Управление удароопасностью горного массива изменением параметров взрывной отбойки при разработке железорудных месторождений Сибири

Матвеев, Игорь Федорович

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Управление удароопасностью горного массива изменением параметров взрывной отбойки при разработке железорудных месторождений Сибири
ВАК РФ 25.00.20, Геомеханика, разрушение пород взрывом, рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика

Автореферат диссертации по теме "Управление удароопасностью горного массива изменением параметров взрывной отбойки при разработке железорудных месторождений Сибири"

Матвеев Игорь Федорович

УПРАВЛЕНИЕ УДАРООПАСНОСТЬЮ ГОРНОГО МАССИВА ИЗМЕНЕНИЕМ ПАРАМЕТРОВ ВЗРЫВНОЙ ОТБОЙКИ ПРИ РАЗРАБОТКЕ ЖЕЛЕЗОРУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ СИБИРИ

Специальность: 25.00.20 - Геомеханика, разрушение горных пород, рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Новокузнецк - 2004

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Кузбасский государственный технический университет» (ГУ «КузГТУ») и в Восточном научно-исследовательском горнорудном институте (ОАО «ВостНИГРИ»).

Научный консультант:

доктор технических наук, профессор

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор доктор технических наук, профессор доктор технических наук, профессор

Егоров Петр Васильевич

Кузнецов Сергей Васильевич Калинин Степан Илларионович Шеховцов Виктор Семенович

Ведущая организация:

Федеральное государственное унитарное предприятие по безопасности работ в угольной промышленности ВостНИИ (НЦ ВостНИИ)

Защита состоится « 29» декабря 2004 г. в 11® часов в ауд.ЗП на заседании диссертационного совета Д 212.252.03 при Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Сибирский государственный индустриальный университет» по адресу: 654007, Кемеровская обл., г. Новокузнецк, ул. Кирова, 42. Телефон 8-(3843) 46-37-88, Факс 8-(3843) 46-57-92.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Сибирского государственного индустриального университета.

Автореферат разослан «27 » ноября 2004 г.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Развитие горнорудного производства в нашей стране происходит за счет подготовки глубоких горизонтов действующих рудников и освоения новых, глубоко залегающих месторождений. На рудниках цветной и черной металлургии России в конце восьмидесятых годов прошлого столетия глубина разработки достигала 700-1200 м при среднем понижении горных работ на 15-25м в год. Глубокие рудники характеризуются резким ухудшением горно-геологических условий: изменяются физико-механические свойства горных пород, уменьшается их пористость, повышается прочность. Рост горного давления в массиве пород на этом фоне ведет к возникновению проявлений горных ударов.

В России среди рудных месторождений удароопасными являются Североуральское бокситовое, железорудные месторождения Горной Шории и Хакасии, рудники Тал нахского района, Кольского полуострова. Впервые на железорудных месторождениях Сибири динамические явления в массиве горных пород стали проявляться в шестидесятые годы на Таштагольском руднике. Резкое ухудшение условий отработки месторождения с достижением глубины 400 м и возникновение динамических проявлений горного давления на глубине 500 м от поверхности требовало неотложного решения проблемы горных ударов с привлечением учёных и специалистов-производственников. К работе подключились научные и образовательные институты ИПКОН, ВНИМИ, ИГД СО АН СССР, ВостНИГРИ, КузПИ и другие. В короткие сроки учёными в тесном сотрудничестве со специалистами Горного управления КМК и Таштагольского рудника были разработаны и внедрены противоударные мероприятия, временные, а потом и постоянные нормативные документы, в том числе «Инструкция по безопасному ведению горных работ на рудных и нерудных месторождениях, склонных к горным ударам», «Указания по безопасному ведению работ на месторождениях Горной Шории, склонных к горным ударам», регламентирующие порядок производства горных работ. Это позволило продолжить отработку месторождения без снижения объёмов производства и экономических показателей, повысить уровень промышленной безопасности.

Дальнейшее понижение горных работ на Таштагольском, достижение глубины отработки в 400-500 м на Шерегешевском, Казском и Абаканском месторождениях вызвало рост интенсивности динамических явлений на Ташта-гольском месторождении, возникновение динамических событий с энергией 5— 9 класса на Шерегешевском, динамических явлений в массивах пород Казского и Абаканского месторождений. Таштагольское месторождение отнесено к опасным, а Казское, Шерегешевское и Абаканское к угрожаемым по горным ударам.

Взрывные работы на горнорудных предприятиях до настоящего времени являются и на ближайшую перспективу будут оставаться основным процессом горного производства. Опыт эксплуатации рудных удароопасных месторождений показывает, что взрывные работы выступают главным техногенным фактором, вызывающим опасные динамические проявления горного давления в мас-

РОС НАЦИОНАЛЫ»**!

БИБЛИОТЕКА I

сивах пород. Особо сильное воздействие на геодинамическое состояние массива пород месторождений оказывают массовые взрывы, величина заряда взрывных веществ которых доходит до 700 т для специальных и 15-20 т для технологических взрывов. Так, на Таштагольском месторождении в 1987— 2000 гг. в первые сутки после массовых взрывов произошло свыше 50% от общего числа наиболее мощных проявлений горного давления в динамической форме с энергией 107-109 Дж. Горные удары, инициируемые массовыми взрывами, в последние годы имели место на Шерегешевском и Казском месторождениях.

Возникновение горных ударов большой мощности на крупных железо-, рудных месторождениях Сибири ведет к необходимости решения мало изученной до настоящего времени проблемы управления напряженным состоянием массива пород при производстве массовых взрывов.

В этой связи разработка и обоснование в диссертационной работе способов управления удароопасностью горного массива изменением параметров взрывной отбойки при разработке крупных железорудных месторождений Сибири является технологическим решением проблемы борьбы с горными ударами, которое вносит вклад в повышение уровня промышленной безопасности и эффективности железорудной горнодобывающей отрасли региона.

Изложенное свидетельствует об актуальности диссертационной работы.

Диссертация выполнена в соответствии с тематическими планами и программами научно-исследовательских работ ВостНИГРИ и КузГТУ 1996— 2004 гг.; отраслевым планом научно-исследовательских опытно-конструкторских работ и межотраслевых программ по проблеме горных ударов, проводимых на рудных месторождениях в рамках ФЦП «Интеграция» - «Полевые исследования геодинамической активности региона Алтае-Саянской складчатой области под влиянием природных тектонических, сейсмических и техногенных воздействий для безопасной отработки месторождений Горной Шории и Хакасии», государственного контракта ЖЭ0123, № ГР 01200302559; государственным контрактом № 38-6, заказ-наряда №12 - «Разработка теории разрушения анизотропных горных пород в условиях объёмного напряженного состояния при комплексном воздействии на горный массив механических инденторов и гидравлических струй», № ГР 01200117892.

Целью работы является разработка способов управления удароопас-ностью горного массива пород железорудных месторождений изменением параметров взрывной отбойки.

Идея работы состоит в использовании закономерностей активизации динамических процессов в массиве пород железорудных месторождений в условиях производства массовых взрывов с целью разработки и обоснования способов управления удароопасным состоянием массива пород изменением параметров взрывной отбойки.

Задачи исследований:

- исследовать закономерности активизации динамических процессов в массиве пород месторождений Горной Шории и Хакасии;

- разработать методику, оценки уровня воздействия технологических

процессов горного производства на геодинамическое состояние массива пород;

- установить и исследовать закономерности активизации динамических процессов в массиве пород после производства массовых взрывов;

- установить механизм воздействия массовых взрывов и проявлений горного давления в динамической форме на крепь и массив пород горных выработок;

- установить эмпирические зависимости между параметрами буровзрывных работ массовых взрывов и проявлений горного давления в динамической форме;

- разработать способы управления удароопасным состоянием массива пород изменением параметров взрывной отбойки для условий железорудных месторождений Сибири.

Методы исследований включают обобщение и научный анализ материалов отечественного и зарубежного опыта разработки месторождений полезных ископаемых подземным способом в опасных по горным ударам условиях, исследования в производственных условиях с регистрацией параметров динамической активности и деформационных процессов в массиве горных пород, анализ результатов микросейсмологического метода прогноза горных ударов, обобщение и анализ зависимостей между параметрами динамических проявлений горного давления и параметрами буровзрывных работ массовых взрывов, методы математической статистики, промышленные эксперименты.

Основные научные положения, защищаемые автором:

- уровень воздействия процессов горного производства, включающих специальные и технологические массовые взрывы, выпуск руды из компенсационных камер, из очистных блоков, проходческие взрывные работы, другие операции, на массив горных пород определяется интенсивностью проявлений горного давления в динамической форме;

- деформации крепи горных выработок, обусловленные массовыми взрывами, возникают при образовании подсечного пространства на расстоянии до 25 м, при обрушении массива панелей - до 110 м от очага взрыва;

- уровень сейсмической энергии динамических явлений, вызванных массовыми взрывами, обусловлен интервалами замедлений и определяется максимальной величиной заряда взрывчатых веществ замедлений;

- снижение интенсивности динамических явлений в массиве горных пород достигается производством массовых взрывов с интервалами в одну и четыре недели;

- определение категории проявлений горного давления в динамической форме в массиве пород в целях прогноза и предупреждения динамических явлений производится по характеру нарушений в выработках.

Достоверность научных положений подтверждается:

- представительным объемом длительных (до 14 лет) шахтных исследований (5361 динамическое событие, 48 специальных, 337 технологических массовых взрывов на Таштагольском руднике) с применением современных методов анализа геодинамической обстановки в массиве пород;

- экспериментально-аналитическими исследованиями с применением ме-

тодов математической статистики и теоретических обобщений закономерностей проявлений горного давления в массиве пород в условиях производства массовых взрывов;

- удовлетворительной сходимостью (до 80%) расчетных результатов с результатами инструментальных и натурных измерений при производстве работ в сложных горно-геологических условиях;

- внедрением в практику технологических решений, таких как скважины больших диаметров, вертикальных, концентрированных зарядов (ВКЗ), неэлектрических средств инициирования (СИНВ) и др. на железорудных месторождениях Сибири с получением экономического эффекта и повышением уровня промышленной безопасности.

Научная новизна работы заключается в:

- установлении закономерностей активизации динамических процессов в массиве пород, обусловленных производством массовых взрывов;

- разработке методики для определения уровня воздействия процессов горного производства, включая специальные и технологические массовые взрывы, выпуск руды из компенсационных камер и очистных блоков, проходческих взрывных работ и других операций, на массив горных пород по интенсивности динамических явлений в массиве;

- определении расстояний от очага взрыва, в пределах которых в крепи горных выработок возникают предельные деформации в результате производства массовых взрывов для образования подсечного пространства и обрушения массива панели;

- установление эмпирической зависимости между энергией динамических проявлений в массиве горных пород и величиной заряда взрывчатых веществ, обусловленной интервалами замедлений;

- обосновании продолжительности интервалов между массовыми взрывами в целях снижения энергии динамических проявлений;

- определении категории динамического явления в массиве пород по характеру нарушений в выработках для прогноза и предупреждения проявлений горного давления.

Практическая ценность работы заключается в том, что результаты исследований позволяют:

- использовать микросейсмологический способ прогноза горных ударов для оценки активизации динамических процессов в массиве пород;

- устанавливать уровни воздействия процессов горного производства на массив пород;

- определять параметры зоны опорного давления от очистных работ по фактическим результатам измерений проявления горного давления

- устанавливать расстояния от очага взрыва зарядов, в пределах которых в крепи выработок возникают предельные деформации, обусловленные производством технологических и специальных массовых взрывов;

- управлять удароопасным состоянием массива пород при производстве массовых взрывов изменением параметров буровзрывных работ;

- разрабатывать регламент производства взрывных работ;

- оценивать последствия горного давления в горных выработках по классификации динамических проявлений;

- внедрять в производство вертикальные концентрированные заряды (ВКЗ), неэлектрические средства инициирования (СИНВ), скважины больших диаметров (до 280 мм), способы подготовки днищ блоков и другие мероприятия.

Личный вклад автора состоит в: исследовании процессов проявлений горного давления в динамической форме и разработке методики их оценки; анализе, обобщении и статистической обработке результатов инструментальных замеров и микросейсмологического способа прогноза и предупреждения горных ударов за период 14 лет; установлении закономерностей возникновения и реализации процессов динамической активности в массивах пород, отрабатываемых системами с массовым обрушением; разработке методики оценки степени воздействия основных технологических процессов горного производства на динамическую активность массива пород; разработке классификации динамических проявлений горного давления по нарушениям в горных выработках; установлении статистических зависимостей между параметрами динамических проявлений горного давления и параметрами буровзрывных работ массовых взрывов; внедрении на руднике противоударных мероприятий; разработке рекомендации по управлению напряженно-деформированным состоянием массива пород при проведении массовых взрывов и внедрении регламента их производства в опасных по горным ударам условиях; внедрении в производство скважин большого диаметра, вертикальных концентрированных зарядов, неэлектрических систем инициирования, компенсационных камер эллипсовидной формы, плоской горизонтальной подсечки, способов подготовки днищ блоков и других противоударных мероприятий.

Реализация работы. Научные результаты и практические рекомендации, разработанные автором, вошли в «Методические рекомендации по предотвращению ударов горно-тектонического типа на железорудных месторождениях Сибири» (1997г., г. Новокузнецк), в «Указания по безопасному ведению горных работ на месторождениях Горной Шории, склонных и опасных по горным ударам» (2001г., г. Новокузнецк), «Методические указания по применению конструктивных мер защиты сооружений в зонах опасных сдвижений земной поверхности от подземных горных работ на железорудных месторождениях Сибири» (2001г., г.Новокузнецк), «Руководство по сооружению вертикальных стволов при повышенном горном давлении в удароопасном массиве горных пород на рудниках Сибири» (2001г., г.Новокузнецк), методические отраслевые документы, доведенные до практического использования на рудных месторождениях склонных к горным ударам, экономический эффект от их внедрения составил в 1995-2004 гг. 625-тыс.руб. в год, доля автора составила 32%.

