Введение к работе
Актуальность.темы Одним из основных направлений экономического развития Кыргызской Республики является наращивание темпов добычи полезных ископаемых. Особое значение в решении этой задачи придается повышению эффективности и обеспечению безопасности горного производства. При разработке рудных месторождений Республики в связи с развитием и углублением горных работ, большим разнообразием геологических и горнотехнических условий, нали-' чием высоких тектонических напряжения в массиве и рядом других факторов все более остро-встает проблема прогноза и борьбы о динамическими форлами проявления горного давления в том числе и горными ударами.
Анализ опыта работы зарубежных и отечественных рудников показывает, что с углублением горных работ динамические проявления горного давления наблюдаются на многих рудниках мира, в том числе на рудниках Кыргызской Республики. Глубина их появления колеблется в пределах 250-600 м и более. Характерным для всех ударопасных месторождений является то, что о углублением работ до появления динамических форм, происходит рост количества статических проявлений горного давления. Динамические проявления происходят при различных системах разработки, однако наибольшее количество горных ударов отмечено при системах с естественным поддержанием. Общепризнано также, что на удароопасных месторождениях имеются породы и руды с вксоіст.я упругими свойствами, способные к хрупкому разрушению под нагрузкой, а также достаточно высокие напрянения в нетронутом массиве.
Опыт борьбы с горными ударами на рудных месторождениях показывает, что своевременный прогноз удароопасности месторождений является одним из коренных вопросов обеспечения безопасности горных работ.
Актуальна эта проблема и для Хайдарканского месторождения: сложное геологическое строение, разнообразие условий залегания н фйзико - механических свойств пород, резко выраженный рельеф поверхности, проявление современных тектонических процессоз, которые существенно влияют на напряженное состояние массива пород. В геологическом строении Хайдарканского-месторождения принимают участие различные породы, большинство из которых отличаются высокой прочностью и хрупкостью. В связи с этим, учитывая пер-
спективу развитая поземной дооычи руд на Хайдаркаыских рудниках проблема, связанная с установлением удароопасности пород ц определением критической глубины,на которой возможны динамические формы проявления горного давления, приобретает первостепенное значение.
Решению этой важной научно-технической задачи и посвящена диссертационная работа, вшолпяваэяся автором в соотеєтстеик с плановыми научными темами: "Установление основных закономерностей формирования напряженного состояния массивов пород и определение условии возникновения динамических форм горного давления"(N Гос. регистрации 31093415, 1931-1985 гг.), "Создание интенсивных методов разработки рудных мосторакэний на больших глубинах" (N Гос. регистрации 01.9.100С53Ю, 1986-1990 гг.), Теоыеханическое обоснование технологій разработки рудных месторожений при кокллексном освоении не.др в горных районах" (N Гос. регистрации РК 01.9.10040731, 1991-Ю94 гг.). "Разработка научно-методических и нормативных положений гфоектировашш и создания технологий рационального освоения месторождений полезных ископаемых горных регионов Кыргызстана в рыночных условиях. (N Гос. регистрации РК 0000357 1995-97 гг).
Цельа.работы является установление удароопасности пород и глубины динамических проявлений горного давления для разработки своевременных мероприятий, обеспечивавших безопасность горных работ при эксплуатации Хайдарканского месторождения.
Задачи .исследований
-
Выявить закономерности распределения напряжений в массиве пород и изменения их с глубиной на Хайдарканском месторождении.
-
Установить основные еиды и форма проявлений горного давления на разных горизонтах подземных рудников.
-
Определить удароопасность пород, слагающих месторождение.
-
Выявить уровень напряженности массива в зависимости от интенсивности дискования керна при геологоразведочном бурении с поверхности.
-
Установить критическую глубину динамических проявлений гор -ного давления.
Основная идея работы состоит в использовании закономерностей распределения напряжений в массиве, склонности горных пород к хрупкому разрушению и зависимостей интенсивности дискования керна с глубиной для установления удароопасности пород и глубины динамических проявлений горного давления.
Методы, исследования включают анализ и обобщение опііта отработки ударсопасных месторождений и литературных источников, проведение экспериментов в лабораторных и шахтних условиях с применением инструментальных измерение, визуальные наблюдения за состоянием камер и целиков, аналогические исследования к статистическую обработку экспериментальных данных.
