безопасность нерабочих уступов.

Актуальность вопроса сохраннос­ ти предохранительных и транспортных берм в б о л ь ш и н с тв е к а р ь е р о в А К «АЛРОСА» связана с необходимостью активного использования карьерного пространства после окончания откры­ тых горных работ в течение последую­ Рис. 5. Конструкции разделенных щих 4+6 лет. Карьерное пространство, в гирляндных зарядов для контурных скважин (Н ч.ш и = 45 м):

* условиях комбинированной разработ ' кр сл а, б - соответственно гирляндные заряды КИ месторождений открытым И ПОДЗем с общим весом 45 и 54 кг;

0,6.25,6 - веса зарядов ным способами, будет использовано на отдельных отрезках скважины для подачи и выдачи вентиляционной струи с помощ ью воздухопроводного ком­ плекса, приготовления и подачи в подземные выработки оборудования и мате­ риалов, а такж е для выдачи руды и породы с подземных работ. К ром е этого, использование карьерного пространства позволяет произвести вскрытие место­ рождения непосредственно с борта карьера, что сущ ественно сокращ ает сроки строительства подземного рудника и позволит более безопасными способами от­ работать запасы руды, оставленные в бортах карьера.

В этой связи уделяется особое внимание технологии постановки уступов и берм в их предельное положение, где решающую роль играет правильный выбор параметров БВР. В отдельных случаях можно допустить усложнение технологии производства БВР, что, в конечном счете, будет оправдано повышением уровня б езоп асн ости вед ен и я горны х работ в условиях сверхглубоких кар ьер о в А К «АЛРОСА».

Литература 1. Певзнер М.Л., Кириенко В.Р., Ким Д.Н. Влияние буровзрывных работ на устойчи­ вость бортов карьеров //Г о р н ы й журнал. 1961. № 12.

2. Александров И.Н., Филиппов В.Н., Шмырко А.Н., Федеряев О.В. Технология веде­ ния буровзрывных работ при постановке уступов выпукло-ломанного профиля в предельное положение на карьере «Удачный» // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2005. № 4.

3. Миронов П.С. Взрывы и сейсмобезопасность сооружений. М.: Н едра, 1973. 168 с.

-131 Н.А. ТРОФИМОВА Ф.Г. АТРОЩ ЕНКО* Институт «Якутнипроалмаз» А К «АЛРОСА»

*Санкт-Петербургское отделение инст ит ут а Геоэкологии Р А Н РЕШЕНИЕ НЕКОТОРЫХ ПРОБЛЕМ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ И ПРОМЫШЛЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ АЛМАЗОНОСНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ АК «АЛРОСА», СВЯЗАННЫХ С ИХ ПРИРОДНОЙ ОБВОДНЕННОСТЬЮ Алмазоносное месторождение «Мир» А К «АЛРОСА» на протяжении более 50 лет отрабатывалось открытым способом. Его эксплуатация осложнялась нали­ чием в разрезе вмещающих пород кимберлитовой трубки мощного (порядка 180 м), регионально выдержанного метегеро-ичерского водоносного комплекса, содерж а­ щего хлоридные натриевы е рассолы с минерализацией до 100 г/л. Для защиты карьера от водопритоков была сооружена система осушения, производительность которой достигала 1400 м3/час. В соответствии с технологической схемой водоот­ ведения дренаж ны е воды перекачивались в рассолонакопитель, находящ ийся в 8 км от карьера, а затем в весенний паводок сбрасывались в речную сеть, что нега­ тивно сказывалось на состоянии окружающей природной среды. Т акая ситуация сохранялась вплоть до 1988 г.

В целях защиты поверхностных водотоков от загрязнения, начиная с 1990 г.

рассолы из накопителя закачиваются обратно в осушаемый водоносный комплекс.

Полигон закачных скважин (У ОЗ) располагается в непосредственной близости от рассолонакопителя за зоной субмеридионального Восточного разлома. Его пони­ женные фильтрационные свойства, а также значительное удаление полигона от ка­ рьера «Мир» являются существенными препятствиями для возврата закачиваемых дренажных вод к системе осушения карьера - доля возврата составляет порядка 70-80% от утилизируемого объема рассолов.

По заверш ению работ на карьере трубки «Мир» было принято реш ение о пе­ реходе на подземный способ разработки месторождения. П ри этом в период строи­ тельства подземного рудника и выемки подкарьерных запасов полезного ископае­ мого, с целью поддерж ания безопасных условий ведения подземной отработки, карьер должен находиться в сухом состоянии, т.е. в течение еще не менее 1 0 - 2 0 лет из него будет продолжаться непрерывная откачка рассолов. П оследние, с расхо­ дом 1 0 0 0 - 1 2 0 0 м3/час транзитом через буферную ем кость рассолонакопителя, -1 3 2 в обязательном порядке должны быть утилизированы при минимально возмож­ ном нарушении окружаю щ ей среды.

Применяемые в настоящее время способы утилизации дренажных рассолов обратная закачка в осушаемый метегеро-ичерский водоносный комплекс - в доста­ точной мере апробирован, экологичен и пока в полной мере решают данную пробле­ му. Однако под влиянием его мощного воздействия на водоносный комплекс гидро­ геологическая обстановка в зоне деятельности карьера существенно изменилась.

В частности, область влияния системы осушения распространилась на площади р а­ диусом до 70-90 км. В центре депрессии уровни в водоносном горизонте снизились более чем на 300 м. К роме того, из-за интенсивной эксплуатации участка обратной закачки, где объемы захоронения в целом превышают объемы откачки рассолов из карьера, емкость последнего практически оказалась исчерпанной: обратная закач­ ка на сегодня ведется под давлением около 4-5 атм., а в районе контрольных ство­ ров на р. М алая Ботуобия напоры в метегеро-ичерском водоносном комплексе выросли на 40-60 м выше ее уреза. Одновременно отмечается и рост уровня стоков в рассолонакопителе, который в весенние паводки достигает критических отметок +320 ++321 м (предельно возможны отметки уровня — 1-325 м). Поэтому главной задачей в сложившихся условиях является поиск оптимального соотношения дебитов откачки и обратной закачки рассолов, позволяющего постепенно опорожнить нако­ питель до безопасных отметок, вести обратную закачку рассолов свободным наливом и снизить или стабилизировать уровни подземных вод в долине р. М алая Ботуобия.

