Маркшейдерський контроль деформаційних процесів для прогнозу стійкості бортів глибоких кар'єрів

Розроблена методика оцінки стану борта глибокого кар'єру в зоні призми можливого обвалення обгрунтована на аналізі векторів зміщення поверхні і на глибині масиву. Доведено, що реалізована методика може бути використана для порівняльної оцінки ступеня техногенного і технологічного впливів на стан борта протягом його існування.

На основі розробки і удосконалення методів прогнозу і стійкості укосів в складних гірничотехнічних умовах запропонований загальний методичний підхід до оцінки технологічного впливу від масових вибухів, порушених бортів підземними гірничими роботами, вторинне обводнення масивів, прояву тектонічних деформацій, що забезпечило обгрунтований вибір конструкції бортів глибоких кар'єрів з врахуванням внутрікар'єрних транспортних схем і гранично-допустимих параметрів укосів.

Доведена на основі моделювання процесу фільтрації підземних вод під час затоплення шахтного поля, суміжного з глибоким кар'єром, принципова можливість управління станом обводнених бортів в процесі просування фронту гірничих робіт в обводнену зону в плані і на глибину. Результати режимних спостережень за ходом відновлення рівня підземних вод в руднокристалічному комплексі порід підтверджують прогнозні дані моделювання і графо-аналітичних розрахунків стійкості бортів.

Обґрунтованість і достовірність наведених рекомендацій підтверджені проведеним комплексом теоретичних і експериментальних досліджень, даних їх практичного використання при проектуванні і упровадженні на глибоких залізорудних кар'єрах України. Результати досліджень використані інститутами,

Укрдіпроруда і Кривбаспроект під час виконання робочих проектів розкриття і розробки нижніх горизонтів Ганнівського і Першотравенського кар'єрів (ПівнГЗК), кар'єру № 1 (ЦГЗК), кар'єрів (ПівдГЗК і ІнГЗК). До складу проектів увійшли прогнозні параметри уступів і бортів кар'єрів на кінець відробки до глибин 500-700 м, протизсувні заходи і захист кар'єрів від підземних вод, спеціальна технологія завідкоски уступів буро-підривним спосібом.

У процесі експлуатації кар'єрів ГЗКів України результати досліджень упроваджені під час поетапної розробки родовищ і під час ліквідації наслідків значних порушень стійкості бортів. Технологія одноярусного відвалоутворення розкривних порід і одночасного скидання шахтних вод впроваджена під час погашення відпрацьованого простору глибокого кар'єру № 1 (НКГЗК). Розроблена за участю автора “Інструкція спостереження за деформаціями бортів, укосів, уступів і відвалів на кар'єрах і розробка заходів що підвищення їх стійкості”, а також “Тимчасова інструкція паспортизації порушень стійкості укосів на кар'єрах чорної металургії”, затверджені Гірндержтехконтролем СРСР, широко використовуються і сьогодні в гірничовидобувній промисловості України і країнах СНД. Видана об'єднанням “Вища школа” монографія “Управління станом масиву гірських порід при відкритій розробці родовищ корисних копалин”, основні розділи якої розроблені і написані одноосібно автором, рекомендовані навчальною програмою Криворізького технічного університету студентам, які навчаються за фахом 7.090.301.03 “Відкриті гірничі роботи”.

Достовірність наукових положень, висновків і рекомендацій обгрунтовані наступним обсягом виконаних робіт: тривалих комплексних маркшейдерських і геомеханічних спостережень, які містять натурні експериментальні, 1500 добові дослідно-промислові роботи в зоні можливого вирвоутворення, лабораторних експериментальних результатів, отриманих на моделях з еквівалентних, оптично активних і електропровідних матеріалах з застосуванням ЕОМ; графо-аналітичних інженерних розрахунків стійкості укосів і порівнювальним інженерно-геологічним аналізом шести залізорудних родовищ Кривбасу; 3,5 річних інструментальних спостережень за деформаційним режимом бортів і уступів кар'єрів, лабораторних і натурних випробуваннях міцності і фізичних властивостей гірських порід, замірів тріщинуватості масиву гірських порід у 240 пунктах (біля 15000 вимірів) з позитивним досвідом використання 220 технічних рішень щодо забезпечення стійкості бортів кар'єрів і прибортових відвалів гірничо-збагачувальними комбінатами України під час впровадженні у виробництво і проектними інститутами Укрдіпроруда і Кривбаспроект при фактичній реалізації проектів з високою техніко-економічною ефективністю.