научно-практической конференции «Оценка современных достижений в области безопасной отработки удароопасных месторождений, методам прогноза и предупреждения горных ударов» (Таштагол, 2000 г.), на Международной конференции «Физические проблемы разрушения горных пород» (г. Абаза, Хакасия, 2002 г.), на Международной конференции «Проблемы и перспективы развития горных наук» (Новосибирск, 2004 г.), на совещаниях ОАО «Сибруда», ООО «Кузнецкий ГОК», Таштагольского рудника.

Публикации. Основное содержание диссертации изложено в 27 печатных работах, включая одну монографию, 5 авторских свидетельств СССР и 3 патента РФ на изобретения.

Объем и структура работы. Диссертация изложена на 314 страницах и состоит из введения, 7 разделов, заключения и списка литературы, включающего 116 наименований, содержит 49 таблиц, 63 рисунка и приложение.

Автор выражает глубокую признательность и искреннюю благодарность д.т.н. Егорову П.В., д.т.н. ЦинкеруЛ.М., д.т.н. Ерёменко АА., к.т.н. Вагановой В.А, научным сотрудникам институтов ВостНИГРИ, КузГТУ и СибГИУ за советы и помощь при выполнении работы, а также работникам предприятий «Евразруды».

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первом разделе характеризуется состояние изученности проблемы горных ударов, освещаются основные теоретические положения об их природе, механизме возникновения и факторах, способствующих проявлениям горного давления в динамической форме.

Значительный вклад в разработку научных основ теории горных ударов, механизма их проявлений, методов прогноза и предупреждения внесли ученые России и других стран СНГ: С.Г.Авершин, И.Т.Айтматов, И.М.Батугина, СА. Батугин, Б.Ш. Винокур, Н.П. Влох, П.В. Егоров, АА Ерёменко, В.В. Иванов, ВА Квочин, СВ. Кузнецов, М.В. Курленя, A.M. Линьков, Т.В. Лобанова, Л.М. Цинкер, А.В. Мозолев, В.Н. Опарин, И.М. Петухов, В.М. Проскуряков, В.Н. Рева, А.А Ренев, ЮА Рыжков, А.Д. Сашурин, ВА Смирнов, АА Филинков, Е.И. Шемякин, Б.В. Шрепп, B.C. Ямщиков и др.

Установлено, что напряженное состояние нетронутого массива горных пород определяется силами гравитационного и тектонического происхождения, а также напряжениями, отражающими структурное строение массива пород -наличие разрывной тектоники, геологических нарушений, трещин, даек, определены механизмы динамических событий. Разработаны основные принципы прогноза и предупреждения горных ударов.

В технической литературе факторы, способствующие возникновению проявлений горного давления в динамической форме, подразделяются на природные и техногенные. Природные существуют независимо от того, отрабатывается месторождение или нет. Фактические напряжения в любой точке горного массива есть функция гравитационных и тектонических сил.

Под действием природных напряжений массив пород находится в устойчивом состоянии. При уровне статических напряжений, близкому к пределу

прочности пород на одноосное сжатие, состояние массива становится неустойчивым. В этот момент проявления горного давления в динамической форме могут быть инициированы любыми динамическими пригрузками, в том числе и от действия техногенных факторов.

Взрывные работы являются одним из основных процессов горного производства, определяющих его эффективность. Значительный вклад в раскрытие механизма взрыва и его использования в практических условиях внесли ученые Л.И. Барон, Д.М. Бронников, О.Е. Власов, Н.Г. Дубынин, Г.П. Демидюк, Я.Б.Зельдович, В.Р.Именитов, Б.Н.Кутузов, М.А.Лаврентьев, Г.Н.Малахов, В.И. Машуков, Э.О. Миндели, Г.И. Покровский, МА. Садовский, А.Ф. Суханов, А.Н. Ханукаев, B.C. Ямщиков и др.

Изменение физико-механических свойств пород, переход их в предельно-напряженное состояние с увеличением глубины отработки обуславливает необходимость совершенствования буровзрывных работ. Первый путь совершенствования - это разработка и внедрение новой техники, технологии, взрывных материалов, второй - повышение уровня промышленной безопасности при производстве взрывов в опасных по горным ударам условиях.

Анализ положений теории горных ударов указывает, что на каждом отрабатываемом подземным способом месторождении обязательным условием является наличие как природных, так и техногенных факторов, которые в определенной совокупности способны вызывать динамические проявления горного давления. В этих условиях исключить динамические события посредством каких-то локальных или региональных мероприятий, как-то разгрузочные щели, камуфлетные взрывания и др., не представляется возможным, поскольку сами эти мероприятия выступают в качестве техногенных факторов.

Для повышения уровня промышленной безопасности технология отработки опасных по горным ударам месторождений должна предусматривать способы управления состоянием массива пород.

Во втором разделе выполнен анализ условий отработки крупных железорудных месторождений Горной Шории и Хакасии - Таштагольского, Шере-гешевского, Казского и Абаканского.

Железорудные месторождения Горной Шории и Хакасии входят в состав Алтае-Саянского горного района. Горная Шория - один из наиболее крупных отрогов Алтае-Саянской складчатой зоны. Абаканское месторождение расположено на северных отрогах Западного Саяна. Месторождения Горной Шории и Хаксии разрабатываются в районах крупных тектонических блоков и развивающихся глубинных разломов, что определяет условия их отработки.

По характеру оруденений Таштагольское, Казское, Шерегешевское и Абаканское месторождения похожи друг на друга. Рудные поля месторождений имеют длину до 1-2 км, мощность до 100-200 м, прослеживаются на глубину более 1-1,5 км и включают несколько рудных участков. Рудные тела месторождений линзо- и пластообразной формы с мощностью до 50-100 м, длиной по простиранию до нескольких сот метров и углами падения от крутого до вертикального.

В пределах шахтных полей месторождений прослеживаются системы

разрывной тектоники, пересекающие рудные тела, с мощностью нарушений от 0,5 до десятков метров и углами падения сместителя до 60-80° и мелких трещин различной ориентировки и углов падения.

Руды Шерегешевского, Казского, Таштагольского и Абаканского месторождений магнетитовые, сульфидно-магнетитовые. Содержание железа в рудах колеблется от 20 до 50%. Коэффициент крепости по шкале Протодьяконова руд 10-16, пород 8-16. Руды и вмещающие породы являются весьма прочными и высокомодульными геологическими разностями, которые под нагрузкой ведут себя упруго вплоть до разрушений, происходящих бурно, взрывоподобно.

Усредненные показатели удароопасности пород Горной Шории и Хакасии указывают на то, что основные породы и руды удароопасны.

Породный массив Шерегешевского, Казского, Таштагольского и Абаканского месторождений характеризуется геодинамическими полями напряжений с преобладанием горизонтальных составляющих над вертикальными в 2-4 раза. В зоне влияния очистной выемки происходит перераспределение естественного поля напряжений с увеличением значений составляющих.

Преобладание мощных рудных тел обусловило применение на рудниках Горной Шории и Хакасии систем разработки с массовым обрушением руды и вмещающих пород глубокими скважинами на всю высоту этажа. Базовой системой разработки является система непрерывного этажно-принудительного панельного обрушения с вибровыпуском руды, внедренная в семидесятые годы и претерпевшая изменения на каждом месторождении с учетом особенностей их отработки.

В первой половине восьмидесятых годов на Таштагольском месторождении была внедрена система этажного принудительного обрушения руды пучками вертикальных и горизонтальных скважин на компенсационные камеры эллипсовидной формы и зажатую среду (рисунок 1). Параметры системы: высота этажа 70 м, длина блока 27 м, ширина - по мощности рудной зоны. В качестве элементов системы, позволяющих вести очистные работы в опасных по горным ударам условиях, используются плоская горизонтальная подсечка высотой 2 м, компенсационные камеры эллипсовидной формы с размером по большой оси до 20 м и соотношением осей 1:1,6-2,5, буровые подэтажи на 10 м ниже вентиляционного горизонта, днища блоков без смотровых выработок. Расход подготовительно-нарезных выработок составляет 2,5-3,0 м/1000т, взрывчатых веществ на обрушение массива блока 0,5 кг/т, на вторичном дроблении 0,05 кг/т, коэффициент потерь 11%, разубоживания 28-30%.

Анализ условий отработки месторождений Горной Шории и Хакасии подтверждает их идентичность. Установлено, что на каждом месторождении имеет место необходимая и достаточная для возникновения динамических событий совокупность природных и техногенных факторов, в том числе: разрывная тектоника, трещины, дайки; прочные и высокомодульные руды и породы; высокие главные нормальные и касательные напряжения в массиве пород; большая глубина горных работ; динамически протекающие процессы горного производства.

Рисунок 1 - Система этажного принудительного обрушения с отбойкой руды пучками скважин на компенсационные камеры эллипсовидной формы и зажатую среду

В третьем разделе представлены примеры и выполнен общий анализ динамической обстановки на железорудных месторождениях Сибири. Проявления горного давления в динамической форме в массиве горных пород наблюдаются на месторождениях: Шерегешевском - с семидесятых годов, Казском -со второй половины восьмидесятых годов, Абаканском - с девяностых годов. За период с 1974 по 1999 гг. на Шерегешском руднике имели место около 60 динамических проявлений горного давления, на Казском - около 20, на Абаканском - около десятка. Основными формами динамических проявлений на этих предприятиях являются заколообразования, внезапные обрушения, стреляния, толчки. На Таштагольском месторождении за период 1959-2000 гг. произошло более 6000 проявлений горного давления, а 1987-2000 гг. - более 5000 (таблица 1). Имели место все формы горных ударов, в т.ч. с серьезными разрушительными последствиями. Энергия горных ударов доходила до Ы0'°Дж.

Таблица 1 - Показатели суммарной частоты и энергии динамических проявлений горного давления по годам

Год Количество событий Суммарная энергия проявлений (18 Е)

общее с энергией более М02Дж

1987 300 293 8,36

1988 133 133 8,18

1989 293 140 7,83

1990 1170 290 8,56

1991 256 189 8,5

1992 295 187 8,7

1993 204 179 7,51

1994 284 187 8,15

1995 205 145 7,73

1996 247 217 8,04

1997 533 266 7,64

1998 436 232 8,93

1999 498 295 9,37

2000 507 194 7,42

В целях определения основных закономерностей процессов динамической активности на месторождениях в работе был выполнен анализ проявлений горного давления в динамической форме для условий Таштагольского рудника за период 1987-2000 гг. по данным микросейсмологического способа прогноза горных ударов. В качестве математической основы использовался метод корреляционного анализа с обработкой результатов на ЭВМ (программа «ОгаЙ»). Этапы анализа: распределение общего количества динамических событий за 14 лет и их суммарной энергии по годам, кварталам, месяцам, дням недели, часам суток, по классу энергии, по местоположению гипоцентров в массиве по-

род с оценкой характера распределения; определение зависимостей, их математических выражений, построение графиков; выводы.

Для оценки местоположения гипоцентров событий использован метод нанесения их на планы горных работ горизонтов по установленным значениям координат и высотных отметок с дальнейшим подсчетом, распределением по группам и оценкой.

В ходе графоаналитического анализа были установлены следующие основные закономерности процессов проявлений горного давления в динамической форме на Таштагольском месторождении:

- параметры динамических проявлений горного давления не зависят от фактора сезонности;

- наибольшее количество энергии динамических событий (4,1* 109Дж из 5,3 • 109Дж) приходится на воскресные дни (рисунок 2);

- наибольшее количество динамических проявлений горного давления (2021 событие из 5361) произошло в воскресные дни (первый день недели) (рисунок 3);

- наиболее высокая частота динамических событий наблюдается в период времени с 800 до 900 час и с 12 до 13 часов дня (рисунок 4);

- 72% динамических событий с установленными координатами произошли в породном массиве и только 28% в рудном и на контакте руда-порода;

- 73,8% динамических событий с установленными координатами имели место в высотных отметках (—105)—(—315) м, то есть в отметках района производства очистных работ;

- гипоцентры динамических событий в массиве пород концентрируются у нарушений, даек, контактов пород, а также у мест пересечения выработок с указанными геологическими структурами.

Рисунок 2 - Распределение величины суммарной энергии динамических проявлений горного давления (^ Е) за период с 1987 по 2000 гг. по дням недели (Т)

Рисунок 3 - Распределение суммарного количества (К) динамических проявлений горного давления за период с 1987 по 2000 гг. по дням недели (Т)

Рисунок 4 - Распределение суммарного количества (^ проявлений горного давления за период с 1987 по 2000 гг. по часам суток (Т)

Установленные закономерности процессов активизации динамических явлений подтверждают, что основное влияние на массив горных пород месторождения и положение гипоцентров событий в нём оказывают очистные работы и главным образом - массовые взрывы.

В четвертом разделе обоснованы уровни воздействия технологических процессов на геодинамическое состояние массива пород месторождения.

Для определения уровня воздействия того или иного техногенного фактора (технологического процесса производства) на геодинамическое состояние массива пород и сравнительной оценки уровней воздействия между собой разработан и использован статистический метод, основанный на следующих положениях. Под уровнем воздействия технологического процесса на состояние массива пород принимается интенсивность реакции массива в форме частоты и энергии динамических проявлений горного давления. Чем выше частота динамических событий и их энергия, тем выше уровень воздействия процесса. Интервал времени с 1987 по 2000 гг. поделен на недельные периоды: периоды недель после специальных массовых взрывов (48 недель или 7% от 14 лет), после технологических массовых взрывов (337 недель или 46% от 14 лет), периоды без массовых взрывов (345 недель или 47% от 14 лет).

Таблица 2 - Абсолютные и относительные коэффициенты воздействия процессов горного производства за период 1987-2000 гг.