На первом этапе ее решения необходимо было определить прогнозные водопри токи к системе осушения карьера с учетом условий осуществленной его консервации, реального строения водоносного комплекса и его пространственного положения, а также;

«наследства» работы систем осушения и обратной закачки, что потребова­ ло проведения целого комплекса вариантов математического моделирования.

В качестве программного обеспечения для построения трехмерной геофильт рационной модели района использовался современный программный пакет РМ5, предназначенный для реш ения широкого спектра гидрогеологических задач, свя­ занных с прогнозом фильтрации подземных вод в многослойных системах.

При реш ении задачи по оценке прогнозных водопритоков к системе осуше­ ния карьера и изменения уровней при поддержании постоянного объема воды в накопителе расход закачки должен превышать дебит откачки на величину, рав­ ную разнице (AV ) между объемами вод, попадающими в накопитель за счет ат­ мосферных осадков и утечками через его ложе и плотину. Эта величина дополни­ тельных притоков вод (атмосферных осадков и вод оттайки), аккумулируемых на­ копителем, по данным наблюдений за элементами баланса в накопителе в период с 1989 г. по настоящ ее время колеблется в пределах 140-250 м ’/час. Поэтому при решении прогнозной задачи на модели расход обратной закачки задавался в сред­ нем на 2 0 0 м3/час больш е дебита откачки.

Прогнозные данны е водопритоков и колебания уровней по линии «карьер УОЗ - р. М алая Ботуобия» приведены на рис. 1 и в таблице 1.

Анализ полученных данных показывает, что в этом варианте прогнозны е при­ токи к системе осуш ения останутся практически неизменны м и, но напоры на участке закачки и контрольном створе р. М алая Ботуобия в среднем вырастут на 20-25 м. П ри этом давления на устьях закачных скважин вырастут на 3-4 атм. и более от наблюдаемых в настоящ ее время. Это существенно осложнит их эксплуа­ тацию в техническом и экологическом отношениях.

- 133 3 0 0.0 200. s d.

о 100. с я X 0. 100. -200. 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 Расстояние от карьера, м Напор по годам, м Расстояние от карьера, м 2005 2009 2013 2017 2020 0 -105.2 -104. -105.1 -104.8 -104.7 -105. 426 -1.8 -0.4 0. -1.3 -0.8 -2. 2498 116. 114.3 118.2 119.7 121.1 112. 2700 190.5 193.9 196.8 199 201.2 162. 7307 208.4 212.1 215.2 217.7 220.1 205. 9959 224.6 228.6 231.9 234.5 237.2 221. 269. 10843 273.9 277.6 280.6 283.8 265. 11727 318.9 323.9 328.1 331.4 335.2 314. 12169 345.9 350.7 358. 354.9 362.5 340. 16002 276.6 281.8 285.9 271. 289.3 292. 18669 264.8 270 274.2 277.6 280.8 259. Рис. 1. Изменение напоров в пласте при QM O llT l K Таблица Водопритоки к системе осушения карьера при Q mk Q om Водоприток в карьер, м-’/час Расход закачки, м-’/час Год 1254 Следующим моделировался вариант равенства расходов откачки рассолов из карьера и обратной их закачки в пласт. П рогнозные значения напоров представ­ лены на рис. 2, а величины расходов откачки - в таблице 2.

Таблица Водопритоки к системе осушения при Q iuk = Q o k t 2017 2009 Год 1034 1037 Обший приток, м3/час При таких модельных условиях видно, что притоки к системе осушения оста­ нутся практически на уровне предыдущего варианта. В то же время напоры во всех наблюдаемых точках сначала упадут, а затем постепенно повысятся. В част­ ности, в центральной части УОЗ первоначальное снижение напоров более чем на 20 м по отнош ению к наблюдаемым ныне к 2020 г. восстановится лишь на 50%.

Несомненно, что такое поведение напоров окажет благоприятное воздействие на функционирование системы обратной закачки и, в целом, повысит ее экологи­ ческую безопасность.

М оделирование показало, что для продолжения экологически безопасной эк ­ сплуатации системы обратной закачки в районе Восточного разлома необходимо снизить объем сброса дренажных рассолов в осушаемый горизонт как минимум до уровня величин объемов их откачки из карьера. О днако в этом случае возникает проблема утилизации избыточных вод накопителя (вод оттайки и атмосферных осадков), аккумулирование которых ведет к его постепенному переполнению. З а­ метим, что реш ение д анной задачи лежит не только в поиске дополнительны х емкостей под сброс избыточных вод накопителя, не связанны х с подземными во­ дами, но и в максимально возможном ограничении поступления этих вод в его емкость.

М ноголетние данны е баланса накопителя показали, суммарные расходы при­ токов вод в накопитель за счет поверхностного стока и оттайки не превыш аю т 2 1 0 м3/час.

Отметим, что н агорн ая канава, предохраняю щ ая накопитель от основного объема паводковых вод не способна защитить его от вод сезонно-талого слоя (СТС) ввиду своего неудовлетворительного технического состояния.

