Определение рейтинга массива горных пород по геомеханической классификации MRMR для условий месторождения Жолымбет

В статье авторы пытаются определить рейтинг массива горных пород по геомеханической классификации MRMR для условий подземного рудника.

Ключевые слова: классификации MRMR, устойчивость, индекс качества породы RQD, прочность, горные породы.

На сегодняшний день в мировой практике наиболее многофункциональной и практичной является рейтинговая классификация Д. Лобшира (MRMR — Mining Rock Mass Rating).

Рейтинговая классификация Лобшира применяется для следующих целей: составление проекта крепления, составление диаграмм зон обрушения, расчет устойчивости целиков, определение степени обрушаемости и дробимости при самообрушении, обоснование порядка ведения горных работ и т. д. [1,2,3].

При оценке геомеханического состояния массива горных пород использованы данные геологической службы рудника «Жолымбет» [4]..

На месторождении выявлены 3 основные системы трещин:

1. азимут падения 280̊, угол падения 60–70̊;
2. азимут падения 98º угол падения 10–20̊;
3. азимут падения 98º угол падения 50–60̊.

По характеристикам керна данных скважин горные породы разделены на три домена:

1. выветрелые породы до глубины 30–40 м, RQD=12–34;
2. слабовыветрелые алевропесчаники, окварцованные массивной текстуры, RQD=50–72;
3. габро-диориты зеленовато-серые, плотные, массивные, RQD=72–78;

RQD (Rock Quality Designation) — показатель качества массива по выходу керна геологоразведочных скважин. Показатель RQD определяется соотношением суммы кусков керна длиной более 10 см к общей длине керна.

Индекс качества породы RQD по Диру приведен в таблице 1.

Процедура измерения RQD проведена на рисунке 1 [1].

Индекс качества породы RQD

Рис. 1. Порядок измерения и расчета RQD

Характерной особенностью является изменчивость поверхностей трещин, их извилистость (волнообразность) в разных направлениях, что положительно сказывается на устойчивости обнажений. Средняя частота трещин FF = 8–9 шт./м, среднее расстояние между трещинами а=0,12–0,22 м, в мелком масштабе на базе 0,2 м — трещины шероховатые. Раскрытие трещин — 1–5 мм с кварцитовым заполнителем. Раскрытие от 2 до 10 мм имеют редко встречающие разломы, падающие под углом, близким к 800 с зеркалами скольжения, заполненные кальцитом и глинкой трения [5].

Прочность пород на сжатие для определения рейтинга MRMR принята из 47,5 МПа. Этот показатель соответствует наименьшему пределу прочности вмещающих пород.

Таким образом, IRS = 47,5 МПа — прочность нетронутого массива.

В данном случае прочность породного блока RBS определяется по с учетом крепости пород, а также степени трещиноватости IRS — FF/m (количество трещин на 1 м).

Средняя частота трещин (FF) 8–9 трещин на 1 м. Основным заполнителем является кварцит, крепость которого по таблице 1.1 составляет 3, а инверсия 0,33 [4].

Рис. 2. Номограмма корректировки прочности нетронутого массива с учетом крепости руды и густоты трещин

RBS = IRS × 0,8 × k (1)

RBS = 47,5 × 0,8 × 0,78= 29,64 Мпа

Рис. 3. Определение рейтинга RRBS прочности породного блока

Из графика (рисунок 3) определяется рейтинг RRBS, который равен 12,5.

JS — рейтинг по количеству трещин, определяется по графику (рисунок 2.4). Среднее расстояние между трещинами составило 0,17 м. Массив горных пород представлен трещинами, имеются 3 системы трещин. Из рисунка 4 [2]. рейтинг JS составляет 6.

Рис. 4. Рейтинг трещиноватости массива JS

JC — рейтинг условий трещиноватости, определяется по формуле (2) [1].:

А = 100, В = 80, С = 75, D = 60, Е = 85.

JC=40* ****=12,24

RMR = RRBS + JS + JС(3)

RMR = 12,5 + 6 +12,24 = 30,74

Исходя от горно-геологической обстановки месторождения показатель к = 0,92.

Коэффициенты по фактору выветривания. С момента обнажения прошло 4 года и более, степень выветренности средняя — 90 %.

Коэффициент ориентации трещин. Число трещин определяющий блок 3, ориентация трещин близка 60–700 ÷ 90 %.

Коэффициенты по фактору взрывных работ. Хорошее стандартное взрывание — 94 %.

Влияние подземных вод. Водоприток 11 л/мин. Влажные условия — 95 % [4].

MRMR = RMR × к(4)

MRMR = 30,74× 0,92 = 28

Классификация пород по методике Д. Лобшира

Определенный рейтинг MRMR = 28 на 6,7 % отличается в меньшую сторону от минимального MRMR = 30 согласно.

По таблице 2 классификация горных пород на месторождении «Жолымбет» вблизи выработанного пространства относится к 4 классу и

оценивается по степени устойчивости как низкая, а по обрушаемости как высокая [4].

На основании значения MRMR определяем состояние устойчивости массива вблизи выработанного пространства. Для этого необходимо определить эквивалентный полупролет (гидравлический радиус) выработанного пространства. Гидравлический радиус определяется соотношением площади сечения (Sо.п.) очистного пространства к ее периметру (Ро.п.), т. е.

HR = Sо.п./Ро.п., м(5)

Высота пустоты — 107 м, ширина — 98,9 м, толщина — 84,2 м [5].

HR = 8327/366 = 22 м (кровли)

HR =10582/412 = 26 м (бортов)

Как видно из рисунка 2.6, кровля и борта выработанного пространства находятся в неустойчивом состоянии. Устойчивость пустоты будет обеспечено при MRMR = 60.

Устойчивость выработанного пространства можно обеспечить путем закладки пустыми горными породами [4].

Литература:

1. Губинский Н. О. Определение рейтинга массива горных пород по геомеханической классификации Д.Лобшира для условий алмазного месторождения // Вестник МГТУ, т. 12, № 4, 2009. — С.694–701.
2. Макаров А. Б. Практическая геомеханика. Пособие для горных инженеров. — М.: Издательство «Горная книга», 2006. — 391 с.
3. Савич Г., Казикаев Д. Практический курс геомеханики подземной и комбинированной разработки руд.
4. Геотехническая оценка ведения горных работ при отработке карьере № 6 рудника Жолымбет. АО «ГМК Казахалтын». Рудник Жолымбет, 2018.
5. Проект промышленной разработки (отработки) запасов участка Центральный карьера № 6 месторождения Жолымбет. АО «ГМК Казахалтын». г. Степногорск, 2015.