Анализ динамической активности в массиве пород Таштагольского месторождения и ее связи с производственными процессами

(сжатие), в горизонтальной (- 40)мм (сжатие), после специального- (-33) мм и (- 4) мм, соответственно. Таким образом, общая вертикальная деформация составила (-68 мм), горизонтальная (-37) мм. В центральной части орта вертикальные деформации составили (-27) мм, горизонтальные по трем замерам (-7 мм) после технологических и (- 42) мм (вертикальные) после специального массового взрыва. Общая вертикальная деформация (-69) мм. Восточная часть орта более однородная по геологическому строению менее реагировала на массовые взрывы. После технологических взрывов суммарные деформации в восточной части составили (+3) в вертикальной и (+4) мм - в горизонтальной плоскостях, после специального- (-6) и (-20) мм, соответственно.

В результате динамических проявлений горного давления после взрывов в западной части орта, где состояние породного массива осложнено пересечением пологого нарушения и диагонального разлома, образовались трещины в бетоне и сколы в своде кровли. В цен-

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

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

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

4. Временная методика прогноза горных ударов вызванных возмущающим воздействием массовых взрывов. - Новосибирск: СО. ИГД АНСССР, 1991. - с. 44.

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

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

тральной и восточной части нарушения крепи в виде трещин, сколов, так же имели место, но гораздо в меньших объемах. Следует отметить, что в целом крепь орта не подвергалась разрушению и горных ударов в орту не было.

Подобные значения деформаций крепи зарегистрированы и в других ортах шахты при производстве массовых взрывов.

Более сложная ситуация имела место в орту №10 гор.(-280) м после горного удара, вызванного специальным массовым взрывом по блоку № 13 в этаже (-280)^(-210) м. Деформация крепи на некоторых участках доходила до 500^800 мм в горизонтальной плоскости. Крепь разрушалась с локальными горными ударами.

Таким образом статические и динамические процессы в массиве пород, инициируемые массовыми взрывами, оказывают воздействие на бетонную и железобетонную крепь горных выработок, вызывая в ней деформационные процессы, способные привести к разрушению крепи и проявлению горных ударов.

---------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

7. Ханукаев А.Н. О закономерностях распределения волн напряжений в твердых горных породах при взрывании одиночных и групповых удлиненных зарядов // Проблемы разрушения горных пород взрывом (Материалы научного совета по физико-техническим проблемам разработки полезных ископаемых ОНЗ АН СССР). - М.: Недра, 1967. - с. 33-44.

8. Будько В.М., Закалинский С.К., Рубцов С.К. и др. Совершенствование скважинной отбойки. - М.: Недра, 1981. - 199с.

9. Герман Е.Н., Пергамент В.Х. Сравнительная оценка сейсмического действия короткозамедленных взрывов по данным прямых измерений и моделирования на ЭВМ // Сейсмика промышленных взрывов. Взрывное дело: Сб. № 85/42, НТГО, - М.: Недра, 1983. - с. 39-48.

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

— Коротко об авторах ----------------------------------------------------------

Матвеев Игорь Федорович - кандидат технических наук, Таштагольский рудник ООО «Кузнецкий ГОК».

© И.Ф. Матвеев, 2004

УДК 622.272 И. Ф. Матвеев

АНАЛИЗ ДИНАМИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ В МАССИВЕ ПОРОД ТАШТАГОЛЬСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ И ЕЕ СВЯЗИ С ПРОИЗВОДСТВЕННЫМИ ПРОЦЕССАМИ

Гаштагольское месторождение является единственным среди крупных месторождений Сибири, на котором имеют место все виды горных ударов от стреляний до горнотектонических.

За период с 1987 по 2000 год сейсмостанцией ''Таштагол'' было зарегистрировано в пределах шахтного поля месторождения 5361 динамическое проявление горного давления с энергией от 1Е-01 до 1Е+09 Дж (см. табл. 1). Число событий в год изменялось то 133 до1170, а их суммарная годовая энергия от 3,2Е + 07 до 5,3Е + 09 Дж. Значительный рост числа динамических проявлений горного давления в 1990 году объясняется работой по настройке аппаратуры сейсмостанции, а так же началом отработки этажа (-280)- (-210) м.

Характерной особственностью динамической активности за период 14 лет является рост общего количества динамических проявлений по годам, причем, начиная с 1997 года, почти в

2 раза по отношению к показателям 1988 1995 годов, за исключением 1990 года. Причиной этому служит расширение фронта работ на горизонтах (-210) м и (-280) м с началом отработки рудных тел 14 и 16.

