Особенности прогноза и профилактики горных ударов на Расвумчоррском руднике ОАО Апатит. Особенности прогноза и профилактики горных ударов на Расвумчоррском руднике "оао апатит" Введение горный геологический месторождение
 Скачать 7.11 Mb.
|
|
1.6 Одновременная отработка сближенных месторождений (зона стыковки Центрального и Расвумчоррского рудников) На настоящий момент времени подземные работы отрабатываемого месторождения «Апатитовый Цирк» вплотную приблизились к бортам карьера Центрального рудника, т.е. в разработку вовлеклась так называемая стыковочная зона – участок массива пород на стыке открытых и подземных работ. Разработка месторождений в пределах этой зоны характеризуется повышением напряжений в массиве пород, что создает большие сложности, особенно в случаях месторождений, опасных по горным ударам или другим динамическим проявлениям горного давления[3]. Напряженно-деформированное состояние (НДС) массива горных пород в пределах переходной зоны характеризуется высоким уровнем горизонтальных тектонических напряжений. Величина максимальных горизонтальных напряжений в несколько раз превосходит напряжения от собственного веса пород. Горные породы склонны к упругому деформированию с последующим хрупким разрушением, что обусловливает проявление горного давления в динамической форме как при ведении очистных работ, так и при проходке одиночных горных выработок. Отработка переходных зон встречными очистными фронтами в таких условиях приводит к наложению зон концентрации напряжений от сближенных очистных пространств, что еще более усиливает риск реализации горных и горно-тектонических ударов. Геомеханические процессы, происходящие в переходной зоне, в этом случае во многом аналогичны процессам в подземных блоках-целиках. На месторождении «Апатитовый Цирк» подземные горные работы в зоне стыковки ведутся на отметках, практически совпадающих с уровнем дна действующего карьера Центрального рудника. Максимальные главные напряжения в нетронутом массиве действуют по простиранию рудного тела (рис. 1.6.1). Особенностью данной зоны является стыковка с действующим карьером. В связи с этим важной задачей являлось управление состоянием прибортового массива, являющегося покрывающим для подземных горных работ. Поэтому необходимо было определенное время в зоне стыковки держать борт карьера в устойчивом состоянии, а затем с окончанием работ в карьере на этом участке обеспечить гарантированное самообрушение борта для создания нормальных условий для подземной разработки.  Рисунок 1.6.1 Расположение зоны стыковки в плане и направление максимальных напряжений нетронутого массива пород (а) и на разрезе по простиранию рудного тела. После отбойки вышележащего массива руды и обеспечения самообрушения покрывающих пород дальнейшая отработка основной части запасов стыковочной зоны ведется подэтажной системой отработки в последовательности, позволяющей создавать разгрузочную зону в висячем боку рудного тела. Многовариантными расчетами было показано, что при создании защитной зоны в висячем боку рудного тела протяженностью не менее 60 м по простиранию и заглублению ее на один подэтаж, на верхнем подэтаже напряжения снижаются как минимум до напряжений нетронутого массива, а при дальнейшем расширении защитной зоны напряжения снижаются в 3 – 8 раз (рис. 1.6.2, кривая 5) по сравнению с вариантом отработки без защитной зоны (рис. 1.6.2, кривая 2).  Рисунок 1.6.2 Изменение максимальных напряжений при уменьшении стыковочного целика: 1 – стыковка по висячему боку рудного тела выше дна карьера и напряжениях, действующих вкрест простирания; 2 – стыковка по висячему боку на уровне дна карьера и напряжениях, действующих по простиранию; 3 – стыковка по лежачему боку выше дна карьера и напряжениях, действующих вкрест простирания; 4 – стыковка по лежачему боку выше дна карьера и напряжениях, действующих по простиранию; 5 – стыковка на уровне дна карьера и напряжениях, действующих по простиранию, при создании защитной зоны в висячем боку рудного тела. Таким образом, поддерживая необходимую конфигурацию защитной зоны, возможно отработать оставшуюся часть в практически разгруженном массиве пород. Однако следует отметить, что выработки, служащие для создания защитной зоны будут находиться в области высоких концентраций напряжений и в них должен быть предусмотрен комплекс локальных разгрузочных мероприятий и усиленного крепления. Протяженность таких выработок невелика и не превышает 10% от общего объема выработок[3]. 2. Горнотехнические параметры применяемых систем разработки Расвумчоррского рудника 2.1 Существующая схема вскрытия месторождения горный геологический месторождение Месторождение «Апатитовый Цирк» вскрыто четырьмя вертикальными стволами: вспомогательным стволом №1 (ВС №1), вспомогательным стволом №2 (ВС №2), восточным вентиляционным стволом и главным стволом. В настоящее время подземным способом отрабатываются горизонты: +600м, +530м, +470м, +450м. Планируется ввод в эксплуатацию горизонта +425м в 1-ом квартале 2013 года. Вскрытие нагорных горизонтов: +600м, +530м, +470м осуществлено погоризонтными штольнями (штольня +600м не эксплуатируется) и вспомогательным стволом №1, пройденным с поверхности до горизонта +310м в районе 11-ого геологического разреза. От ствола к запасам горизонтов +600м, +530м, +470м пройдены квершлаги. Горизонт +450м вскрыт автосъездом с отметки +470м, 11-ым квершлагом с горизонта материально-ходовой штольни (МХШ) горизонта +440м и имеет сбойки со вспомогательными стволами №1 и №2. Горизонт +425м вскрыт автосъездом 470/310, а также уклонами 450/422 №2; 450/422 бис; 450/422. Характеристика основных вскрывающих выработок представлена в таблице 2.1.1: Таблица 2.1.1 Краткая характеристика вскрывающих выработок Расвумчоррского рудника