Наименование технического процесса Коэффициент частоты воздейст вия, в % Энергетический коэффициент воздействия, в % Относительный коэффициент, ед./нед. Относительный энергетический коэффициент,. Дж/нед.

Специальные массовые взрывы 30 69,8 33,51 7,6-107

Технологические массовые взрывы 18,5 15 2,94 2,3 -106

Выпуск руды из компенсационных камер 5,5 9,5 0,87 1,48-106

Массовый выпуск руды из блоков 43,4 3,1 3,18 3,3-105

Проходческие взрывные работы 1,6 1,6 0,12 5-Ю3

Прочие горные работы 1 1 0,07 7,2-104

ВСЕГО 100 100

Для оценки уровней воздействия факторов в натуральных единицах введены условные понятия: коэффициент частоты и энергетический коэффициент воздействия, относительный коэффициент и относительный энергетический коэффициент воздействия. В математическом выражении коэффициент и энергетический коэффициенты воздействия, а также относительный коэффициент и относительный энергетический коэффициент воздействия имеют вид:

(1)

(2)

* 100 -н,

(4)

где Км и К\у - коэффициент частоты и энергетический коэффициент воздействия процесса соответственно, в %; Шф и £\Уф - количество (в шт.) и суммарная энергия (в Дж) всех динамических событий, инициированных одним из процессов за период 14 лет; Ш и - суммарное количество (в шт.) и суммарная энергия всех динамических событий (в Дж) за 14 лег, Рц и Р^ - относительный коэффициент (в ед./нед.) и относительный энергетический коэффициент воздействия (в Дж/нед.) соответственно; Н, - число недель в заданном периоде времени.

Проведенные расчеты показали, что для условий Таштагольского рудника по степени воздействия на состояние массива пород процессы горного производства ранжируются в следующем порядке (таблица 2): специальные массовые взрывы; технологические массовые взрывы; выпуск рудной массы из компенсационных камер и выработок горизонтов подсечки; массовый выпуск руды; прочие процессы горного производства.

В пятом разделе выполнено обоснование механизмов возникновения горных ударов в закрепленных выработках для условий рудников Горной Шо-рии и Хакасии.

Горные выработки: орты, штреки, квершлаги, камеры являются объектами, где в реальных условиях наблюдаются последствия динамических проявлений горного давления, при этом характер, формы, параметры последствий определяют уровень событий.

Железобетонная крепь для условий Таштагольского рудника является ограждающей и одновременно несущей, поскольку защищает людей от вывалов, выбросов горной массы и служит для восприятия нагрузок от горного давления. В течение периода эксплуатации (до 3-10 лет) крепь подвергается воздействию, как динамических проявлений горного давления, так и массовых взрывов. Установка крепи сдерживает развитие зоны необратимых деформаций. Опасность горных ударов в закрепленных выработках зависит от прочности крепи и качества ее исполнения. Если крепь разрушается, то мгновенно в закрепном массиве пород нарушается состояние равновесия и при высоком уровне напряжений происходит горный удар.

В закрепленных выработках удароопасной или безопасной является не отдельно взятая порода в закрепном пространстве или крепь, а система «крепь-порода». При производстве массовых взрывов приток энергии из внешней системы в район разрушаемого материала осуществляется по двум направлениям: в результате процессов в массиве пород, обусловленных изменениями контура очистного пространства; в виде волн напряжения от взрывов зарядов, распространяющихся с интервалами, равными времени замедлений.

Обрушение массива пород на Таштагольском руднике производится взрыванием зарядов взрывчатых веществ в пучках параллельно-сближенных скважин. Способ взрывания короткозамедленный. Наибольшее число интервалов замедлений 14-15 (0-750 мс). Общая величина массы заряда технологических взрывов доходит до 15-20 т, специальных до 300 т.

В работе были определены следующие значения параметров зон распределения волн напряжений в массиве пород для условий рудников Горной Шо-рии и Хакасии: при взрывах по образованию подсечки ближняя зона - 0,50,7 м, средняя зона - от 0,7 до 20-25 м, дальняя зона - более 25 м; при специальных массовых взрывах ближняя зона - 2-3 м, средняя зона - от 3 до 90110 м, дальняя зона - более 110 м. Следовательно, волны напряжений при производстве специальных массовых взрывов могут вызывать локальные разрушения в массиве пород и деформации в крепи на расстоянии до 90-110 м от зарядов, технологических взрывов - на расстоянии до 20-25 м, что подтверждается анализом разрушений после массовых взрывов.

Таблица 3 - Величины деформаций железобетонной крепи орта №12 гор. (- 280 м) после массовых взрывов в блоке №12 (- 280)-(- 210) м

Направления замеров Дата проведения взрыва (Т.В. - технологический, С.В. - специальный)

19.05 Т.В. 26.05 Т.В. 2.06 Т.В. 9.06 Т.В. 16.06 Т.В. 23.06 Т.В. 30.06 Т.В. 7.07 Т.В. 28.08 С.В.

Д, мм (к предыдущему замеру сжатие растяжение +)

Замерная станция в западной части орта

Вертикальное -9 -4 ±0 > -3 -13 +1 -8 +1 -33

Горизонтальное -4 ±0 -22 0 -2 -4 -8 ±0 -4

Замерная станция в центральной части орта

Вертикальное -22 -9 -2 -2 ±0 +4 +4 ±0 -42

Горизонтальное -5 -4 +2

Замерная станция в восточной части о рта

Вертикальное -2 ±0 ±0 +2 ±0 ±0 +4 -1 -6

Горизонтальное -2 -2 -2 -2 -2 -2 +16 ±0 -20

Теоретически обосновано, что короткозамедленное взрывание при использовании замедлений, равных 25 мс и выше, снижает действие взрыва до уровня соответствующих масс зарядов, инициируемых одной ступенью замедления. Таким образом, на контур очистного пространства, крепь и массив горных пород выработок, трещины и нарушения в массиве пород при специальных массовых взрывах на расстоянии до 90-110 м и до 20-25 м при технологических действуют пульсирующие нагрузки, вызванные работой волн напряжений

от короткозамедленных взрывов зарядов. Установлено, что при уровне напряжений в массиве, близкому к пределу прочности пород, сейсмическое воздействие взрыва может инициировать горные удары.

После каждого массового взрыва в массиве пород закрепного пространства возникают остаточные деформации, накопление которых приводит к увеличению зоны разрушенных пород на контуре крепь-порода и соответственно к увеличению статических нагрузок на крепь. Одновременно остаточные деформации в самой крепи снижают ее несущую способность и повышают вероятность ее разрушения, а следовательно и горного удара. В таблице 3 представлены результаты наблюдений за деформациями крепи орта №12 гор. -280 м в ходе подготовки и проведения специального массового взрыва. Суммарная вертикальная деформация крепи составила (- 68 мм, сжатие), горизонтальная (37 мм, сжатие). После специального массового взрыва в центральной и восточной частях орта имели место незначительные нарушения крепи в виде трещин и сколов бетона, в западной части, где состояние породного массива осложнено пересечением пологого нарушения и дополнительного разлома, образовались крупные трещины и сколы в своде кровли.

В шестом разделе установлены эмпирические зависимости между параметрами буровзрывных работ массовых взрывов и динамических проявлений горного давления, определены основные закономерности и механизмы активизации геодинамических процессов в массиве горных пород после массовых взрывов. При установлении зависимостей между параметрами буровзрывных работ и динамических событий использован метод корреляционного анализа.

В качестве параметров буровзрывных работ 158 технологических взрывов рассматривалась величина заряда взрывчатых веществ, а 31 специального массового взрыва - величина балансовых запасов в блоке, объём обрушаемого массива блока, фактическая величина заряда взрывчатых веществ, фактическая величина удельного расхода взрывчатых веществ на отбойку массива блока, максимальный заряд взрывчатых веществ на одну из ступеней замедлений, максимальная величина превышения заряда взрывчатых веществ в соседних ступенях замедлений. В качестве параметров динамических событий рассматривалась энергия максимального динамического события после взрывов и количество событий за сутки или неделю.

При расчете коэффициентов корреляции параметры динамических проявлений горного давления принимались в качестве зависимых, параметры буровзрывных работ - независимых переменных. Расчеты проводились для условий каждого из трех этажей и в целом. Дополнительным условием существования корреляционной зависимости, установленным в работе, является наличие одного и того же знака коэффициента (+ или -) для всех трех этажей.

Анализ коэффициентов корреляции показал, что установлены слабые и очень слабые статистические зависимости между параметрами динамических проявлений горного давления после специальных и технологических массовых взрывов и величиной объема взрываемого массива пород, а так же величиной заряда взрыва. Зависимости носят больше тенденциозный характер, указывающий, что они имеют место, дальнейшее их использование не рекомендуется.

В ходе исследования результатов наблюдений динамической активности в массиве пород Таштагольского месторождения после специальных массовых взрывов установлено, что серии динамических событий после взрывов делятся на 3 группы. В первой - первое динамическое событие (событие вступления) имеет максимальную величину энергии (до 1 • 108 - 9* 109 Дж) и происходит, не позднее 20-25 с после взрыва. Вслед за событием вступления происходит 1-5 событий с меньшей по величине энергией. В период с 25 до 50-60 с после взрыва события отсутствуют, затем имеет место вторая волна событий с энергией до 9,9 • 106 Дж. Вторая группа серий характеризуется тем, что событие вступления происходит не ранее, чем через 50-60 с после взрыва. Затем в течение нескольких минут имеют место динамические события с энергией 1 • 101 —1* 104 Дж. В дальнейшем либо частота событий выходит на уровень, соответствующий периоду времени без взрывов, либо происходит еще 1-2 события с энергией 1 • 103 —1 • 105 Дж, после чего динамическая активность стихает. В третьей группе события вступления имеют энергию не выше 1* 102 - 1 • 104 Дж. Далее в течение нескольких минут или часов частота и энергия проявлений растут, а затем выходят на уровень периода без взрывов. Во всех трех группах серий динамическая активность динамических явлений в период времени от 25 до 45-50 с с момента взрыва снижается и далее их частота и энергия растут.

Рисунок 5 - Распределение динамических событий по времени (Т) и энергии динамических проявлений горного давления (^ Е) в первую минуту после специальных массовых взрывов за период 1987-2000 гг.

Рисунок 6 - Границы зон проявлений горного давления в динамической форме на условной проекции северного фланга месторождения: 1 - до массового взрыва (•); 2 - после массового взрыва (+)

На рисунке 5 показан характер распределения динамических событий в первую минуту после специальных взрывов. Частота динамических событий в период времени 0-25 с после взрыва, составила 0,68 ед/с, от 25 до 45 с -0,2 ед/с, от 46 до 65 с - 0,75 ед/с. В период времени от 0 до 25 с после взрыва в первой группе серий события вступления являются максимальными по энергии, во второй и третьей группах не являются.

Для определения размеров зоны опорного горного давления был разработан и использован в работе графоаналитический метод, основанный на фактических данных микросейсмологического способа прогноза горных ударов и признаках категории «зона опорного давления». Гипоцентры всех динамических событий, произошедших в течение недели после технологических и специальных массовых взрывов в блоках №№ 8 в этаже (—140)—(—70) м, 17 в этаже (-280)-(-210)м, 5 в этаже (-70)-(±0)м, 29-30 и И в этаже (-210)-(-140) м, были нанесены по установленным значениям координат и высотных отметок на условный план горизонта, условные проекции и разрезы. Вокруг очистного пространства образовалась область с высокой плотностью гипоцентров - зона повышенной динамической активности. Было установлено, что эта зона для условий Таштагольского месторождения расположена: по падению -

на 70-80 м ниже откаточного горизонта; вкрест простирания рудной зоны на уровне бурового горизонта - в 80-100 м от контура очистного пространства в направлении висячего бока и в 100-140 м - в направлении лежачего бока; вкрест простирания рудной зоны на уровне откаточного горизонта - в 40-70 м в направлении висячего бока и в 80-120 м - в направлении лежачего бока от контура очистного пространства; в проекции по простиранию рудной зоны на расстоянии - 120-130 м на уровне бурового и 100 м на уровне откаточного горизонта от очистного пространства.

Анализ показал, что в зону повышенной динамической активности на планах и проекциях попало почти 90% от общего количества динамических событий после массовых взрывов в вышеуказанных блоках и более 70% явлений с уровнем энергии 5-9 класса. Контур границы зоны имеет параболическую форму, как по простиранию, так и вкрест простирания рудной залежи и мигрирует в ходе производства горных работ. На рисунке 6 на проекции точками отмечены гипоцентры динамических проявлений горного давления до специального массового взрыва в блоке №8, крестиками - после взрыва. После массового взрыва граница зоны повышенной динамической активности сместилась по простиранию рудной зоны на ширину технологического блока. Всё это дало основание идентифицировать зону повышенной динамической активности с зоной опорного давления.

Для определения характера распределения гипоцентров явлений в массиве пород на условный план горизонта, условные проекцию и разрез (рисунок 7) были нанесены контуры зоны опорного давления и гипоцентры максимальных по энергии проявлений горного давления, произошедших в течении 1 мин после специальных массовых взрывов. Было установлено, что в период времени от 0 до 25 с после взрыва расстояние от эпицентра взрыва до гипоцентров событий составляет от 50 до 180 м, т.е. гипоцентры располагаются главным образом в границах зоны опорного давления или рядом с ней. В этот период имеют место максимальные по энергии события. Через 45-50 с после взрыва, динамические события происходят уже на расстоянии до 200-1000 м от эпицентра, как в границах, так и далеко за пределами зоны опорного давления.

