Промышленные исследования зонального разрушения массива вокруг подземных выработок

Цель. Целью работы является выявление зонального разрушения массива вокруг подземных выработок с помощью промышленных методов исследования. Методика. Исследование процессов зонального разрушения массива вокруг подземных выработок выполнялось с помощью натурных экспериментов с использованием методо...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2016
Автори:	Хоменко, О., Кононенко, М., Нетеча, М.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	УкрНДМІ НАН України, Інститут геотехнічної механіки НАН України 2016
Назва видання:	Розробка родовищ
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/104714
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Промышленные исследования зонального разрушения массива вокруг подземных выработок / О. Хоменко, М. Кононенко, М. Нетеча // Розробка родовищ: Зб. наук. пр. — 2016. — Т. 10, вип. 1. — С. 50-56. — Бібліогр.: 11 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-104714
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1047142016-07-15T03:02:01Z Промышленные исследования зонального разрушения массива вокруг подземных выработок Хоменко, О. Кононенко, М. Нетеча, М. Цель. Целью работы является выявление зонального разрушения массива вокруг подземных выработок с помощью промышленных методов исследования. Методика. Исследование процессов зонального разрушения массива вокруг подземных выработок выполнялось с помощью натурных экспериментов с использованием методов наблюдений и оценок, маркшейдерских съемок, разгрузки массива, деформации скважин и глубинных реперов. Результаты. В промышленных условиях получены результаты исследований поведения массива горных пород вокруг подземных выработок, которые позволили определить устойчивое отношение глубины разрушения массива. Установлено, что форма разрушения контура подготовительных и очистных выработок стремилась к эллипсоидной – максимально устойчивой форме горной выработки. Изменение глубины деформации массива по контуру очистных камер реализуется в основном по степенным зависимостям, а в примыкающих к ним подготовительных выработках – в большей степени по экспоненциальным. Научная новизна. Состоит в систематизации процессов зонального разрушения массива вокруг подземных выработок с целью использования энергии горного давления в технологиях разработки рудных месторождений. Практическая значимость. Определена устойчивая форма разрушения контуров подготовительных и очистных выработок и установлены зависимости изменение глубины деформации массива, вмещающего выработки. Мета. Метою роботи є виявлення зонального руйнування масиву навколо підземних виробок за допомогою промислових методів дослідження. Методика. Дослідження процесів зонального руйнування масиву навколо підземних виробок виконувалося за допомогою натурних експериментів з використанням методів спостережень і оцінок, маркшейдерських зйомок, розвантаження масиву, деформації свердловин і глибинних реперів. Результати. У промислових умовах отримані результати досліджень поведінки масиву гірських порід навколо підземних виробок, які дозволили визначити стійке співвідношення глибини руйнування масиву. Встановлено, що форма руйнування контуру підготовчих і очисних виробок прагнула до еліпсоїдної, що є максимально стійкою формою гірничої виробки. Зміна глибини деформації масиву по контуру очисних камер реалізується в основному за степеневою залежністю, а в прилеглих до них підготовчих виробках – в більшій мірі за експонентною. Наукова новизна. Складається в систематизації процесів зонального руйнування масиву навколо підземних виробок з метою використання енергії гірського тиску в технологіях розробки рудних родовищ. Практична значимість. Визначена стійка форма руйнування контурів підготовчих і очисних виробок і встановлені залежності зміни глибини деформації масиву, що вміщує виробки. Purpose. The main purpose of the work is identification of massif zonal fragmentation around mine workings by means of industrial methods of research. Methods. Research into processes of massif zonal fragmentation around mine workings was carried out by means of field experiments with the usage of methods of observation and estimation, mine surveying, massif unloading, deformation of boreholels and deep bench marks. Findings. In industrial conditions, results of research into massif behavior around mine workings allowed to define the steady dependence of massif fragmentation depth on the depth of workings contour destruction. It is established that the form of destruction contours of the development and stope ore tend to ellipsoidal shape, the steadiest form of mine working. The change of massif deformation depth across the contours of stoping chambers is mainly realized along power dependence, while in adjoining preparatory workings it is realized on exponential dependence. Originality. Systematization of processes of massif zonal fragmentation around mine workings with the purpose of rock pressure usage in technologies of ore deposits mining. Practical implications. The steady form of developing and stoping workings contour destruction is defined and dependences of massif deformation depth change containing workings are established. 2016 Article Промышленные исследования зонального разрушения массива вокруг подземных выработок / О. Хоменко, М. Кононенко, М. Нетеча // Розробка родовищ: Зб. наук. пр. — 2016. — Т. 10, вип. 1. — С. 50-56. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. 2415-3435 DOI: http://dx.doi.org/10.15407/mining10.01.050 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/104714 622.831.24.001 ru Розробка родовищ УкрНДМІ НАН України, Інститут геотехнічної механіки НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
description	Цель. Целью работы является выявление зонального разрушения массива вокруг подземных выработок с помощью промышленных методов исследования. Методика. Исследование процессов зонального разрушения массива вокруг подземных выработок выполнялось с помощью натурных экспериментов с использованием методов наблюдений и оценок, маркшейдерских съемок, разгрузки массива, деформации скважин и глубинных реперов. Результаты. В промышленных условиях получены результаты исследований поведения массива горных пород вокруг подземных выработок, которые позволили определить устойчивое отношение глубины разрушения массива. Установлено, что форма разрушения контура подготовительных и очистных выработок стремилась к эллипсоидной – максимально устойчивой форме горной выработки. Изменение глубины деформации массива по контуру очистных камер реализуется в основном по степенным зависимостям, а в примыкающих к ним подготовительных выработках – в большей степени по экспоненциальным. Научная новизна. Состоит в систематизации процессов зонального разрушения массива вокруг подземных выработок с целью использования энергии горного давления в технологиях разработки рудных месторождений. Практическая значимость. Определена устойчивая форма разрушения контуров подготовительных и очистных выработок и установлены зависимости изменение глубины деформации массива, вмещающего выработки.
