ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения научно-исследовательской работы.

Эксперименты проводились в условиях подземных шахт Кон­стантиновского и Таштагольского месторождений.

В шахте № 6 Артемовского РУ (Константиновское месторожде­ние) глубина нижнего горизонта составляет 350 м. Очистные работы ведутся в ходе проведения горных выработок методом взрыва неболь­ших порций ВВ (в среднем на глубину 1,8 м). Вмещающими породами массивов являются кварцевые диориты, габбро-диабазы, доломиты, мраморизованные известняки. В скважинах, пробуренных в бортах нижнего гор. 6, наблюдается фоновое свечение, по характеру с неболь­шими флуктуациями мощности излучения с длительностью от долей до нескольких секунд и с появлением редких небольших импульсов. Мак­симальная мощность излучения составляет 1 Ч10 ^-13 Вт. Однако измене­ния параметров фотонной эмиссии незначительны, поскольку механи­ческие напряжения, создаваемые давлением вышележащих слоев пород, по своим значениям значительно меньше напряжений, возникающих в массивах глубоких шахт, а активность ведения горных работ вызывает только шелушение кровли и заколообразование. Стреляний с бортов выработок, толчков в массиве и микроударов не наблюдалось, кроме вывала трещиноватого мраморизованного известняка в квершлаге.

Вследствие этого, сделан вывод, что уровень изменения ФЭ не позво­ляет её использования для предсказаний состояний массивов данной шахты, но пригоден для исследования физических свойств и состояний локальных участков пород. С увеличением глубины ведения горных работ метод ФЭ может использоваться также для прогноза динамики массивов пород в шахте № 6 Артемовского РУ.

Основные исследования ФЭ, эффективного сопротивления и дру­гих физических свойств горных пород в натурных условиях проводи­лись в шахте Таштагольского РУ, в которой горные работы ведутся на глубине 10 ³ м, рис. 1.

Средняя плотность горных пород Таштагольского месторожде­ния равна (3 ё5) Ч10 ³ кг/м ³. Если учесть, что предельная величина проч­ности при разрушении образцов пород с помощью механического прес­са методом диаметрального сжатия составляет (1,6 ё3) Ч10 ⁷ Па, то можно установить, что величина вертикальной составляющей горного давления, равная (3 ё5) Ч10 ⁷ Па, на уровне нижних горизонтов по своему зна­чению должна достигать значения пределов прочности горных пород. Кроме вертикального давления действуют нагрузки, создаваемые тек­тоническими процессами, превосходящими вертикальную нагрузку на отдельных участках в 2,5 раза, массовыми взрывами.

Средняя величина отбиваемой рудной массы при массовом взры­ве в шахтах Горной Шории составляет 3 Ч10 ⁸ё1 Ч10 ⁹ кг. В нескольких ки­лометрах от шахтного поля находятся участки подвижек крупных бло­ков (очаги землетрясений).

При одновременном действии нескольких факторов на отдельных участках массива вокруг горных выработок, расположенных от дневной поверхности на глубине
500 м и ниже, результирующее давление по данным лабораторных опытов достигает величины предела прочности пород. Предельная величина нагрузки при разрушении образцов пород с помощью механического пресса методом сжатия составляет около 4 Ч10 ⁸ Па и около 3 Ч10 ⁷ Па при разрушении методом растяжения. Одна­ко, на больших глубинах происходят превращения химических связей, которые повышают прочность пород до 5 Ч10 ⁹-3 Ч10 ¹⁰ Па.

Экстремальные проявления горного давления в рудных шахтах характеризуются двумя сопровождающими их физическими факторами - это взрывоподобное разрушение локальных участков пород и большая интенсивность электромагнитного излучения. Например, гор­ный удар на шахте Таштагольского РУ 25 декабря 1982 года произ­вёл разрушения примерно в сорока горных выработках на площади в 2 га и высотой в 70 м, охватив два горизонта -140 м и -210 м. В 1986 году в орте 10 горизонта
-140 м очевидцы наблюдали микроудар, который сопровождался звуком и световой вспышкой типа молнии.

Рис. 1. Сопоставительные измерения, проведенные 23.01.91 г.
(а, б, в) на гор. -280 м методами электрометрии и фотонной эмиссии
по скважинам (датчик закрыт линзой):

а - орт 25, борт северный, скарны, 3-я категория;

б - СВШ, орт 18, 0-5 м - туфосланцы, 5-7 м - сиениты, iii категория;

в - орт 14, борт северный, 0-4,5 м - руда, 4,5-7,5 м - скарны, iii категория;

г - орт 24, забой, руда, - i категория, 26.12.90 г.