Распределение динамических проявлений горного давления в массиве пород после специальных массовых взрывов на проявления, вызванные сейсмическим эффектом взрыва, или процессами в результате изменения контура очистного пространства, было установлено в работе на основании учета периода времени с момента взрыва и местоположения гипоцентров. К динамическим событиям, вызванным действием сейсмического эффекта взрыва, отнесены явления, произошедшие не позднее 5 с с момента взрыва, гипоцентры которых расположены вне зоны опорного давления, все остальные рассматривались, как результат процессов в массиве пород вследствие изменения контура очистного пространства с распределением по периодам времени с момента взрыва: до 25 с и от 45 с до 7 суток. Распределение динамических проявлений горного давления после массовых взрывов по причинам их возникновения позволили произвести расчет коэффициентов корреляции, установить наличие статистических зависимостей, определить математические выражения функций регрессии и по-

«23

■ _ Гор.

\ 20« \ *5 \ *12 0) *21 / / , ^ Гор.

N \ '32 Ж 22

\ /

......—~«Л^—щ^т ......... и

*34

2-2

$19

*23

\ \ \ V Ч «20/ УыюкЧ Ш 5* / / *12 / Гор.*,

\ \ ®7 *22 ! "32 % / ^ Гор.

*34

Рисунок 7 - Расположение гипоцентров динамических проявлений горного давления после массовых взрывов на условной проекции (1 -1) и условном разрезе (2 - 2), произошедших не позднее 25 с (*) и позже 45 с (®) с момента взрыва

строить их графики (рисунки 8 и 9). Для динамических событий, обусловленных изменением формы очистного пространства, коэффициенты корреляции (г) и выражения функций регрессии имеют вид:

- для периода времени до 25 с с момента взрыва

- для периода времени с 45 с до 7 суток с момента взрыва

где У6 - объем взрываемого блока, тыс.м3, (математические выражения (5), (6) определены для интервала У6 от 50 до 170 тыс.м3).

Для динамических событий, рассматриваемых как результат сейсмического действия взрыва, коэффициент корреляции (г) равняется 0,9, а функция регрессии определяется математическим выражением

1ёЕ = 0,23.0Г-3,1, (7)

где ^ Е - класс энергии максимального динамического события после взрыва; <3вв* - величина заряда ВВ максимального по заряду замедления, т, (математическое выражение (7) определено для интервала

Выражение (7) применимо, когда невозможно учесть размеры тектонических нарушений, попадающих в контур технологического блока. Способ разгрузки напряжённо-деформированного состояния массива пород месторождений массовыми взрывами (А.с. 1705593) позволяет рассчитывать заряды взрывчатых веществ замедлений взрывов в зависимости от протяжённости тектонических нарушений и интервалов замедлений по формуле

(8)

где р - величина заряда взрывчатых веществ замедления, т; 1 - интервал замедления, мс; к - коэффициент, учитывающий протяжённость тектонических нарушений, равный 8 при крупных тектонических нарушениях (более 1 км), 21 -при средних нарушениях (менее 1 км), 18 - при незначительных нарушениях (от 5 до 100 м).

Выполненные исследования позволяют сделать выводы: процессы активизации динамических явлений в массиве пород в первые 25 с с момента массового взрыва происходят в зоне опорного давления и характеризуются высокой частотой и энергией событий; через 45-50 с с момента взрыва - как в зоне опорного давления, так и за её пределами; через 7 суток динамическая активность в массиве пород соответствует периоду недель, в которые массовые взрывы не производятся; энергия динамических событий, вызванных изменени-

Рисунок 8 - Зависимость энергии максимальных проявлений горного давления, вызванных изменением контура очистного пространства после специальных массовых взрывов (^ E), от объема взрываемого массива пород блока (V): график зависимости для периодов времени до 25 с (1) и от 45 с до 7 суток (2) с момента взрыва; график функции регрессии для периодов до 25 с (3) и от 45 с до 7 суток (4) с момента взрыва

Рисунок 9 - График зависимости энергии динамических проявлений горного давления, вызванных сейсмическим действием взрыва E), от величины максимального заряда взрывчатых веществ замедлений ((З^в):: 1 - график зависимости; 2 - график функции регрессии

ем контура очистного пространства при взрыве, определяется объёмом взрываемого массива пород и интервалом времени после взрыва (до 25 с или после 45-50 с), а вызванных сейсмическим эффектом массового взрыва обусловлена интервалами его замедлений и определяется величиной максимального заряда взрывчатых веществ замедлений, их интервалами и протяжённостью тектонических нарушений.

В седьмом разделе определены методы и технические мероприятия, позволяющие управлять удароопасным состоянием массива пород.

Одним из важнейших условий решения проблемы горных ударов и вопросов управления удароопасностью массива пород является правильная оценка типа динамического явления. В последнее время на Таштагольском месторождении имеют место динамические события, которые сложно классифицировать по классификации И.М. Петухова, поскольку отсутствует основной признак -выброс горной массы. При этом имеют место признаки, не учтенные в классификации, такие как нарушение и поднятие рельсовых путей, поднятие и пучение почвы выработки, трещины в бетонной или железобетонной крепи и др. В работе предложена классификация проявлений горного давления в динамической форме по механизму возникновения событий и их последствиям в горных выработках (рисунок 10). Все динамические события делятся на три класса: признаки повышенного горного давления в массиве пород; собственно горные удары (1, 2, 3 категории); горно-тектонические удары (1, 2, 3 категории). Класс события определяется по механизму возникновения и реализации события, а категория - по результатам последствий в горных выработках.

Предлагаемая классификация позволяет обеспечить достоверность оценки динамической обстановки на месторождении, возможность правильно установить, причины и условия возникновения динамических событий, повышает уровень работы в вопросах прогноза и предупреждения горных ударов и выбора способов управления удароопасностью массива пород.

В ходе анализа установлено, что для условий отработки железорудных месторождений системами с массовым обрушением руды и вмещающих пород, способы управления удароопасностью массива пород по степени управляемости их параметрами разделяются на активные и пассивные (рисунок 11). Первые характеризуются возможностью изменения параметров отбойки от взрыва к взрыву, что влечет за собой пропорциональное изменение частоты и энергии динамических событий. К пассивным способам относится использование элементов системы разработки, претерпевших единожды изменение своих параметров, что уже само по себе позволяет им оказывать влияние на состояние массива пород, обеспечивая в целом снижение частоты и энергии динамических проявлений в районах производства горных работ с перемещением значительной части гипоцентров событий в породный массив, где работы не ведутся.

Исследования активных способов и возможных путей их реализации в реальных условиях производства подтверждают, что снижение объема взрываемого за один взрыв массива пород технологического блока до 50-60 тыс.м3 посредством деления технологического блока при существующей системе разработки на 2-4 секции, или при переходе на новую систему разработки с мень-

шим объёмом очистного пространства позволит уменьшить энергию динамических явлений после массовых взрывов в 10-100 раз.

Снижение величины максимального заряда взрывчатых веществ замедлений возможно по двум направлениям: увеличением числа ступеней замедлений, в том числе с использованием системы неэлектрического взрывания (СИНВ); снижением заряда взрывчатых веществ массового взрыва при обеспечении равномерной плотности распределения взрывчатых веществ в массиве блока за счёт увеличения диаметра скважин до 150 мм и более, использования вертикальных концентрированных зарядов (ВКЗ). Снижение максимальной величины заряда замедления на 10-15 т (до 10-25 т) позволит снизить энергию динамических проявлений горного давления в10—100 раз.

Производство массовых взрывов с величинами зарядов взрывчатых веществ замедлений, рассчитанных по выражению (8), позволяет осуществлять разгрузку напряжённо-деформированного массива пород и избежать в дальнейшем динамических проявлений высокого класса энергии.

Массовый взрыв по обрушению массива руды блока №17 в этаже (-350)-(—280) м на Таштагольском руднике следует рассматривать в качестве производственного эксперимента. Величина заряда взрыва составляла 56,9 т взрывчатых веществ, объём взрываемого массива 44,5 тыс.м3, максимальная величина заряда замедлений 7674 кг. Была использована неэлектрическая система инициирования (СИНВ). В первые сутки после взрыва произошло 69 динамических проявлений горного давления в массиве пород, за неделю 112. Сейсмический эффект взрыва не вызвал явлений. Максимальное динамическое

проявление с энергией 1-105Дж произошло через четыре часа после взрыва. Результаты массового взрыва блока №17 не противоречат теоретическим выводам.

Ещё одним активным способом управления энергией динамических проявлений горного давления, предлагаемым в работе, является способ, основанный на закономерностях процессов перераспределения напряжений в массиве пород после взрывов. В ходе исследования 44 массовых взрывов и величин энергии максимальных динамических проявления горного давления после них установлено, что при интервалах времени между взрывами в одну или четыре недели энергия динамических событий на 1-2 класса ниже, чем при тех же параметрах буровзрывных работ, но при интервалах времени в две или три недели. На основании этого, в целях снижения энергии динамических проявлений горного давления после массовых взрывов, рекомендуется за неделю до специального массового взрыва производить технологический взрыв, а между технологическими взрывами соблюдать промежуток времени в одну или четыре недели.

Опыт отработки Таштагольского месторождения показывает, что эффективность установленных способов управления удароопасностью массива изменением параметров взрывной отбойки достигается при их комплексном использовании. Благодаря комплексному использованию противоударных мероприятий на месторождении ежегодный рост числа динамических проявлений горно-

Рисунок 10 - Классификация проявлений горного давления в динамической форме по механизму их возникновения и последствиям в горных выработках

Рисунок 11 — Основные способы управления удароопасностью массива пород месторождений для условий их отработки системами с массовым обрушением руды и вмещающих пород

К шт

16001200800 400

1992 94 96 98 2000 02 Т,год

Рисунок 12 - Распределение суммарного количества (К) динамических проявлений (1), доли (%) динамических событий с энергией 3-9 класса (2) и количества событий с энергией 3-9 класса (3) по годам

го давления в массиве горных пород за период 1993-2003 гг., вызванный ухудшением условий с ростом глубины отработки, происходит на фоне снижения доли событий 3-9 класса энергии, при сохранении их общего количества (рисунок 12). Большая часть событий происходит в породном массиве, где отсутствуют горные выработки и не ведутся работы. Это обеспечивает безопасность работ в очистных и подготовительных забоях в условиях увеличения горного давления в массиве пород, обусловленного понижением уровня горных работ и расширением границ очистного фронта на горизонтах.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертация является научно-квалификационной работой, в которой на основании выполненных автором исследований предложены научно обоснованные технологические решения по управлению удароопасностью горного массива изменением параметров взрывной отбойки при разработке железорудных месторождений Сибири.

Наиболее существенные научные и практические результаты работы заключаются в следующем:

1. Установлено, что на отрабатываемых подземным способом железорудных месторождениях динамическая активность в массиве пород является результатом достаточной для возникновения динамических проявлений горного давления совокупности природных и техногенных факторов.

2. Однотипность природных и техногенных факторов определяют идентичность условий возникновения и механизмов реализации динамических проявлений горного давления на Таштагольском, Шерегешевском, Казском, Абаканском и других месторождениях России.

3. Для железорудных месторождений Алтае-Саянской складчатой области первые признаки динамических проявлений горного давления появля-

% 80 60 40 20

1 /

/ \

/ \ 2 1

* ! V >

1 г" ' \

3 1 Г" - 1 Ч

ются на глубине 300 м, а горные удары с глубины 500 м и выше.

4. Установлены закономерности проявлений горного давления в динамической форме для Таштагольского месторождения, подтверждающие, что основное влияние на динамическую активность в массиве пород оказывают очистные работы и особенно массовые взрывы. 73,8% проявлений горного давления с установленными координатами произошли за 14 лет на Восточном участке в высотных отметках (—105)—(—315) м - отметках района производства очистных работ. В первые сутки после всех массовых взрывов за 1987— 2000 гг. произошло 41,4% от суммарного количества динамических проявлений горного давления с энергией равной 77,4% от суммарной энергии динамических событий за этот период. Наибольшая активность динамических проявлений наблюдалась в воскресные дни с8до9ис 12 до 13 час, при том, что технологические взрывы производятся, как правило, в 8, а специальные в 12 ч и только в воскресные дни.

5. Разработана и внедрена методика, на основании которой установлено, что в порядке убывания значений уровня воздействия на геодинамическое состояние массива пород, технологические процессы ранжируются следующим образом: специальные массовые взрывы (инициировали 30% динамических проявлений за 14 лет с суммарной энергией составляющей 69,8% энергии всех динамических проявлений за этот период); технологические массовые взрывы (соответственно 18,5% и 15%); выпуск рудной массы из компенсационных камер (5,5% и 9,5%); массовый выпуск руды (43,4% и 3,1%); проходческие взрывные работы (1,6% и 1,6%); прочие горные работы (1% и 1%).

6. Определены параметры зон распределения волн напряжений в массиве пород Таштагольского месторождения: для взрыва по образованию подсечки ближняя зона - 0,5-0,7 м, средняя от 0,7 до 20-25 м, дальняя - более 25 м; для специальных массовых взрывов ближняя зона - 2-3 м, средняя от 3 до 90110 м, дальняя - более 110 м.

7. Установлено, что массовые взрывы формируют в крепи выработок остаточные деформации, главным образом сжатия, как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскостях, измеряемые от единиц до первых десятков мм и см. Определено, что воздействие массовых взрывов на крепь выработок осуществляется двумя способами: в результате процессов, обусловленных изменением контура очистного пространства; в результате сейсмического воздействия взрыва на крепь и закрепный массив пород.

8. Разработан и внедрен графоаналитический метод определения параметров зоны опорного давления от очистных работ, основанный на использовании фактических данных микросейсмического метода прогноза проявлений горного давления.

