Погашение подземных пустот в бортах и под дном карьера

Тема 10. Управление геомеханическими процессами при комбинированной разработке месторождений полезных ископаемых.

Классификация комбинированной разработки месторождений полезных ископаемых.

В основу выделения отдельных разновидностей комбинированной (открытой и подземной) разработки положены принципы пространственного и временного сочетания открытых и подземных разработок в пределах одного месторождения (рис. 10.1).

 

Рис. 10.1. Схемы комбинированной разработки месторождений.

 

При этом предполагается, что основным признаком пространственно-временного совмещения открытых и подземных горных работ является проведение их в зонах взаимного геомеханического влияния.

С точки зрения пространственного совмещения могут быть варианты совмещения открытых и подземных работ:

· в вертикальном направлении (рис.10.1, схема 1);

· в горизонтальном направлении (рис.10.1, схема 2);

· в вертикальном и горизонтальном направлениях (рис.10.1, схема 3).

В отношении временного сочетания следующие варианты:

· открыто-подземная разработка (открытые работы сначала, затем – подземные);

· подземно-открытая;

· одновременная (совместная) разработка открытым и подземным способом.

 Особенности геомеханических задач при комбинированной разработке месторождений.

При комбинированной разработке возникает ряд специфических геомеханических задач.

1. Определение размеров допустимых горизонтальных и вертикальных обнажений пород, поскольку от этого зависит установление безопасных параметров и режимов работы карьерного оборудования над пустотами

2. Определение размеров опорных целиков при проведении
подземных разработок под дном и в бортах действующего карьера.

3. Определение размеров барьерных целиков.

4. Установление рациональных порядков ведения подземных горных работ и схем развития карьера.

5. Изучение напряженного состояния подработанных бортов карьеров.

6. Выбор способов погашения подземных пустот для обеспечения безопасности карьерных работ.

7. Изучение особенностей развития сдвижения и обрушения пород, в том числе, воронкообразования, при подземных разработках в бортах карьеров.

8. Изучение влияния массовых взрывов в карьере на устойчивость целиков и потолочин подземных камер.

9. Изучение влияния подземных массовых взрывов на устойчивость уступов и откосов бортов карьера

 Устойчивость подработанных бортов и уступов карьеров.

В настоящее время для оценки устойчивости откосов бортов (или уступов) карьеров наибольшее применение находит подход, в соответствии с которым предполагается, что в массивах пород уступов и бортов образуется, так называемая, призма обрушения (призма сползания). Со стороны массива призма обрушения ограничена потенциальной поверхностью разрушения (скольжения), т.е. поверхностью, вдоль которой напряжения, достигнув предельной величины, приведут к разрушению.

 Особенности развития работ в карьере и руднике при комбинированной разработке месторождений.

В связи с этим необходимо подземные горные работы под дном и в бортах карьеров проводить по схемам, которые обеспечивали бы минимальные условия для образования воронок обрушения.

Но если избежать образования воронок обрушения не удаётся, то при комбинированной разработке месторождения обязательным условием подземных работ является обеспечение выхода воронки обрушения на поверхность в минимальные сроки.

Погашение подземных пустот в бортах и под дном карьера.

Практика совместной и повторной разработки месторождений открытым способом в зоне подземных работ показывает, что одним из важнейших условий успешной работы карьера является выбор эффективного способа погашения пустот, к которому предъявляется целый ряд требований, предусматривающих обеспечение безопасности работ в карьере при минимальных затратах.

Известны два способа погашения пустот:

· обрушение окружающего массива пород;

· закладка подземных выработанных пространств.

В отдельных случаях возможна также консервация пустот без погашения. Способы эти различаются как по степени обеспечения безопасности работ после погашения пустот, так и по затратам средств, труда и времени на погашение. При выборе способа погашения пустот имеет также значение их местоположение относительно карьера: внутри проектных контуров или вне их (т.е. в бортах или под дном).

Погашение подземных пустот в контурах карьера. Основной целью погашения пустот, попадающих в выемочные контуры карьера, является обеспечение безопасности людей и безаварийности работы механизмов при ведении горных и транспортных операций в карьере. Специфическими условиями погашения пустот в этом случае являются:

· работа людей и механизмов непосредственно в зоне пустот или в зоне их погашения;

· включение зон погашения пустот в последующем в рудные добычные участки;

· сравнительно непродолжительный интервал времени между моментом погашения пустот и началом горных работ в этой зоне (от нескольких дней до нескольких месяцев).

Считается, что более простым в исполнении и более экономичным является метод погашения пустот обрушением окружающего массива пород, осуществляемый, как правило, на основе комплекса буровзрывных работ.

Другойшироко распространенный способпогашения пустот при совместной или повторной разработке месторождения — закладка их различными материалами. Назначение и эффективность этого способа погашения пустот зависят от условий конкретного месторождения, предприятия и материала закладки.

Выбор способа погашения пустот в постоянных бортах карьера, т.е. вне контура работ в карьереопределяется ролью, которую закладываемые камеры играют в формировании напряженно-деформированного состояния массива пород. С этой точки зрения вся совокупность камер в бортах карьера может быть разделена на три категории:

1 — камеры, пересекаемые откосом борта или находящиеся на таком расстоянии от откоса, что могут непосредственно вызвать его деформацию;

2 — камеры, находящиеся в зоне возможного сдвижения борта карьера (т.е. между первой группой камер и вероятной линией скольжения массива пород борта);

3 — камеры, расположенные за линией возможного скольжения в глубь борта карьера.

Камеры третьей группы не влияют на напряжённое состояние массива пород и не определяют условия безопасности работ в карьере. Следовательно, они могут быть оставлены непогашенными.

Камеры второй группы и целики вокруг них подвержены существенному влиянию выемки карьера. Междукамерные целики в этой области работают на срез, что при неблагоприятной трещинной тектонике участка может привести к ослаблению и заметному уменьшению устойчивости борта. Поэтому эти камеры следует заложить.

Камеры первой группы, должны быть заложены. При этом в силу того, что эти камеры пересекаются в своей верхней части откосом борта (или верхняя часть камер оказывается на расстоянии от откоса, меньшем безопасной толщины потолочины), здесь необходимо создавать наиболее прочный массив, например, применяя твердеющую закладку.