книги из ГПНТБ / Вскрытие и разработка рудных месторождений на больших глубинах докт. техн. наук, проф. Г. М. Малахов, инж. А. П. Черноус. 1960- 19 Мб

чаев оказывается целесообразным только в течение короткого промежутка времени; кроме того, увеличение размеров потоло­

чины способствует росту потерь руды. Скалывание пород вися-

Рис. 27. Раздавливание междукамерных цели­ ков на шахте им. Коминтерна

чего бока, зависших над отрабатываемым этажом и обрушаю- ' щихся через определенные интервалы (шаг обрушения), как правиле, приводит к самообрушению потолочин, попадающих в зону горного давления.

По этой же причине нередки слу­ чаи раздавливания междукамерных целиков на участке, примыкающем к висячему боку (рис. 27).

Систематическое раздавливание ме­ ждукамерных целиков на шахте

им. Коминтерна в Криворожском бас­

сейне заставило увеличить их размеры

между отработанными камерами, при­ водит к псевдопластическим деформациям. На рис. 30 показан

метод К- Хефера [39], применявшийся при измерении деформа­ ции целиков на калийных шахтах Германской Демократической

Республики. Наблюдениями было установлено постепенное уве­ личение ширины целиков с течением времени.

Очень часто по этой причине происходят крупные обвалы пород висячего бока с раздавливанием междукамерных целй:

39

101 HJ2 ЮЗ

Рис. 29. Междукамерный целик, имеющий вывалы в центральной части (шахта им. Коминтерна)

Рис. 30. Измерение поперечной деформации цели­ ков на калийных шахтах ГДР (по Хеферу):

1 — цементная пробка; 2 — круглый стальной стержень диа­ метром 36 мм\ J — опора; 4 — целик; 5 — зацементирован­ ная труба

40

ков. В 1958 г. Г. М. Малахов наблюдал последствия такого об­

вала на шахте «Меркас» (ГДР), где междукамерные целики высотой 3—4 м и шириной 5—6 м были мгновенно раздавлены на плошади 10 000 л<2, несмотря на то, что устойчивость цели­ ков карналлита на этом руднике позволяла в течение ряда де­ сятилетий производить очистную выемку без закладки камер, в отличие от других калийных шахт ГДР.

Фактор времени оказывает существенное влияние на устой­ чивость междукамерных целиков при разработке и весьма

Рис. 31. Нарушения междукамерных целиков гор. 207 м рудника «Желтая река»

крепких руд. На руднике «Желтая река» междукамерные целики шириной 8 м, оставленные на горизонте 207 м между отрабо­

танными камерами, простояли без следов заметного нарушения

с 1941 по 1945 г. В 1945 г. при подготовке целиков к массо­ вому обрушению в центральной их части появились продоль­ ные трещины шириной 10—15 см (рис. 31). Вследствие этого были приняты экстренные меры по ликвидации пустот массо­ выми взрывами зарядов в потолочинах и междукамерных це­ ликах.

Весьма сильное давление на рудный массив отрабатывае­ мого этажа оказывают осадка промежуточной толщи пустых пород между параллельными залежами. Предварительная от­ работка залежи в висячем боку, вызывающая обрушение по­ род основного висячего бока, вызывает сильное давление на

41

чает в ряде случаев нормальную их отработку и приводйт к большим потерям и разубоживанию руды.

Горное давление при камерных системах разработки прояв­

ляется также в виде вывалов пород висячего бока, нарушаю­ щих нормальное производство горных работ.

Трещины, кливаж и другие плоскости ослабления в рудном

массиве и вмещающих породах усиливают проявления горного давления и являются причиной обрушения и оседания в очист­ ном пространстве крупных блоков и глыб руды или породы.

Рис. 32. Увеличение с глубиной разработки зоны усиленного горного давле­ ния на шахте «Гигант» Дзержинского рудоуправления в Кривбассе:

1 — разрушенные выработки; 2 — деформированные выработки; 3—эона деформации выра­ боток в руде; 4 — зона смятия пород лежачего бока.

Отметки горизонтов даны над уровнем моря. Действительная глубина работ для гор. 100 м

равна 160 м, для гор. 160 м — 240 м и т. д.

Места проявлений горного давления при камерных систе­ мах разработки, как правило, приурочены к зонам опорного давления и являются следствием концентрации напряжений вблизи горных выработок.

Горное давление, проявляющееся в зоне очистного простран­ ства, сказывается на устойчивости выработок, вынуждает при­

менять усиленное крепление, приводит зачастую к их раздав­

ливанию, обвалам и обрушениям окружающих пород.

Обрушение пород висячего бока участками по мере разви­

тия очистной выемки способствует уменьшению горного давле­ ния. В связи с этим очистную выемку следует развивать по па­

дению в пределах двух-трех этажей, отступая от центра зале­

жи, где деформации прогибающихся пород висячего бока до­

стигают максимума, к флангам.

:i‘2

Производство горных работ с обрушением руды и вмещаю­ щих пород разгружает зону очистной выемки от опорного дав­ ления, однако создает новый источник давления — гравитаци­ онные. силы обрушенных пород, налегающих на руду отраба­ тываемого этажа и породы лежачего бока.