Установлено, что граница зоны опорного давления для условий Ташта-гольского месторождения расположена по падению рудной зоны на 70-80 м ниже откаточного горизонта; вкрест простирания на уровне бурового горизонта - в 80-100 м в направлении висячего и 100-140 м в направлении лежачего бока от контура очистного пространства, на уровне откаточного горизонта соответственно в 40-70 м и в 80—120 м; по простиранию рудной зоны на расстоянии

120-130 м на уровне бурового и 100 м на уровне откаточного горизонта от контура очистного пространства. Выявлено, что после массового взрыва граница зоны опорного давления скачкообразно перемещается по простиранию рудной зоны на величину равную приращению очистного пространства (на 27-30 м), при этом имеет место высокая динамическая активность в массиве пород в новых границах зоны.

9. Установлено, что первые 25 с после специального массового взрыва в зоне опорного давления имеет место процесс активизации динамических явлений, сопровождаемый высокой частотой и энергией динамических событий. В период от 25 до 45-50 с, после взрыва наблюдается снижение динамической активности, а через 45-50 с с момента взрыва её новый рост, при этом динамические события происходят как в зоне опорного давления, так и вне зоны. Через 7 суток после взрыва динамическая активность проявлений горного давления в массиве пород выходит на уровень периодов недель без взрывов.

10. Разработана и предложена классификация горных ударов, основанная на их последствиях в горных выработках, согласно которой динамические проявления горного давления в массиве пород делятся на признаки повышенного горного давления, собственно горные удары (1, 2, 3 категории) и горнотектонические удары (1,2,3 категории).

П. Определено, что массовые взрывы воздействуют на геодинамическое состояние массива пород в процессе изменения контура очистного пространства и в результате сейсмического воздействия взрыва. Установлены статистические зависимости значений энергии максимального динамического проявления горного давления после массовых взрывов от максимальной величины заряда взрывчатых веществ замедлений и от величины объема взрываемого технологического блока по периодам времени до 25 с с момента взрыва и от 45 с до 7 суток.

12. Разработаны и внедрены способы управления величиной энергии динамических проявлений горного давления после массовых взрывов, основанные на уменьшении объёма массива пород, взрываемого массовым взрывом, до 50—60 тыс.м3 и максимальной величины заряда взрывчатых веществ замедлений взрыва до 10-25 т, что позволит снизить величину энергии динамических проявлений горного давления после массовых взрывов на 1-2 и более класса.

13. Обосновано, что рациональным как с позиции экономики, так и безопасности работ способом снижения объема взрываемого технологического блока до 50-60 тыс.м3 является переход на новые системы разработки с этажным или подэтажным обрушением, в том числе с закладкой выработанного пространства.

14. Установлены возможные способы снижения величины максимального заряда взрывчатых веществ замедлений взрыва: увеличение числа замедлений, в том числе за счёт применения неэлектрической системы взрывания; уменьшением заряда ВВ массовых взрывов за счет применения скважин большого диаметра (150 мм и более), вертикальных концентрированных зарядов.

15. По результатам исследований реакции массива пород на массовые взрывы установлена зависимость энергии динамических проявлений горного

давления после взрывов от интервалов времени между взрывами. При интервалах в 1 или 4 недели энергия динамических проявлений после взрывов на 1-2 класса ниже, чем при тех же параметрах буровзрывных работ, но при интервалах в 2 или 3 недели. Рекомендуется соблюдать интервалы времени между массовыми взрывами в одну или четыре недели.

16. В условиях роста глубины отработки месторождений и ухудшения динамической ситуации в массиве пород комплексное использование разработанных противоударных мероприятий может обеспечить безопасность работ.

17. Полученные в диссертационной работе применительно к Таш-тагольскому месторождению выводы и закономерности н равной степени могут распространяться на другие месторождения руд в России и за рубежом, отрабатываемые в условиях повышенной удароопасности.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Салищев Д.С. Совершенствование технологии подземных горных работ/Д.С. Салищев, И.Ф. Матвеев, В.И. Коняхин // Горный журнал.-1991. -№5.-С 6-10.

2. Сурков А.В. Опыт эксплуатации Таштагольского месторождения / А.В. Сурков, B.C. Лудзиш, И.Ф. Матвеев // Безопасность труда в промышленности. 1998.-№2.-С. 7-10.

3. Отработка глубоких удароопасных горизонтов и новых участков Таштагольского месторождения / Б.В. Шрепп, АА. Еременко, И.Ф. Матвеев и др. // Горный журнал. 2001. - №4. - С. 39-43.

4. Билибин В.В. Использование реакции массива горных пород на массовые взрывы в условиях Таштагольского месторождения / В.В. Билибин, И.Ф. Матвеев // Безопасность труда в промышленности. 2001. - №7. - С. 28-31.

5. Влияние промышленных взрывов на распределение сейсмических и динамических явлений в массиве горных пород / АА Еременко, ВА. Еременко, И.Ф. Матвеев и др // Горный журнал. 2002. - №1. - С. 40-43.

6. Билибин В.В. К вопросу о классификации горного давления на Таштагольском месторождении / В.В. Билибин, И.Ф. Матвеев, В .А. Ваганова // Горный журнал. 2003. - №6. - С. 39-44.

7. Шрепп Б.В. Размещение участковых дробильных комплексов с учетом фактора горного давления / Б.В. Шрепп, Л.М. Цинкер, И.Ф. Матвеев // Горный журнал. 1999.-№10.-С. 37-38.

8. А.с. 1693262 СССР, МКИ1 Е21 F5/00. Способы разработки удароопас-ных месторождений / ВА. Квочин, И.М. Петухов, Т.В. Лобанова, И.Ф. Матвеев и др. (СССР). - № 4740423; Заявлено 15.07.1989; Опубликовано

23.11.1991,Бюл.№43-Зс.: ил.

9. А.с. 1705593 СССР, МКИ1 Е21 F5/00. Способ разгрузки напряженно-деформированного состояния массива / М.В. Курленя, А.А. Еременко, И.Ф Матвеев и др. (СССР). №4740469; Заявлено 22.08.1989; Опубликовано

15.01.1992,Бюл. №2.-4с.: ил.

10. А.с. 1752961 СССР, МКИ1 Е21 С41/22. Способ отработки рудных месторождений / А.И. Конаныхин, Б.В. Покровский, И.Ф. Матвеев и др.

(СССР). №4796670; Заявлено 25.01.1990; Опубликовано 07.08.1992, Бюл. №29. -4с: ил.

11. Патент 2173386 РФ, МКИ3 Е21 С41/22. Способ разработки полезных ископаемых в условиях повышенного горного давления / Б.В. Покровский, Г.М. Бурмин, И.Ф. Матвеев и др. (РФ). №99125789; Заявлено 02.12.1999; Опубликовано 10.09.2001, Бюл. №25. - Юс: ил.

12. Курленя М.В. Влияние массовых взрывов на сейсмическую энергию динамических проявлений в массиве горных пород / М.В. Курленя,

A.А. Еременко, И.Ф. Матвеев // Горный журнал. 1996. - №5. - С. 12-14.

13. Совершенствование техники и технологии буровзрывных работ / И.Ф. Матвеев, А.Ф. Мюнх, Ю.М. Карапетян и др. // Горный журнал. 1991. -№5.-С. 10.

14. Транспортная система для откатки горной массы / Г.Б. Ковалев,

B.C. Бухтин, И.Ф. Матвеев и др. // Горный журнал. 1991. - №5. - С. 40-42.

15. Опыт использования комбинированной технологии отбойки руды на удароопасном железорудном месторождении / А.А. Еременко, Ю.М. Карапетян, И.Ф. Матвеев и др. // Горный журнал. 2001. -№ 1. - С. 39-41.

16. Указания по безопасному ведению горных работ на месторождениях Горной Шории, склонных и опасных по горным ударам / ОАО «КМК», «ВостНИГРИ», «ВНИМИ» / В.В. Билибин, В.А. Квочин, И.Ф. Матвеев и др. Под. ред. Петухова М.Ф.: утверждена Гл. инж. ОАО «КМК»; согл. нач. Кузнецкого управления Госгортехнадзора России 20.10.2001. - Новокузнецк, 2001.-75с

17. Патент 2173385 РФ, МКИ Е21 С41/22. Способ подготовки днища блоков / Г.М. Бурмин, Б.В. Покровский, И.Ф. Матвеев и др. (РФ). №20001038816; Заявлено 15.02.2000; Опубликовано 10.09.2001, Бюл. №25. -12с: ил.

18. Патент 2168636 РФ, МКИ Е21 Д9/00, F 42 ДЗ/04. Способ проведения горной выработки / А.И. Конаныхин, А.В. Дорошин, И.Ф. Матвеев и др. (РФ). №99110261; Заявлено 11.05.1999; Опубликовано 10.06.2001, Бюл. №16. -8с: ил.

19. А.с. 1663189 СССР, МКИ Е21 С41/16. Способ эксплуатации ру-доприемных воронок / СА. Бобин, В.И. Лушников, И.Ф. Матвеев и др. (СССР). №4715719; Заявлено 10.07.1989; Опубликовано 27.07.1991, Бюл. №26-6с: ил.

20. А.с 1609269 СССР, МКИ F42 ДЗ/04, Е21 Д9/00. Способ проходки горных выработок / А.И. Конаныхин, Б.В. Покровский, И.Ф. Матвеев и др. (СССР). №4686424; Заявлено 04.05.1989; Опубликовано 23.10.1990, Бюл. №39. - 4с: ил.

21. Руководство по сооружению вертикальных стволов при повышенном горном давлении в удароопасносном массиве горных пород на рудниках Сибири / Б.В. Шрепп, А.В. Мозолев, и др. - Новокузнецк, 2001. - 54 с.

22. Матвеев И.Ф. Влияние массовых взрывов на состояние крепи горных выработок на Таштагольском месторождении / И.Ф. Матвеев // Горный информационно-аналитический бюллетень. - М., 2004. - №9. - С. 334-338.

23. Матвеев И.Ф. Анализ динамической активности в массиве пород Таштагольского месторождения и ее связи с производственными процессами / И.Ф. Матвеев // Горный информационно-аналитический бюллетень. - М., 2004. - №9.- С. 339-342.

24. Технология крупномасштабной взрывной отбойки на удароопасных рудных месторождениях Сибири / С.Д. Викторов, А.А. Еременко, И.Ф. Матвеев и др.; Под. ред. К.Н. Трубецкого. - Новосибирск: Наука, 2004. - 250 с.

25. Извлечение запасов предохранительных целиков под поверхностными сооружениями при отработке железорудных месторождений Сибири / ВА Квочин, Т.В. Лобанова, И.Ф. Матвеев и др. // Горный журнал. 2004.-№8.-С.97-101.

26. Рациональная конструкция вертикальных концентрированных зарядов / И.В. Машуков, В.А. Ерёменко, И.Ф. Матвеев и др. // Физические проблемы разрушения горных пород: Сб. тр. третьей Междунар. науч. конф., 9-14сент. 2002г., Абаза (Хакасия). - Новосибирск: Наука, 2003. - С. 135-137.

27. Технология отбойки горного массива вертикальными концентрированными зарядами при массовом обрушении руд / А.А. Ерёменко, И.В. Машуков, И.Ф. Матвеев и др. // Физические проблемы разрушения горных пород: Сб. тр. третьей Междунар. науч. конф., 9-14 сент. 2002г., Абаза (Хакасия). - Новосибирск: Наука, 2003. - С. 214-216.

Матвеев Игорь Федорович

Автореферат

Изд. лиц. № 01439 от 05.04.2000 г. Подписано в печать 22.10.2004г Формат бумаги 60x84 1/16. Бумага писчая. Печать офсетная. Усл. печ. л. Уч.-изд. л. Тираж 100 экз Заказ 158,

ГОУ ВПО «Сибирский государственный индустриальный университет» 654007, г. Новокузнецк, ул. Кирова 42. Издательский центр ГОУ ВПО «СибГИУ»

|2463*

Содержание диссертации, доктора технических наук, Матвеев, Игорь Федорович

Введение

1 Условия возникновения и формы проявления горных ударов при разработке рудных удароопасных месторождений Сибири.

1.1 Состояние изученности проблемы прогноза и предупреждения горных ударов.

1.2 Природа и механизм горных ударов.

1.3 Классификация динамических проявлений горного давления

1.4 Роль природных и техногенных факторов в процессе возникновения динамических проявлений горного давления.

1.5 Механизмы накопления и реализации энергии упругого деформирования при горных ударах.

Выводы. W 2 Условия эксплуатации крупных железорудных месторождений

Сибири, отрабатываемых подземным способом.

2.1 Геологическое строение месторождений.

2.2 Тектоника месторождений

2.3 Характеристика руд и пород.

2.4 Горнодинамическая характеристика.

2.5 Технология отработки месторождений и пути её совершенствования

Выводы.

3 Общий анализ динамической обстановки на железорудных месторождениях Сибири. г 3.1 Сведения о динамических проявлениях горного давления.

3.2 Мероприятия по прогнозу и предупреждению проявлений горного давления на Таштагольском месторождении.

3.3 Положения математической статистики, используемые в работе

3.4 Основные параметры динамических проявлений горного давления на Таштагольском месторождении за период 1987- 2000 гг. и их общий анализ.

Выводы.

4 Уровень воздействия основных техногенных факторов на геодинамическое состояние массива пород Таштагольского месторождения

4.1 Оценка уровня воздействия взрывных работ и процесса выпуска руды из компенсационных камер на геодинамическую активность массива пород за 1987-2000 гг.

4.2 Оценка уровня воздействия массового выпуска руды из блоков и других процессов на геодинамическую активность массива пород за 1987-2000 гг.

4.3 Сравнительная оценка уровней воздействия техногенных факторов за 1987-2000 гг.

Выводы.

5 Деформационные процессы в крепи горных выработок в опасных по горным ударам условиям.

5.1 Механизмы реализации и характер проявлений горных и горнотектонических ударов в выработках шахты Таштагольского место рождения.^.

5.2 Роль массовых взрывов в деформационных процессах в горных выработках

Выводы.

6 Зависимость параметров динамических проявлений горного давлег ния после массовых взрывов от параметров буровзрывных работ

6.1 Параметры массовых взрывов и динамических проявлений горного давления

6.2 Исследование зависимостей между параметрами массовых взрывов и динамических проявлений горного давления.

