ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения научно-исследовательской работы.

Известно, Таштагольское железорудное месторождение является одним из наиболее опасных по горным ударам рудников. Главные составляющие геотектонического поля напряжений вне зоны влияния очистных работ ориентированы в северо-западном направлении и составляют 2,5…3,5 gН и более.

В массивах пород вокруг горных выработок, в том числе и стволов, накапливаются потенциальные энергии упругих деформаций. Динамические проявления массивов вмещающих пород происходят при активном ведении горных работ, влияние которых на величины деформаций распространяется до расстояний 50 м и более.

В июле 1988 г. в грузовом квершлаге горизонта -140 м в районе стволов «Западный» и «Сибиряк» произошло два толчка с энергией 2 Ч10 ⁵ и 3 Ч10 ⁸ Дж. В стволе «Западный» было нарушение бетонной крепи в виде заколов. В августе 1988 г. в порожняковом квершлаге на горизонте -140 м произошел толчок с энергией 10 ⁵ Дж. (Еременко А.А., Матвеев И.Ф., Ваганова В.А. Результаты исследований НДС массива в районе шахтных стволов Таштагольского месторождения // Совершенствование подземной разработки месторождений. Кемерово: КузПИ, 1990. - С. 103-105).

На основании ранее выполненных исследований ЭМИ массивов вмещающих горных пород при их различных динамических состояниях были установлены критические величины объемной плотности энергии и интенсивности фотонной эмиссии, характеризующие начало разрушения участков массива пород, которые приведены в табл.

Таблица

Критические значения объемной плотности энергии и интенсивности излучения
фотонов удароопасных участков массивов горных пород (гор. -140 м, гор. -210 м)

Примечание: 1К, 2К, 3К - категории удароопасности.

Объемные плотности энергий горных пород можно рассчитывать с использованием результатов анализа минерального и химического состава. Удельные энергии химических связей в порядке перечисления пород в табл. составляют от 1150 до 680 Дж/м ². Удельные энергии с учетом атомных связей составляют от 9,9 Ч10 ⁴ё1,28 Ч10 ⁶ Дж/м ² до 1,16 Ч10 ⁵ё1,59 Ч10 ⁷ Дж/м ².

Исследования окрестностей стволов с применением регистрации фотонной эмиссии за июнь-август 1998 г. выполнялись на горизонтах -140 м, не устойчивая по величине, близкая ко второй категории удароопасности состояние массивов появлялось и исчезало дважды.

На горизонте -210 м массивы в окрестности ствола имели состояние, представленное на рис. По величинам интенсивностей фотонной эмиссии состояние участка массива должно быть отнесено к третьей категории, но с учетом объема, в котором накапливалась энергия - в глубину массива и по обе стороны от скважины на 12-15 м - она являлась опасной.

Таким образом, с применением методов электрометрии и фотонной эмиссии, данных сейсмостанций и расчетных данных можно предсказывать динамические состояния массивов около ствольных районов на горизонтах, но между ними остается не контролируемый промежуток высотой около 70 м.

Измерениями фотонной эмиссии в ультрафиолетовом диапазоне частот прибором ИФЭ-2 с движущегося лифта отмечены сигналы с места образования трещин и заколов.

Выявление размеров блоков, которые пересекает ствол можно с помощью измерителя фотонной эмиссии в радиодиапазоне на фиксированных частотах

l_ф. = 2 pa^-kr_к

где r_к - размер блока (радиус взаимодействия).

Для блоков размерами 2,55…350 м и более номера диапазонов составляют
k = 7,8. Зная размер блока, можно рассчитать его энергию связи (разрушения). Что вместе с данными сейсмостанций позволит прогнозировать состояние массивов пород вокруг стволов рудника.

Рис. Результаты измерений фотонной геоэмиссии в массивах,
нагруженные участки которых имеют большие размеры:

а - скважина пробурена по скарнам и руде в т.30 м от руддвора
на гор. -210 м, 16.08.89, ii категория.