format	Article
author	Хоменко, О. Кононенко, М. Нетеча, М.
spellingShingle	Хоменко, О. Кононенко, М. Нетеча, М. Промышленные исследования зонального разрушения массива вокруг подземных выработок Розробка родовищ
author_facet	Хоменко, О. Кононенко, М. Нетеча, М.
author_sort	Хоменко, О.
title	Промышленные исследования зонального разрушения массива вокруг подземных выработок
title_short	Промышленные исследования зонального разрушения массива вокруг подземных выработок
title_full	Промышленные исследования зонального разрушения массива вокруг подземных выработок
title_fullStr	Промышленные исследования зонального разрушения массива вокруг подземных выработок
title_full_unstemmed	Промышленные исследования зонального разрушения массива вокруг подземных выработок
title_sort	промышленные исследования зонального разрушения массива вокруг подземных выработок
publisher	УкрНДМІ НАН України, Інститут геотехнічної механіки НАН України
publishDate	2016
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/104714
citation_txt	Промышленные исследования зонального разрушения массива вокруг подземных выработок / О. Хоменко, М. Кононенко, М. Нетеча // Розробка родовищ: Зб. наук. пр. — 2016. — Т. 10, вип. 1. — С. 50-56. — Бібліогр.: 11 назв. — рос.
series	Розробка родовищ
work_keys_str_mv	AT homenkoo promyšlennyeissledovaniâzonalʹnogorazrušeniâmassivavokrugpodzemnyhvyrabotok AT kononenkom promyšlennyeissledovaniâzonalʹnogorazrušeniâmassivavokrugpodzemnyhvyrabotok AT netečam promyšlennyeissledovaniâzonalʹnogorazrušeniâmassivavokrugpodzemnyhvyrabotok
first_indexed	2025-07-07T15:44:29Z
last_indexed	2025-07-07T15:44:29Z
_version_	1837003515600306176
fulltext	Founded in 1900 National Mining University Mining of Mineral Deposits ISSN 2415-3443 (Online) \| ISSN 2415-3435 (Print) Journal homepage http://mining.in.ua Volume 10 (2016), Issue 1, pp. 50-56 50 UDC 622.831.24.001 http://dx.doi.org/10.15407/mining10.01.050 ПРОМЫШЛЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЗОНАЛЬНОГО РАЗРУШЕНИЯ МАССИВА ВОКРУГ ПОДЗЕМНЫХ ВЫРАБОТОК О. Хоменко1, М. Кононенко1, М. Нетеча2 1Кафедра подземной разработки месторождений, Национальный горный университет, Днепропетровск, Украина 2Научно-исследовательская часть, Национальный горный университет, Днепропетровск, Украина Ответственный автор: e-mail koordin@rudana.in.ua, тел. +380679506635 INDUSTRIAL RESEARCH INTO MASSIF ZONAL FRAGMENTATION AROUND MINE WORKINGS O. Khomenko1, M. Kononenko1, M. Netecha2 1Underground Mining Department, National Mining University, Dnipropetrovsk, Ukraine 2Research department, National Mining University, Dnipropetrovsk, Ukraine Corresponding author: e-mail koordin@rudana.in.ua, tel. +380679506635 ABSTRACT Purpose. The main purpose of the work is identification of massif zonal fragmentation around mine workings by means of industrial methods of research. Methods. Research into processes of massif zonal fragmentation around mine workings was carried out by means of field experiments with the usage of methods of observation and estimation, mine surveying, massif unloading, de- formation of boreholels and deep bench marks. Findings. In industrial conditions, results of research into massif behavior around mine workings allowed to define the steady dependence of massif fragmentation depth on the depth of workings contour destruction. It is established that the form of destruction contours of the development and stope ore tend to ellipsoidal shape, the steadiest form of mine working. The change of massif deformation depth across the contours of stoping chambers is mainly realized along power dependence, while in adjoining preparatory workings it is realized on exponential dependence. Originality. Systematization of processes of massif zonal fragmentation around mine workings with the purpose of rock pressure usage in technologies of ore deposits mining. Practical implications. The steady form of developing and stoping workings contour destruction is defined and dependences of massif deformation depth change containing workings are established. Keywords: industrial methods of research, stress-strain state, stoping and development workings, depth of workings contour