Обоснование применения систем отработки с самообрушением вмещающих пород при отработке слепых рудных тел

Выемочной единицей при применении системы с самообрушением является блок. Обрушение в массиве происходит в результате (без принудительного взрывания) погашения междублоковых целиков и увеличения допустимого пролета камеры как по падению, так и по простиранию. Выработанное пространство заполняется обрушенными вмещающими породами висячего и лежачего боков.

Рис. 1. Построение замкнутой области сдвижения пород α=80⁰ (разрез вкрест простирания)

Сдвижение вмещающих пород начинается с лежачего бока. При α=80⁰ и отсутствии существенных различий в прочностных свойствах и структурных особенностях толщи пород висячего и лежачего бока область сдвижения становится симметричной относительно рудной залежи.

В общей зоне сдвижения земной поверхности выделяются:

а) зона трещин, за внешнюю границу ее принимают контур крайних, хорошо различных трещин на земной поверхности. Так же возникают провалы (зона обрушения), при глубине верхней границы горных работ менее Н₀=116;

б) зону плавных сдвижений, где земная поверхность подвергалась сдвижению без разрыва сплошности;

в) зону опасных сдвижений, в пределах которой возникают деформации, опасные для зданий, сооружений и природных объектов.

Положение границы общей зоны сдвижения со стороны восстания зависит от угла падения залежи. При крутом залегании рудного тела (α=80⁰) возможно возникновение сдвижений и деформаций в породах лежачего бока залежей и на земной поверхности.

Сдвижение земной поверхности, практически не происходит, если при разработке слепых крутопадающих залежей с закладкой выработанного пространства Н₀/L>2 (Н₀ — глубина верхней границы выработанного пространства, L — размер выработанного пространства по падению).

При Н₀=629, L=8 углы разрывов, сдвижения и граничные в невыветрелых коренных породах приведены в таблице.

Таблица 1

При α=80⁰, а размер отрабатываемого участка залежи по падению меньше размера участка по простиранию, построение замкнутой области сдвигающихся пород начинают на разрезе вкрест простирания (рис. 2) для этого от верхней и нижней границ выработанного пространства в породах лежачего и висячего боков залежи проводят линии под углами β_с (59⁰) и γ_с (27⁰) до слоя, размер устойчивого пролета которого больше расстояния между этими линиями. Точки пересечения линий, проведенных под углами γ_с (27⁰) с устойчивыми слоями в висячем и лежачем боках залежи — точки К_в и К_л соединяют прямой. Область сдвигающихся пород оконтуривается линиями, проведенными под углами β_с (59⁰) по устойчивым слоям и линией, соединяющей точки К_в и К_л.

При разработке слепых рудных тел, залегающих в породах средней устойчивости, процесс сдвижения земной поверхности достигает полного развития (граничные углы достигают минимальных размеров) только при L≥2H₀.

Сдвижение и деформация земной поверхности не происходят когда

‒ область сдвигающих пород замыкается в толще вмещающих пород (рис. 1, 2);

‒ разработка рудных тел, залегающих в среднеустойчивых и устойчивых породах, ведется на глубине H₀≥2L;

‒ в выработанном пространстве оставлены рудные или возведены искусственные целики, рассчитанное на длительное поддержание боковых пород в устойчивом состоянии (предусматриваемые для отработки слепых пологих залежей с углом падения α<35⁰).

При отработке пологой части рудного тела зона сдвижения не достигает земной поверхности, следовательно, земная поверхность сохранит свою устойчивость.

1. Кузьмин Е. В., Узбекова А. Р. Самообрушение руды при подземной добыче 2006г.
2. Фрейдин A. M., Быкадоров А. И., Неверов С. А., Неверов А. А. Ресурсосберегающие технологии подземной разработки рудных месторождений 2003г.
3. Крауч С., Старфилд А. Методы граничных элементов в механике твердого тела. — М.: Мир, 1987.