ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения научно-исследовательской работы.

Цель - определение контура общих достижений в исследованиях прогноза и предотвращения динамических проявлений массивов горных пород для поиска новых технологий разработки рудных месторождений.

Предотвращение динамических проявлений массивов горных пород на удароопасных месторождениях полезных ископаемых представляет собой исключительно сложную по технологии решений проблему. По опасности ведения горных работ особенно выделяются железорудные месторождения, приуроченные к области образования и роста молодых гор, к стыкам взаимодействующих литосферных плит, где вследствие активных тектонических процессов происходит их дробление и перераспределение напряжений между блоками.

В глубоких подземных рудниках на естественное поле напряжений, накладывается техногенное поле напряжений, создаваемое ведением горных работ и образовавшимися пустотами. Вследствие наложения друг на друга изменяющихся полей происходит постоянный процесс перераспределения геомеханических напряжений.

На отдельных участках массива горные породы нагружаются до предельного напряжения, их механическое состояние становится не устойчивым. Если потенциальная энергия при этом превосходит сопротивление прочности пород промежутка до горной выработки, то потеря устойчивости сопровождается динамическим разрушением участка, происходит горный удар.

Таштагольское месторождение находится в зоне взаимодействия Евразиатской плиты и Монгольской микроплиты (относящейся к Индийской плите). Месторождение находится в предельно-напряженном состоянии, подвержено сжатию (И.М. Батугина) и относится к I категории удароопасности. Поэтому при отработке шахтных полей предусматриваются определенные технологические меры: раскройка месторождения на шахтные поля и календарный план их отработки, выбор мест заложения стволов, околоствольных и протяженных выработок, создание служб прогноза горных ударов и их предотвращения, а также систем непрерывного и текущего контроля состояния массивов горных пород.

С увеличением глубины, площади и объема горных разработок растет число горных ударов и энергия их проявления.

При разработке рудных месторождений на больших площадях разгрузка массивов пород в сторону образовавшихся пустот сопровождается толчкообразными подвижками микроблоков, составляющими массивы с предельно напряженным состоянием. В местах разломов, трещин и других видов нарушений, выходящих на поверхности горных выработок, можно слышать глубинные щелчки за несколько дней до динамики массива. Если подвижки происходят вблизи поверхностей горной выработки, то наблюдаются разрушения ее бортов и кровли. Интенсивность разрушения массивов вокруг горных выработок в форме вывалов, выбросов, микроударов и горных ударов также связана с активностью тектонических процессов, с силами, действующими в земной коре в районе шахтного поля.

В качестве мер борьбы с горными ударами на основе накопленного опыта используются методы их предотвращения:

1. Для разгрузки напряженного участка массива горных пород, проделывают щели глубиной до 2-3 м;

2. Бурят веерообразно распределенные в массиве пород скважины диаметром 105 мм и глубиной 20 м в количестве десяти и более.

3. На участках массивов пород, отличающихся сложной горно-геологической и горнотехнической обстановкой производят взрывание зарядов в скважинах в нерабочие дни массой от 20-30 кг до 1-12 т;

4. Проведение гидроразрыва пород по имеющимся в массиве трещинам и в узлах возможных подвижек;

5. Рассредоточение проведения массовых взрывов заряда по разным рудным телам.

Проводятся также и другие профилактические меры с применением различных технологий ведения горных работ.

С целью регионального прогноза горных ударов используются системы контроля состояний массивов горных пород шахтного поля, а также инструментальные методы с целью текущего повседневного прогноза удароопасности массивов, согласованные с планом ведения горных пород.

В частности с использованием регистрации электромагнитного поля, оперативного метода фотонной эмиссии, в период с 1983 по 1991 гг. с помощью дозиметров для измерений c- и g- излучений и измерителей фотонной эмиссии в оптическом и радиодиапазонах определены значения фонового излучения по всем горизонтам, исследованы расстояния до зон опорного давления, максимальные значения излучения всех литотипов вмещающих горных пород на всех горизонтах, критические значения фотонной эмиссии вмещающих горных пород и руд на нижних горизонтах, проведены промышленные испытания приборов и способов измерения фотонной эмиссии, включая межведомственные, внедрен в рудники основной прибор ИФЭ-1М, разработана и внедрена в рудники «Методика прогноза степени удароопасности массивов по фотонной эмиссии горных пород».

Установлено, что можно выявить и определить степень опасности блоков размерами, примерно, от R = 25 м до R = 250 м и более, но предотвратить их динамическое проявление невозможно.

Для прогнозирования крупномасштабных тектонических проявлений блоков необходимы многоточечные системы контроля с электромагнитными датчиками.

Определение контура общих достижений исследователями в вопросах прогноза и предотвращения динамических проявлений массивов горных пород выполнено для облегчения поиска новых технологий разработки рудных месторождений.