По данным табл. 2 2021 динамическое событие, или 37,7 % от их общего количества, произошло за период с 8 часов утра воскресений до 8 часов утра понедельников и только 386 или 7 % - за субботы. Что касается суммарной энергии динамических событий, то наибольшее ее количество (4,07Е + 09Дж или 77,5 %) выделилось при динамических событиях в воскресные дни и наименьшие (2,5Е + 07 Дж или 0,5 %) за пятницы и почти столько же за субботы. Суммарное суточное количество динамических проявлений и их суммарная энергия снижаются от воскресенья до субботы.

Порядок распределения суммарного количества динамических проявле-ний горного давления за период с 1987 по 2000 год по часам суток (см. табл. 3 ) характеризуется резким ростом числа событий в период времени с 8 до 9 час. и с 12 до 13 час., а так же их незначительным увеличением с 9 до 11 час. и с 13 до

16 час., при этом характер распределения событий с 8 до 11 час и с 12 до 16 час имеет тенденцию к непрерывному снижению их числа.

В табл. 4 представлены данные о порядке распределения по дням недели суммарного количества наиболее сильных динамических проявлений горного давления с энергией 7-9 класса, способных вызывать серьезные разрушительные последствия в горных выработках. Согласно таблице 19 из 37 или более 51 % динамических событий с энергией 7-9 класса имели место в воскресные дни, в том числе и единственное событие 9 класса энергии.

Для определения основных закономерностей распределения гипоцентров динамических проявлений горного давления в массиве пород месторождения в приделах шахтного поля, очаги гипоцентров 2015 проявлений горного давления в динамической форме (59,4 % от общего количества) за период с 1987 по 1996 годы с явно установленными координатами были нанесены, согласно значений координат, на планы горизонтов. На каждый план горизонта наносился гипоцентр только того события, высотная отметка которого отличалась от высотной отметки горизонта не более чем на ±35 м. Было подсчитано количество гипоцентров событий, попадающих в контуры породного или рудного массива, а так же на контакт руда - порода (см. табл. 5). Установлено, что наибольшее (почти три четверти) число динамических событий происходит

Годы Количество проявлений горного давления Суммарная энергия проявлений, Дж Величина энергии проявлений на одно динамическое событие, Дж.

общее с энергией > 1* 102 Дж общее с энергией >1- 102 Дж

1 2 3 4 5 6

1987 300 293 °о со 2 7,7 • 105 7,8 • 105

1988 133 133 °о «о 1,1 • 106 1,1 • 106

1989 293 140 6,7 -107 2,3 • 105 4,8 • 105

1990 1170 290 °о 40 3, 3,1 • 105 1,2 • 106

1991 256 189 °о с* 3, 1,3 • 106 1,7 • 106

1992 295 187 °о 5 60 ,7 2,7 • 106

1993 204 179 "о ,2 3, 1,5 • 105 1,8 • 105

1994 284 187 1,4 -108 4,9 • 105 7,5 • 105

1995 205 145 0 ,4 5 2,6 • 105 3,7 • 105

1996 247 217 1,1 -108 4,4 • 105 5,1 • 105

1997 533 266 4,32 -107 8,1 • 104 1,6 • 105

1998 436 232 8,46 -108 60 ,9 60 ,6 3,

1999 498 295 2,37 -109 60 ,8 4, 8 • 106

2000 507 194 2,65 -107 40 С* 5 1,4 • 105

Итого 5361 2947 5,25 -109 * 9,8 • 105 60 ,8

*- на одно динамическое событие за период с 1987 по 2000 год в среднем

Таблица 2

Распределение суммарного количества динамических проявлений за 14 лет и суммарной энергии проявлений по дням недели

Параметры Дни недели

1

Суммарное количество динамических проявлений, шт. 2021 997 520 519 474 445 386

Суммарная энергия динамических проявлений, Дж/класс 4,07 • 109 3,43 • 108 1,82  108 2,51  108 8,4 3,36 • 108 2,54 • 107 3,72 • 107

9,61 8,54 8,26 8,53 7,4 7,57

Величина энергии проявлений на 1 проявление (в среднем), Дж. 2-106 3,4405 3,5105 4,8405 7,1105 5,7404 9,6404

Таблица 3

Распределение суммарного количества динамических проявлений горного давления за период с 1987 по 2000 год по часам суток

Период времени, час. Кол-во прояв- лений, шт. Период времени, час. Кол-во прояв- лений, шт. Период времени, час. Кол-во прояв- лений, шт. Период времени, час. Кол-во прояв- лений, шт.