6.3 Особенности процессов геодинамической активности в массиве: пород после производства массовых взрывов.

6.4 Факторы, инициирующие проявления горного давления после массовых взрывов.

6.5 Исследование и обоснование параметров зоны опорного давления от влияния очистных работ и ее роль в процессах геодинамической активности.

6.6 Зависимость параметров динамических проявлений горного давления от объёма взрываемого блока и сейсмического эффекта мае сового взрыва.

Выводы.

7 Способы управления энергетическими параметрами динамических проявлений в производственных условиях.

7.1 Технологические способы. ф 7.2 Использование элементов системы разработки для управления удароопасностью массива пород.

Выводы.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Управление удароопасностью горного массива изменением параметров взрывной отбойки при разработке железорудных месторождений Сибири"

Актуальность темы: Развитие горнорудного производства в нашей стране происходит за счет подготовки глубоких горизонтов действующих рудников и освоения новых, глубоко залегающих месторождений. На рудниках цветной и черной металлургии России в конце восьмидесятых годов прошлого столетия глубина разработки достигала 700-1200 м при среднем понижении горных работ в 15-25 м в год. Глубокие рудники характеризуются резким ухудшением горно-геологических условий: изменяются физико-механические свойства горных пород, уменьшается их пористость, повышается прочность. Рост горного давления в массиве пород на этом фоне ведет к возникновению проявлений горных ударов.

Горные удары, как явления, в ряде горнопромышленных районов мира известны более двух столетий. Уже к 1900 г. имели место настолько сильные горные удары с энергией до 10б МДж, сейсмические колебания от которых разрушали сооружения на поверхности [1]. К наиболее удароопасным районам мира в настоящее время относятся угольные и рудные бассейны Польши, ФРГ, Индии, ЮАР, США, Канады [2, 3, 4]. В России среди рудных месторождений удароопасными являются Североуральское бокситовое, железорудные месторождения Горной Шории и Хакасии, рудники Талнахского района, Кольского полуострова. На этих предприятиях имеют место все виды горных ударов от толчков и стреляний до горно-тектонических ударов с энергией 108-1012 Дж [5].

Впервые на железорудных месторождениях Сибири динамические явления в массиве горных пород стали проявляться в шестидесятые годы на Таштагольском руднике. Резкое ухудшение условий отработки месторождения с достижением глубины 400 м и возникновение динамических проявлений горного давления на глубине 500 м от поверхности требовало неотложного решения проблем горных ударов с привлечением учёных и специалистов-производственников. Организатором работы по прогнозу и предупреждению горных ударов на Таштагольском месторождении выступил главный инженер Горного управления КМК В.А.Коваленко. К работе подключились научные и образовательные институты ИПКОН, ВНИМИ, ИГД GO АН СССР, ВостНИГРИ, КузПИ и другие. В короткие сроки учёными в тесном сотрудничестве со специалистами Горного управления КМК и Тапггаголь-ского рудника были разработаны и внедрены противоударные мероприятия, временные, а потом и постоянные нормативные документы, в том числе «Инструкция по безопасному ведению горных работ на рудных и нерудных месторождениях, склонных к горным ударам», «Указания по безопасному ведению работ на месторождениях Горной Шории, склонных к горным ударам», регламентирующие порядок производства горных работ. Это позволило продолжить отработку месторождения без снижения объёмов производства и экономических показателей, повысить уровень промышленной безопасности. За большой вклад в решение проблемы горных ударов коллектив учёных во главе с профессором доктором технических наук И:М.Петуховым был удостоен вручения государственной премии.

Дальнейшее понижение горных работ на Таштагольском, достижение глубины отработки в 400-500 м на Шерегешевском, Казском и Абаканском месторождениях вызвало рост интенсивности динамических явлений на Таштагольском месторождении, возникновение динамических событий с энергией 5-9 класса на Шерегешевском, динамических явлений в массивах пород Казского и Абаканского месторождений. Таштагольское месторождение отнесено к опасным, а Казское, Шерегешевское и Абаканское к угрожаемым по горным ударам.

Взрывные работы на горнорудных предприятиях до настоящего времени являются, и на ближайшую перспективу будут оставаться основным процессом горного производства. Опыт эксплуатации рудных удароопасных месторождений показывает, что взрывные работы выступают главным техногенным фактором, вызывающим опасные динамические проявления горного давления в массивах пород. Особо сильное воздействие на геодинамическое состояние массива пород месторождений оказывают массовые взрывы, величина заряда взрывных веществ которых доходит до 700 т для специальных и 15-20 т для технологических взрывов. Так, на Тапггагольском месторождении в 1987-2000 гг. в первые сутки после массовых взрывов произошло свыше 50 % от общего числа наиболее мощных проявлений горного давления в динамической форме с энергией 107-109Дж. Горные удары, инициируемые массовыми взрывами, в последние годы имели место на Шерегешевском и Каз-ском месторождениях.

Возникновение горных ударов большой мощности на крупных железорудных месторождениях Сибири ведет к необходимости решения, мало изученной до настоящего времени проблемы управления напряженным состоянием массива пород при производстве массовых взрывов.

Изложенное свидетельствует об актуальности диссертационной работы.

Диссертация выполнена в соответствии с тематическими планами и программами научно-исследовательских работ ВостНИГРИ иКузГТУ 19962004 гг., отраслевым планом научно-исследовательских опытно-конструкторских работ и межотраслевых программ по проблеме горных ударов, проводимых на рудных месторождениях в рамках ФЦП «Интеграция» - «Полевые исследования геодинамической активности региона Алтае-Саянской складчатой области под влиянием природных тектонических, сейсмических и техногенных воздействий для безопасной отработки месторождений Горной Шории и Хакасии», государственного контракта №Э0123. №ГР 01200302559, государственного контракта №38-6, заказ-наряда №12 - «Разработка теории разрушения анизотропных горных пород в условиях объёмного напряженного состояния при комплексном воздействии на горный массив механических инденторов и гидравлических струй», № ГР 01200117892.

Задачи исследований:

- разработать методику оценки уровня воздействия технологических процессов горного производства на геодинамическое состояние массива пород;

Основные научные положения, защищаемые автором:

Достоверность научных положений подтверждается:

- экспериментально-аналитическими исследованиями с применением методов математической статистики и теоретических обобщений закономерностей проявлений горного давления в массиве пород в условиях производства массовых взрывов;

- удовлетворительной сходимостью (до 80 %) расчетных результатов с результатами инструментальных и натурных измерений при производстве работ в сложных горно-геологических условиях;

- внедрением в практику рекомендаций исследований, таких как скважины больших диаметров, вертикальных, концентрированных зарядов (ВКЗ), неэлектрических средств инициирования (СИНВ) и др. на железорудных месторождениях Сибири с получением экономического эффекта и повышением уровня промышленной безопасности.

Научная новизна работы заключается в:

- определении расстояний от очага взрыва, в пределах которых в крепи горных выработок возникают деформации в результате производства массо вых взрывов по образованию подсечного пространства и обрушению массива панели;

Практическая ценность работы заключается в:

- использовании микросейсмологического способа прогноза горных ударов для оценки активизации динамических процессов в массиве пород;

- установлении уровней воздействия процессов горного производства на массив пород;

- обосновании параметров зоны опорного давления от очистных работ по фактическим результатам;

- обосновании расстояний от очага взрыва зарядов, в пределах которых в крепи выработок возникают деформации, обусловленные производством технологических и специальных массовых взрывов;

- разработке методов управления удароопасным состоянием массива пород при производстве массовых взрывов изменением параметров буровзрывных работ;

- разработке регламента производства взрывных работ на Таштагольском руднике;

- разработке классификации динамических проявлений горного давления по их последствиям в горных выработках;

- обосновании и внедрении в производство вертикальных концентрированных зарядов (ВКЗ), неэлектрических средств инициирования (СИНВ), скважин больших диаметров (до 280 мм), способов подготовки дншц блоков и других мероприятий.

Личный вклад автора состоит в исследовании процессов проявлений горного давления в динамической форме и разработке методики их оценки; анализе, обобщении и статистической обработке результатов инструментальных замеров и микросейсмологического способа прогноза и предупреждения горных ударов за период 14 лет; установлении закономерностей возникновения и реализации процессов динамической активности в массивах пород, отрабатываемых системами с массовым обрушением; разработке методики оценки степени воздействия основных технологических процессов горного производства на динамическую активность массива пород; разработке классификации динамических проявлений горного давления по нарушениям в горных выработках; установлении статистических зависимостей между параметрами динамических проявлений горного давления и параметрами буровзрывных работ массовых взрывов; внедрении на руднике противоударных мероприятий; разработке рекомендации по управлению напряженно-деформированным состоянием массива пород при проведении массовых взрывов и внедрении регламента их производства в опасных по горным ударам условиях; внедрении в производство скважин большого диаметра^ вертикальных концентрированных зарядов, неэлектрических систем инициирования, компенсационных камер эллипсовидной формы, плоской горизонтальной подсечки, способов подготовки днищ блоков и других противоударных мероприятий.

Реализация работы. Научные результаты и практические рекомендации, разработанные автором, вошли в «Методические рекомендации по предотвращению ударов горно-тектонического типа на железорудных месторождениях Сибири» (1997г., г. Новокузнецк), в «Указания по безопасному ведению горных работ на месторождениях Горной Шории, склонных и опасных по горным ударам» (2001г., г. Новокузнецк), «Методические указания по применению конструктивных мер защиты сооружений в зонах опасных сдвижений земной поверхности от подземных горных работ на железорудных месторождениях Сибири» (2001г., г. Новокузнецк), «Руководство по сооружению вертикальных стволов при повышенном горном давлении в ударо-опасном массиве горных пород на рудниках Сибири» (2001г., г. Новокузнецк), методические отраслевые документы, доведенные до практического использования на рудных месторождениях склонных к горным ударам, экономический эффект от их внедрения составил в 1995-2004 гг. 625 тыс. руб. в год, доля автора составила 32%.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы и результаты исследований заслушаны и одобрены на заседаниях научно-технического семинара КузГТУ (Кемерово, 1994-1995 гг.), на Международной конференции «Горные науки на рубеже XXI века» (М-Пермь, 1997 г.), на конференции «Совершенствование подземной разработки» (Кемерово, 1999 г.), на научно-практической конференции «Оценка современных достижений в области безопасной отработки удароопасных месторождений, методам прогноза и предупреждения горных ударов» (Таштагол, 2000 г.), на Международной конференции «Физические проблемы разрушения горных пород» (г. Абаза, Хакасия, 2002 г.), на Международной конференции«Проблемы и перспективы развития горных наук» (Новосибирск, 2004 г.), на совещаниях ОАО «Сибруда», ООО «Кузнецкий ГОК», Таштагольского рудника.

Публикации. Основное содержание диссертации изложено в 27 печатных работах, включая 5 авторских свидетельства СССР и 3 патента РФ на изобретения.

Объем и структура работы. Диссертация изложена на 314 страницах и состоит из введения, 7 разделов, заключения, списка литературы, включающего 116 наименований, приложения, содержит 49 таблиц и 63 рисунка.

Заключение Диссертация по теме "Геомеханика, разрушение пород взрывом, рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика", Матвеев, Игорь Федорович

288 Выводы

1 Категория проявления горного давления в динамической форме определяется, в целях прогноза и предупреждения динамических явлений, по характеру нарушений в горных выработках.

2 Используемый на руднике комплекс мероприятий по повышению безопасности работ в удароопасных условиях снижает вероятность динамических проявлений горного давления в районах ведения основных горных работ на буровых подэтажах, горизонтах подсечки, ортах, сокращает время нахождения людей в выработках в опасные периоды времени и в выработках с категорией удароопасности, но не влияет на состояние удароопасного массива пород, а следовательно и на параметры динамических проявлений горного давления.

3 К методам позволяющим управлять состоянием удароопасного массива горных пород и его реакцией в виде горных ударов относятся: а) изменение величины объёма взрываемого за один специальный массовый взрыв массива пород;. б) снижение величины заряда ВВ максимального по заряду замедления взрыва;

4 Снижение объема взрываемого за один массовый взрыв массива пород, или уменьшение величины заряда ВВ максимального по заряду замедления, ведет к снижению прогнозной величины энергии максимальных динамических проявлений после взрывов.

5 Уменьшение величины объема массива пород, взрываемого одним массовым взрывом, возможно посредством деления технологического блока на 2-4 секции с объёмом не более 50-60 тыс.м3 для существующей на руднике системы разработки, или посредством перехода на новую систему, при этом величина энергии динамических проявлений горного давления уменьшится в 10-100 раз.

6 Использование системы СИНВ, скважин диаметром 150 мм и более, вертикальных концентрированных зарядов позволяет снизить величину максимального заряда ВВ замедлений взрыва до 10-20 т и энергию динамических проявлений горного давления при этом без снижения объёма взрываемого массива пород блока уменьшится в 10-100 раз.

7 Выбор рациональных режимов производства массовых взрывов, основанных на задании интервалов времени между взрывами в 1 и 4, или 2 и 3 недели позволяет в 70 % случаев специальных массовых взрывов, используя состояние массива пород, регулировать энергию динамических проявлений горного давления после взрывов.

8 Эффективность способов управления удароопасным состоянием массива пород достигается при комплексном использовании противоударных мероприятий.

9 Методы управления состоянием массива пород могут использоваться на любых горнодобывающих удароопасных предприятиях.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертация является научно-квалификационной работой, в которой на основании выполненных автором исследований предложены научно-обоснованные технологические решения по управлению удароопасностью горного массива изменением параметров взрывной отбойки при разработке железорудных месторождений Сибири.

