Анализ устойчивости обнажений пород Коневинского месторождения

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Анализ устойчивости обнажений пород Коневинского месторождения

Д. С. Васильев

Аннотация

Проведены обследования обнаженных поверхностей отработанных блоков Коневинского месторождения, которые показали, что стенки очистных камер и оставленные целики сохраняют свою устойчивость при отработке запасов высотой двух этажей горизонтов +2215 - 2265м, при ширине блока 50м и отрицательной температуре пород (глубина отработки до 300м). Установлено отслоение пород с боков очистной камеры происходит по трещинам в результате сейсмического воздействия взрывных работ, так как не наблюдается превышений предельно допустимых напряжений. Это доказывает правильность выбранной методики расчетов.

Ключевые слова: трещинноватость массива, очистные блока, природные напряжения, коэффициент структурного ослабления.

ANALYSIS OF SUSTAINABILITY OF ROCK OUTCROPS OF THE KONEVINSKOYE DEPOSITS

D.Vasiliev, A.Pavlov

Irkutsk National Research Technical University,

83 Lermontov Str., Irkutsk, Russia, 664074

Abstract.The article presents the results of survey of exposed surfaces of the Konevinskoye field spent blocks. The survey has shown that the walls of the treatment chambers and the abandoned pillars retain their stability when working up reserves of two floors of horizons +2215 - 2265 m high, with a block width of 50 m and a negative rock temperature (depth of refining up to 300 m). It is established that the detachment of rocks from the sides of the treatment chamber occurs along cracks as a result of the seismic impact of blasting operations, because there is no exceedance of maximum permissible stresses. This proves the correctness of the chosen calculation methodology.

Keywords: fractured ground; cleaning blocks; natural stresses; coefficient of structural weakening.

Месторождение Коневинское находится в гористой местности Восточных Саян на отметке ниже горизонта + 2415м и разрабатывается подземным способом, представлено крутопадающими тонкими жилообразными рудными телами в зоне рассланцованныхберезитов, залегающие в березитизированных гранодиоритах и микродиаритах.

Отработка балансовых запасов месторождения произведена до горизонта + 2165м, по которому проходит граница распространения многолетней мерзлоты.

Геомеханические условия разработки запасов месторождения на глубине ведения горных работ более 300м, где массив находится в состоянии переходной и талой криолитозонах не исследованы, исходя из этого актуальна задача - осуществить прогноз поведения руд и вмещающих пород при обнажениях в дальнейшей эксплуатации месторождения.

С этой целью были проанализированы тектоника и трещиноватость массива горных пород и его напряженно-деформированное состояние на двух последних нижних горизонтах 2215 - 2165м.

Для анализа были использованы материалы геологической документации подземных горных выработок, которые позволяют увидеть и отобразить интенсивность тектонической нарушенности трещинами как поперечными, пересекающими выработку полностью поперёк или по диагонали, так и по простиранию - вдоль выработки.

Изучение геологических материалов показало, что наиболее проявлена система с разрывными нарушениями и трещиноватости северо-западного Сайлагского простирания, с которыми и связано золотое оруденение месторождения. Морфологически зоны выражены рассланцеванием пород, сопровождающейся их березитизацией и окварцеванием. Зону разрывного нарушения маркируют полнопроявленные березиты. К пострудным разрывным нарушениям отнесены зоны дробления и катаклаза, наложенные на все структуры и рудные тела месторождения и не сопровождающиеся рудными процессами. Горно-геологической особенностью месторождения является наличие зоны локализации участков интенсивного проявления трещиноватости в приконтактовых зонах рудных тел, представленной тремя системами трещин: две субвертикальные и одна пологая (рис. 1). Крутопадающие трещины (частота 3-5 на метр) прямолинейные, протяжённые, выполнены хлоритовым и карбонат-серицит-хлоритовым материалом. На плоскостях трещин образуются зеркала скольжения с притёртым рыхлым материалом. Поперечная, пологая трещиноватость пород тесно сопряжена с продольной трещиноватостью.

Рисунок 1.В лежачем боку гранодиориты с четким тектоническим контактом, в висячем боку березитированные гранодиориты с системой трещин.

Анализ трещиноватости, проведенный совместно с профессором В.А.Филонюком выявил, что концентрация трещин носит дискретный характер, обладает фрактальными свойствами (рис.2).

Рис.а.

Рис.б.

Рисунок 2.а). Характер распределения участков с аномальной концентрацией поперечных субвертикальных и наклонных трещин на восточном фланге рудного тела «Центральное». Горизонт + 2165 м; б).Контуры концентрации трещин (В.А.)Филонюк).

Этот факт подтвержден при эксплуатации, который показал, что в очистных блоках, в местах локализации концентрации трещин, массив вмещающих пород неустойчив, где и происходили вывала. В результате проведенного исследования причин превышения нормативного очистного пространства более метра было выявлено, что отслоение происходит блоками, отдельностями по трещинам от воздействия взрыва после продвижения забоя на 2-3м, являясь уже вторичным разубоживанием руды. Отслоения не поддерживаются креплением. Мощность вторичных отслоений в среднем до 0,3м. Например, объем пород вторичного разубоживания за отработанный 2013 год составил 15894т, а площадь отслоений, исходя из средней мощности 0,3м, составила 19622м2 или 60% отработанной площади очистных блоков, что согласуется с характером расположения локализованных участков с повышенной концентрацией трещин.

