книги / Сдвижение горных пород на рудных месторождениях

По прекращении горных работ процесс сдвижения быстро пере­ ходит в стадию затухания (в течение одного года). Об этом свидетель­ ствует резкое уменьшение скорости сдвижения реперов. Так, напри­

а на границе мульды сдвижения — от 12 до 29 мм!месяц. В стадию

t9

Рис. 26. Сдвижения земной поверхности но профильной линии

№13 Красногвардейского месторождения:

а— горизонтальные деформации; б — вертикальные сдвижения (г—IX 1965 г.;

г— X 1965 г.; 3 — X I 1965 г.; 4 — V I 1966 г.); в — вертикальный разрез

затухания скорость уменьшилась до 2—6 мм!месяц. Исходя из этого, можно полагать, что фактические углы сдвижения при дальнейшем развитии горных работ значительных изменений не получат.

Левихннское месторождение представлено несколькими группами линз: Левиха II, Левиха IX , Левиха X II, Левиха X III и т. д. Все рудные тела имеют падение 85—90°. Длина линз по простиранию изменяется от 40 до 250 м, а мощность от 3 до 40 м. Висячий бок месторождения слагают кварцево-серицитовые сланцы, а лежачий —

залежами медистого и серного колчедана мощностью до 4 до 20 м. Размеры рудных тел по простиранию изменяются от 300 до 1300 м. Азимут простирания 10— 15°, падение восточное, под углом 60— 75°. Коэффициент крепости руды по шкале М. М. Протодьяконова изменяется от 6 до 8. Вмещающие породы представлены комплексом метаморфических пород: кварцево-серицитовых, кварцево-хлорито­ вых и хлоритовых сланцев с коэффициентом крепости 3—5. Кон­ такты рудных тел с вмещающими породами резко выражены и пря­ молинейны. Падение рудных тел и вмещающих пород согласное.

На верхних горизонтах месторождение отработано в основном системой горизонтальных слоев с креплением и закладкой. К 1943 г. основными системами разработки стали система наклонных слоев с сухой закладкой гранулированным шлаком и система с магазинированием руды с последующей гидравлической закладкой вырабо­ танного пространства гранулированным шлаком после выпуска руды. Система подэтажного обрушения до глубины 550 м применя­ лась лишь для отработки потолочин. Ниже гор. 550 м большин­ ство запасов Западной жилы стали отрабатывать системами с обру­ шением без закладки выработанного пространства.

Институтом Унипромедь с 1953 г. на Северо-Карабашском руд­ нике начали проводиться комплексные исследования сдвижения боковых пород, включающие постановку наблюдений на земной поверхности и в горных выработках. По результатам многолетних наблюдений было установлено, что при разработке крутопадающих медноколчеданных месторождений на большой глубине системами с закладкой выработанного пространства сдвижение земной поверх­ ности протекает плавно, без образования провалов и трещин (рис. 28). Сдвижение пород висячего бока происходит в виде прогиба и свя­ занного с ним расслоения толщи по плоскостям сланцеватости. При выемке камер имеют место обрушения пород висячего бока; мощность зоны обрушения примерно равна мощности рудного тела. Зависаний толщи пород висячего бока при понижении уровня очистных работ не происходит. Это подтверждается систематическим расширением мульды сдвижения поверхности в направлении паде­ ния рудного тела и постоянством углов сдвижения, построенных

сразных глубин разработки.

Сдвижение пород лежачего бока проявляется при выемке ка­ мерных запасов в небольшом смещении пород в направлении вы­ работанного пространства. Это сдвижение обусловлено большим опорным давлением толщи пород висячего бока на рудные целики, которые, в свою очередь, давят на породы лежачего бока, вызывая их деформацию. Правильность такого вывода подтверждается тем, что после выемки целиков сдвижение пород лежачего бока почти полностью прекратилось. Сдвижением пород лежачего бока захва­ тывается толща мощностью до 25 м. Критические деформации зем­ ной поверхности со стороны лежачего бока отсутствуют. Поэтому угол сдвижения для пород лежачего бока принят равным углу падения рудного тела а (при а до 65°). Углы сдвижения со стороны висячего

бока, полученные по результатам наблюдений на подземной наблюдательной станции, были близки к тем их значениям, которые были получены по результатам наблюдений на земной поверхности (табл. 4).