Наиболее существенные научные и практические результаты работы заключаются в следующем:

1 Установлено, что на отрабатываемых подземным способом железорудных месторождениях динамическая активность в массиве пород является результатом достаточной для возникновения динамических проявлений горного давления совокупности природных и техногенных факторов.

2 Однотипность природных и техногенных факторов определяют идентичность условий возникновения и механизмов реализации динамических проявлений горного давления на Таштагольском, Шерегешевском, Казском, Абаканском и других месторождениях России.

3 Для железорудных месторождений Алтае-Саянской складчатой области первые признаки динамических проявлений горного давления появляются на глубине 300 м, а горные удары с глубины 500 м и выше. .

4 Установлены закономерности проявлений горного давления в динамической форме для Тапггагольского месторождения, подтверждающие, что основное влияние на динамическую активность в массиве пород оказывают очистные работы и особенно массовые взрывы. 73,8 % проявлений горного давления с установленными координатами произошли за 14 лет на Восточном участке в высотных отметках (-105) - (-315) м - отметках района производства очистных работ. В первые сутки после всех массовых взрывов за 1987-2000 гг. произошло 41,4 % от суммарного количества динамических проявлений горного давления с энергией равной 77,4 % от суммарной энергии динамических событий за этот период. Наибольшая активность динамических проявлений наблюдалась в воскресные дни с 8 до 9 и с 12 до 13 час, при том, что технологические взрывы производятся, как правило, в 8, а специальные в 12 час и только в воскресные дни.

5 Разработана и внедрена методика, на основании которой установлено, что в порядке убывания значений уровня воздействия на геодинамическое состояние массива пород, технологические процессы ранжируются следующим образом: специальные массовые взрывы (инициировали 30 % динамических проявлений за 14 лет с суммарной энергией составляющей 69,8 % энергии всех динамических проявлений за этот период); технологические массовые взрывы (соответственно 18,5 % и 15 %); выпуск рудной массы из компенсационных камер (5,5 % и 9,5 %); массовый выпуск руды (43,4 % и 3,1 %); проходческие взрывные работы (1,6 % и 1,6 %); прочие горные работы (1%и1%).

6 Определены параметры зон распределения волн напряжений в массиве пород Таштагольского месторождения: для взрыва по образованию подсечки ближняя зона - 0,5 - 07 м, средняя от 07 до 20 - 25 м, дальняя - более 25 м; для специальных массовых взрывов ближняя зона — 2 - 3 м, средняя от 3 до 90 - 110 м, дальняя - более 110 м.

7 Установлено, что массовые взрывы формируют в крепи выработок остаточные деформации, главным образом сжатия, как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскостях, измеряемые от единиц до первых десятков мм и см. Определено, что воздействие массовых взрывов на крепь выработок осуществляется двумя способами: в результате процессов,, обусловленных изменением контура очистного пространства; в результате сейсмического воздействия взрыва на крепь и закрепный массив пород.

8 Разработан и внедрен графоаналитический метод определения параметров зоны опорного давления от очистных работ, основанный на использовании фактических данных микросейсмологического метода прогноза проявг лений горного давления.

Установлено, что граница зоны опорного давления для условий Таштагольского месторождения расположена по падению рудной зоны на 70-80 м ниже откаточного горизонта; вкрест простирания на уровне бурового горизонта - в 80-100 м в направлении висячего и 100-140 м в направлении лежачего бока от контура очистного пространства, на уровне откаточного горизонта соответственно в 40-70 м и в 80-120 м; по простиранию рудной зоны на расстоянии 120-130 м на уровне бурового и 100 м на уровне откаточного горизонта от контура очистного пространства. Выявлено, что после массового взрыва граница зоны опорного давления скачкообразно перемещается по простиранию рудной зоны на величину равную приращению очистного пространства (на 27-30 м), при этом имеет место высокая динамическая активность в массиве пород в новых границах зоны.

9 Установлено, что первые 25 с после специального массового взрыва в зоне опорного давления имеет место процесс активизации динамических явлений, сопровождаемый высокой частотой и энергией динамических событий. В период от 25 до 45-50 с, после взрыва наблюдается снижение динамической активности, а через 45-50 с с момента взрыва её новый рост, при этом динамические события происходят как в зоне опорного давления, так и вне зоны. Через 7 суток после взрыва динамическая активность проявлений горного давления в массиве пород выходит на уровень периодов недель без взрывов.

10 Разработана и предложена классификация горных ударов, основанная на их последствиях в горных выработках, согласно которой динамические проявления горного давления в массиве пород делятся на признаки повышенного горного давления, собственно горные удары (1,2,3 категории) и горно-тектонические удары (1,2,3 категории).

И Определено, что массовые взрывы воздействуют на геодинамическое состояние массива пород в процессе изменения контура очистного прог странства и в результате сейсмического воздействия взрыва. Установлены статистические зависимости значений энергии максимального динамического проявления горного давления после массовых взрывов от максимальной величины заряда взрывчатых веществ замедлений и от величины объема взрываемого технологического блока по периодам времени до 25 с с момента взрыва и от 45 с до 7 суток.

12 Разработаны и внедрены способы управления величиной энергии динамических проявлений горного давления после массовых взрывов, основанные на уменьшении объёма массива пород, взрываемого массовым взрывом, до 50-60 тыс. м3 и максимальной величины заряда взрывчатых веществ замедлений взрыва до 10-25т, что позволит снизить величину энергии динамических проявлений горного давления после массовых взрывов на 1-2 и более класса.

13 Обосновано, что рациональным как с позиции экономики, так и безопасности работ способом снижения объема взрываемого технологического блока до 50-60 тыс. м является переход на новые системы разработки с этажным или подэтажным обрушением, в том числе с закладкой выработанного пространства.

14 Установлены возможные способы снижения величины максимального заряда взрывчатых веществ замедлений взрыва: увеличение числа замедлений, в том числе за счёт применения неэлектрической системы взрывания; уменьшением заряда ВВ массовых взрывов за счет применения скважин большого диаметра (150 мм и выше), вертикальных концентрированных зарядов.

15 По результатам исследований реакции массива пород на массовые взрывы установлена зависимость энергии динамических проявлений горного давления после взрывов от интервалов времени между взрывами. При интервалах в 1 или 4 недели энергия динамических проявлений после взрывов на 1-2 класса ниже, чем при тех же параметрах буровзрывных работ, но при интервалах в 2 или 3 недели. Рекомендуется соблюдать интервалы времени г между массовыми взрывами в одну или четыре недели.

16В условиях роста глубины отработки месторождений и ухудшения динамической ситуации в массиве пород только комплексное использование противоударных мероприятий может обеспечить безопасность работ.

17 Полученные в диссертационной работе применительно к Ташта-гольскому месторождению выводы и закономерности в равной степени могут распространяются на другие месторождения руд в России и за рубежом, отрабатываемые в условиях повышенной удароопасности.

295

Библиография Диссертация по наукам о земле, доктора технических наук, Матвеев, Игорь Федорович, Новокузнецк

1. Разработка месторождений с закладкой/ Э. Арноглу, ЛЮ Кэчжень, СуньКайнянь и др.; Под ред. С. Гранхольма. - М:: Мир, 1987. - 519 с.

2. Бенявски 3. Управление горным давлением. М.: Мир, 1990. - 521 с.

3. Матвеев И.Ф. Влияние технологии выемки рудных тел на возникновение горных ударов / И.Ф.Матвеев, Ю.А. Шевелев, Н.И. Скляр / Под ред. акад. АГН П.В. Егорова. Кемерово: Академия горных наук, 1997. - 123 с.

4. Петухов И.М. О природе толчкообразного деформирования горного массива // Горный журнал. 1989. № 7. - С. 45-48.

5. Ловчиков А.В. Параметры очагов сильнейших горно-тектонических ударов на рудниках России // Горный журнал. 2000. № 2. - С. 9-11.

6. Ерофеев И.Е. Повышение эффективности буровзрывных работ на рудниках. -М.: Недра, 1988. 271 е.: ил.

7. Перфильев Б.В. О горнодобывающей промышленности ЮАР / Б.В. Перфильев, В.Г. Гальперин // Горный журнал. 1990. № 2. - С. 52-54.

8. Ильин А.М. Анализ мероприятий по предотвращению горных ударов на рудниках России / A.M. Ильин, Т.Т. Сологуб // Безопасность труда в промышленности. -1994. № 5. С. 2-6.

9. Управление горно-геомеханическими процессами при подземной разработке рудных месторождений / А.Г. Акимов, В.Д. Палий, ВН. Рёва и др. //Горный журнал. 1999. № 10. - С. 8-13.

10. Исследования некоторых факторов, влияющих на формирование удароопасности в массиве горных пород / Ф.Н. Ахметшин, Б.С. Каряшин, Б.А. Вольхин и др. // Горный журнал. 1987. № 9. - С. 52-54.

11. Плотников И.И. Горные удары при освоении бокситов Урала // Горный журнал. 1989. № 4. G. 49-52.

12. Микулин Е.И. Опыт проходки выработок в удароопасных условияхс

13. Североуральских бокситовых месторождений / Е.И. Микулин, Е.И. Климов-ских // Горный журнал. 2002. - № 1. - С. 49-52.

14. Петухов И.М. Предотвращение горных ударов на рудниках / И.М. Петухов, П.В. Егоров, Б.Ш. Винокур. М.: Недра, 1984. - 231 с.

15. Сильнейшее техногенное землетрясение на руднике «Умбозеро». Горнотехнические аспекты / А.А. Козырев, А.В. Ловчиков, С.И. Пернацкий и др. // Горный журнал. 2002. № 1. - С. 43-45.

16. Исаев Ю.С. Опыт создания систем геодинамического мониторинга на горных предприятиях / Ю.С. Исаев, С.Н. Мулёв // Горный журнал. -1999. №10.-С. 22-24.

17. Указания по безопасному ведению горных работ на месторождениях Горной Шории, склонных к горным ударам / ОАО «КМК», ВостНИГРИ, ВНИМИ / В.В. Билибина, В.А. Квочина , И.Ф. Матвеева и др.; Под.ред. М.Ф.г

18. Петухова, .' утверждена гл. инж. ОАО «КМК»: согл. нач. Кузнецкого управления Госгортехнадзора России 20.10.2001.- Новокузнецк, 2001. 75 с.

19. Ренёв А.А. Горные удары / А.А. Ренёв, П.В. Егоров, А.В. Сурков. -Кемерово: Академия горных наук, 1996. 351 с.

20. Петухов И.М. Механика горных ударов и выбросов / И.М. Петухов, А.М. Линьков. М.: Недра, 1983. - 280 с.

21. Петухов И.М. Горные удары на угольных шахтах. М.: Недра, 1972.-221 с.

22. Справочное пособие для служб прогноза и.предотвращения горных ударов на шахтах и рудниках / П.В. Егоров, В.В. Иванов, В.В. Дырдин и др.; Под. ред. П.В.Егорова. М.: Недра, 1995. - 240 е.: ил.

23. Инструкция по безопасному ведению горных работ на рудных и нерудных месторождениях (объектах строительства подземных сооружений), склонных к горным ударам. JI.: ВНИМИ, 1989. - 59 с.

24. Влох Н.П. Управление горным давлением на железорудных рудниках / Н.П. Влох, А Д. Сангурин. М.: Недра, 1974. - 184 с.

25. Петухов И.М. Возникновение тектонических напряженных зон в горном массиве/ И.М. Петухов, И.М. Ватутина // Горный журнал-1988.- № 7. -С.50-53.

26. Управление состоянием массива горных пород на рудниках Горной Шории/ П.В. Егоров, Ю.А. Шевелев, И.Ф. Матвеев и др.-Кемерово: Куз ГТУ, АГН, 1999.-257 с.

27. Егоров П.В. Некоторые особенности проявления горных ударов и меры борьбы с ними / П.В. Егоров, А.А. Еременко, Ю.А. Шевелёв // Горный журнал. 1989. № до. - С. 50-53.

28. Егоров П.В. Исследование влияния разрывных нарушений на проявление горных ударов / П.В. Егоров, В.А. Редькин, В.В. Калугин // Горный журнал, 1983. № 5. С. 44-47.

29. Ватутина И М. Геодинамическое районирование месторождений при проектировании и эксплуатации рудников / И.М. Ватутина, И.М. Петухов. -М.: Недра, 1988, 166 с.

30. Шемякин Е.И. К вопросу классификации горных ударов/ Е.И. Шемякин, М.В. Курленя, Г.И. Кулаков // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых, 1986. № 5. С. 3-11.

31. Технологические проблемы разработки железорудных месторождений Сибири / М.В. Курленя, А.А. Еременко, Л.М. Цинкер, Б.В. Шрепп. -Новосибирск: Наука, 2002 — 240 с.

32. Курленя М.В. Геомеханические проблемы разработки железорудных месторождений Сибири / М.В. Курленя, А.А. Еременко, Б.В. Шрепп. -Новосибирск: Наука, 2001. 184 с.

33. Протокол № 7476 заседания Государственной комиссии по запасам полезных ископаемых при СМ.СССР /ГКЗ СССР/ от 17.10.1975г. Ташта-гольское месторождение железных руд.

34. Протокол № 10428 заседания ГКЗ СССР от 25.05.1988г. Участок «Глубокий» Таштагольского железорудного месторождения.

35. Шеховцов B.C. Совершенствование технологии отработки сложно-структурных залежей на Абаканском руднике / B.C. Шеховцов, Г.М. Бурмин, С.Н. Эйсмонт // Горный журнал. 1995. №4 С.23-24.

36. Байбородов Н.И. Абаканскому руднику 40 лет / Н И. Байбородов, Г.П. Ермак // Горный журнал. 1997. №11.- С.40-42.

37. Клим ко Т. А. Отчет о результатах разведки эксплуатируемого Восточного участка Таштагольского месторождения за 1977-1984 гг. Таштагол, 1985. ОФ ТРУ.