Практичне використання результатів досліджень і перевірка теоретичних розробок дисертації проведені на глибоких кар'єрах України - Північного, Центрального, Новокриворізького, Південного, Інгулецького ГЗКів, а також - Орджонікідзевського, Марганецького, Камиш-Бурунського ЗРК, Балаклавського РУ і Докучаївського флюсодоломітового комбінату.

Загальний частковий економічний ефект від використання в проектах і впровадження у виробництво рекомендацій, технічних рішень, розроблених автором для глибоких кар'єрів ГЗКів України, які полягають у створенні безпеки гірничих робіт і підвищенні ефективності відкритих розробок, а також в скороченні збитку гірничим підприємствам від зсувних явищ, складав до 1990р. - понад 400 тис. крб. у рік, в 1998р. - понад 1,5 млн. грн.

ОСНОВНІ ПОЛОЖЕННЯ ДИСЕРТАЦІЇ ОПУБЛІКОВАНІ В СЛІДУЮЧИХ РОБОТАХ

1.Астафьев Ю.П. , Попов Р.В.,Николашин Ю.М. Управление состоянием массива горных пород при открытой разработке месторождений полезных ископаемых.-К.-Донецк:Вища школа,1986. -- С.81 -- 156, 252 -- 255 , 260 -- 262.

2.Управление долговременной устойчивостью откосов на каръерах / /А.И.Ильин,А.М.Гальперин,В.Н. Стрельцов и др.--М.: Недра,1985. -- С.239 --245.

3. Николашин Ю.М.,Попов А.В. Экспериментальные исследования допредельного деформирования борта глубокого карьера // Разработка рудных месторождений. - Кривой Рог: КТУ. - 2000. - Вып. 71. -- С.11 -- 13.

4. Николашин Ю.М. Маркшейдерский контроль управления состоянием бортов глубоких карьеров // Разработка рудных месторождений. Кривой Рог : КТУ. -- 2000.- Вып. №72. -- С. 17--21.

5. Николашин Ю.М. Моделирование и теоретическое обоснование влияния разуплотнения прибортового массива на устойчивость откосов // Разработка рудных месторождений. --Кривой Рог: КТУ. -- 2000.- Вып. №73.-- С.15-18.

6. Николашин Ю.М., Потапов И.В. Инструментальные наблюдения состояния борта глубокого карьера и выбор его предельных параметров // Геотехнічна механіка. - Дніпропетровськ, 2000. - Вип.№21. - С.131 - 135.

7. Николашин Ю.М., Потапов И.В. Результаты исследования допредельного состояния бортов глубоких карьеров с целью прогноза их устойчивости // Геотехнічна механіка. - Дніпропетровськ, 2000. - Вип.№22. - С.144 - 148.

8. Николашин Ю.М. Потапов И.В. Механизм допредельного деформирования бортов глубоких карьеров с крутопадающим залеганием слоёв // Науков. вісник НГАУ, - Дніпропетровськ. - 2000. - №6. - С.26 - 28.

9. Ніколашин Ю.М., Ратушний Б.В. Маркшейдерський контроль за безпечним веденням гірських робіт при постановці бортів глибоких карєрів у проектне положення // Зб. науков. праць "Безпека праці та навк. середов. на підпр. гірн.- метал. комплексу". - Кривий Ріг: НДІПГ. - 2000.-Вип.1. - С.71 - 77.

10. Ильин А.И., Николашин Ю.М. Управление устойчивостью откосов на глубоких карьерах // Горный журнал . --1983 . --№4 .--С.37--42.

11. Михайлов А.М., Кучма Н.Д., Кумченко Н.Н., Николашин Ю.М., Кононенко О.П. Отсыпка высоких отвалов карьеров на ГОКах Кривбасса // Горный журнал.--1984. -- №5.--С.21--27.

12. Ильин А.И., Казикаев Д.И., Будков В.П., Суржин Г.Г., Николашин Ю.М. Управление геомеханическими процессами при добыче руд черных металлов // Горный журнал .--1984. --№10.--С.26--29.

13. Ильин А.И., Будков В.П., Николашин Ю.М. Некоторые принципиальные требования к проектированию устойчивых бортов карьеров // Горный журнал.--1985. --№5. --С.38--41.

14. Ильин А.И., Николашин Ю.М. Геолого-маркшейдерское обеспечение управления устойчивостью откосов на карьерах // Горный журнал .--1987. --№10.--С.55--58.