-1 3 5 с я X 200. - О 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 18000 2000С Расстояние от карьера, м Напор по годам, м Расстояние от карьера, м 2005 2009 2013 2017 2020 0 -105. -105.4 -105.37 -105.3 -105.25 -105. 426 -2.6 -2. -2.6 -2.2 -1.96 -2. 2498 110.7 111.4 112.3 113.2 113.9 112. 2700 185. 184.7 187.5 188.8 190 162. 7307 201.6 203 204.7 206.2 207.5 205. 9959 216.4 217.9 219.7 221.4 222.8 221. 10843 256.4 258.2 260.2 262.2 263.8 265. 11727 300.2 302.1 304.4 306.5 308.4 314. 12169 322.7 324.3 326.6 328.8 330.8 340. 16002 265.4 267.7 270.1 272.3 274.1 271. 18669 255.8 258.4 260.8 262.9 264.8 259. Рис. 2. Изменение напоров в пласте при QB = QmK |( Учитывая имеющийся положительный опыт по захоронению рассолов в тол­ щу многолетнемерзлых пород (М М П) на других производственных объектах А К «АЛРОСА», поставленная задача поиска экологически безопасных условий ф ун к­ ционирования системы обратной закачки и постепенного опорож нения накопи­ теля решалась в трех модельных вариантах:

1 ) нагорная канава накопителя функционирует с проектными характеристи­ ками, т.е. дополнительный приток избыточных вод к накопителю равен нулю;

2 ) дополнительный приток избыточных вод к накопителю не превыш ает по­ ловины среднегодового, наблюдаемого в настоящее время (К = 0,7 млн. м3/год);

3) дополнительные притоки избыточных вод оставались на прежнем уровне:

Vmn = 1,4 млн. м-Тгод.

Первый вариант, при условии полного перехвата вод СТС нагорной канавы, безусловно, оказывается наиболее экологичным и простым в техническом исполне­ нии. В частности, при снижении объемов обратной закачки до величин, меньших или равных значениям их притоков к системе осушения карьера уровни подзем­ ных вод в водоносном комплексе будут все время снижаться, позволяя вести об­ ратную закачку в реж име свободного налива.

Во втором варианте (при Vтп = 0,7 млн. м3 в год) задача экологически безо­ пасного функционирования системы обратной закачки такж е реш ается достаточ­ но успешно. П ри первоначальном снижении расходов обратной закачки сточных вод в водоносный комплекс (2 0 0 2 - 2 0 1 2 гг.) до уровня дебитов откачиваемых вод и ниже происходит резкое падение напоров в осушаемом пласте. Это позволяет в последующие периоды варьировать объемами закачки рассолов в осушаемый пласт при одновременном снижении нагрузки на р. М алая Ботуобия.

Предлагаемый вариант щадящего режима техногенной нагрузки на реку при одновременном опорож нении накопителя и экологически безопасном ф ункцио­ нировании системы обратной закачки приведен в таблице 3.

Очевидно, что наиболее тяжелым в отнош ении техногенной нагрузки на р.

М алая Ботуобия является вариант, при котором в накопитель будут поступать из­ быточные воды в объемах, порядка, 1,4 млн. м3 /год (табл. 4). О днако и в этом слу­ чае падение напоров в водоносном комплексе при сниж ении объемов закачки (Qm Qiai, ), позволяет постепенно опорожнять накопитель. Отметим, что колебания напоров в водоносном комплексе практически идентичны таковым в предыдущем варианте моделирования.

Таблица Элементы баланса накопителя при Удоп = 0,7 млн. м3 в год Объемы сброса Текущий объем Объемы откачки, Объемы закачки, ММП, Годы накопителя, млн. м-’/год млн. м-’/год млн. м-’/год млн. м-’/год - 2001 0,6 12, 2002-2005 9,06 8,9 1,75 9, 2006-2009 9,05 8,9 6, 1, 2010-2013 9,02 7,9 10, 1, 9, 2014-2017 0,7 8, 9, 2018-2020 8,8 0,5 9, 9Д -1 3 7 Таблица Элементы баланса накопителя при Vдоп = 1,4 млн. м3 в год 1 Объемы сброса Текущ ий объем Объемы закачки, Объемы откачки, ММП, накопителя, Годы млн. м7год млн. м3/год млн. М'УгОД млн. м-’/год - - 0,6 12, 12, 2002-2005 9,06 8,9 1, 11, 2 0 0 6-2009 9,05 8,9 1, 9,02 14, 2010-2013 7,9 1, 9,12 10,3 9, 2 0 1 4-2017 1, 0° 9,12 9, 2 0 1 8-2020 1, Анализируя приведенные данные, характеризующих варианты экологически безопасного ф ункционирования системы утилизации сточных вод за Восточным разломом, нетрудно заметить, что они составлены исходя из трех принципиаль­ ных положений:

1 ) постепенного снижения объемов сброса сточных вод и тем самым уменьше­ ния техногенной нагрузки на окружающую среду;

2 ) создания запаса свободной емкости накопителя путем варьирования объе­ мами обратной закачки и сброса сточных вод;

3) создания свободной емкости в осушаемом пласте при резком снижении расхода обратной закачки на первых этапах (2002-2013 гг.) ее эксплуатации, что позволяет сразу же перейти на режим свободного налива.

Выполнение указанных принципиальных положений (при условии качествен­ ной реконструкции нагорной канавы ) несомненно, приведет к сущ ественному оздоровлению экологического состояния природны х сред в области влияния накопителя и системы обратной закачки, а также технически упростит сам про­ цесс утилизации сточных вод. Но самое главное, что вопрос выбора нового участка закачки и сооруж ение дополнительного рассолонакопителя отпадает автомати­ чески.

-1 3 8 ® '% 4 f ’® s I* i l jf »

A i У/ U Инж. P.B. А Н О Х И Н, инж. /1.С. К У Л ЬМ И Н С КИ Й И нст ит ут «Якутнипроалмаз»

А К «АЛРОСА»

ПАРАМЕТРЫ И ОСОБЕННОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ СИСТЕМ РАЗРАБОТКИ НА РУДНИКАХ АК «АЛРОСА»

В настоящ ее время на рудниках Компании большое внимание уделяется вы­ бору систем разработки,что связано с одной стороны - неблагоприятными услови­ ями применения - климатическими, гидрогеологическими и геомеханическими, с другой, особенностями залегания рудного тела, физико-механическими свойства­ ми кимберлитов и вмещающих пород. В связи с этим вопрос выбора эффективной системы разработки является приоритетным.