Материально-ходовая штольня горизонта +440м служит для перевозки людей на Расвумчоррском и Центральном рудниках, а также для прокладки коммуникаций (фидерных электрических сетей, сетей трубопроводов сжатого воздуха, водоснабжения, рудничного водоотлива и проч.). Штольни на горизонтах +440м, +470м, +530м служат для завозки материалов и оборудования на горизонты и для стока рудничных вод в ручей Кристальный, кроме того завозка на подэтажи горизонтов + 450м, +470м, +530м и +600м осуществляется по автосъездам 470/450, 610/596[5]. 2.2 Применяемая система разработки В настоящее время на руднике применяется система разработки с подэтажным обрушением и торцевым выпуском руды. Это связано с простотой конструктивных элементов системы, ее высокой производительностью и полной механизацией технологического процесса. Как правило, системы подэтажного обрушения применяют на весьма мощных, реже средней мощности месторождениях. Руды при этом должны быть устойчивыми, либо средней устойчивости. Применение данных систем разработки невозможно без обеспечения гарантированного обрушения налегающих пород, которое является одним из технологических условий данных систем, при этом может применяться только нисходящий порядок отработки месторождения. Основные параметры системы разработки включают в себя: расстояния между буродоставочными штреками - 16÷18м; высота подэтажа – 25м; длина блока по простиранию - 144÷180м; ширина блока вкрест простирания равна горизонтальной мощности рудного тела; толщина отбиваемого слоя руды 4÷6м, высота отбиваемого слоя руды 45м. Подготовительные работы заключаются в последовательной проходке: подэтажных транспортных штреков, транспортных ортов, буродоставочных штреков, вентиляционных восстающих. Буродоставочные штреки располагаются по простиранию, либо вкрест простирания, в зависимости от мощности отрабатываемого рудного тела. При подэтажном обрушении начало очистных работ на каждом подэтаже начинается с разделки отрезной щели. В первую очередь проходится отрезная выработка, из которой проходится отрезной восстающий. На восстающий разделывается отрезная щель, затем на отрезную щель отбивается первый слой руды, которая по мере выпуска заполняется пустыми породами. Далее отбойка осуществляется на обрушенный массив. Отработка очистного блока, как указывалось выше, производится в нисходящем порядке. В настоящее время на добычных горизонтах рудника выше отметки +470м основные запасы отработаны, и горные работы ведутся в восточной части месторождения в стыковочной зоне с карьером «Центральный». Для поддержания стабильной производительности рудника необходимо вводить мощности на горизонтах +470 ÷ +310м. Следует отметить, что с увеличением глубины ведения горных работ, мощность рудного тела уменьшается. На некоторых геологических разрезах на отметке +310м она составляет менее 20м, а угол падения менее 25º. В данных условиях применение системы разработки с обрушением становится нецелесообразным и экономически не выгодным из-за возрастающих потерь и разубоживания, которые в данных условиях могут достигать 40-50%. Принимая во внимание фактические горно-геологические (постоянные факторы) и горнотехнические условия, а также переменные факторы (устойчивость руд и пород, ценность руд, физико-механические свойства и т.д.), присущие данному месторождению, для отработки запасов ниже горизонта +470м рекомендуется применение двух систем разработки: подэтажного обрушения с торцевым выпуском; камерно-целиковой системы разработки. Вторая имеет целесообразность при отработке рудных тел, имеющих недостаточно большую мощность, т.к. при увеличении мощности рудного тела потери в целиках возрастают. Западный участок горизонтов +450 м, +425м, +310м это как раз тот случай, где целесообразно применить обе вышеперечисленные системы разработки, т.