Обґрунтування раціональних параметрів систем розробки залізних руд у слабких вміщуючих породах.

Abstract

Дисертація присвячена питанням обґрунтування раціональних параметрів систем розробки залізних руд у слабких вміщуючих породах для гірничо-геологічних умов Південно-Білозерського родовища. В результаті фізичного моделювання і промислових досліджень запропоновані технологічні рішення щодо відпрацювання камер висячого боку покладу в слабких вміщуючих породах. Обґрунтовано раціональні параметри системи розробки в зонах впливу слабких вміщуючих порід, що дозволяє зберегти прийняті параметри камер лежачого боку і потребує зменшення параметрів камер, розташованих біля висячого боку покладу. Наведені технологічні рішення раціоналізації параметрів камер висячого боку покладу в слабких вміщуючих породах, що впроваджені при видобуванні залізної руди на шахті «Експлуатаційна» ЗАТ «ЗЗРК». Економічний ефект склав близько 3,465 млн. грн. на одну виїмкову одиницю.

Диссертация посвящена вопросам обоснования рациональных параметров систем разработки железных руд в слабых вмещающих породах для горно-геологических условий Южно-Белозерского месторождения. В результате физического моделирования на эквивалентных материалах, оптико-поляризационных моделях и промышленных исследований предложены технологические решения отработки камер висячего бока залежи в слабых вмещающих породах. Обоснованы рациональные параметры системы разработки в зонах влияния слабых вмещающих пород, что позволяет сохранить принятые параметры камер лежачего бока, уменьшить ширину камер расположенных у висячего бока залежи в наклонном днище в 2 раза. Лабораторные и промышленные исследования напряженно-деформированного состояния массива горных пород в окрестности очистных камер проводились при изменении глубины заложения камер и различных физико-механических свойствах вмещающих пород. Закономерности проявления горного давления вокруг очистных камер определялись в породах висячего бока и в массиве руды в наклонном днище камеры. Анализ характера и форм проявлений горного давления позволили установить, что нарушения контуров очистного пространства происходят, в основном, в камерах, расположенных у висячего бока рудной залежи. Камеры лежачего бока залежи располагаются в зоне сниженного напряженного состояния благодаря защитному эффекту закладки вышерасположенных заложенных камер, в результате чего их конструктивные элементы сохраняют свою устойчивость. Основным влияющим фактором обрушения контуров очистного пространства в выемочных камерах пород висячего бока является наличие непосредственно на контакте с рудным телом в висячем боку кварц-серицит-хлоритовых сланцев средней и низкой устойчивости. Установлено, что интенсивность напряжений в целиках при равной ширине камер и целиков соответственно 15 и 15 м, 30 и 30 м одинакова, устойчивость целиков при равной крепости руд определяется коэффициентом формы. На участках перехода на отработку камерами шириной 15 м напряжения в пятнадцатиметровых целиках, смежных с камерами шириной 30 м, на 15 – 20% выше, чем при сплошной отработке камер и междукамерных целиков равной ширины. При отработке по схеме «камера – 2 целика» зоны взаимного влияния камер соприкасаются, напряжения в поперечном сечении целика достигают максимума у стенок и минимума в центре. При отработке по схеме «камера – целик» напряжения в целике распределяются равномерно, и не превосходят максимума интенсивности напряжений в стенках камер, отрабатываемых по схеме «камера – 2 целика». В междукамерных целиках (наклонных днищах) независимо от формы камер коэффициент концентрации напряжений у висячего бока равен 2,5 – 3, который изменяется по экспоненциальной зависимости с удалением от камеры в сторону пород висячего бока и увеличением глубины горных работ. Предложенные параметры камер, которые расположены в слабых вмещающих породах, зависят от величины коэффициента концентрации напряжений. По результатам натурных исследований звукометрическим методом установлено, что предложенные параметры камер являются устойчивыми к проявлению форм горного давления. Высокая сходимость лабораторных исследований была подтверждена результатами промышленных измерений при добыче железной руды из камеры 4/7 ю в этаже 715 – 840 м на шахте «Эксплуатационная» ЗАО «ЗЖРК». Предложенные технологические решения по рационализации параметров системы разработки в слабых вмещающих породах внедрены на шахте «Эксплуатационная» ЗАО «ЗЖРК». Экономический эффект составил 3,465 млн. грн. на одну выемочную единицу.

The thesis is dedicated to the questions of substantiation the rational parameters of iron ore mining methods in weak host rocks for mining-geological conditions of Pivdenno-Bilozerske deposit. As a result of physical modeling and industrial studies the technological solutions for working-out of the deposit’s hanging wall chambers in weak host rocks are proposed. Rational parameters of mining methods in the influence zones of weak host rocks are substantiated that allows to keep adopted parameters of footwall chambers and requires the decrease of chambers parameters located near the deposit hanging wall. New solutions of parameters rationalization of hanging wall chambers in weak host rocks that are introduced during iron ore recovery on “Ekspluatatsiyna” mine of CJC “ZZRK”. The economic effect made up about 3,465 mln. UAH.