Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. Жезказганское месторождение в течении 70 лет разрабатывается камерно-стозбопоп системой, при котором сдвижение земной поверхности предотвращается горными мерами охраны - оставлением рудных целиков. Это позволяло размещать на подрабатываемых рудоносных площадях любые объекты инфраструктуры (жилые поселки, промышленные объекты, все виды транспортных и инженерных коммуникаций).
К началу 90-х годов основные запасы центрального рудного поля месторождения были отработаны. Ввод новых мощностей по добыче руды задерживается отставанием капитального строительства. Восполнение выбывающих мощностей в данных условиях возможно лишь за счет повторной разработки с возвратом руды из ранее оставленных целиков. Запасы, перспективные для повторной разработки, оцениваются в 131,9 млн.т (18% от погашенных запасов). При среднем содержании металла в целиках 1,61% повторная разработка может дополнительно дать 2,1 млн.т металла.
Начало повторной разработки привело к качественным изменениям ситуации: в процесс сдвижения начали вовлекаться все большие площади. Растет количество объектов, попадающих в зоны сдвижения, поэтому в настоящее врелвд одним из наиболее актуальных стал вопрос о способах охраны сооружений на стадии повторной разработки месторождения.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ: обеспечение максимальной экономической эффективности повторной разработки за счет минимизации затрат на охрану сооружений на сдвигающемся массиве.
ИДЕЯ РАБОТЫ: минимум затрат на охрану сооружений достигается путем максимально широкого перехода от горных к конструктивний методам охраны сооружений на сдвигающемся массиве.
определение условий образования провалов на земной поверхности;
разработка методики расчета сдвижения земной поверхности на участках, где не происходит образования провалов;
обоснование эффективных на стадии повторной разработки способов охраны сооружений.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ: анализ литературы, прямые маркшейдерские наблюдения за развитием процесса сдвижения, обработка результатов натурных наблюдений за параметрами процесса сдвижений методами многомерной математической статистики, лабораторные эксперименты и аналитические исследования.
НАУЧНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, ПРЕДСТАВЛЕННЫЕ К ЗАЩИТЕ: - коэффициент разрыхления, определяющий условия образования провалов на земной поверхности, является функцией от свойств и геометрии обрушающейся толщи пород (глубины, эквивалентного пролета, выемочной мощности залежи), отражающей уменьшение разрьгхлешія обрушенных пород по гиперболическому закону с увеличением пролета выработанного пространства за счет посадки налегающей толщи все более крупными блоками.
- в обратной степенной зависимости величины максимального оседания земной поверхности от соотношения глубины и эквивалентного пролета зоны обрушения показатель степени определяется породами с минимальными упругими и прочностными свойствами, наиболее широко представленными в геологическом разрезе.
- распределение горизонтальных сдвижений в полумульдах связано с оседаниями уравнением эллипса, что позволяет рассчитывать горизонтальные смещения и деформации земной поверхности по результатам натурных наблюдений за оседанием; из горизонтальных деформаций максимальными по абсолютной величине являются деформации сжатия вблизи центра мульды сдвижения.
зона, в которой наблюдаются опасные горизонтальные деформации сжатия, практически совпадает по своему расположению в мульде сдвижения с зоной опасных наклонов и составляет 20% от общей площади мульды, что позволяет использовать для охраны сооружешш ремонтно-восстановительные меры, как один из наиболее эффективных по уровню необходимых затрат способов охраны.
ДОСТОВЕРНОСТЬ НАУЧНЫХ ПОЛОЖЕНИЙ И ВЫВОДОВ достигнута представительностью исходных данных, полученных в результате многолетних натурных наблюдений, достаточностью и полнотой их описания предлагаемыми
методиками расчета, сходимостью расчетных и наблюдаемых параметров, практическим опытом применения рекомендуемых способов охраны. НАУЧНАЯ НОВИЗНА РАБОТЫ состоит в том, что
установлены новые зависимости коэффициента разрыхления от эквивалентного пролета зоны обрушения и выемочной мощности погашаемого выработанного пространства;
- предложена новая форма связи функций распределения оседаний и
горизонтальных смещений в полумульдах сдвижения;
впервые для условий Жезказганского месторождения получены значения типовых функций, определяющих величины оседаний, наклонов, горизонтальных смещений и деформаций в полумульдах сдвижения;
определена зависимость коэффшдаента усадки породной закладки от глубины ее применешія; показана равнозначность (по эффективности ограничения смещений налегающей толщи) дробленой и крупнокусковатон породной закладки.
НАУЧНОЕ ЗНАЧЕНИЕ РАБОТЫ заключается в обосновании возможности применения методики расчета сдвижения земной поверхности, разработанной ВНИМИ для угольных месторождении, в особо сложных горно-геолопгчесюїх условиях повторной разработки пологих рудных залежей, которые ранее эксплуатировались камерно-столбовой системой.
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ РАБОТЫ состоит в разработке методики расчета едвігжения земной поверхности при повторной разработке Жезказганского месторождения, определении условий, в которых образуются провалы или возникают опасные деформаций земной поверхности, обосновании высокой экономической эффективности конструктивных мер охраны сооружений на стадии повторной разработки месторождения.
РЕАЛИЗАЦИЯ РАБОТЫ. Результаты исследований использованы в новой редакции Временных правил охраны сооружений от вредного влияния подземных разработок на рудниках Жезказганского месторождения, внедряются в практику при выборе мер охраны жилых поселков, инженерных коммуникаций.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные положения диссертации были представлены на II всероссийской конференции "Управление напряженно-
деформированным состоянием массива скальных пород при разработке месторождений полезных ископаемых и строительстве подземных сооружений" (Екатеринбург, 1996г.), на научных конференциях МГГА (Москва, 1995г., 1996г.).
ПУБЛИКАЦИИ. Основные положения диссертации опубликованы в 7 работах.
СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, изложена на 159 страницах машинописного текста, содержит 36 рисунков, 20 таблиц, список литературы из 112 наименований.