Измерение природных напряжений горных пород производилось по методике института горного дела УрО РАН, методом щелевой разгрузки совместно с Л.И. Сосновским. Глубина горных работ на участках замеров на горизонтах + 2215-2165м составила соответственно 250-300м. Величины напряжений по рудному телу Центральное при глубине разработки 250-300м составили:

ув= - 8,1±0,7 МПа; упр= -11,9±2,0 МПа; уп= -12,8±1,8 МПа.

Величины напряжений аппроксимируются формулами:

ув= -гH, упр= -1,46гH, уп= -1,22гH. (1)

Допустимые напряжения в очистной камере на сжатие и растяжение горных пород определяются из выражений:

, (2)

гдеуоб - предел прочности на сжатие или растяжение горных пород в образце, МПа; Кс -коэффициент структурного ослабления;Кдл -коэффициент длительной прочности.

Коэффициент структурного ослабления Кс определялся по методике ВНИМИ на основе выражения, уточненного А.М. Павловым для условий криолитозоны

+ Д, (3)

гдеl- линейный размер оцениваемого на прочность участка массива, м; lбл- линейный размер структурного блока, м; Д - поправка с учетом влияния температурного фактора.

Поправка Д для пород горизонтов 2215 - 2165м принята 0,3, а для условий при температуре пород от 0 - минус 1°C будет соответствовать 0,1. Для талых пород равно нулю.

С учетом этого Кс будет 0,95, 0,75 и 0,65 соответственно температурному состоянию пород.

Согласно методики расчета, разработанной Институтом физики и механики горных пород АН Киргизской ССР, Кдл= 1,15 (для отработки запасов блока менее одного года).

Поскольку напряжения в образце измерялось в условиях положительных температур, то необходимо было учесть при определении предела прочности пород влияние отрицательных температур в массиве путем коэффициента Кт. Для исследуемого диапазона температур для данных пород Ктравен: 0 - при положительных значениях, при -3°C - 1,3. Эта поправка используется только при определении прочности на растяжение, поскольку при сжатии для наших температур свойства пород не изменяются.

Исходя из этого, получили предельно допустимые значения напряжений в массиве горных пород:

- при температуре -3°Cусждоп = - 95МПа (руда), -115 МПа (порода);

- при температуре 0°Cусждоп = - 65МПа (руда), - 79 МПа (порода);

- при температуре -3°Cурдоп= 11.8 МПа (руда), 19,3 МПа (порода);

- при температуре 0°Cурдоп= 6,2 МПа (руда), 13,2 МПа(порода).

Проведенные расчеты по разным глубинам показывают, что напряжения вмещающих пород при отработке запасов в пределах одного этажа на глубинах до 600м не превышают допустимых значений.

В процессе исследований [2], совместно с Е.Л.Сосновской, проведено моделирование техногенных напряжений в целиках и стенках очистных камер методом конечных элементов с помощью программного комплекса FEM (ИГД УрО РАН). Анализ расчетов НДС на ПЭВМ позволяет установить основные закономерности горного давления в целиках, стенках выработок и камер в подрабатываемом массиве и, в конечном итоге, оценить устойчивость конструктивных элементов систем разработки.

Математическое моделирование показало, что при отработке запасов в пределах одного этажа, напряжение в подштрековом целике на глубинах 200-600 м не превышают допустимых значений по руде и породе: усждоп = - 65МПа (руда), - 79 МПа (порода). Напряжение в стенке очистной камеры не превышает допустимых урдоп= 6,2ч13,2 МПа (рис.3) на глубинах до 350м, а, на глубинах свыше 350м необходимо уменьшить ширину блока по простиранию до 40, 30 и 20м соответственно для глубин 400, 500, 600м. В местах с повышенной трещиноватостью использовать крепление обнажений боков блока.

Рисунок 3. График зависимости напряжения в стенке очистной камеры. 1,2,3,4,5 - соответственно на глубинах 200 м, 300 м, 400 м, 500 м, 600 м.

Обследование обнаженных поверхностей отработанных блоков показало, что стенки очистных камер и оставленные целики сохраняют свою устойчивость при отработке запасов высотой двух этажей горизонтов +2215 - 2265м, при ширине блока 50м и отрицательной температуре пород (глубина отработки до 300м). Отслоение пород с боков очистной камеры происходит по трещинам в результате сейсмического воздействия взрывных работ, так как не наблюдается превышений предельно допустимых напряжений. Это доказывает правильность выбранной методики расчетов.

Исходя из этого, можно сделать вывод, что прогноз устойчивости обнажений массива горных пород при ведении очистной выемки на глубинах свыше 300м, также может быть достоверным.

устойчивость горный месторождение обнажение

Библиографический список

1.Неганов В.П. Технология разработки золоторудных месторождений/ под редакцией Неганова В.П. М.: Недра, 1995. 336 с.

2. Павлов А.М. Совершенствование технологии подземной разработки жильных месторождений золота: монография. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2013. 128 с.

Размещено на Allbest.ru