к. параметры залегания рудного тела полностью не соответствуют условиям применения какой-либо одной из них. Камерно-целиковая система разработки имеет следующие параметры: расстояния между погрузочными заездами в траншее - 15÷18м; траншеи располагаются по простиранию; высота подэтажа – 15м; расстояния между буровыми штреками - 20÷30м; буровые штреки располагаются по простиранию; длина блока по простиранию - 144÷180м; целики не извлекаются. Подготовительные работы заключаются в последовательной проходке: подэтажных транспортных штреков, транспортных ортов, буровых, буродоставочных и траншейных штреков, погрузочных заездов, рудоспусков и вентиляционных восстающих. Буродоставочные штреки и траншеи располагаются по простиранию. Очистные работы на каждом подэтаже начинаются с разделки отрезной щели. Далее отбойка осуществляется на ранее созданное компенсационное пространство. Отработка очистного блока производится в нисходящем порядке. Поскольку камерно-целиковая система в ОАО «Апатит» ранее не применялась, ее внедрение возможно после проведения опытно-промышленных испытаний на Расвумчоррском руднике с целью отработки параметров, проверки устойчивости межкамерных целиков и возможности заполнения камеры пустой породой от проходки[5]. 2.3 Основные направления развития подземных горных работ Всю подземную добычу в 2013 году планируется отработать системой подэтажного принудительного обрушения со скважинной отбойкой и доставкой руды в рудоспуски самоходным оборудованием (ПДМ). Блоки при этой системе разделываются на подэтажи, количество подэтажей, в зависимости от контура рудного тела может быть один и более. Днища блоков подготавливаются откаточными и транспортными выработками (орты, штреки), проходятся камеры рудоспусков через 50-150м, монтируются люковые камеры, ниши вибропитателей, проходятся рудоспуски на подэтажи. На подэтажах проходятся вентиляционно-транспортные выработки сечением 4,6*4,0; 5,1*4,5 и 5,1*4,05, из вентиляционно-транспортных выработок нарезаются буро-доставочные орты и штреки сечением 4,6*4,0 и 5,1*4,5, в которых производится бурение взрывных скважин, их отбойка, выпуск и доставка руды в участковые рудоскаты с помощью ПДМ (погрузочно-доставочные машины). Для бурения взрывных скважин используются буровые установки «Симба», диаметр скважин 102мм. Отбойка горной массы при проходке горных выработок, проходимых буровыми установками «Миниматик» (Аксера) и Boomer, а также отбойка глубоких скважин будет производиться с использованием применяемых на сегодняшний день ЭВВ «Сабтэк», с частичным применением штатных ВВ в количестве утвержденном целевой программой по «внедрению эмульсионных взрывчатых веществ в условиях подземных рудников ОАО «Апатит». Зарядка глубоких скважин будет осуществляться самоходными зарядными установками «Charmec-1610B», а зарядка шпуров на проходческих работах – установками «Charmec-1605». На СЗУ (смесительно-зарядное устройство) смонтировано навесное зарядное оборудование фирмы «Орика». Отбитая руда по горизонтам +530м и +470м доставляется электровозами К-14 с прицепленными 10-12 вагонами ВГ-4,5 на опрокиды №№ 1-4, пустая порода - на рудоспуски №3, №4 и внутренний отвал горизонта +470м. В капитальной штольне горизонта +431м руда через капитальные рудоспуски № 1, 2, 3, 4, оборудованные люками загружается в 100-тонные думпкары и перевозится на обогатительные фабрики №2 и №3. Система разработки с торцевым выпуском применяется на блоках 1/2П горизонта +600м; 0/2, 0/2П, 4/10 горизонта +530м; 1/6 горизонта +470м; 7/10, 10/13, 13/15 горизонта +450м; 8/10 горизонта +425м. Для развития производительности рудника предусмотрена проходка подготовительных и нарезных выработок в районе разрезов 7÷10; 10÷13; 13÷15 горизонтов +450м и +425м. Для этой цели пройдены конвейерные орты №1 и №2 на отметке +425м. Произведен монтаж подающих конвейеров №1 и №2. Доставка руды от забоев до участковых рудоспусков или приемных бункеров дробилок осуществляется с помощью ПДМ типа ТОРО-400Е, ТОРО-1400Е, ST-14, ТОРО-007, ST-1030 с емкостью ковша от 4,3 до 6,0м3[6]. 2.4 Анализ влияния горнотехнических параметров отработки месторождения на его удароопасность Несомненно, наведенные технические процессы, вызванные производственно-инженерной деятельностью людей, приводят к увеличению напряжений в приконтурных частях выработок. Также повышение этих напряжений напрямую связано с увеличением глубины разработки горизонтов Расвумчоррского рудника от дневной поверхности. Исходя из этих особенностей угроза динамических проявлений горного давления, одними из которых являются горные удары, возрастает. С учетом вышеизложенного, можно сформулировать основные требования к системе разработки месторождения «Апатитовый Цирк», которая будет представлять интенсивную и безопасную отработку запасов в условиях высокого горного давления: система разработки должна иметь минимальное количество выработок с максимально возможными размерами целиков между ними; система разработки должна позволять оперативно влиять на проблемы, связанные с горным давлением локальными методами, такими как: бурение разгрузочных строчек механизированным способом, возможность быстрого ремонта и возведения нового крепления; система разработки должна позволять гибко осуществлять региональные воздействия на отрабатываемый массив с целью снижения отрицательных влияний тектонических напряжений (порядок развития горизонтов, подработка покрывающих пород, отрезка от действующих тектонических напряжений)[7]. |