В условиях стадийной отработки месторождений камерными системами разработки наблюдается тенденция к ухудшению горнотехнических условий пир выемке объёмов вторичных камер. Запасы в таких камерах обычно характеризуются повышенной трещиноватостью, что приводит к нарушению устойчивости рудных обнажений, образованию горных вывалов, нарушение контуров выработки, а также и ухудшению показателей выемки.
Подземная разработка крупных медно-колчеданных месторождений камерными системами с закладкой очистного пространства твердеющими смесями предполагает многостадийность отработки запасов отдельных этажей (рис. 1.1). При этом камеры II и III очередей находятся между предварительно отработанными и заложенными камерами первой очереди, в которой прочность материала затвердевшей закладочной смеси (до 5 МПа), как правило, значительно выше, чем в камерах следующих очередей (1,5 - 0,5 МПа).
Доля очистных камер второй и последующих очередей достигает 20÷30% запасов этажа. Очистные работы в таких камерах характеризуются снижением качества выдаваемой рудной массы и повышением трудовых и материальных затрат.
Рис.1.1 Схема этажно-камерной системы разработки с твердеющей закладкой очистного пространства. Вариант Гайского месторождения.
I, II, III – порядок отработки
Анализ состояния горных работ при многостадийной отработке запасов выявил ряд факторов ухудшающих условия и качество добычи при очистной выемке вторичных камер.
· При очистных работах в камерах второй и третей очередей наиболее часто происходят разрушения сопряжений выпускных выработок в днищах камер, раскрытие и разрастание микротрещин рудного массива, обрушение закладочных массивов с вышележащих горизонтов, нарушение проектных контуров элементов системы разработки.
· Процесс обрушения потолочин камер, пород висячего бока, стенок камер на глубоких горизонтах имеет регулярный, систематический характер и сопровождается большими куполообразными вывалами.
· Обрушение рудных стенок в камерах первой очереди вызывает рост нагрузок на междукамерные целики. Это приводит к их разрушению, потере буровых скважин и подготовительных выработок.
· Падает производительность добычи из камер второй и третьей очередей. При самообрушении пород кровли и висячего бока возрастают потери и засорение руды, увеличивается выход негабарита.
Так на Учалинском руднике имеет место факт самопроизвольного обрушения частей массива в выработанное пространство (рис.1.2, рис.1.3).
На Гайском подземном руднике выявлены те же факты нарушения контуров очистных пространств (рис. 1.4)
Рис. 1.2 Вертикальная проекция горных работ Учалинского месторождения
(по состоянию на 2002 г.)
Рис. 1.3 Фактические контуры камеры
Рис. 1.4 Развитие зоны обрушения на подземном руднике Гайского месторождения
В массивах очистных камер вторичных очередей от проявления горного давления и действия взрывных работ, проводившихся при отработке камер первой очереди, происходит раскрытие и разрастание имеющихся трещин, что уменьшает устойчивость обнажений. При этом увеличиваются потери метража скважин, и усложняется обеспечение их проектного положения в обуриваемом массиве, что в конечном итоге влечёт к увеличенному выходу негабаритных кусков руды и снижению производительности при выпуске отбитых запасов.
Таким образом, рудный массив камер второй и последующих очередей представляет собой техногенно измененную часть отрабатываемого массива, характерной особенностью которого является наличие большого числа трещин, ослабляющих и приводящих в неустойчивое состояние элементы конструкции системы разработки.
Эффективность подземной разработки месторождений определяется качеством всего технологического цикла, особое место в котором занимают буровзрывные работы. Фактор повышенной изрезанности массива трещинами, наиболее интенсивно влияет на качество отбойки руды.
Таким образом, с целью повышения качества и совершенствования технологии БВР в условиях техногенно измененной части отрабатываемого массива, необходимо пересмотреть процесс и методы управления энергии взрыва, а также разработать теоретически обоснованные методы расчета параметров отбойки.
Установлено, что трещиноватый массив в первую очередь разрушается по естественным отдельностям [1,4], а поскольку скважинная отбойка является источником сейсмического воздействия как непосредственно на конструктивные элементы системы разработки, так и на соседние горные выработки, механизм взрывного разрушения сильнотрещиноватых руд и соответствующие ему технологические особенности отбойки заключаются в следующем.
При условии, что фракционный состав преобладающих отдельностей, слагающих массив, меньше кондиционного куска, для отбойки сильнотрещиноватых руд необходимо затратить энергию, достаточную для вывода горной конструкции из состояния равновесия и отделения требуемого объема от основного массива. Таким образом, необходимо создать в массиве напряжения, достаточные для отделения отбиваемого слоя и приведения его в движение, а дальнейшее разрушение его будет происходить за счет действия гравитационных сил в процессе перемещения структурных блоков и раскрытия имеющихся трещин. Величина выделяющейся энергии при взрыве заряда должна быть такова, чтобы возникающие напряжения были достаточны для разрушения связей, но не превышали необходимой величины, приводящей к нарушению сплошности прилегающего к месту взрыва законтурного массива, что может быть обеспечено соответствующим расположением зарядов [5] и уменьшением их диаметра.
Описание процесса разрушения и теоретическое обоснование соответствующих особенностей технологии буровзрывных работ при расчете параметров отбойки сильнотрещиноватых участков отрабатываемых запасов может быть обеспечено использованием закономерностей методики прогноза сейсмического действия взрыва, основанных на принципе автомодельности, т.е. на реализации критической скорости смещения пород [2,3].
Литература
1. Мосинец В.Н., Абрамов А.В. Разрушение трещиноватых и нарушенных горных пород. М.: Недра, 1982.
2. Медведев С.В. Сейсмика горных взрывов. М.: Недра, 1964. – 188 с.
3. Падуков В.А., Маляров И.П. Механика разрушения горных пород при взрыве. Иркутск: Изд-во Иркут. ун-та, 1985. – 125 с.
4. Рац М.В., Чернышев С.Н. Трещиноватость и свойства трещиноватых горных пород. М.: Недра, 1970.
5. Баранов А.О. Проектирование технологических схем и процессов подземной добычи руд: Справочное пособие. М.: Недра, 1993