Рудник «И нт ернациональны й». В качестве основной, принята слоевая систе­ ма разработки с закладкой выработанного пространства твердеющ ими смесями (рис. 1). П ри этом наименее затратным и, следовательно, более экономически вы­ годным является восходящий порядок отработки. Считается, что при восходящем порядке отработки значительно сокращаются затраты на возведение закладочно­ го массива, отсутствуют простои в ожидании набора необходимой прочности зак­ ладки. Однако, как показал опыт работы рудника «Интернациональный», устой­ чивость выработок при данном порядке отработки ухудшается, и очистные ленты приходится крепить. Такж е установлено, что если объем крепления кровли очист­ ных лент превыш ает 50% и более от их длины, то экономически выгодным стано­ вится переход на нисходящий порядок выемки.


Применение нисходящего порядка отработки привело к увеличению эксплу­ атационны х затр ат на закладку (прим енение закладки с более повы ш енны ми прочностными характеристиками закладки), но при этом обеспечило большую про­ изводительность комбайновых комплексов и безопасность работ. П ри правильной организации работ на очистном слое и нисходящей выемке простои, связанные с ожиданием времени набора необходимой прочности закладки, свелись практи­ чески к нулю, а затраты на крепление очистных лент компенсировали затраты на возведение несущ его слоя закладочного массива. К ром е того при нисходящем порядке отработки, крепление слоев производится только при формировании раз­ резного слоя, что позволило применить более эффективную сплошную отработку очистных слоев по камерно-целиковой схеме. В этом случае параметры лент и вре­ менных м еж дукам ерны х целиков определяю тся локальны м и проектами, кото­ рые принимаются в следующих пределах: высота 4,5 м, ш ирина 4,5- 6,0 м;

ш ирина -1 3 9 временного междукамерного целика (не менее 2-кратной ширины ленты) - 10-12 м.

Основными способами уп­ равления горным давлением для используемой слоевой сис­ теме разработки приняты: пол­ ная закладка выработанного простран ства твердею щ ими смесями;

выбор порядка отра­ ботки вы ем очны х единиц (фронтов очистных работ) в по­ дэтаже;

параметры и очеред­ ность выемки лент в очистном слое.

В настоящее время прово­ дятся опытно-промышленные работы по определению опти­ мальных параметров очистных лент и применению многоста­ дийной выемки, при которой очистной слой делится на две части, в горизонтальной плос,_, кости, и отработка в каждой Рис. 1. Система разработки на руднике г час™ очистного слоя ведется «Интернациональный»

поочередно с разных слоевых заездов.

Рудник «Мир». Наличие мощного водоносного горизонта и открытого выра­ ботанного пространства карьера оказывает существенное влияние на выбор систе­ мы отработки. С целью поддержания расчетного уровня поступающих в карьер вод, было принято решение о сооружении системы, обеспечивающей сухое состо­ яние карьера, так называемой «сухой консервации карьера». Большинство разрабо­ танных технологических регламентов также подтверждают факт, что консервация карьера должна быть выполнена в «сухом» варианте, а в качестве способа водоза щиты подземных горных выработок рекомендовано применение подземного дре­ нажного комплекса, способного обеспечить надёжный и эффективный дренаж.

Только в этом случае возможно применение высокопроизводительных систем с закладкой, обеспечивающих плановую добычу.

В работе, выполненной институтом «Гипроникель» по заданию А К «АЛРОСА», были рассмотрены варианты слоевой выемки (сплошной и камерно-целиковой) и на основе их сравнительной экспертно-технологической оценки и геомеханичес кой экспертизы института ВНИМИ рекомендован вариант камерно-целиковой слоевой системы разработки с комбайновой отбойкой руды (рис. 2).

Отсутствие опыта ведения подземных работ на руднике не позволяет дать од­ нозначный ответ, какой порядок выемки наиболее оптимален для условий под­ земного рудника «Мир». Окончательный порядок выемки запасов можно выбрать только по результатам проведения опытно-промышленных испытаний (ОПИ).

Рис. 2. Система разработки на руднике «Мир»

В настоящее время на руднике проводятся работы по подготовке блока № к отработке по ранее принятым проектным решениям. Одновременно осуществля­ ется поиск альтернативных вариантов отработки запасов трубки «Мир». Все рас­ сматриваемые варианты полностью соответствуют требованиям подготовки блока № 1 и выбор включает следующие направления:

1. Усовершенствование слоевой выемки, применение многостадийной отр ботки очистных лент, применение для различных стадий отработки очистных лент различного оборудования, сочетание комбайновой и буро-взрывной отбойки.

2. Варианты камерных систем разработки с закладкой выработанного про­ странства.

3. Комбинированные варианты отработки, сочетание слоевой и камерных си­ стем отработки запасов.

Рудник «А йхал». На руднике «Айхал» в качестве основной(также как и на руднике «Интернациональный»), принята слоевая система с закладкой по тупи­ ковой схеме отработки, с камерно-целиковым порядком выемки запасов в слое.

Отработка основных запасов экспериментального блока № 1 ведется в нисходя­ щем порядке, за исключением верхних трех слоев (слои № 3-2-1), отработка кото­ рых производится по локальному проекту, в восходящем порядке, в направлении ко дну карьера.

Применение сплошного порядка отработки, в условиях рудника - не реко­ мендовано, так как его использование приведет к необходимости ведения горных работ одновременно в нескольких слоях. Это в свою очередь существенно услож­ няет организацию очистных работ, замедляет темпы их развития, потребует час­ тых протяжённых перегонов комбайна со слоя на слой, с одного фланга рудного тела на другой, сокращает время твердения закладки до момента её обнажения в кровле очистных лент нижележащего слоя.

В настоящее время на руднике проводятся опытно-промышленные испыта­ ния очистных лент с увеличенными параметрами.

Рудник «Удачный». Наиболее перспективным вариантом, в условиях место­ рождения «Удачный»,является вариант одностадийной выемки с отбойкой в зажатой среде, недостатком которого является жесткая взаимосвязь между параметрами и режимами отбойки и выпуска руды. Успешный опыт применения данной системы, при сходных условиях разработки, накоплен на шахте Северо песчанская, в которой отрабатывается мощное железорудное месторождение с высотой этажа 80 м и общей мощностью шахты более 4 млн. т/год. Применение одностадийной выемки, в данном случае вынужденное, из-за неустойчивости руд­ ного массива и обрушения камер компенсации. Однако более чем сорокалетний опыт применения одностадийной выемки на шахте показал высокую эффектив­ ность данного варианта системы при условии оптимизации параметров отбойки и выпуска руды.

Исследование и обоснование систем разработки для подземной разработки трубки «Удачная» были выполнены в технологических регламентах МГГУ, ГоИ КНЦ РАН, ИГД СОАН, ОАО «Институт ГИПРОНИКЕЛЬ». В регламентах были рассмотрены две группы систем разработки: системы с твердеющей закладкой и системы с массовым обрушением руды и пород. На основе данных работ ТЭС АК «АЛРОСА» было принято решение о применении системы разработки с обруше­ нием пород.

II-II пг-ш Рис. 3.

Система разработки с поэтажным обрушением и торцевым выпуском руды на руднике «Удачный»:

1 - уклон;

2 - материально-транспортный штрек;

3 - вентиляционно-транспортный орт;

4 - буро-доставочный штрек;

5 - рудоспуск;

6 - вентиляционно-сборочный штрек;

7 - вентиляционная сбойка;

8 - вентиляционный восстающий Система принудительного этажного обрушения со скважинной отбойкой до­ статочно больших объемов руды и донным выпуском ее на площ адное днищ е по­ зволяет удовлетворить все требования безопасности при отработке подкарьерных запасов:

1. Осуществить предварительное дренирование и дегазацию запасов этаж а за счёт опережаю щ его проведения основных выработок буровых подэтажей и гори­ зонта выпуска по всей площ ади трубки. При густой сетке этих выработок (при­ мерно 50x100 м) мож но произвести достаточно надежное обнаружение, осушение и дегазацию карстовых полостей, водосодержащ их коллекторов и кавернозных зон. В процессе бурения взрывных скважин с примерной сеткой 3x3 м могут быть обнаружены и сдренированы сравнительно малые зоны и полости, оставшиеся не­ обнаруженными при разведке.

2. Сократить количество массовых взрывов и приурочить к нерабочим дням.

С целью обеспечения безопасности в случае подрыва необнаруженных и неосу шенных карстовых полостей и зон все работники шахты на момент массовых взры­ вом могут быть выведены на поверхность, а горные выработки в районе возмож­ ного обрушения руды и пород ограждены водонепроницаемыми перемычками или дверями.

3. Производить выпуск руды на больших площадях, а при необходимости и довыпуск практически в любой точке днища, позволяет предотвратить образова­ ние сплош ного водонепроницаем ого слоя в предохранительной подуш ке, обес­ печить достаточное разры хление отбитого слоя руды и за счет этого сохранить способность его к дренированию воды. Н емаловажны м при этом является воз­ можность выпуска и соответственно разрыхления руды по всей площади трубки, а не только в пределах отрабатываемого добычного блока (секции).

О тработка вертикальных рудных тел под рудной подушкой позволяет в суще­ ственной степени уменьшить разубоживание руд. П римеш ивание пустых пород будет происходить только при выемке приконтурных запасов. По расчетам ГИ К Н Ц РАН разубоживание снижается с обычных для систем с обрушением 15- до 5-7%. Потери на днищ е, как конструктивные, так и отбитой руды, не являются потерями, а только временно неактивными запасами, которые извлекаю тся при отработке ниж ележ ащ его этажа. Собственно потери образую тся при отработке приконтурных запасов и составят 3-5%.

Как следует из предоставленных данных, для отработки подкарьерных зап а­ сов трубки «Удачная»и планируемой производительности наиболее полно отве­ чает система этаж ного принудительного обрушения под рудной предохранитель­ ной подушкой. В зависимости от устойчивости кимберлитового массива может быть использован как вариант отработки с компенсационными камерами, так и одностадийная выемка. Переход от одного варианта к другому в принципе не вы­ зывает затруднений и может быть осуществлен даж е в период очистных работ.

Все предлож енны е варианты системы разработки могут быть использованы или уже используются на рудниках компании А К «Алроса». Применение того или иного варианта зависит от требуемой производительности рудника и имеющегося горно-шахтного оборудования.


-143 вними ш иш и Канд. техн. наук Л.Е. У Д АЛ О В, инж. С.Д. КРУЗИН, инж. В.К. ПИСКАРЕВ, инж. В.Н. ВО Л КО В * ВНИМ И *Кольская ГМ К ПРИНЦИПЫ ОРГАНИЗАЦИИ СИСТЕМ ОПЕРАТИВНОГО ГЕОМЕХАНИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД И ВЫРАБОТОК Основной тенденцией развития подземной добычи полезных ископаемых яв­ ляется всемерная интенсификация работ и повышение уровня извлечения полез­ ного ископаемого на базе применения вы сокоэффективных систем разработки.

К ак следствие этого, происходит сокращ ение сроков освоения и эксплуатации ме­ сторож дения, образование в короткие сроки значительных плош адей подработ­ ки, увеличение объема необходимой информации для оптимального управления производством. В связи с этим должны быть усоверш енствованы существующие методы и средства оптимизации параметров систем разработки.

О птимизация параметров систем разработки становится возможной, если ус­ тановлены критические зн ачен ия прочностных или д еф орм ационны х характе­ ристик горных пород, при которых несущие элементы систем утрачиваю т свое назначение. Установление таких характеристик связано с обш ирной программой исследования физико-механических свойств пород и длительными наблю дения­ ми в натурных условиях. Возникает опасность разрыва во времени между поступ­ лением рекомендаций и фактической отработкой месторождения, что неизбежно влечет частичную утрату надежности конструктивных элементов систем или уве­ личение потерь полезного ископаемого. К роме того, проявление реологических свойств массива горных пород может привести при больших подработанных про­ странствах к опасности неконтролируемого проявления горного давления вплоть до разруш ения несущих опор.

В связи с этим встает вопрос о создании автоматизированных систем контро­ ля проявлений горного давления и геомеханического обеспечения безопасности горных работ на современном уровне развития технических средств.

Система оперативного контроля есть совокупность определенны м образом расположенных измерительных устройств (датчиков), являющ ихся средством сбо­ ра информации о протекающих процессах;

методики обработки и интерпретации данных измерения, критериев оценки состояния горных пород, технических ме­ роприятий, обеспечиваю щ их безопасность использования выработок, аппарата формул для прогноза изменения состояния пород, окружающих выработки.

-144 Целью организации систем контроля состояния выработок и окружаю щ его массива является обеспечение безопасности ведения горных работ в сложных гор­ нотехнических и геологических условиях.

Система долж на предупреждать о наступлении критических состояний гор­ ных пород в естественных или искусственных опорах, в очистном пространстве и подготовительных выработках, а такж е получение пространственно-временны х характеристик процесса деформирования пород в пределах всего месторождения.

Объектами оперативного контроля являются: междукамерные, междублоко вые, естественные и искусственные междуэтажные целики;

подготовительные вы­ работки, породы висячего бока и т.п.

Основные принципы построения или организации системы оперативного конт­ роля вытекают из представления об измеряемом показателе как пространственной переменной величине, являющейся функцией координат и времени в пределах од­ нородно деф орм ирую щ егося поля. Д ля получения пространственно-временной характеристики искомой функции необходимо определить условия, при которых эта функция непреры вна и однозначна. Иными словами, необходимо найти наи­ большее расстояние между точками измерения, которое допускало бы интерпо­ ляцию точечных замеров между ними, что позволит решить типичную горно-гео­ метрическую задачу прим енительно к новому, неспециф ичном у показателю.

Следовательно, первый принцип заключается в таком выборе мест размещения станций, которые обеспечивали бы непрерывность оценки во всем контролируемом пространстве.

Вторым принципом является минимум измеряемых показателей, так как их большой объем затрудняет обеспечение оперативности. Следует исходить из тре­ бования установления объема и структуры необходимой и достаточной инф орм а­ ции для описания поведения искомой функции.

Третий принцип организации системы контроля - оперативность оценки со­ стояния, т.е. оптим изация временного интервала между измерением и принятием реш ения с учетом реальной скорости процесса.

Четвертым является принцип соответствия системы контроля ожидаемому мас­ штабу и виду проявления горного давления, т.е. необходимо разграничить возможно­ сти системы и принимать необходимые меры для предотвращения тех проявлений горного давления, которые не охватываются данной системой наблюдений.

П рактическая реализация исходных принципов требует разработки специаль­ ных вопросов, связанных с методикой размещения, количеством и видом измери­ тельных устройств, обоснования измеряемых параметров и т.д.

Исходными положениями для решения этих задач являются: определение ре­ жима работы контролируемых объектов, выбор схемы нагружения несущих элемен­ тов, обоснование критериев или предельных значений измеряемого параметра.

Чисто техническая сторона вопроса - это выбор способа сбора информации, по­ скольку, во-первых, ее общий объем будет весьма значительным, во-вторых, вре­ мя сбора инф орм ации будет ограничено и, в-третьих, доступ к измерительному устройству из соображ ений безопасности не всегда будет возможен. Следователь­ но, надо ориентироваться на постановку дистанционных и автоматизированных способов наблюдений.

М ожно выделить три типа систем:

- точечный контроль состояния отдельных объектов (например, стволы, пре дохранительные целики, сооружения);

- 145 - локальный контроль состояния нескольких однотипных объектов (напри­ мер, искусственные и естественные опоры) на ограниченном участке месторож­ дения;

- крупномасш табный контроль состояния конструктивных элементов систем разработки в пределах всего месторождения.

Необходимость в крупномасштабном контроле состояния определяется сле­ дующими условиями (при камерных системах разработки):

- удовлетворение неравенства L 2H (ctgcp + ctg(f);

- проявление породами (рудами) свойств ползучести;

- применение твердеющ ей закладки.

Выбор критериев оценки состояния горных пород определяется функциями нагруженное™ и сопротивления для конкретных условий.

Если контролируемы е объекты работают в упругом реж име, то предельное значение сопротивления несущей опоры будет отвечать условию [аСЖ = Е - е ] L /IJ где [а ] - предел прочности при одноосном сжатии, М П а;

Е - модуль упругости (пропорциональности), М Па;

е - предельная относительная деформация. П осле­ дняя склады вается из деф орм аци и объекта в момент его оф орм лен и я за счет нагрузок, превышающих исходное напряжение нетронутого массива, и деф орм а­ ций от последующих пригрузок при разработке месторож дения. Значение [а.ж] определяется посредством данных лабораторных испытаний образцов пород с вве­ дением коэф ф ициента структурного ослабления.

При проявлении породами свойств ползучести критериями состояния будут суммарные величины, скорости и ускорения относительных деформации.

Для каждого из них должны быть установлены предельные значения, отраж а­ ющие переход из стадии установившейся ползучести в стадию прогрессирующей ползучести и далее.

О дновременно следует иметь в виду, что каждой стадии деф орм ирования це­ ликов-опор соответствует различны й характер нагруж ения их со стороны по­ род висячего бока. Т ак, при прочны х упругих целиках с больш ой жесткостью EF (F - сечение целика, Е - модуль упругости пород) они будут работать в услови­ ях заданных напряж ений. П ри проявлении ползучести они будут находиться в условиях заданной деф орм ации, которая будет зависеть, при прочих равных ус­ ловиях, от степени связности пород налегающ ей толщ и и ее способности либо сохранять свойства распорной среды, либо переходить в сыпучее состояние. До тех пор, пока породы висячего бока сохраняют свои свойства распорной среды, деформирование целиков сводится к релаксированию напряж ений до уровня пре­ дела пропорциональности. С переходом налегающих пород в сыпучее состояние целики начинаю т деформироваться в режиме заданной нагрузки, т.е.

е = Да), а с выходом за предельное состояние при = к п деформирую тся с постоянной скоростью до полного разруш ения. Поэтому необходимо выделить три характер­ ных периода деформирования:

-1 4 6 ) — cr / Е ~ сохранение предела пропорциональности;

) е = a ( e ?J) - стадия ползучести;

3) = nt ~ деф ормирование за предельным состоянием.

Особое место среди критериев состояния пород занимает ускорение относи­ тельных деформаций, так как оно характеризует изменение условии нагружения, т.е. отражает динамику развития процесса вследствие изменения технологической ситуации. Ускорение деформации резким пригружением деформирующихся опор вышележащей толщи происходит как вследствие перераспределения напряжений при разруш ении отдельных опор, так и от пригрузки за счет опускания нависаю­ щей части расслоившейся толщи налегающих пород в зоне распорной среды. Важ­ ность этого параметра состоит в том, что он позволяет прогнозировать деформации в этой точке.

Для систем оперативного контроля технические средства выбираются с та­ ким расчетом, чтобы обеспечить сбор и передачу информации о состоянии конт­ ролируемого объекта с наименьшими трудозатратами, т.е. минимально возмож­ ном пребывании людей у контролируемого объекта. Для этой цели в практике измерения проявлений горного давления используют датчики смещ ения индук­ тивного типа (наприм ер, Д И 7), располагаемые в скваж инах при измерении по­ перечных или продольных деформаций целиков, а такж е при контурной или глу­ бинных частей массива, подверж енны х изменению горного давления, или же конвергенции почвы и кровли очистных или подготовительных выработок. К ро­ ме датчиков в систему контроля входят устройства преобразования измеряемой датчиком индуктивности в частоту, усиления сигнала и коммутации, которые по­ зволяют передавать сигналы от группы датчиков по шахтной телефонной сети до регистрирующего устройства на поверхности. В качестве регистрации устройства может быть использован частотомер с цифровой индикацией или запись на пер­ сональный компьютер.

Кроме указанных выше средств контроля горного давления существуют и ис­ пользуются в отечественной и зарубежной практике и иные средства и техничес­ кие устройства, которые по тем или иным причинам могут ограниченно использо­ ваться в системах контроля. В частности, измерения деформации целиков и от­ дельных интервалов массива в глубоких скважинах на предприятиях, входящих в систему О А О «К ольская ГМК», длительное время использовались струнные дат­ чики ДС- 6 и ДС-бм. О днако они требует применения специальных легированных проволок-струн, способных реагировать на магнитные возмущения. Такими про­ волоками типа 1-18Н9Т, 1-19Н10Т, неотожженных, тянутых, в виду их дороговиз­ ны могут быть оборудованы станции с небольшими базами измерения не превы­ шающими 1,0 м. К ром е того, при установке таких станций следует учитывать то обстоятельство, что они должны работать в режиме растяж ения струны, так как при сжатии и нтервала происходит ослабление струны, в конечном счете, приво­ дящ ее к залипанию струны на магнитном датчике и, соответственно, к выходу станции из строя, если нет возможности доступа к этой станции для регулировки системы «магнит— струна».

Определение деформаций по глубинным реперам, расположенными в скважи­ нах, пробуренных в целиках или кровле очистных и подготовительных выработок, -1 4 7 в толще пород, примыкающих к очистному пространству, как правило, проводится с помощью измерительных устройств, установленных (закрепленных) в устье этих скважин. Такими устройствами могут быть ПТ-13 или УНР-1, которые позволяют регистрировать смещения 3-6 реперов относительно устья скважин. О днако, не­ смотря на простоту их устройства и оборудования, такие станции не могут быть автоматизированы, поскольку регистрация показаний по этим устройствам осу­ щ ествляется с помощ ью высокоточных индикаторов часового типа К И или ин­ струментальных микрометров.

Этим же недостатком обладаю т и применяемые вместо станции глубинных реперов с проволочной связью, различного рода штанговые станции, на которых смещения измеряю тся также или микрометром или индикатором часового типа.

Из геофизических методов в свое время широко использовался звуком етри­ ческий метод оп ределен и я н ап ряж енн ого состояния м ассива, основанны й на регистрации импульсов, возникаю щ их при разруш ен ии п ород в массиве при возрастании нагрузки на исследуемом участке. Н аиболее ш ироко этот метод ис­ пользовался в К риворож ском железорудном бассейне (У краина), где на рудниках были созданы специальные службы, проводившие наблю дения в шахтных услови­ ях с помощью геофонов и звукометрических станций, а такж е обработку резуль­ татов наблюдений и определение на их основе критических состояний в основном призабойного массива.

Несмотря на ш ирокое развитие этой системы оперативного контроля в К ри­ ворожском бассейне она не получила дальнейшего применения в иных условиях, поскольку не была автоматизирована и требовала присутствия наблюдателей не­ посредственно у объекта измерения, что не всегда было допустимо по условиям техники безопасности при нагрузках на массив, близким к разрушающим.

ВН И М И, в свое время, были проведены исследования, которые показали, что при небольшой интенсивности горных работ и, как следствие этого, медленный рост горного давления не позволил установить сколько-нибудь существенный рост звукоактивности, что ещ е больше усугубляется преобладанием в массиве деф ор­ маций пластического характера, чем явления хрупкого разруш ения, на котором основан указанный метод.

