авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ  БИБЛИОТЕКА

АВТОРЕФЕРАТЫ КАНДИДАТСКИХ, ДОКТОРСКИХ ДИССЕРТАЦИЙ

<< 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


Разработка способов проведения и крепления капитальных выработок в удароопасных зонах месторождений горной шории

На правах рукописи

Белоусов Евгений Александрович Разработка способов проведения и крепления капитальных выработок в удароопасных зонах месторождений Горной Шории Специальность 25.00.22 — «Геотехнология (подземная, открытая и строительная)»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Новосибирск-2006 2

Работа выполнена в Институте горного дела Сибирского отделения Российской Академии наук Научный руководитель — доктор технических наук Еременко Андрей Андреевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук Кулаков Геннадий Иванович доктор технических наук Фрянов Виктор Николаевич Ведущая организация — Кузбасский государственный технический университет

Защита диссертации состоится 6 октября 2006 г. в 11 часов на за седании диссертационного совета ДОО3.019.01 в Институте горного дела СО РАН по адресу: 630091, г. Новосибирск-91, Красный про спект, 54.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИГД СО РАН.

Автореферат разослан 5 сентября 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета д.т.н., профессор Федулов А. И.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Железорудные месторождения Горной Шории разрабатываются на больших глубинах в условиях действия высоких текто нических напряжений и нарушенности массива горных пород. Руды и поро ды прочные, хрупко разрушаются под нагрузкой, способны накапливать зна чительную упругую энергию деформаций;

около 90% пород удароопасны.

При этом развитие горных работ связано с ростом объемов проведения капи тальных выработок, расположенных в лежачем боку месторождения, которые имеют большой удельный вес, и их длина на отдельных рудниках изменяется от сотен до тысяч метров.

До настоящего времени устойчивость горных выработок в большинстве случаев обеспечивалась за счет применения железобетонной и монолитной бетонной крепей. Часто бетонная крепь не обеспечивает их надежного под держания. Особая роль отводится облегченным типам крепей, таким как ан керная и набрызгбетонная, которые являются одними из средств крепления в условиях больших глубин. В этом случае возникает необходимость детально го исследования влияния технологии разработки на особенности проведения и крепления выработок в условиях напряженно-деформированного состояния массива горных пород с учетом использования шпуровых зарядов ВВ, кон турных шпуров, параллельно-сопряженных скважин и шпуров, камуфлетного взрывания и др.

Поэтому разработка и обоснование способов проведения и крепления капитальных выработок в удароопасных условиях является актуальной науч ной и практической задачей.

Целью работы является обоснование способов проведения и крепления капитальных выработок в удароопасных условиях.

Идея работы состоит в использовании закономерностей пространствен ного распределения динамических явлений в лежачем боку удароопасных железорудных месторождений для разработки способов проведения и креп ления капитальных выработок.

Задачи исследований:

— определить влияние динамических явлений на состояние капитальных горных выработок;

— установить основные закономерности пространственного распределе ния динамических явлений в лежачем боку удароопасных железорудных ме сторождений;

— разработать и обосновать эффективные способы проведения и креп ления капитальных выработок в условиях удароопасного состояния массива горных пород.

Методы исследований включают анализ и обобщение эксперименталь ных данных геофизических методов контроля состояния массива горных по род;

аналитические исследования полей напряжений для реальных условий железорудных месторождений.

Основные научные положения, защищаемые автором:

— уровень и интенсивность динамических явлений в лежачем боку ме сторождений в зонах массива горных пород, примыкающих к капитальным выработкам, определяется последовательностью отработки технологических блоков на разных глубинах;

— по интенсивности проявлений горного давления в динамической фор ме в капитальных выработках под влиянием очистных работ выделяются две зоны, первая — с максимальной сейсмической энергией динамических явле ний протяженностью от 20 до 400 м, вторая — с минимальной энергией ди намических явлений от 400 до 900 м;

— подвигание забоя и перемещение опорного давления вглубь массива горных пород при проведении и креплении капитальных выработок достига ется разупрочнением призабойного массива применением контурного взры вания с элементами армирования и удлиненных наклонных оконтуривающих шпуров, параллельно-сопряженных скважин и шпуров с неэлектрической системой инициирования зарядов ВВ;

— повышение безопасности и эффективности горных работ в массиве с тектоническими полями напряжений достигается путем применения комби нированных облегченных типов крепей, включающих набрызгбетон, набрыз гбетон – анкера, набрызгбетон – анкера – металлическая сетка, набрызгбетон – анкера – металлическая сетка - набрызгбетон.

Достоверность научных результатов, выводов и рекомендаций под тверждается: сопоставимостью данных аналитических расчетов с фактиче скими данными, полученными экспериментальными методами и по визуаль ным наблюдениям за состоянием горных выработок, проявлением горного давления в них в динамической форме, анализом результатов натурных на блюдений.



Новизна научных положений:

— установлена закономерность пространственного распределения дина мических явлений с разной сейсмической энергией в лежачем боку месторо ждений в зависимости от местоположения технологических блоков в шахт ном поле;

— установлена протяженность зон в массиве горных пород, где распо ложены капитальные выработки, с максимальной и минимальной сейсмиче ской энергией динамических явлений;

— выявлено влияние расположения анкеров в шпурах, шпуров и ком пенсационных скважин, контурного взрывания с элементами армирования, оформления врубовых полостей на параллельно-сопряженные скважины и использование неэлектрической системы инициирования зарядов ВВ, на уве личение величины подвигания забоя и перемещение опорного давления вглубь массива горных пород;

обоснованы и предложены комбинированные облегченные типы крепей, используемые в удароопасных условиях.

Личный вклад автора состоит в: оценке состояния капитальных горных выработок при динамических явлениях;

выявлении основных закономерно стей распределения толчков в лежачем боку удароопасного месторождения при ведении горных работ;

разработке новых способов проведения и крепле ния выработок в удароопасных условиях на месторождениях Горной Шории.

Практическая ценность работы заключается в том, что разработаны новые способы проведения и крепления выработок в массиве с тектониче скими полями напряжений, обеспечивающие повышение безопасности и эф фективности горных работ.

Реализация работы в промышленности Диссертация выполнена в соответствии с планами научно исследовательских работ ИГД СО РАН и ОАО «ВостНИГРИ», при финансо вой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проекты №№ 02-05-64240, 02-05-79183, 04-05-79020), в рамках научной школы акаде мика РАН М. В. Курлени (№ НШ 2273.2003.5).

Научные результаты и практические рекомендации, разработанные авто ром, внедрены на удароопасном Шерегешевском месторождении, экономи ческий эффект от их внедрения составил более 500 тыс. руб. (в ценах 2006 г.).

Апробация работы Основные положения диссертационной работы и результаты исследова ний докладывались на Международном научном симпозиуме «Неделя горня ка-2003» (Москва, 2003 г.), на IV Международной научно-практической кон ференции «Наукоемкие технологии добычи и переработки полезных иско паемых» (г. Новосибирск, ИГД СО РАН, 2003, 2004 г. г.);





на научно технических конференциях ОАО «Евразруда» (г. Новокузнецк, г. Абаза, 2004, 2006 г.г.).

Публикации По результатам выполненных исследований опубликовано 12 печатных работ, включая 2 патента РФ.

Объем и структура диссертации Диссертация состоит из 4 глав, введения и заключения, изложенных на 167 страницах машинописного текста, содержит 46 рисунков, 27 таблиц, спи сок литературы из 193 наименований и 4 приложений.

Автор выражает искреннюю признательность сотрудникам лаборатории физико-технических геотехнологий за ценные замечания при выполнении и обсуждении результатов исследований, а также сотрудникам лаборатории проведения и крепления горных выработок ВостНИГРИ, Горно-Шорского и Таштагольского филиалов ОАО «Евразруда», службам ППГУ рудников за советы и помощь, оказанную при выполнении исследований.

Содержание работы В первой главе выполнен краткий обзор геологической, горнотехниче ской и геомеханической характеристик месторождений Горной Шории, изу чен опыт проведения и крепления капитальных горных выработок в условиях напряженно-деформированного состояния горных пород.

В Горной Шории расположены крупные отроги Алтае-Саянской склад чатой горной области, где природа создала группу железорудных месторож дений: Таштагольская, Шерегешевская и др.

Характерной особенностью региона является сейсмическая активность, обусловленная глубинными тектоническими процессами, высоким уровнем напряжений, и склонных к хрупкому разрушению горных пород.

Большой вклад в изучение геомеханического состояния массива горных пород на рудных месторождениях внесли С. А. Батугин, П. В. Егоров, А. А. Еременко, В. А. Квочин, М. В. Курленя, Г. И. Кулаков, Л. М. Лазаревич, Т. И. Лазаревич, А. В. Леонтьев, Т. В. Лобанова, А. Т. Шаманская, Б. В. Шрепп и др. Исследования природного поля напряжения показали, что максимальное главное напряжение 1 направлено вдоль простирания месторождений. Вкрест простирания действуют напряжения 2 и их величина равной 1,3Н. Соотно шения главных напряжений: 1 : 2 : 3 = 2,5:1,3:1,0, где 1, 2 – горизонтальные тектонические напряжения, 3 – вертикальное напряжение.

Разработка запасов железных руд осуществляется системой этажного принудительного обрушения со взрывной отбойкой блоков на зажатую среду и компенсационные камеры пучковыми сближенными и вертикальными кон центрированными зарядами взрывчатого вещества (ВВ). Очередность веде ния горных работ и производство технологических взрывов различной мощ ности оказывают существенное влияние на массив горных пород в лежачем боку месторождения, где расположены капитальные выработки. При этом регистрируются динамические явления в форме микроударов, толчков, стре ляний и т.п. В связи с этим особую актуальность приобретает задача теорети ческого и экспериментального определения пространственного распределе ния динамических явлений во вмещающем массиве в области строительства капитальных горных выработок.

Значительный вклад в исследования представлений о напряженном со стоянии массива горных пород и объяснению явлений со сводообразованием в шахтах внесли российские и зарубежные ученые: С. Т. Авершин, Н. С. Бу лычев, А. Н. Динник, Б. А. Картозия, М. В. Курленя, Г. И. Кулаков, М. М. Про тодьяконов, А. Г. Протосеня, В. Риттер, О. Д. Хвольсон, Е. И. Шемякин и др. В их работах предложены теоретические модели разрушения горных пород, определены основные факторы, способствующие зарождению и развитию очагов динамических явлений, и изучено влияние горного давления на ус тойчивость выработок.

Проблеме проведения и крепления горных выработок в шахтах посвяще но множество исследований, результаты которых изложены в работах сле дующих ученых: С. Т. Авершина, Н. С. Булычева, В. Е. Боликова, В. С. Ва щенко, П. М. Вольфсона, А. И. Копытова, Н. И. Мельникова, В. В. Першина, А. Г. Протосени, В. Н. Ревы, В. А. Редькина, М. А. Розенбаума, С. Б. Стажев ского, В. А. Ускова, А. И. Федоренко, В. П. Фролова, В. Я. Шапиро, Ю. А. Щевелева и др.

Анализ и обобщение теоретических и экспериментальных работ показа ли, что при проведении и креплении горных выработок применяются ком пенсационные шпуры и скважины, бетонная, металлическая арочная и анкер ная крепи и др., способствующие получению максимальной величины подви гания забоя с обеспечением несущей способности массива. Выявлено, что при проведении горных выработок равновесие пород нарушается, происхо дит перераспределение первоначальных напряжений, деформация пород про является в смещениях стенок и кровли выработок, прогибах слоев, появлении трещин и обрушении горных пород.

Несмотря на многочисленность выполненных исследований, недоста точно изучены особенности влияния динамических явлений на состояние капитальных выработок и поведение при этом массива горных пород в лежа чем боку удароопасных месторождений под воздействием горных работ. Не в полной мере разработаны эффективные способы проведения и крепления выработок в массиве с тектоническими полями напряжений.

На основе анализа состояния вопроса, показавшего актуальность про блем в области проведения и крепления выработок в неустойчивых горных породах, определены цель и задачи исследований.

Во второй главе изложены результаты исследований напряженно деформированного состояния (НДС) массива горных пород в лежачем боку удароопасных железорудных месторождений при ведении горных работ.

Исследования НДС массива горных пород осуществлялись методами:

микросейсмическим, электрометрическим и естественного электромагнитно го излучения. Оценка состояния массива горных пород также производилась с помощью энергетического критерия удароопасности, в качестве которого принято отношение сейсмической энергии, накопленной в массиве горных пород, к потенциальной энергии, заключенной во взрыве заряда ВВ. Экспе риментальные исследования проводились в районе капитальных выработок на Таштагольском и Шерегешевском месторождениях при отработке ряда технологических блоков с массовым обрушением руд комбинированными зарядами ВВ с инертными промежутками и направленного действия.

За период с 1995 по 2005 г.г. на Таштагольском месторождении осуще ствлялись работы в околоствольном дворе ствола Сибиряк, проводилась уг лубка ствола Западного, крепление емкостного бункера комплекса подземно го дробления на гор. –350 м, проведение квершлагов на стволы и др., крепле ние выработок выполнялось железобетонной, анкерной и набрызгбетонной крепями, а также СВП-17. В этот период в районе капитальных выработок происходили микроудары, стреляния и заколообразования с суммарной сейсмической энергией от 2,5-4,2·105 до 1,4·107 Дж. Отмечен рост сейсмиче ской энергии динамических явлений, их миграция в массиве горных пород в районе порожнякового квершлага, стволов Западного и Нового Капитально го, особенно в 1995-1999 г.г. Например, при силе толчка, равного 1,6·105 Дж, в стволе Западном была нарушена армировка и отмечено сжатие проводни ков (рис. 1).

Рис. 1. Карта сейсмической активности за 1995 г. I — динамические явления;

1-4 — энергетический класс;

10800-11800 и 11800-12600 — координаты Х и Y Изучена геодинамическая обстановка в районе руддвора стволов Сиби ряк, Северный и квершлага. Электрометрические измерения в течение года показали периодическое снижение электрометрического коэффициента K от 2-8 до 0,7-1,2. При этом зарегистрированы толчки с энергией 5,3·102-2,1· Дж (рис. 2).

Рис. 2. Изменение K в течение 2000 г. в северном квершлаге гор. –280 м Выявлено, что в последние годы при отработке блоков на северном фланге (№№ 0, 1, 1 и 11) и центральной части (№№ 23, 24, 17 (I, II очереди)), на южном фланге (№№ 35, 30) и Юго-Восточном участке (№№ 1, 2) проис ходят толчки в районе стволов Западного, Южного, Северного и Нового Ка питального с энергией 1,4-6,4·104 Дж.

Установлено, что с увеличением глубины разработки месторождений от 400 до 900 м и энергии динамических явлений, объем разрушений в капиталь ных выработках возрастает, особенно в районе квершлагов и стволов, и состав ляет 0,2-5 м3 и более (рис. 3). Кроме этого, наблюдается треск, трещины в гор ных породах и в бетонной крепи, большой приток воды и др.

Рис. 3. Изменение объемов разрушений в капитальных выработках при ди намических явлениях с различной интенсивностью Установлено, что на Шерегешевском месторождении динамические явле ния происходят в районе грузового квершлага участка Подруслового и во вме щающем массиве Главного и Болотного участков.

Определены условия формирования динамической обстановки на место рождениях. Как показывают статистические наблюдения, максимум проявле ний горного давления в динамической форме в последние годы связан со взрывными работами, причем массив горных пород на стыке участков Болот ного и Главного отнесен к опасному по горным ударам. Установлена законо мерность распределения в массиве горных пород динамических явлений в ле жачем боку месторождения в зависимости от местоположения очистных бло ков. Установлено, что при выемке блоков на северном фланге и в центральной части месторождения происходят толчки в районе стволов Западного, Север ного и Нового Капитального с энергией от 2,4 до 1,7·104 Дж и квершлагах — от 9,4 до 106 Дж (рис. 4).

1,E+ E, Дж 1,E+ 10 1,E+ 10 6 1,E+ 10 5 1,E+ 10 1,E+ 10 1,E+ 10 1,E+ 1,E+ l, м 1,E+ 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 Рис. 4. Изменение сейсмической энергии динамических явлений в лежачем бо ку месторождения при ведении очистных работ: 1 — на сопряжении грузового квершлага с полевым штреком;

2 — на сопряжении порожнякового квершлага с полевым штреком;

3 — ствол Западный;

4 — ствол Новый Капитальный;

5 — ствол Северный;

6 — ствол Южный;

7 — склад взрывчатых материалов (ВМ);

l — расстояние от центра очистных блоков до очагов динамических явлений Уменьшение энергии Е динамических явлений при увеличении расстоя ния l аппроксимируется степенной функцией lg = A/l, где константы А и изменяются в пределах 14,0667,91 и 0,190,56, соответственно.

Отработка блоков на южном фланге месторождения вызывает толчки в районе ствола Южного и на сопряжении порожнякового квершлага с полевым штреком, при этом энергия толчков изменяется от 6,4 до 106 Дж. Определены приведенные расстояния от центра отрабатываемых блоков до очагов динами ческих явлений, которые колеблются от 15-20 до 650-900 м.

В третьей главе приведены исследования по разработке и обоснованию способов проведения и крепления капитальных выработок в массиве горных пород с тектоническими полями напряжений.

Разработаны и испытаны эффективные способы проведения и крепления горных выработок в массиве горных пород, позволяющие увеличить уход забоя за цикл с перераспределением и снижением концентрации напряжений на контуре выработок, включающие разупрочнение призабойного массива с одновременной установкой опережающей поддерживающей крепи, примене ние контурного взрывания с элементами армирования и податливости удли ненных оконтуривающих шпуров, а также параллельно-сопряженных сква жин и шпуров с использованием неэлектрической системы инициирования зарядов ВВ.

Управление горным давлением и обеспечение безопасности работ дости гаются путем установки в кровле наклонных анкеров. Установлено, что уве личение удельного электросопротивления в массиве в 1,4-3 раза достигается при взрывании шпуров в забое на компенсационную скважину и детонирую щего шпура в наклонных анкерах, при этом максимум опорного давления перемещается вглубь массива на 400 мм.

Выявлено, что при помещении в верхние концы наклонных анкеров до полнительных зарядов ВВ при взрывании создается раздробленная зона в массиве горных пород с интенсивной разгрузкой в зоне опорного давления.

Для повышения устойчивости горных выработок осуществляют контур ное взрывание с элементами армирования шпуров. Предложены новые схемы расположения контурных шпуров: шпуры бурят под углом к оси выработки вглубь массива и располагают с элементами армировки в своде выработки.

Для обеспечения длительной и надежной эксплуатации выработок в ус ловиях высокого горного давления шпуры приконтурного ряда бурят в 2 раза длиннее, чем врубовые и вспомогательные со снижением расхода ВВ на 8 10% и повышением электросопротивления в массиве в 100 раз и более (рис. 5, 6).

Рис. 5. Схемы расположения шпуров и скважины при проведении квершлага:

а) — расположение шпуров, б) — конструкция шпуровых зарядов ВВ: 1 — капсюль-детонатор;

2 — патрон-боевик;

3 — заряд ВВ Рис. 6. Изменение электросопротивления при проведении квершлага. 1, 2 — соответственно, до и после взрывания Разработана конструкция прямых врубов с компенсационными 2-мя и 3 мя параллельно-сопряженными скважинами (рис. 7, табл.1). Применение 3-х сопряженных скважин позволило увеличить электросопротивление в массиве горных пород от 0,5-1 до 10 Ом·м.

Разработаны паспорта буровзрывных работ при проведении выработок с использованием неэлектрической системы инициирования заряда ВВ (СИНВ). Выявлено, что использование СИНВ позволило увеличить объем отбитой горной массы в 1,2-1,3 раза.

Рис. 7. Паспорт буровзрывных работ на проведение капитальной горной вы работки: а) схема расположения шпуров и скважин в выработке;

б) схема вруба;

в) конструкция заряда ВВ;

I – параллельно сопряженные скважины;

II – бумажный пыж;

III – капсюль-детонатор;

IV – патроны из аммонита 6ЖВ Таблица 1.

Паспорт буровзрывных работ Кре- Количество шпуров, шт. Глубина шпуров, м Всего Диаметр пость шпуро шпуров, пород мет- мм вруб. вспом. оконт. всего ров вруб. вспом. оконт.

1214 4 17 14 35 2,5 2,5 2,5 87,5 Тип ВВ Масса заряда, кг Количество Расход ВВ, за цикл заряженных ВВ, КД, ОШ, м шпуров, шт. кг шт вруб. вспом. оконт.

Аммонит 6ЖВ 2,5 2,5 2,5 35 87,5 35 Отбито горной массы, м3 Расход ВВ на 1м Уход КИШ Удельный забоя расход ВВ, КД, ОШ, м за шпм/м3 кг шт.

цикл, м 0,95 2,4 22,27 3,9 3,9 1,5 6, В четвертой главе приведены результаты исследований по совершенст вованию способов проведения и крепления капитальных горных выработок в напряженно-деформированном массиве горных пород. Переход разработки рудных тел на большие глубины и отнесение частей Таштагольского и Шере гешевского месторождений к опасным по горным ударам обусловило необхо димость решения принципиально новых задач по условиям применения спосо бов проведения и крепления капитальных выработок. На месторождениях ка питальные выработки в основном находятся вне зоны влияния очистных работ.

Выявлено, что в зависимости от расположения выработок относительно направления действия главных составляющих поля напряжений, устойчи вость выработок различна.

С учетом соотношения главных нормальных напряжений в массиве гор ных пород на глубине 400-900 м, определения напряжений в кровле и в боках выработок, коэффициентов устойчивости и структурного ослабления (кате горий устойчивости, установленных для условий месторождений Горной Шории к.т.н. А. И. Федоренко), предложены облегченные виды крепей: на брызгбетонная, набрызгбетон - анкерная, набрызгбетон – анкера - металличе ская сетка и набрызгбетон – анкера - металлическая сетка – набрызгбетон (рис. 8). Выполнены расчеты, которые позволили установить рациональные параметры крепей. На основании проведенных исследований разработана методика, позволяющая выбирать рациональные конструкции облегченных крепей в условиях удароопасности.

Разработаны новые паспорта на про ведение и крепление выработок в руддво рах стволов, включающие применение шпуров или скважин, поэтапное оформ ление заходок и использование анкерной крепи, позволяющие увеличить несущую способность массива и выход горной мас сы с 1 м шпура на 10-15%.

Разработаны профилактические ме роприятия по снижению удароопасности при проведении и креплении капитальных горных выработок. Экономический эф фект от внедрения результатов исследо вания в производство составил более 500 тыс. руб. (в ценах 2006 г.).

Рис. 8. Анкерная крепь Заключение В диссертации, являющейся научной квалификационной работой, изло жены научно обоснованные технические и технологические разработки, имеющие существенное значение для экономики, заключающиеся в разра ботке и обосновании способов проведения и крепления капитальных горных выработок в удароопасных условиях, позволяющих обеспечить повышение безопасности и эффективности отработки железорудных месторождений Горной Шории.

Основные научные и практические результаты работы заключают ся в следующем:

1. Определены условия формирования удароопасной ситуации в лежа чем боку месторождений, где расположены капитальные горные выработки.

Установлен рост сейсмической энергии динамических явлений и снижение электросопротивления в массиве горных пород и их миграция на различных рудных участках месторождения в зонах массива, примыкающих к капиталь ным горным выработкам. Выявлено, что при увеличении глубины разработки от 400 до 900 м и сейсмической энергии динамических явлений от 4,2 до 1,4·107 Дж объемы разрушений в капитальных горных выработках возраста ют от 0,2 до 5 м3 и более.

2. Установлена закономерность пространственного распределения дина мических явлений с разной сейсмической энергией в массиве горных пород в районе квершлагов, околоствольных выработок и стволов в зависимости от местоположения очистных блоков. Выявлена главная особенность сейсмоак тивности: выемка блоков на северном фланге и центральной части месторож дения провоцирует толчки с энергией от 4,2 до 2,5·105 (106) Дж в районе квершлагов и стволов;

отработка блоков на южном фланге месторождения — с энергией 6,4·106 (107) Дж в районе сопряжений и квершлагов с полевыми штреками и стволами.

3. Определены приведенные расстояния от центра технологических бло ков до очагов толчков, которые колеблются от 15-20 до 650-900 м. Установ лено, что максимальная сейсмическая энергия динамических явлений наблю дается в районе складов ВМ, околоствольных дворах и стволах на расстояни ях от 20 до 400 м, минимальная — в районе квершлагов, сопряжения квер шлагов с полевыми штреками и стволами на расстояниях 400 и 900 м.

4. Установлено, что увеличение величины подвигания забоя и переме щение опорного давления вглубь массива горных пород при проведении и креплении капитальных горных выработок достигается взрыванием зарядов ВВ в анкерах, расположенных в наклонных шпурах в кровле выработок и шпуров на компенсационные скважины;

контурным взрыванием с элемента ми армирования шпуров в сводах выработок;

оформлением врубовых полос тей на две и три параллельно-сопряженные скважины;

бурением приконтур ного ряда шпуров в 1,5-2 раза длиннее, чем врубовых и вспомогательных шпуров и путем использования неэлектрической системы инициирования зарядов ВВ.

5. Обоснованы и предложены комбинированные облегченные типы кре пей, включающие набрызгбетон, набрызгбетон - анкера, набрызгбетон – ан кера - металлическая сетка, набрызгбетон – анкера - металлическая сетка набрызгбетон, а также разработаны новые паспорта на проведение и крепле ние выработок большого сечения в руддворах стволов, позволяющие повы сить безопасность и эффективность горных работ. Разработаны профилакти ческие мероприятия по снижению удароопасности при проведении и крепле нии горных выработок.

6. Результаты работы внедрены при сооружении капитальных горных выработок. Реализация разработанных способов и рекомендаций обеспечива ет снижение стоимости проведения и крепления горных выработок и состав ляет в среднем на 1 м выработки 1042 руб. по действующим ценам.

Основные научные и практические результаты диссертации изложены в следующих опубликованных работах:

1. Еременко А. А. Геомеханическая оценка условий и обоснование техноло гии отработки рудных участков Шерегешевского месторождения [Текст] / А. А. Еременко, В. А. Еременко, П. А. Филиппов, Е. А. Белоусов // Научно технический прогресс — основа развития Шерегешевского рудника. — Ке мерово, СИНТО, Новосибирск: ЦЭРИС, 2002. — С. 248-257.

2. Филиппов П. А. Прогноз устойчивости пород на глубоких горизонтах Ше регешевского месторождения [Текст] / П. А. Филиппов, В. Н. Филиппов, Е. А. Белоусов, В. А. Усков // Научно-технический прогресс — основа разви тия Шерегешевского рудника. — Кемерово, СИНТО, Новосибирск: ЦЭРИС, 2002. — С. 276-278.

3. Филиппов П. А. Технологические аспекты отработки участка Подрусловый Шерегешевского месторождения месторождения [Текст] / П. А. Филиппов, Л. М. Цинкер, В. А. Квочин, Е. А. Белоусов // Научно-технический прогресс — основа развития Шерегешевского рудника. — Кемерово, СИНТО, Ново сибирск: ЦЭРИС, 2002. — С. 96-100.

4. Шрепп Б. В. Оценка удароопасности и разаработка противоударных меро приятий при эксплуатации Шерегешевского месторождения [Текст] / Б. В. Шрепп, Д. В. Бушин, А. П. Гайдин, В. В. Дорогунцов, Е. А. Белоусов // Научно-технический прогресс — основа развития Шерегешевского рудника.

— Кемерово, СИНТО, Новосибирск: ЦЭРИС, 2002. — С. 268-272.

5. Еременко А. А. Геомеханическая оценка условий и обоснование техноло гии отработки рудного участка на Шерегешевском месторождении [Текст] / А. А. Еременко, В. М. Серяков, А. П. Гайдин, Е. А. Белоусов // Горный ин формационно-аналитический бюллетень. — М.: МГГУ. — 2003. — № 6. — С.

192-195.

6. Еременко А. А. Проведение и крепление выработок на железорудных ме сторождениях, опасных по горным ударам [Текст] / А. А. Еременко, В. Н. Филиппов, В. В. Дорогунцов, Е. А. Белоусов, А. И. Федоренко // Труды IV научно-практической конференции «Наукоемкие технологии добычи и переработки полезных ископаемых». — Новосибирск: ИГД СО РАН. — 2005.

— С. 77-81.

7. Волченко Г. Н. Способ отбойки очистных блоков при их встречно направленном обуривании [Текст] / Г. Н. Волченко, В. Н. Уваров, Е. А. Бело усов и др. // В научно-техн. сб. «Техника и технология разработки месторож дений полезных ископаемых. — Новокузнецк: СибГИУ. — 2005. — С. 56-62.

8. Еременко А. А. Оценка степени удароопасности массива горных пород при отработке Шерегешевского месторождения [Текст] / А. А. Еременко, В. М. Серяков, Е. А. Белоусов и др. // Труды международной конференции «Геодинамика и напряженное состояние недр Земли», ИГД СО РАН (10 15.10.2005 г.) — Новосибирск: ИГД СО РАН. — 2005.

9. Еременко В. А. Районирование выработок по способам крепления в усло виях Шерегешевского месторождения [Текст] / В. А. Еременко, В. Н. Филип пов, Е. А. Белоусов и др. // Горный информационно-аналитический бюлле тень. — М.: МГГУ. — 2005. — № 9. — С. 46-57.

10. Белоусов Е. А. Разработка и основание способов проведения и крепления капитальных горных выработок в условиях удароопасности массива горных пород [Текст] / Е. А. Белоусов // — Кемерово, Вестник КузГТУ, 2006. (при нята в печать).

11. Патент РФ № 2229682. Скважинный заряд / ОАО «ВостНИГРИ». — Опубл. 18.12.01, Бюл. № 15 от 27.05.04 (В. Н. Уваров, А. В. Дорогунцов, Е. А. Белоусов и др.).

12. Патент РФ № 2232892. Способ отбойки полезных ископаемых в подзем ных условиях / ОАО «ВостНИГРИ». — Опубл. 1.07.92, Бюл. № 20 от 20.07. (Г. Н. Волченко, П. А. Филиппов, Е. А. Белоусов и др.).



 

Похожие работы:


 
2013 www.netess.ru - «Бесплатная библиотека авторефератов кандидатских и докторских диссертаций»

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.