Давление обрушенных пород достигает весьма большой ве­

личины и создает значительные затруднения при разработке

мощных железорудных месторождений в Криворожском бас­ сейне [7, 8 11]. По этой причине происходит раздавливание днищ блоков, отрабатываемых системой этажного обрушения, и выработок в лежачем боку на значительном удалении от кон­ такта с рудной залежью. На рис. 32 показана зона проявления

усиленного горного давления, возрастающая с глубиной на руднике им. Дзержинского в Криворожском бассейне. Раздав­ ливание пород лежачего бока на этом руднике вызывает не­ обходимость уже в настоящее время проходить полевые штреки лежачего бока на расстоянии 80—90 м от контакта с залежью.

Данные об объеме работ по перекреплению выработок и вызываемых этим затратах' на шахте «Гигант» Дзержинского рудоуправления приведены в табл. 3.

Таблица 3

Объем работ и затраты на поддержание выработок откаточного горизонта — 220 м шахты „Гигант1* рудника им. Дзержинского

(введен в эксплуатацию в мае 1954 г.)

43

>: '.■■■'? ‘Л/'

3 — пара дельная залежь

залежей с недостаточно устойчивой рудой и разделяющей их толщей пустых пород приводит к раздавливанию рудных подго­ товительных выработок в процессе их проходки.

Рис. 34. Горное давление, оказываемое включением пустых пород на шахте «Гигант»

Особенно неблагоприятные условия для горных работ соз­ даются в тех случаях, когда в толще обрушенных пород сохра­

няются в неразрушенном состоянии крупные блоки пустых по-

Рис. 35. Выработка, разрушенная горным давлением

род, вклинившихся в рудное тело и оставшихся неразрушен­

ными при выемке окружающей их руды (рис. 34). Такие блоки, опускаясь вместе с обрушенными окружающими их породами или даже в период отработки прилегающей к ним руды, соз­ дают сильное концентрированное давление, приводящее

45

к авариям и катастрофам. Разрушение таких промежуточных массивов вызывает обычное для пород обрушенной толщи пере­ распределение давления. Выработки, попадающие в зону уси-

приходится крепить выработки, которые проходились на верх­ них горизонтах без крепления.

Возрастание напряжений в окружающих горные выработки породах приводит к аккумулированию потенциальной энергии,

переходящей при известных условиях в работу, что сопровож­

46

дается бурными проявлениями горного давления и находит свое выражение в так называемом «стрелянии» горных пород и гор­

ных ударах. Сущность этих явлений рассматривается ниже.

издательство технико-теоретической литературы, 1953.

3Городецкий П. И. Вопросы управления давлением горных пород

всистемах разработки рудных месторождений. Труды совещания по управле­

нию горным давлением. Изд-во АН СССР, Москва, 1938.

4. Динник А. Н., Моргаевский А. Б., Савин Г. Н. Распределе­ ние напряжений вокруг подземных горных выработок. Труды совещания по управлению горным давлением. Изд-во АН СССР, Москва, 1938.

на проявление горного давления при этажном самообрушении. «Горный жур­ нал», 1957, М> 12.

9. Протодьяконов М. М. (старший). Давление горных пород и руд­ ничное крепление, часть 1—2. Госгориздат, 1933.

10.II р о г о д ь я к о н о в М. М. Давление горных пород. Теория руднич­ ного крепления и практические расчеты. Сборник ИГД АН СССР. Вопросы разрушения и давления горных пород. Углетехиздат, 1955.

11.Ривкин И. Д. Горное давление на руднике им. Дзержинского. «Горный журнал», 1958, '№ 10.

12.Руп пеней т К. В. Механические свойства горных пород. Углетех­

издат, 1956.

13.Р у п п е н е й т К. В. Давление и смещение горных пород в лавах полсгопадающих пластов. Углетехиздат, 1957.

14.Руппенейт К. В. Некоторые вопросы механики горных пород

Углетехиздат, 1954.

15.Слесарев В. Д. Обрушение и оседание горных пород, ОНТИ, 1938

16.Стариков Н. А. Разработка рудных месторождений на больших

глубинах. Металлургиздат, 1956.

,17 . Трумбачев В. Ф. Распределение напряжений вокруг горных вы­ работок. Углетехиздат, 1956.

18. Трумбачев В. Ф;, Мельников Е. А. О распределении напря­ жений вокруг подготовительных выработок в зависимости от глубины их за­ ложения. Труды Института горного дела АН СССР, т. 4. Изд-во АН СССР, 1957.

19.Фаерман Е. М. Отражение идей М. М. Протодьяконова в совре­ менных гипотезах горного давления. Сборник ИГД АН СССР «Вопросы раз­ рушения и давления горных пород». Углетехиздат, 1955.

20.Н е s s е 1 b а с h е г S. Е. Jr„ A Method for the Determination of Stresses

around an Opening under Impact Loads. — Quarterly of the Colorado School of Mines, 1951, vol. 46, № I, pp. 145—184.

21. Heywood J. E., Pressure Manifestations at Great Mining Depths on the Witwatersrand. — Bulletin of the Institute of Mining and Metallurgy, 1945,

№586, pp. 593—610.

22.Irving C. J. Some Aspects of Ground Movement. — Mining Magazine, 1946, vol. 75, № 4, pp. 259—261.

47