38. Методические рекомендации по предупреждению ударов горнотектонического типа на железорудных месторождениях Сибири. Новокузнецк, ВосгНИГРИ, 1997.- 27 с.

39. Руководство по сооружению вертикальных стволов при повышенном горном давлении в удароопасном массиве горных пород на рудниках Сибири / Б.В. Шрепп, А.В. Мозолев, И.Ф. Матвеев и др. Новокузнецк, 2001.-54 с.

40. Цинкер Л.М. Размещение участкового дробильного комплекса с учетом фактора горного давления / Б.В. Шрепп, Л.М. Цинкер, И.Ф. Матвеев // Горный журнал. 1999. №10.- С.37-38.

41. Геомеханические условия ведения горных работ на Абаканском месторождении / Б.В. Шрепп, А.В. Мозолев, В.Н. Никитин и др. // Горный журнал.-1997. №7 -С.41-43.

42. Геомеханические условия отработки слепых рудных тел месторождений Горной Шории / Б.В. Шрепп, С.Я. Клубов, В.Н. Никитин и др. // Горный журнал. 1995. №6. - С. 22-25.

43. Совершенствование технологии горных работ / И.Ф. Матвеев, В.И. Коняхин, Д.С. Салищев и др. // Горный журнал.-1991. №5.- С.6-10.

44. Отработка глубоких удароопасных горизонтов и новых участков Таштагольского месторождения / Б.В. Шрепп, А:А. Ерёменко, И.Ф. Матвеев и др. // Горный журнал. 2001. №4. С. 39-43.

45. Транспортная система для откатки горной массы / Г.Б. Ковалёв,

46. B.С Бухтин, И.Ф. Матвеев и др. // Горный журнал. 1991. №5. С.40-42.

47. Патент 2173385 РФ, МКИ Е21 С41/22. Способ подготовки дншца блоков/ Г.М. Бурмин, Б.В. Покровский, И.Ф. Матвеев и др., (РФ). № 20001038816; Заявл. 15.02.2000; Опубл. 10.09.2001, Бюл. №16.-12 е.: ил.

48. Совершенствование разработки Абаканского месторождения / Г.П. Ермак, С.Н. Эйсмонт, В.К. Гришаев и др. // Горный журнал.- 1997. №11.1. C.42-44.

49. Совершенствование буровзрывных работ на Абаканском руднике / Г.П. Ермак, В.И. Бендюга, И.В. Машуков и др. // Горный журнал. 1997. №11. с. 45-47.

50. Влияние промышленных взрывов на распределение сейсмических и динамических явлений в массиве горных пород / А. А. Еременко, В. А. Еременко, И.Ф. Матвеев и др. //Горный журнал.-2002. №1. С. 40-43.

51. А.с. 1693262 СССР, МКИ1 Е21 F5/00. Способы разработки ударо-опасных месторождений / В.А. Квочин, И.М. Петухов, И.Ф. Матвеев и др., (СССР). -№4740423; Заявл. 15.07. 1989; Опубл. 23.11.1991, Бюл. №2.-3 е.: ил.

52. А.С. 1705593 СССР, МКИ1 Е21 F5/00. Способ разгрузки напряженно-деформированного состояния массива / М.В. Курленя, А.А. Еременко, И.Ф. Матвеев и др., (СССР). -№ 4740469; Заявл. 22.08.1989; Опубл. 15.01. 1992. Бюл. №2 .-4 е.: ил.

53. Патент 2173386 РФ, МКИ3 Е21 С41/22. Способ разработки полезных ископаемых в условиях повышенного горного давления / Б.В. Покровский, Г.М. Бурмин, И.Ф. Матвеев и др., (РФ). № 99125789; Заявл. 02.12.1999; Опубл. 10.09.2001, Бюл. №25. - 10 е.: ил.

54. А.с. 1752961 СССР, МКИ1 Е21 С41/22. Способ отработки рудных месторождений / А.И. Конаныхин, Б.В. Покровский, И.Ф. Матвеев и др., (СССР). -№ 4796670; Заявл. 25.01.1990; Опубл. 07.08.1992, Бюл. №29. -4 с.:. ил.

55. А.с. 1663189 СССР, МКИ Е21 С41/16. Способ эксплуатации рудо-приемных воронок/ С.А. Бобин, В.И. Душников, И.Ф. Матвеев и др., (СССР). -№ 4715719; Заявл. 10.07.1989; Опубл. 27.07.1991, Бюл. №26.- 6 с.: ил.

56. Патент 2168636 РФ, МКИ Е21 Д9/00, F 42 ДЗ/04. Способ проведения горной выработки/ А.И. Конаныхин, А.В. Доропшн, И.Ф. Матвеев и др., (РФ). -№ 99110261; Заявл. 11.05.1999; Опубл. 10.06.2001, Бюл. №26.- 8 е.: ил.

57. А.с. 1609269 СССР, МКИ F42 ДЗ/04, Е21 Д9/00. Способ проходки горных выработок/ А.И, Конаныхин, Б.В. Покровский, И.Ф. Матвеев и др., (СССР). № 4686424; Заявл. 04.05. 1989; Опубл. 23.10.1990, Бюл. №39. - 4 е.: ил.

58. Калинина В.Н. Математическая статистика / В.Н. Калинина, В.Ф. Панина. М.: Высшая школа, 1994. - 336 с.

59. Математическая статистика: 2-е изд., перераб. и доп. / В.М. Иванова, В.Н. Калинина, JI.A. Нешумова, И.О. Решетникова. -М.: Высшая школа, 1981.-371 е., ил.

60. Матвеев И.Ф. Анализ динамической активности в массиве пород Таштагольского месторождения и её связи с производственными процессами // Горный информационно-аналитический бюллетень.- М., 2004. №9. С. 339342.

61. Курленя М.В. Об одном методе сканирования шахтной сесмологи-ческой информации / М.В. Курленя, В.Н. Опарин, А.А. Еременко // Доклады академических наук/ РАН, 1993. Том 333. - № 6. - С. 784-787.

62. Шаурин М.А. Влияние разрывных нарушений на удароопасность бокситовых месторождений / М.А. Шаурин, А.Н. Шабаров // Горный журнал. 1992. - С. 56-58.

63. Ямщиков B.C. Волновые процессы в массиве горных пород. М.: Недра, 1984.-241 с.

64. Крепь горных выработок глубоких рудников / Г.Г. Мирзаев, А.Г. Протосеня, Ю.Н. Огородников, В.И. Вихряев. -М.: Недра, 1984. 252 с.

65. Техника и технология взрывных работ на рудниках / Г.П. Демидюк, JI.B. Дубнов, В.В. Стоянов и др. М.: Недра, 1978. - 238 с.

66. Совершенствование скважинной отбойки / В.М. Будько, С.К. Зака-линский, С.К. Рубцов и др. -М.: Недра, 1981. 199 с.О

67. Машуков В.И. Действие взрыва на окружающую среду и способы управления им. М.: Недра, 1976. - 248 с.

68. Управление энергией взрыва при разрушении горных пород / Ю.С. Мец, В.А. Салганик, A 3. Подорванов и др.- К.: Техника, 1971 140 с.

69. Временная методика прогноза горных ударов вызванных возмущающим воздействием массовых взрывов / А.Ф. Фрейдин, В.А. Шалауров, А.А. Еременко и др. Новосибирск: СО. ИГД АНСССР, 1991. - С. 44.

70. Повышение эффективности подземной разработки рудных месторождений Сибири и Дальнего Востока. Новосибирск: «Наука», Сибирская издательская фирма, 1992.-177с.

71. Ханукаев А Н. Физические процессы при отбойке горных пород взрывом. М.: Недра, 1974. - 224 с.

72. Сбоев В.М. О динамике горного толчка на подземном горном предприятии / В.М. Сбоев, В.И. Востриков // Физические свойства пород в массиве: Сб. науч. тр./ СО ИГД АНСССР. Новосибирск, 1982. - 146 с.

73. Влияние массовых взрывов на сейсмическую энергию при динамических проявлениях в массиве горных пород / М.В. Курленя, А.А. Еременко, И.Ф. Матвеев и др. //Горный журнал. 1996. №5; - С. 12-14.

74. Казаков Н.Н. Взрывная отбойка руд скважинными зарядами. М.: «Недра», 1975. 192 с.

75. Ханукаев А.Н. Энергия волн напряжений при разрушении пород взрывом. М.: Госгортехиздат, 1962. - 200 с.

76. Покровский Г.И. Действие удара и взрыва в деформируемых средах / Г.И. Покровский, И.С. Федоров. М.: Промстройиздат. - С.27.

77. Матвеев И.Ф. Влияние массовых взрывов на состояние крепи горных выработок на Таштагольском месторождении // Горный информационно-аналитический бюллетень. М., 2004,- №9. - G.334-338.

78. Корнеев Г.Н. Методы оценки сейсмической опасности при подземных взрывах / Г.Н. Корнеев, П.В. Швыдко, В.Р. Дядюшко // Сейсмика промышленных взрывов. Взрывное дело: Сб. № 85/42 НТ ГО. М.: Недра, 1974. -224 с.

79. Билибин В В. К вопросу о классификации динамических проявлений горного давления на Таштагольском месторождении 7 В В. Билибин, И.Ф. Матвеев, В.А. Ваганова // Горный журнал.- 2003. №6.- С. 39-44.

80. Технология подземной разработки руд / Н.Г. Дубынин, В.А. Коваленко, А.Е. Умнов и др. М.: Недра, 1983. - 128 с.

81. Умнов А.Е. Эффективность применения рациональных схем расположения групп параллельно-сближенных зарядов ВВ / А.Е. Умнов, А.А. Еременко, И.З. Сальников // Горный журнал. 1979. № 8. - С. 36-38.

82. Предупреждение и локализация взрывов в подземных условиях / А.Е. Умнов, А.С. Голик, Д.Ю. Палеев и др. М.: Недра, 1990. - 286 с. :ил.

83. Гурин А.А. Ударные воздушные волны в горных выработках / А.А. Гурин, П.С. Малый, С.А. Савенко. М.: Недра, 1983. - 223 с.

84. Квочин В.А. Структура области геомеханического влияния горных разработок на состояние массива Таштагольского рудоуправления / В.А.

85. Квочин, Т.В. Лобанова // Экспериментальные исследования напряженно -деформированного состояния массива шахт и рудников: Сб. науч. тр. / ИГД СО АН СССР. Новосибирск, 1971. - С. 30-37.

86. Сурков А.В. Опыт эксплуатации Таштагольского месторождения / А.В. Сурков, В. С. Лудзиш, И.Ф. Матвеев //Безопасность труда в промышленности. 1998. № 2. - С. 7-10.

87. Андреев В.В. Совершенствование отечественных неэлектрических и электрических средств взрывания / В.В. Андреев, А.Г. Неклюдов // Горный журнал. 1999. № 10. - С. 73-75.

88. Совершенствование взрывных работ на рудниках / А.В. Григорьев, B.C. Свинин, В.М. Доильницын и др. // Горный журнал. — 1999. № 9. -С. 29-32.

89. Долгов Ю.В. Опыт применения системы взрывания СИНВ на разрезе Черниговский /Ю.В. Долгов, С.А. Лихачев, В.Д. Турегельдиев // Горный журнал.-2001. №12. С. 29-31.

90. Применение неэлектрической системы инициирования СИНВ при производстве массовых взрывов в подземных условиях / В.М. Крупнов, В .И. Сафьянов и др. // Безопасность труда в промышленности. 2002. № 8. - С. 12-13.

91. Граевский М.М. Технико-экономическое сопоставление электрических и неэлектрических систем инициирования зарядов / М.М. Граевский, Б.Н. Кутузов //Горный журнал. -2000. № 5. С. 54-59.

92. Юб.Именитов В.Р. Процессы подземных горных работ при разработке рудных месторождений. М.: Недра, 1984. - 504 с.

93. Носков В.Ф. Буровзрывные работы на открытых и подземных разработках / В.Ф. Носков, В.И; Комащенко, Н И. Жабин. М.:«Недра», 1982. -320 с.

94. Отчет по зарядке ВВ на массовый взрыв блока № 22 р.т. 6-9 в этаже (-280)-(-210)м / Тапггагол, 2000.

95. Отчет по зарядке ВВ на массовый взрыв блока № 14 р.т. 6-9 в этаже (-280)-(-210)м/Тапггагол, 1996.

96. ПО.Отчет по зарядке ВВ на массовый взрыв блока № 33 р.т. 16 в этаже (280)-(-210)м/Тапггагол, 1996.

97. Дубынин Н.Г. Отбойка руды зарядами скважин различного диаметра / Н.Г. Дубынин, Е.П. Рябченко. Новосибирск: ИГД СО АН СССР, 1973.-84 с.

98. Исаев В.П. Ликвидация отказавших зарядов при взрывных работах / В.П. Исаев, А.А. Гурин. М.: Недра, 1984. - 80 с.

99. Опыт использования комбинированной технологии отбойки руды на удароопасном железорудном месторождении / А.А. Ерёменко, И.В. Ма-шуков, И.Ф. Матвеев и др. //Горный журнал.- 2001. №1.-С.39-41.

100. Билибин В.В. Использование реакции массива горных пород на массовые взрывы в условиях Тапггагольского месторождения / В.В. Билибин, И.Ф. Матвеев //Безопасность труда в промышленности.- 2001. №7. С.28-31.

101. Матвеев И.Ф. Разработка рационального режима ведения взрывных работ в удароопасных условиях (на примере Тапггагольского месторождения): Дисс. . канд. техн. наук: 05.15.02.- Защищена 26.05. 1995, Утв. 14.07. 1995; Кемерово, 1995. 169 е.: ил.

Информация о работе

Матвеев, Игорь Федорович
доктора технических наук
Новокузнецк, 2004
ВАК 25.00.20

Диссертация

Управление удароопасностью горного массива изменением параметров взрывной отбойки при разработке железорудных месторождений Сибири - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы