» » Устойчивая форма выработок подсечки и отрезки для шахт ЧАО «ЗЖРК»

Устойчивая форма выработок подсечки и отрезки для шахт ЧАО «ЗЖРК»

07.08.2016

Отработка запасов железной руды в интервале глубин 640-940 м Южно-Белозерского месторождения осуществляется путем деления залежи «Главная» вкрест простирания на первичные и вторичные очистные камеры. После завершения очистных работ в первичных камерах (камеры висячего бока) производят закладку очистного пространства с помощью твердеющих смесей. Для проведения очистных работ во вторичных камерах (камеры лежачего бока) оставление на границе закладочного массива оставляют рудные «корки» толщиной 1,5-2 м и выдерживают время для набора прочности твердеющей смесью в первичных камер.
Основными причинами попадания закладочного материала в отбитую руду является разрушение и самообрушение предохранительных «корок», которое происходит в результате ведения буровзрывных работ в камерах. Попадание в отбитую руду всего 1% закладочного материала приводит к уменьшению содержания железа на 0,6%, что снижает цену товарной руды. Обрушение предохранительных «корок», закладочного материала и массива руды связано с воздействием сейсмических волн массовых взрывов, которые активизируют процессы деформирования руды вокруг отрезного восстающего. Расположение отрезной щели на контуре первичных камер, т.е. у границы закладочного массива, является причиной, усугубляющей процессы интенсивного разрушения массива руды как в разбуренных слоях вторичных камер, так и в массиве закладки заложенных первичных камерах.
Реализация буровзрывных работ на комбинате по первичному дроблению массива руды осуществляется с одновременным применением подсечки и отрезки запасов камер, а высокая степень деоптимизации формы очистного пространства (удаление от эллипсоидной формы) вызвана проведением отрезной щели на высоту этажа. В условиях повышенного горного давления и обводненности отбиваемых слоев руды это является крайне нерациональным решением, приводящим к разупрочнению и самообрушению отбиваемых слоев, потере части пробуренных и заряженных скважин, сложностям при заряжании и отказам при взрывании зарядов, повышенному засорению руды закладкой и другим проблемам, сопровождающим потерю устойчивости массива (рис. 4.17, а).
Устойчивая форма выработок подсечки и отрезки для шахт ЧАО «ЗЖРК»

Из рис. 4.17 видно, что при базовом варианте, широко применяемом на комбинате, области интенсивного деформирования массива имеют относительно постоянные размеры, форму и место их образования, тем самым усиливая эффект возможного разрушения. По предлагаемому автором варианту, развитие неустойчивых областей начинается только с 3-го этапа и сопровождается некоторым перемещением этих областей в процессе увеличения очистного пространства, что является положительным фактором в повышении устойчивости обнажений. Эти факторы относятся и к размерам эллипсоидов минимальных деформаций. Максимальная глубина возможного разрушения массива практически идентична для массивов висячего бока и вторичной камеры, что дает возможность сравнения этих значений по этапам отработки камеры (рис. 4.18).
Устойчивая форма выработок подсечки и отрезки для шахт ЧАО «ЗЖРК»

По полученным результатам исследований разработана методика определения оптимальной формы и размеров очистного пространства, которая основана на определении рационального соотношения между этими параметрами.
1. Устойчивые размеры очистного пространства находятся в тесной взаимосвязи с формой эллипсоида минимальных деформаций, м
hк = 2аmin; lпр = 2bmin; lк = 2сmin.

2. Размеры вертикальной полуоси эллипсоида минимальных деформаций, м
Устойчивая форма выработок подсечки и отрезки для шахт ЧАО «ЗЖРК»

Угол между главным нормальным напряжением, действующим в массиве руды и горизонтальной плоскостью определяем по формуле (3.3), подставляя λ по рис. 3.7, б. Угол действия главного касательного напряжения определяем по формуле (3.3), подставляя λ по рис. 3.7, б.
3. Горизонтальные полуоси эллипсоида минимальных деформаций вкрест простирания залежи определяются по формуле (3.5), а по простиранию залежи - (4.5).
Для камерных систем разработки, получивших широкое применение на шахтах Украины, выработкам подсечки и отрезки целесообразно придавать устойчивую форму, что исключает самообрушение массива руды, пород и закладки в очистное пространство. На каждом из этапов отработки запасов камеры размеры очистного пространства должны соответствовать размерам эллипсоида минимальных деформаций путем учета взаимосвязи вертикальных и горизонтальных размеров выработки с величинами преобразования упругой энергии в работу по деформированию массива руды. Изменение горизонтальных и вертикальных размеров очистной выработки, которая стремится к эллиптической форме, приводит к тому, что в вершинах эллипсоида действуют только сжимающие напряжения, обеспечивающие максимальную устойчивость обнажения массива.