15. Ильин А.И.,Николашин Ю.М.,Будков В.П. ,Киянец А.В.,Кузнецов В.Ф., Романенко В.Н. Маркшейдерское обеспечение при решении вопросов устойчивости откосов на карьерах // Горный журнал .--1988. --№7.--С.13--17.

16. Ильин А.И., Николашин Ю.М., Будков В.П. , Журин С.Н. Геомеханическое обеспечение горных работ в сложных инженерно-геологических условиях // Горный журнал .--1990. --№2.--С.11--13.

17. Ильин А.И., Николашин Ю.М., Будков В.П. Обобщение опыта управления устойчивостью откосов на железорудных карьерах в различных инженерно-геологических условиях // Инженерная геология .--1991. --№1.--С.44--51.

18. Кузьменко А.Б.,Забусов Н.И.,Луговой В.П.,Николашин Ю.М.,Ярец О.И. Влияние условий обводненности поля шахт “Центральная” и №10 на формирование водопритоков в карьер Ингулецкого ГОКа // Горный журнал.-- 1996. --№9-10.--С.50--52.

19. Николашин Ю.М. Комбинированное затопление остаточных карьерных выемок // Горный журнал .--1999. --№2.--С.38--40.

20. Дядечкин Н.И., Николашин Ю.М., Романенко А.В., Чёрный А.Г. Повышение эффективности открытых горных работ в условиях карьеров ОАО "СевГОК" в результате применения внутреннего отвалообразования //Горный журнал. -- 2000. -- №8. -- С. 12-14.

21. Николашин Ю.М., Гурин А.А., Ратушный В.М. Способы уменьшения объёма буровых работ без ухудшения качества оконтуривания уступов на карьерах // Сб. научных трудов Академии горных наук. -- Кривой Рог: КТУ. -- 2000. -- С.100-103.

22. А.с. 1121430 СССР , МКИ Е21 С 39/00. Способ определения опасных деформаций борта глубокого карьера / Ю.М. Николашин, А.И.Ильин, О.В.Овласюк, Г.В.Афанасенко, И.М.Иофис, В.И.Грицаенко (СССР).--№362244/22-03 ; Заявлено 30.05.83; Опбл.30.10.84, Бюл.№40.-4с.

23. А.с.1196506 СССР, МКИ Е 21 С 39/00.Способ определения опасных деформаций борта глубокого карьера /Ю.М.Николашин, А.И.Ильин, И.А.Широков, Т.П.Каюнова (СССР). --№3757471/22-03;Заявлено 21.06.84;Опубл. 07.12.85 , Бюл.№45.-7с.

24. А.с. 1559148 СССР, МКИ У 21 С 39/00. Способ контроля массива пород, окружающего пустоту / Ю.М. Николашин, И.А. Широков, К.М. Анохина, В.И. Борщ-Компониец, В.М. Ратушный, Б.Г. Холодарь (СССР). -№4437327/22-03; Заявлено 06.06.88; Опубл 23.04.90, Бюл. № 15. - 8 с.

25. Пат. 10726А Украина, МКИ Е 21 С 41/32. Спосіб рекультивації глибоких кар'єрів з крутими кутами нахилів бортів / Ю.М. Ніколашин (Україна), О.І. Ільїн (Російська Федерація), В.І. Грицаенко, Ю.С. Мец (Україна); ДНВП МЕГГД. - № 95010007; Заявл. 02.01.95; Опубл. 25.12.96, Бюл. № 4. - 6 с.

26. Временная инструкция по паспортизации нарушений устойчивости откосов на каръерах черной металлургии: Утв.Главрудой Минчермета СССР 13.02.68.--М.: ВИОГЕМ ,1968. - 40 с.

27. Инструкция по наблюдениям за деформацией бортов,откосов уступов и отвалов на каръерах и разработке мероприятий по обеспечению их устойчивости: Утв.Госгортехнадзором СССР 21.07.70 : Срок действия не ограничивался / Минуглепром СССР.--Л.:ВНИМИ , 1971 - 187 с.

28. Будков В.П., Николашин Ю.М., Татаринцева С.Ф. О закономерностях распределения напряжений в уступах плоского профиля //Сб. материалов отраслевого совещания "Вопросы маркшейдерского дела."- Белгород: ВИОГЕМ. - 1969. - С.127-130.

29. Николашин Ю.М., Садюк Н.С., Романенко В.Н. Состояние и направление исследований устойчивости бортов карьеров ГОКов Кривбасса // Материалы отраслевого семинара "Вопросы устойчивости откосов и рекультивации земель, нарушенных горными разработками." Ч.І. - Белгород-Орджоникидзе: ВИОГЕМ.- 1974.- С 46-49.

30. Николашин Ю.М., Сергийчук А.Г., Грицаенко В.И., Попов Р.В. Результаты исследований устойчивости откосов на карьере железорудного комбината // Тез. докладов Всесоюзн. совещ. "Инженерно-геологическое обоснование условий разработки месторождений полезных ископаемых."- М.- Н. Роздол: НИИТЭХИМ.-1977.-С. 142-144.

31. Романенко В.Н., Николашин Ю.М., Попов Р.В. Опыт геомеханического контроля сотояния подработанного борта карьера №1 ЦГОКа //Тез. докладов республ. научно-техн. конф. "Совершенствование совместной разработки рудных месторождений."- Кривой Рог: КГРИ.- 1984.- С. 25-26.

32. Ильин А.И., Николашин Ю.М., Попов Р.В., Романенко В.Н. Техногенные факторы формирования инженерно-геологических условий крупного горно-металлургического района и охрана окружающей среды //Тез. докладов V Всесоюзн. конф. "Проблемы инженерной геологии…" Т.3.-Свердловск: УралТИСИЗ.-1984.-С. 28-31.

33. Николашин Ю.М., Широков И.А., Ратушный В.М., Холодарь Б.Г. Наклономерные наблюдения за деформациями массива горных пород в процессе воронкообразования // Тез. докладов Всесоюзн. научн. школы "Деформирование и разрушеие материалов…".-Симферополь: Госуниверситет.-1987.-С. 87- 88.

34. Широков И.А., Николашин Ю.М., Анохина К.М. Опыт изучения деформационного режима борта глубокого карьера с помощью наклономеров // Научн. труды II Международн. Орловской конф. "Изучение Земли как планеты методами геофизики, геодезии и астрономии".--К.: Наукова думка .--1985.--С.39--47.

35. Ильин А.И., Николашин Ю.М., Широков И.А. , Будков В.П. Маркшейдерские комплексные наблюдения за деформационным режимом подработанного борта глубокого карьера // Труды VІІ международн. маркшейдерского конгреса . Том XI .--Л.: ВНИМИ.--1988.--C.61--68.

36. Николашин Ю.М., Ильин А.И., Будков В.П. Практические результаты управления устойчивостью откосов на карьерах Кривбасса // Материалы международн. симпозиума "Освоение месторождений минеральных ресурсов и подземное строительство в сложных гидрогеологических условиях."- Белгород: ВИОГЕМ.-1991.- С.180-184.

37. Ильин А.И., Николашин Ю.М., Кузьменко А.Б. Использование отработанных карьеров для совместного складирования вскрышных пород и сброса шахтных вод // Материалы международн. симпозиума "Освоение месторождений минеральных ресурсов и подземное строительство в сложных гидрогеологических условиях."- Белгород: ВИОГЕМ.-1997.- С.177-181.

38. Николашин Ю.М. Обеспечение ведение горных работ службой сдвижения массива в сложных инженерно-геологических условиях Криворожского железорудного бассейна // Труды конф. c международн.участ. “Маркшейдерское обеспечение на пороге ХХ1-го столетия “.-- Несебыр: Болгарский. нац. комитет по маркшейдерии.--1997.--С.282--287.

39. Николашин Ю.М.Прогноз устойчивости откосов и управление состоянием бортов глубоких карьеров // Придніпровс. Наук. вісник. Техн. Науки №118-119 (185-186).--Днепропетровск : НГА Украины .--1998.--С. 115-121.

40. Николашин Ю.М. Устойчивость подработанного борта глубокого карьера в Кривбассе // Материалы пятого международн. симпозиума “Освоение месторождений минеральных ресурсов и подземное строительство в сложных гидрогеологических условиях ”.Ч.ІІ.--Белгород : ВИОГЕМ .--1999.--С.326-330.

41. Широков И.А., Николашин Ю.М. Наклономерный метод и его применение при решении некоторых геодинамических задач / Под ред. акад. В.В. Ржевского. -- М.: 1983. -- 2 с. (Препр./Моск. горн. ин-т; 255).

Размещено на Allbest.ru