Это указывает на отсутствие влияния глубины разработки на утлы сдвижения в интервале глубин (0—0,6) L . Длина

Рис. 28. СДвиження земной поверхности по профильной линии № 5 СевероКарабашского рудника:

а — горизонтальные деформации (1 — 1953 г.; 2 — 1956 г.; 3 — I960 г.); б — вертикальные сдвижения (1 — 1946 г.; 2 — 1951 г.; 3 — 1955 г.; 4 — 1958 г.;.5 — 1961 г.); в — вертикаль­

ный разрез

отработанной части Карабашских месторождений изменялась от 300 до 800 м, однако этот фактор не оказал заметного влияния на ве­

ботки, L — длина выработанного пространства). Изменение мощ­ ности рудных тел по отдельным месторождениям также не влияло на величину угла р, а лишь отразилось на величине сдвижения 8виной поверхности.

При углах падения рудных тел Карабашских месторождений от 60 до 70° между углом сдвижения (3 и углом падения рудного тела а существует зависимость

Р= 108° — а.

§11, Некоторые выводы и направление дальнейших работ

Результаты инструментальных наблюдений за сдвижением гор­ ных пород под влиянием горных разработок, проведенных за пе­ риод с 1929 по 1956 г. маркшейдерами шахт и институтами ВНИМИ и Ушшромедь, позволили установить некоторые общие закономерности процесса сдвижения и его характер. Изучение про­ цесса сдвижения пород дало возможность в 1960 г. выпустить Пра­ вила охраны сооружений [54] для уральских медных рудников.

Значения углов разрывов и сдвижения по некоторым уральским медным рудникам приведены в табл. 5. Приведенные в таблице значения углов не претерпели изменений до настоящего времени, несмотря на то что применялись различные системы разработки, увеличилась глубина горных работ, резко колебались элементы залегания рудных тел. Исключение составляют лишь те рудники (Турышский, им. III Интернационала), на которых рудные тела при их доработке резко изменили размеры по простиранию и по мощ­ ности. Углы сдвижения на этих рудниках увеличились на 7—8°.

До последнего времени на уральских медных рудниках не пред­ ставилось возможным дать количественную оценку влияния мно­ гих факторов на процесс сдвижения и в связи с этим решить ряд

инженерных задач, связанных с определением параметров систем разработок, охраной сооружений и сокращением потерь в предо­ хранительных целиках, особенно при отработке слепых залежей, не имеющих выхода на земную поверхность.

Дальнейшие исследования процесса сдвижения горных пород на уральских медных рудниках необходимо проводить в направле­ ниях:

а) совместного изучения горного давления й сдвижения горных пород, особенно при разработке месторождений на глубоких гори­ зонтах;

б) изучения влияния физико-механических свойств пород, тре­ щинной тектоники, элементов залегания рудных тел, применяв-

мых систем разработки и других факторов иа формирование про­

цессе сдвижения горных пород и проявлениях горного давления посредством систематических наблюдений по наиболее характерным месторождениям.

Глава I V

РЕЗУЛЬТАТЫ НАБЛЮДЕНИЙ НА ЖЕЛЕЗОРУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЯХ УРАЛА

Работы по исследованию сдвижения горных пород и земной поверхности на железорудных месторождениях Урала начаты Уральским филиалом ВНИМИ в 1957 г. на Бакальском и Горо­

рудниках (Г. П. Семенов и М. Ф. Чернышев); в 1960 г. — на Полу­ ночном месторождении марганца (Г. П. Семенов и Г. Г. Шампаров) и в 1961 г. — на Масловском руднике (М. Ф. Чернышев и Н. Г. Ко­ робейников). По результатам работ 1957—1961 гг. составлены Временные правила охраны сооружений [48]. По исследованиям более поздних лет (1962—1965 гг.) были даны рекомендации по параметрам процесса сдвижения при разработке уральских железо­ рудных месторождений до глубины 700 м.

Во Временных правилах по условиям залегания рудных тел и крепости вмещающих пород месторождения разделены на пять групп, которые в зависимости от строения горных пород, характера и параметров процесса сдвижения подразделены на подгруппы (табл. 6).

Покровское месторождение (группа I, подгруппа I-В) представ­ лено пластообразной магнетитовой залежью мощностью 9 —35 Угол падения изменяется от 0 до 25°, а глубина залегания — от 55 до 120 ni. Покрывающими и подстилающими породами являются андезитовые порфириты и их туфы (/ = 16 -т- 18). Рудное тело и горные породы крупными геологическими нарушениями часто разделены на отдельные геологические блоки. Кроме того, породы разбиты сетью крутопадающих трещин на отдельные структурные блоки размером от 0,3 до 2—3 м. Мощность наносов на месторожде­ нии не превышает 3—5 м (рис. 29).

В 1958—1963 гг. отработка месторождения осуществлялась ка­ мерно-столбовой системой с оставлением междукамерных целиков шириной 10 лг. Средняя площадь обнажения пород в кровле камер