destruction, zonal destruction of the massif 1. ВВЕДЕНИЕ Промышленные исследований напряженно- деформированного состояния массива горных пород исследуются с помощью трех основных видов мето- дов. Первые базируются на измерении деформаций и, при необходимости, расчете по ним напряжений по формулам теории упругости. Это методы визу- альные, маркшейдерские, разгрузки, компенсацион- ной нагрузки, измерения деформаций скважин и глубинных реперов. Вторые основываются на изме- рении давления в устанавливаемых на объекте при- борах и определении по ним напряжений с помо- щью расчетов или на основании тарировки. Это методы разности давлений и упругих включений. Третьи определяют ряд физических характеристик массива горных пород геофизическими методами и расчетом по ним напряжений с помощью различных корреляционных зависимостей. Это акустический, ультразвуковой, радиометрический, электрометри- ческий и геомагнитный методы (Trubetskoy, Kaplunov, Ryl’nikova & Radchenko, 2011; Laws, Eberhardt, Loew & Descoeudres, 2003). Место вы- полнения исследования, используемые методы и объем опытов, замеров и собранных данных пред- ставлено в Таблице 1. O. Khomenko, M. Kononenko, M. Netecha. (2016). Mining of Mineral Deposits, 10(1), 50-56 51 Таблица 1. Виды, места и объемы выполненных натурных исследований Метод Шахта Горизонт, м Вид выработок Место замера Объем и вид Обследованных выработок Наблюдения и оценки “Проходческая” 665 П од го то ви те ль ны е Кровля, бока 20 буровых ортов 690 715 “Им. Ленина” 1050 6 полевых штреков “Смолинская” 507 10 буровых штреков 522 Маркшейдер- ские съемки “Эксплуатационная” 640, 665, 690, 715, 470, 775, 810 О чи ст ны е Висячий бок 17 очистных камер Лежачий бок Днище Разгрузка массива “Эксплуатационная” 740 Висячий и лежачий бока 7 очистных камер 840 Деформация скважин “Им. Ленина” 975 Лежачий бок добычной блок (3 пары сближенных скважин)1008 Глубинные репера “Проходческая” 300 Висячий бок 3 откаточных горизонта (8 глубинных реперов) 640 Лежачий бок 2. МЕТОДИКИ ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТОВ Методы визуального наблюдения использова- лись при изучении участков разрушений на контуре выработок, которые предопределялись напряжени- ями, действующими в массиве пород. Это позволи- ло по данным наблюдений в выработках, примыка- ющим к очистным камерам приближенно оценить величины и направления действия главных напря- жений, а также изменчивость поля напряжений в пределах изучаемого участка очистных работ. Дан- ными методами были решены следующие задачи: оценена структура развивающихся деформаций в массиве горных пород, ориентировочно определены величины и направление действия главных напря- жений, проведено качественное сравнение степени напряженности на разных глубинах проведения выработок (Khomenko & Kononenko, 2010; Kuz’menko, Furman & Usatyy, 2010). Визуальную оценку напряжений, которые дей- ствовали в примыкающих к очистным камерам под- готовительно-нарезных выработок, выполняли в условиях отработки запасов руд на горизонтах 665, 690 и 715 м шахты “Эксплуатационная” ЧАО “ЗЖРК” (Russkih, Lapko & Zubko, 2012; Russkikh, Yavors’kyy, Chistyakov & Zubko, 2013), горизонтах 1008 и 1050 м шахты “Им. Ленина” ПАО “КЖРК” (Homenko, Yavorskiy & Malcev, 2005; Carikovskiy & Sirotyuk, 2013), горизонтах 507 и 522 м шахты “Смолинская” ГП “ВостГОК” (Stupnik, Kalinichenko, Fedko & Mirchenko, 2013; Stupnik, Fedko, Pismennyy & Kolosov, 2014) следующим образом. Первона- чально проводили визуальные обследования всех доступных выработок, примыкающих к очистным камерам, с целью выявления закономерностей фор- мирования областей интенсивного разрушения руд и пород. Обследованию подлежали закрепленные с помощью анкеров, набрызг-бетона и комбиниро- ванных крепей, а также незакрепленные горизон- тальные подготовительные и нарезные выработки. Отмеченные места разрушений наносили на планы горных работ, а сами выработки фотографировали для более детального анализа. Затем данные клас- сифицировали с учетом интенсивности разрушений и положения участков разрушений относительно контура выработок. Методы маркшейдерских измерений закономер- ностей деформирования и разрушения массива по- род, возникающие в результате проведения горных выработок, проводились на 7 подэтажных и этажных горизонтах шахты “Эксплуатационная” и включали измерения относительной конвергенции контуров обрушений пород в очистных камерах после завер- шения добычных работ. При выполнении замеров величин разрушений использовалось геометрическое нивелирование и маркшейдерские инструменты – тахометр и лазерная рулетка. Нивелирные хода про- кладывались от реперов, расположенных в нарезных выработках, которые примыкали к очистным каме- рам. В результате обследования 17 камер было уста- новлено, что после окончания ведения очистных работ основными видами проявления горного давле- ния являются растрескивание и обрушение руды, породы и массива закладки в висячем и лежачем боках и наклонном днище камер (Рис. 1, 3б, е). Метод разгрузки основан на использовании ха- рактеристик упругого восстановления формы эле- мента породы при искусственном отделении его от массива (Falshtynskyi, Dychkovskyi, Lozynskyi & Saik, 2015). Для определения напряжений на по- верхности горных выработок использовался метод частичной разгрузки, который в отличие от основ- ного метода разгрузки, не обладает низкой надеж- ностью определения напряжений, от которых в зна- чительной степени зависит обоснованность приня- тых значений модуля упругости и коэффициента Пуассона. Порядок выполнения работ состоял в том, что на площадке поверхности выработки ис- следовали поведения массива по состоянию эксплу- атационных скважин, пробуренных в нормальном направлении к площадке (Рис. 1в, ж). O. Khomenko, M. Kononenko, M. Netecha. (2016). Mining of Mineral Deposits, 10(1), 50-56 52 (а) (б) (в) (г) (д) (е) (ж) (з) Рисунок 1. Схемы выполнения исследований (а – г) и внешний вид объектов (д – з) натурных исследований глубины разрушения массива горных пород с использованием визуальных методов (а, д); методов маркшейдерских измерений (б, е); частичной разгрузки массива (в, ж); деформации скважин (г, з), где красные круги на схемах (а – г) – места фотофиксации объектов (д – з) O. Khomenko, M. Kononenko, M. Netecha. (2016). Mining of Mineral Deposits, 10(1), 50-56 53 В результате бурения скважин изменялось напря- женное состояние массива руды в непосредственной близости от скважин и при измерении деформации горных пород, представлялась возможность прибли- женно определить значения действовавших напряже- ний до бурения скважин из буровых подэтажных выработок на горизонтах 740 и 840 м ЧАО “ЗЖРК”. Разновидностью метода деформации скважин яв- ляется метод каротажа скважин. Этот метод позво- ляет устанавливать не только раскрытие трещин, но и места нарушения целостности пород по длине сква- жин. Для изучения процесса разрушения обследова- нию и периодическому осмотру подлежат конструк- тивные элементы блока (целики, кровли, обнажения камер). Для оценки относительных напряжений, дей- ствующих в массиве пород, выбуривали параллель- но-сближенные скважины в породах лежачего бока блока 150 – 159 залежи “8 П” в этаже 1050 – 975 м шахты “Им. Ленина” ПАО “КЖРК”, где метод де- формации скважин использовался без применения деформометров (Рис. 1г, з). Контроль состояния по- род лежачего бока в очистной камере производился путем каротажа параллельных скважин. Оператив- ный контроль исключил ошибочное разбуривание и обрушение пород при взрывании приконтурных экс- плуатационных скважинах. Расположение глубинных реперов производилось по длине скважин, которые устанавливали совместно с детальным изучением геологического строения горных пород. Относительные смещения массива пород на разных расстояниях от выработок измеряли с помощью глубинных реперов, оборудованных проволочной свя- зью с точками замера. В одной скважине закладывали по несколько реперов. Смещения определялись отно- сительно глубинных реперов, которые закладывали вне зоны влияния горной выработки относительно репера в выработке. Метод был использован на ЧАО “ЗЖРК” для контроля смещения вмещающих пород месторож- дения, а также массива руды в интервале горизонтов 480 – 640 м с помощью 8 глубинных реперов. Анализ измерений и данных по станциям глубинных реперов показал, что на глубинах 300 – 600 м и более закладка предотвращает полное сдвижение вмещающих пород, особенно висячего бока. 3. ПРОВЕДЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ Анализ состояния 20 буровых ортов на горизон- тах 665, 690 и 715 м шахты “Эксплуатационная” позволил установить, что после завершения очист- ных работ в камерах основными видами проявления разрушений являются растрескивание и обрушение руды с креплением в кровле и боках выработок. На горизонте 690 м по длине буровых ортов проявление происходит на расстоянии 4 – 16 м от камер в сторо- ну пород висячего бока, а на горизонте 715 м – на расстоянии 18 – 44 м. В ортах горизонта 665 м нега- тивные проявления происходили на расстоянии до 20 м от камер в сторону пород лежачего бока (Рис. 2). Так, например, были зафиксированы обрушив- шиеся с анкеров куски руды в левом боку бурового орта 10с горизонта 690 м со стороны висячего бока в 15 – 18 м от очистной камеры 1/10с. Рисунок 2. Изменение глубины разрушения контура буровых ортов в зависимости от расстояния до очистных камер Обрушение закрепленного рудного массива раз- вивается со стороны камеры. Размеры отслоившихся кусков руды достигали 1 м. У левого бока орта, а также по кровле, наблюдаются незначительные тре- щины размерами 0.005 – 0.01 м. Расстояние между трещинами составляло 0.5 – 1.5 м. Все анкера дефор- мированы. Крепление буровых ортов на всем их про- тяжении не производили в связи с тем, что срок службы этих выработок составляет менее 18 месяцев, за исключением мест с повышенной трещиновато- стью, где и устанавливались анкера (Рис. 1а, д). Для кровли нарезных выработок горизонта 715 м максимальная глубина области разрушения дости- гала 1.7 м. В этих местах выработок интенсивно проявлялось отслоение кусков руды вплоть до фор- мирования свода естественного равновесия. Со сто- роны правого бока выработок величина области разрушения достигала 1.35 м и проявлялась в виде призм сползания. На всех трех подэтажах 665, 690 и 715 м величина области разрушения U от расстоя- ния до очистных камер L изменялась по степенным зависимостям (Рис. 2). Для кровли буровых выработок горизонта 665 м, пройденных со стороны лежачего бока, разрушение массива пород описывалось зависимостью: 48.10036.00001.0 2 +−−= LLU . (1) Для кровли буровых выработок горизонта 690 м, пройденных с висячего бока: 71.105.001.00005.0 23 +−+−= LLLU . (2) Для кровли буровых выработок горизонта 715 м, пройденных с висячего бока: 46.1023.0003.00001.0 23 +−+−= LLLU . (3) На шахте “Им. Ленина” состояние массива ис- следовали по примыкающим к камерам этажных и подэтажных подготовительных выработкам. Глу- бина заложения штреков и ортов составляла Н = 900 –1200 м, средняя прочность пород висячего бока 170 МПа и лежачего бока залежей 80 МПа. Из Рисунка 3 видно, что при прочности пород более 140 – 160 МПа разрушение контура выработки практически отсутствуют. В связи с этим была по- лучена зависимость глубины разрушения контура выработки при изменении прочности пород σсж, глубины заложения выработки Н и удаленности от очистной камеры L (Рис. 3). O. Khomenko, M. Kononenko, M. Netecha. (2016). Mining of Mineral Deposits, 10(1), 50-56 54 Рисунок 3. Изменение глубины разрушения контура подготовительных выработок Полученная зависимость имеет вид: U = 1.9 – σсж 0.137е –0.0013Н/L. (4) Подобные исследования выполнялись и на шахте “Смолинская”, где были обследованы 10 буровых штреков в 5 добычных блоках: №№ 554-3; 504-6; 554-2с; 504-3,4; 554-1. Для массива руды, вмещаю- щего очистные камеры, результирующая эмпириче- ская зависимость величин разрушения в боках камер по простиранию залежи, имеют вид: 14.3965.306.00003.0 23 −+−= ккк LLLU . (5) Детальный анализ проектных и фактических раз- меров очистных камер, отработанных на горизонтах 740 и 840 м, данные по которым представлены в Таблице 2, позволили выявить линейные зависимо- сти, описывающей максимальные величины разру- шений U при изменении глубины заложения камер Нк. Для массива, окружающего первичные очистные камеры, эмпирические зависимости величины раз- рушения в висячем боку камер, имеет вид: 4507.0 −= кHU ; (6) – величина разрушений в лежачем боку камер: 03.110175.0 −= кНU ; (7) – величина разрушений в днище камер: 83.40125.0 −= кНU . (8) Анализ результатов состояния эксплуатацион- ных скважин по 9 очистным камерам (6 шт. на гори- зонте 740 м и 3 шт. – на 840 м) показал, что на рас- стоянии 10 м от каждого взрываемого веера возни- кают относительные деформации массива в преде- лах 0.1 – 0.3 мм/м, на расстоянии 60 м – менее 0.01 мм/м. Вокруг зон интенсивного влияния взрыва область расслоения масса достигала 0.3 – 1.5 м от контура, а общее влияние очистных работ проявля- лось на 15 – 20 м (Табл. 2). Зависимость, описываю- щая глубину влияния очистных камер на состояние вмещающего массива, имеет вид: 03.110175.0 −= кНU . (9) Параллельные сближенные скважины были про- бурены из бурового подэтажного штрека 154 МО горизонта 1040 м, буровых ортов 160 МО горизонтов 1008 и 975 м шахты “Им. Ленина” ПАО “КЖРК”. Расслоения и обрушения пород лежачего бока, в которых были пробурены каротажные скважины на расстоянии 5 – 8 м от обнажения, не наблюдались. Полученная зависимость глубины разрушения контура лежачего бока в очистной камере имеет вид: ( ) 19.0 0067.01 − − = к сж Н U σ . (10) Установлено, что конвергенция смежных камер до закладки в период твердения смесей составляет 0.3 – 0.4 м, которая слагается главным образом из расслоения прнконтурного массива, а конвергенция до полного твердения смесей превысила 1 м. Проч- ность закладки от 2 до 6 МПа и потенциальных напряжений в массиве 8.8 – 21.8 МПа исключают возможность восприятия массивом закладки разви- вающегося горного давления на ЧАО “ЗЖРК”: – для пород висячего бока залежи: LeU 1453.0111.1 −= ; (11) – для пород лежачего бока залежи: LeU 062.053.8 −= . (12) Таблица 2. Исследуемые размеры очистных камер на буровых подэтажах главных откаточных горизонтов 740 и 840 м вкрест простирания залежи № камеры горизонт 640 м горизонт 665 м горизонт 690 м горизонт 715 м проект факт проект факт проект факт проект факт 1/9с 20 22 18 21 25 27 37 39 1/9ю 35 43 46 49 39 43 21 27 2/13ю 30 39 36 38 47 50 40 48 2/1с 40 45 54 55 56 57 40 47 1/3с 14 18 28 32 42 49 26 39 1/10с 26 42 20 31 20 21 26 27 1/3ю 35 38 45 50 45 47 26 29 1/8с 23 28 22 27 22 27 25 33 1/7ю 30 40 46 54 41 49 22 26 1/1ю 52 55 59 60 45 49 25 30 1/5ю 24 32 31 39 38 40 21 25 1/5с 42 44 42 43 33 35 29 32 № камеры горизонт 715 м горизонт 740 м горизонт 775 м горизонт 810 м проект факт проект факт проект факт проект факт 2/5ю 13 34 32 42 38 38 25 25 2/3ю 9 31 25 42 38 38 24 31 2/7ю 28 54 26 45 28 34 20 25 2/1ю 25 32 28 34 40 40 29 35 2/3с 11 13 25 25 42 43 27 27 O. Khomenko, M. Kononenko, M. Netecha. (2016). Mining of Mineral Deposits, 10(1), 50-56 55 Натурные исследования поведения массива горных пород вокруг выработок позволили определить устой- чивое отношение глубины разрушения массива от габаритных размеров выработок, которые находились в интервале 0.05 – 1.24 диаметра выработки. Форма этих областей для подготовительных и очистных вы- работок стремилась к эллипсоидной – максимально устойчивой форме горной выработки. Установлено, что изменение величин деформации массива по кон- туру очистных камер реализуется по степенным зави- симостям, а в примыкающих к ним подготовительных выработках – по экспоненциальным (Табл. 3). Таблица 3. Результаты промышленных исследований глубины разрушения массива Метод исследования Интервал исследуемых глубин, м Габариты обследуемых выработок, h×d и hк×lпр, м Диапазон глубины разрушения массива, U, м Относительная глубина разрушения, (U+0.5h)/0.5h Наблюдения и оценки 522 – 1050 3.0×3.5 0.4 – 1.7 1.26 – 2.13 Маркшейдерские съемки 640 – 840 35.0×120.0 1.0 – 26.0 1.06 – 2.48 Разгрузка массива 740 – 840 35.0×130.0 0.3 – 20.0 1.02 – 2.14 Деформация скважин 975 – 1050 70.0×60.0 1.0 – 4.0 1.03 – 1.11 Глубинные репера 300 – 640 35.0×120.0 0.3 – 1.0 0.10 – 1.06 Возможность инструментальной регистрации и ви- зуального наблюдения явления зонального капсулиро- вания горных выработок открывается при проникнове- нии в область массива измерительными скважинами, например, при разрушении на контуре скважины по- явились трещины зонального разрушения. Однако, инструментальные методы не позволяют зарегистри- ровать скачок тангенциальных и радиальных напряже- ний, обусловленный формированием зонального кап- сулирования выработок. При этом на исследуемых глубинах 507 – 1050 м средние значения напряжений оставались в доверительном интервале разброса экспе- риментальных значений. Если в результате перерас- пределения напряжений максимальные их значения достигали или превышали величину γН, то были лока- лизованы в некоторых областях массива и не вызывали внимания для проведения дальнейших исследований. 4. ВЫВОДЫ Исследование процессов зонального разрушения массива выполнялось с помощью натурных экспери- ментов показало, что изменение глубины разрушения контуров очистных камер реализуется в основном по степенным зависимостям, а примыкающих к ним под- готовительным выработкам в большей степени – по экспоненциальным. По 36-ти подготовительным вы- работкам и 25-ти очистным камерам, расположенным в интервале глубин 507 – 1008 м, было установлено эллипсоидную форму областей деформации массива. Выполненные исследования явления зонального структурирования массива вокруг горных выработок с помощью широко применяемых промышленных ме- тодов исследования не позволили установить точное количество, размеры и форму энергетических зон, выявить синусоидально затухающие напряжения и кольцевые области деформации. Это говорит о науч- ной проблеме, раннее не имевшей методов решения. БЛАГОДАРНОСТЬ За предоставление исследовательской базы и ока- занную поддержку при проведении промышленных экспериментов авторы выражают благодарность техническому директору ПАО “Криворожский ЖРК” В.С. Ричку, директору по производству ЧАО “Запо- рожский ЖРК” В.Ю. Усатому и главному инженеру ГП “Восточный ГОК” В.Н. Пухальскому. REFERENCES Carikovskiy, V., & Sirotyuk, S. (2013). Sistemy razrabotki krutopadayuschih zalezhey s samoobrusheniem rudnogo massiva. Hіrnichyy Vіsnyk KNU, (97), 65-68. Falshtynskyi, V., Dychkovskyi, R., Lozynskyi, V., & Saik, P. (2015). Analytical, laboratory and bench test researches of underground coal gasification technology in National Min- ing University. New Developments in Mining Engineering 2015: Theoretical and Practical Solutions of Mineral Re- sources Mining, 97-106. http://dx.doi.org/10.1201/b19901-19 Homenko, O., Yavorskiy, V., & Malcev, D. (2005). Tehnologiya ochistnyh rabot v oblastyah ohrannyh ce- likov, razgruzhennyh vyrabotannym prostranstvom shahty. Naukovyi Vіsnyk Natsionalnoho Hirnychoho Uni- versytetu, (7), 22-25. Khomenko, O., & Kononenko, M. (2010). Natural researches of behaviour of the rock mass around primary extraction cam- eras. Naukovyi Vіsnyk Natsionalnoho Hirnychoho Univer- sytetu, (9-10), 21-24. Kuz’menko, A., Furman, A., & Usatyy, V. (2010). Perfection of systems of working out of deposits of iron ores of depos- its with a hardening bookmark on the big depths. New Techniques And Technologies In Mining 2010, 131-136. http://dx.doi.org/10.1201/b11329-22 Laws, S., Eberhardt, E., Loew, S., & Descoeudres, F. (2003). Geomechanical properties of shear zones in the Eastern Aar Massif, Switzerland and their implication on tunnelling. Rock Mechanics and Rock Engineering, 36(4), 271-303. http://dx.doi.org/10.1007/s00603-003-0050-8 Russkih, V., Lapko, V., & Zubko, S. (2012). Development and adoption of new technical decisions for development of Yuzhno-Belozerskoye ore deposit under difficult mining and geological conditions. Naukovyi Vіsnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, (5), 34-38. Russkikh, V., Yavors’kyy, A., Chistyakov, Y., & Zubko, S. (2013). Study of rock geomecanical processes while mining two-level interchamber pillars. Mining Of Mineral Deposits 2013, 149-153. http://dx.doi.org/10.1201/b16354-26 Stupnik, N, I., Fedk, M. B., Pismennyim, S. V., Kolosov, V. A. (2014). Development of recommendations for choosing ex- cavation support types and junctions for uranium mines of state-owned enterprise “SkhidHZK” Naukovyi Vіsnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, (5), 21-25. Stupnik, N., Kalinichenko, V., Fedko, M., & Mirchenko, E. (2013). Influence of rock massif stress-strain state on urani- um ore breaking technology. Naukovyi Vіsnyk Natsional- noho Hirnychoho Universytetu, (2), 11-16. O. Khomenko, M. Kononenko, M. Netecha. (2016). Mining of Mineral Deposits, 10(1), 50-56 56 