Д.т.н. Баймахан Р.Б., к.т.н. Салгараева Г.И.

Казахский государственный женский педагогический институт

Д.т.н. Такишов А.А., Кишауов М.К.

АО “Жезказганский университет имени О.А.Байконурова”,

Республика Казахстан

Управление горным давлением при подземной отработке рудных месторождений

Процесс разработки месторождений полезных ископаемых подземным способом, как известно, сопровождается проявлением горного давления. Вопрос управления горным давлением является одним из основных при проектировании систем разработки месторождений полезных ископаемых [1]. В работе предлагается вариант управления горным давлением сопровождающий процесс разработки на примере Жезказганского месторождения. Геология залежи представлена чередующимися слоями серых песчаников и красноцветных пород (алевролитов,аргелитов и конгломератов). Прочностные свойства красных пород значительно ниже прочностных свойств серых песчаников. Рудоносное тело представлено серым песчаником с полиметаллической минерализацией [2]. Восемьдесят процентов залежи с углом падения до 15 градусов, то есть является пологопадающей. На месторождений используется камерно-столбовая система отработки.

Предлагается следующая модель управления горным давлением. При проведении выработок в массиве горных пород на некоторой площадке убирается опора для вышележащей толщи. Это приводит к нарушению равновесия, существовавшему в нетронутом массиве. Равновесие должно восстанавливаться правильным распределением нагрузок между целиками. Согласно принципу работы камерно-столбовой системы основная часть нагрузок массива должна приходится на барьерный целик, показанной на рисунке 1а и 1б. Это возможно в том случае, если над выработанным пространством образуется свод естественного равновесия. При этом на междукамерный целик будет приходиться только нагрузка подсводной части.

Рисунок 1. а – идеализированная форма геологического разреза для Жезказганского месторождения –граница среза пород по линиям скольжения, 1,2,…,8 высокопрочные крепкие породы, светлые являются рудными телами, I–основная часть массива поддерживаемая барьерными целиками, II–подсводная провисающая часть массива. Наклонные линии являются линиями скольжения. б – Увеличенная картина области барьерного целика –барьерный целик,, ,,–переходные участки линии скольжения

Образование свода естественного равновесия возможно при провисании налегающей толщи над очистным пространством. Для этого междукамерные целики должны быть более податливыми, чем барьерные. В зависимости от величины провисания налегающей толщи над междукамерными целиками формируется напряженно-деформируемое состояние массива, определяющее его устойчивость или неустойчивость.

Для установления зависимости между параметрами элементов систем разработки, способствующая образованию над очистным пространством свода естественного равновесия, используются методы механики деформируемого твердого тела [3]. Формы свода зависят от горно-геологических и физико-механических свойств пород составляющих данное месторождение. Процесс образования свода над очистным пространством сопровождается сдвижением горных пород по линиям скольжения в соответствии с паспортом прочности, границы которых разделяют массив на основную часть поддерживаемых барьерными целиками и подсводную-поддерживаемых междукамерными целиками.

Исследуется напряженно-деформируемое состояние пачек из прочных серых песчаников. Прочностные свойства последних позволяют рассматривать ее упругую модель. Каждая полоса рассматривается между границами сдвижения и линиями контактов типов горных пород над барьерными и междукамерными целиками моделируемой в виде прямоугольных полос. Определены граничные условия взаймодействия подсводной и надсводной частей массива. Исследование состояния красноцветных пачек производится на основе паспорта прочности предельного равновесия [4].

Получены аналитические выражения для определения напряжений, деформаций и перемещений каждой полосы над очистным пространством и поддерживающих целиков. Установлена зависимость для определения горизонтальной составляющей взаимодействия соседних полос над барьерными и междукамерными целиками. Проведен анализ распределения напряжений и характера смещений полос каждой пачки налегающей толщи в зависимости от величины провисания кровли.

Предлагаемое решение проблемы позволяет управлять напряженно-деформированным состоянием налегающей толщи горных пород, в зависимости от величины ее упругого провисания над очистным пространством.

Литература:

1. Борщ-Компаниец В.И., Макаров А.Б. Горное давление при отработке мощных пологих рудных залежей. – М.: Наука, 1986. – 271с.

2. Сатпаев К.И. Джезказганский меднорудный район и его минеральные ресурсы //Избранные труды.- Алма-Ата, 1967.-Т.1.-397c.

3. Айталиев Ш.М., Такишов А.А. Критерий обеспечения устойчивости и эффективной отработки рудной залежи. //Вестник МН и ВО, НАН РК. – 1999.-№2.-С.9-13.

4. Ржевский В.В., Новик Г.Я. Основы физики горных пород.- М.: Недра, 1973. – 286c.