Из,учнце..положо'-:ия,_вынос'."'.Ы9...на^за'"нту:
-
Формирование природного поля напряжений в массиве Хэйдаркап -ского месторождения происходит под влиянием тектонических процессов и напряжений, обусловленных действием веса налегающих пород. Горизонтальные напряжения, по сравнению с гипотезой А.Н. Дннннкэ, повышены и не равны меэду собой. Сроднив значения вертикальных и горизонтальных напряжений с ростом глубина возрастают по линейному закону и численно определяется: верт^калы-ше-Оз = 7Н; горизонтальная составляющая в меридиональном направлении-о* = 1,2 7Н, в Уирот:юм-оу = 0,9 ТН.
-
При бурении геологоразведочных сква^щ с поверхности с ростом их глубины, за счет повышенных горизонтальных напряжений в массиве, происходит дискование керна с постоянным увеличением количества дисков и уменьшением их толлжи. На глубинах 450-1500 м толщина дисков уменьшается по линейной зависимости, а рост количества дисков описывается показательной зависимостью от глубины.
-
Хайдарканское месторождение по интекснвкости дискования керна, уровню напряжений в массиве и склонности пород к хрупкому раз-руиению с глубины 700 м относится к угрожаемому по горным ударам.
Научная_новпзна работы:
Выявлены закономерности распределения исходных полей напряжений в массиве пород Хайдарконского месторождения, отражающие количественные связи мекду напряжениями и глубиной'.
Установлены количественные зависимости изменения числа опасных проявлений горного давления с ростом глубины разработки.
Установлены зависимости изменения напряженности массива от интенсивности дискования керна при геологоразведочном Оурешш с поверхности, основанные на уменьшении толщины дисков и увеличении их количества с глубиной.
Выявлены критерии оценки удароопасности пород, основанные на взаимосвязях между напряжениям и деформациями и линейном характере деформирования пород под нагрузкой.
Достовещость_научных_полокений, выводов и рекомендация подтверждается комплексным подходом при выполнении исследований.
представительностью объема экспериментальных работ, проведенных в шахтных условиях и согласованностью результатов расчетов с опытными-данными.
Личный.вклад, автора состоит в выявлении закономерностей распределения исходных напряжений в массиве пород Хайдарканского местороадения; установлении зависимостей количества опасных проявлений горного давления с глубиной разработки; определении разновидностей пород, склонных к хрупкому разрушению; установлении зависимостей изменения интенсивности дискования керна с глубиной; установлении критической глубины динамических проявлений горного давления на Хайдарканском месторождении; обосновании защищаемых положений, выводов и полученных результатов, составлении методических документов.
Практическая ценность работы
-
Разработанная методика расчета исходного напряженного состояния массива перод дает возможность принимать оптимальные технические решения при проектировании, строительстве и эксплуатации рудников.
-
Установленные зависимости количества проявлений горного давления с глубиной позволяют повысить безопасность очистных работ и нормировать показатели разубоживания руда.
-
Обоснованные критерии оценки удароорасности пород позволяют осуществить дифференцированный подход к выявлению ударо-опвеных участков местороадения.
-
Установленная глубина динамических проявлений горного давления дает возможность на стадии проектирования разработать своевременные мероприятия по предотвращению опасных проявлений горного давления, в том числе и горных ударов.
Реализация .работы
Для практического использования составлены: "Методическое руководство по определению исходного напряженного состояния массива пород при проектировании рудников в горных районах","Методическое руководство по определению показателей разубоживания руды на подземных рудниках Хайдарканского Государственного акционерного общества", которые внедрены на Хайдарканском ГАО.
Рекомендации по оценке удароопасности пород и определению критической глубины динамических проявлений горного давления использованы при составлении ТЭО и проекта разработки нижних горизонтов Хайдарканского месторождения.
Результаты исследований могут быть использованы при проек-
тарований и эксплуатации друпіх рудних месторождений с аналогичными горногеологическими условиями. Аіггюбация. .работы
Основній результаты исследований и научные положения диссертации обсуждались я получили одобрение на VIII Межреспубликанской научной конференции молодих ученых (Орунзе, 1986 ), на научно -технической конференции "Основные направления повипіеігая технического уровня и экономической эффективности производства на пред -приятиях цветной металлургии" (Ташкент, 1981), на Всесоюзной конференции по механике горных пород (Фрунзе, 1939 г.), на Всесоюзном научном семинаре по горной геофизике (Ткибули, 1931 г.), на Секции Ученого совета Института физики и механики горных пород НАН Киргизской Республики (Бишкек, 1992-1997).
Публикации. Основное содержание диссертации отражено в 13 опубликованных работах.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и трех приложений,содержит 177 страниц машинописного текста, включая 33 иллюстрации, 27 таблиц, список использованной литературы из 121 наименования.