Trubetskoy, K.N., Kaplunov, D.R., Ryl’nikova, M.V., & Rad- chenko, D.N. (2011). New approaches to designing re- source-reproducing technologies for comprehensive extrac- tion of ores. Journal of Mining Science, 47(3), 317-323. http://dx.doi.org/10.1134/S1062739147030087 ABSTRACT (IN UKRAINIAN) Мета. Метою роботи є виявлення зонального руйнування масиву навколо підземних виробок за допомогою промислових методів дослідження. Методика. Дослідження процесів зонального руйнування масиву навколо підземних виробок виконувалося за допомогою натурних експериментів з використанням методів спостережень і оцінок, маркшейдерських зйо- мок, розвантаження масиву, деформації свердловин і глибинних реперів. Результати. У промислових умовах отримані результати досліджень поведінки масиву гірських порід навколо підземних виробок, які дозволили визначити стійке співвідношення глибини руйнування масиву. Встановлено, що форма руйнування контуру підготовчих і очисних виробок прагнула до еліпсоїдної, що є максимально стійкою формою гірничої виробки. Зміна глибини деформації масиву по контуру очисних камер реалізується в основному за степеневою залежністю, а в прилеглих до них підготовчих виробках – в більшій мірі за експонентною. Наукова новизна. Складається в систематизації процесів зонального руйнування масиву навколо підземних виробок з метою використання енергії гірського тиску в технологіях розробки рудних родовищ. Практична значимість. Визначена стійка форма руйнування контурів підготовчих і очисних виробок і встановлені залежності зміни глибини деформації масиву, що вміщує виробки. Ключові слова: промислові методи дослідження, напружено-деформований стан, очисні і підготовчі виро- бки, глибина руйнування контуру виробок, зональне руйнування масиву ABSTRACT (IN RUSSIAN) Цель. Целью работы является выявление зонального разрушения массива вокруг подземных выработок с помощью промышленных методов исследования. Методика. Исследование процессов зонального разрушения массива вокруг подземных выработок выпол- нялось с помощью натурных экспериментов с использованием методов наблюдений и оценок, маркшейдерских съемок, разгрузки массива, деформации скважин и глубинных реперов. Результаты. В промышленных условиях получены результаты исследований поведения массива горных пород вокруг подземных выработок, которые позволили определить устойчивое отношение глубины разруше- ния массива. Установлено, что форма разрушения контура подготовительных и очистных выработок стреми- лась к эллипсоидной – максимально устойчивой форме горной выработки. Изменение глубины деформации массива по контуру очистных камер реализуется в основном по степенным зависимостям, а в примыкающих к ним подготовительных выработках – в большей степени по экспоненциальным. Научная новизна. Состоит в систематизации процессов зонального разрушения массива вокруг подземных выработок с целью использования энергии горного давления в технологиях разработки рудных месторождений. Практическая значимость. Определена устойчивая форма разрушения контуров подготовительных и очист- ных выработок и установлены зависимости изменение глубины деформации массива, вмещающего выработки. Ключевые слова: промышленные методы исследования, напряженно-деформированное состояние, очист- ные и подготовительные выработки, глубина разрушения контура выработок, зональное разрушение массива ARTICLE INFO Received: 10 November 2015 Accepted: 11 January 2016 Available online: 30 March 2016 ABOUT AUTHORS Oleg Khomenko, Doctor of Technical Sciences, Associate Professor of the Underground Mining Department, National Mining University, 19 Yavornytskoho Ave., 4/58, 49005, Dnipropetrovsk, Ukraine. E-mail: koordin@rudana.in.ua Maksym Kononenko, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of the Underground Mining Department, National Mining University, 19 Yavornytskoho Ave., 4/58, 49005, Dnipropetrovsk, Ukraine. E-mail: kmn211179@gmail.com Maksym Netecha, The head of innovation department of National Mining University, 19 Yavornytskoho Ave., 10/607, 49005, Dnipropetrovsk, Ukraine. E-mail: Netecha_m@mail.ru

Промышленные исследования зонального разрушения массива вокруг подземных выработок

Репозитарії

Схожі ресурси