А н а л и з п е р е ч и с л е н н ы х вы ш е м е т о д о в и с с л е д о в а н и я Н Д С м а с с и в а горных п ород и отдельны х элем ентов систем разработк и п оказы вает, что на первом этапе создания системы оперативного контроля они все могут быть ис­ пользованы с учетом конкретных горно-геологических условий, создающих опре­ деленны е огр ан и чен и я на их использование, что в первую оч еред ь касается геофизических методов. К роме того, создание системы оперативного контроля предполагает дальнейш ее ее развитие, что в свою очередь связано с количеством и степенью подготовки персонала, обслуживающего данную систему. Из всех пе­ речисленных средств и методов наиболее перспективной является система, осн о­ ван ная на изм ерении деф орм ац и й отдельных элем ентов систем разработки с помощью индуктивных датчиков типа ДИ-7. Такая система на базах измерения от 3 м до 60 м позволяет контролировать деформации горных выработок, вертикаль­ ные и поперечны е деф ормации целиков, потолочин очистных камер, призабой­ ной части массива и т.п.

Н а руднике Каула - Котсельваара (О А О «Кольская ГМ К») создана и успеш ­ но работает автом атизированная система контроля горного давления (А С КГД), которая, в сочетании с разработанны м и критериям оценки состояния массива -148 горных пород (табл.), своеврем енно предупреж дает о наступлении критических событий, обеспечивая безаварийную и эффективную отработку месторож дения.

В 2006 г. аналогичная система на современной элементной базе внедрена на руд­ нике «Северный», а в дальнейшем и руднике «Северный - Глубокий».

Критерии оценки состояния пород и мероприятия по обеспечению безопасности производства Средние скорости Н акоплен ная Возмож ности относительных М ероприятия величина Категория использования деформаций по обеспечению относительны х состояния выработки безопасности деф орм аций, к 10"3 -10“ с у т'1 мес- г-КГ - I 5 0,03 0, II Регулярная Допускается 5-10 0,02-0,08 1,00-2, оборка передвиж ение выработок людей и электровозов III 1,2-4,0 Сплош ная крепь Т о же 10-20 0,04-0, с затяжкой кровли и боков Сплош ное Запрещ ается IV 0,07-0,20 2,0-6, 20- перекрепление передвиж ение выработки электровозов П ериодическая Работы ведутся 7, 35-60 0,1-0, V при скорости разборка завалов после деф орм аций затухания менее 1,0 мес- процесса -149 Канд. техн. наук В.К. ПИСКАРЕВ, инж. Я.К. КОСТИНА ВНИМ И ПРОГНОЗ ДЛИТЕЛЬНОСТИ ПРОЦЕССА СДВИЖЕНИЯ ПРИ ОТРАБОТКЕ МЕСТОРОЖДЕНИЯ Н а основании анализа многолетних наблюдений на месторож дении К отсель­ ваара (О А О «К ольская ГМ К») выявлена зависимость уменьш ения скорости осе­ дания поверхности во времени при неизменных парам етрах подработки налега­ ющей толщи, позволяю щ ая определить время окончания процесса сдвиж ения и возможного использования для народно-хозяйственных нужд подработанной тер­ ритории.

П ри отработке м есторож дений подземным способом, сопровож даю щ имся сдвижением горных пород и земной поверхности, одним из существенных вопро­ сов, связанных с возможностью использования подработанной поверхности для осуществления на ней хозяйственной деятельности, является вопрос длительнос­ ти процесса после заверш ения выемки полезного ископаемого. Особую актуаль­ ность этот вопрос приобретает при отработке рудных месторождений сложного геологического строения с неоднородным содержанием полезного компонента в рудном теле, когда конъю нктура рынка диктует экономическую целесообразность консервации (или реконсервации) запасов на длительный период времени.

Действую щ ие нормативны е документы регламентируют определение окон­ чания процесса сдвижения поверхности по результатам нивелировки поверхнос­ ти, когда оседание по данным двух ежегодных серий наблюдений не превышают величину 10-50 мм [1, 2, 3], т.е. скорость оседания составляет 0,83-4,2 мм/мес.

И сследования процесса сдвиж ения на месторож дении К отсельваара, нача­ тые В Н И М И в 1970 г. с момента начала активного оседания земной поверхности и продолжаю щ иеся вплоть до настоящего времени, позволили выявить динамику этого процесса при отработке запасов камерно-столбовыми системами с двухста­ дийной выемкой руды, когда на горизонте в первую очередь извлекаются запасы руды в камерах или блоках, а во вторую очередь добываются руды из междукамер ных (междублоковых) и междуэтажных целиков.

П ри исследованиях было установлено, что в мульде сдвиж ения фиксируется активизация процесса, связанная по времени с окончанием отработки междуэтаж­ ных целиков, что выражается в достижении максимума годовой скорости оседа­ ния. В дальнейшем скорость оседания снижается, что можно интерпретировать как начало затухания процесса сдвижения, вызванного окончанием отработки данно­ го горизонта. К ром е того, при отработке руды в пределах этаж а 110-140 м после выемки камерных запасов и междукамерных целиков очистное пространство было заполнено твердею щ ей закладкой и, как следствие этого, в мульде сдвижения воз­ ник второй максимум оседания, при этом, начиная с 1993 года, скорость оседания в южной части мульды, как это показано на рисунке, превыш ает скорость оседа­ ния в центральной ее части. Анализ обеих кривых, представленных на этом граф и­ ке, показал, что процесс снижения скорости оседания поверхности как для цент­ ральной, так и для южной части мульды апроксимируется экспонентной функцией вида:

С1) где Г к о р о сть оседания, мм/мес.;

г/'тах-м аксимальная скорость оседания, мм/мес.;

]\-с t - время, отсчитываемое от момента регистрации максимальной скорости оседа­ ния, год;

а и b - эмпирические коэффициенты, характеризующие параметры про­ цесса в условиях отработки данного месторождения.

Я Л и о J н U о а.



Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |   ...   | 8 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.