0-1 112 6-7 151 12-13 926 18-19 186

1-2 111 7-8 150 13-14 319 19-20 148

2-3 135 8-9 568 14-15 259 20-21 162

3-4 119 9-10 297 15-16 230 21-22 182

4-5 117 10-11 191 16-17 157 22-23 200

5-6 124 11-12 169 17-18 178 23-24 Итого 170 5361

Таблица 4

Распределение по дням недели суммарного количества динамических проявлении с энергией 7-9 класса за период с 1987 по 2000 год

Класс энергии динамических проявлений Суммарное количество проявлений, шт. Итого

воскр. ПОН. вторн. среда четв. пятн. субб.

7 14 3 2 5 5 0 0 29

8 4 1 1 0 1 0 0 7

9 1 0 0 0 0 0 0 1

7-9 19 4 3 5 6 0 0 37

Таблица 6

Распределение суммарного количества проявлении горного давления в динамической форме за период с 1987 по 2000 год

Показатели Горизонт

Ед. изм. ± 0 -70м -140м -210м -280м -350м всего

Число проявлений за 1987- шт 7,2 223 471 414 275 78 1533

1993 г.г. % 4,7 14,5 30,7 27 17,9 5,2 100

Число проявлений за 1994- шт 23 43 95 146 127 78 512

1996 г.г. % 4,5 8,4 18,6 28,5 24,8 15,2 100

Число проявлений за 1997- шт 19 109 262 483 585 366 1824

2000 г.г. % 1 6 14,4 26,5 32 20,1 100

Всего за 1987-2000 г.г. шт 114 375 828 1043 987 522 3869

% 3 9,7 21,3 27 25,5 13,5 100

Таблица 5

Распределение числа динамических проявлений по их местоположению в массиве пород

Энергия прояв- Местоположение очагов динамических проявлений

лений, Дж породный массив руда и контакт руда-порода всего

Шт % Шт % Шт %

101 437 70 184 30 621 100

102 426 69 189 31 615 100

103 341 76 108 24 449 100

104 152 72 60 28 212 100

105 47 72 18 28 65 100

106 24 73 9 27 33 100

107 16 84 3 16 19 100

108 1 100 - - 1 100

Итого 1444 72 571 28 2015 100

в породном массиве и только одна четверть - в рудном.

Что касается проявлений горного давления с энергией 1Е + 07 - 1Е + 09 Дж, которые обычно сопровождаются разрушительными последствиями в горных выработках, то за период с 1987 по 2000 годы из 21 события этих классов энергии с установленными координатами 17 или 81 % произошли в породном мас-сиве,4 или 19 % - на контакте руда-порода. Из

3 проявлений горного давления с энергией от 1Е + 08 до 9,9Е + 0,8 Дж с установленными ко-

ординатами все произошли в породном массиве. Одно динамическое событие с энергией 9 класса имело место на контакте руда-порода. Таким образом, породный массив месторождения обладает более высоким потенциалом к возникновению проявлений горного давления в динамической форме, чем рудный.

Анализ распределения гипоцентров динамических проявлений горного давления в массиве пород показал, что оно носит не хаотичный, характер, а обусловлено строением массива и процессами, происходящими в нем. Ес-

ли соединить близлежащие проекции гипоцентров событий между собой прямыми линиями, то на плане горизонта четко проявляется система фигур неправильной формы с границами, проходящими главным образом по геологическим нарушениям, дайкам, контактам пород. Данные фигуры можно рассматривать как проекции структурных блоков массива пород на план горизонта, а Западную и Восточную границы структурных блоков, проходящие в массиве пород параллельно контуру рудной зоны, - как активизирующиеся границы зоны сдвижения пород от влияния очистных работ.

В табл. 6 представлены данные о порядке распределения суммарного количества динамических проявлений горного давления за период с 1987 по 2000 год по их высотным отметкам с привязкой к высотным отметкам горизонтов. Событие считается относящимся к высотной отметке данного горизонта, если высотная отметка события равняется отметке горизонта ± 35 м. Согласно таблице основная масса проявлений горного давления была зарегистрирована за этот период времени в пределах отметок ± 0 - (-350)м. Наибольшее число событий приурочено к отметке горизонта (-210) м, чуть меньше- горизонтов (280) м и (-140) м. В целом 73,8% от общего количества динамических проявлений горного давления были связаны с горизонтами (-140)м, (-210) м и (-280) м, где в этот период велись основные горные работы. В табл. 6 не учтено незначительное число динамических событий с высотными отметками более +35 м и менее (-385) м.

Общий анализ динамической обстановки на Таштагольском месторождении позволил выявить следующие основные особенности процессов проявления горного давления в динамической форме:

- рост суммарного количества динамических проявлений горного давления по годам связан с расширением фронта работ на действующих горизонтах и понижением через 5-7 лет горных работ на один этаж;

- поскольку наибольшее число динамических проявлений горного давления за 14 лет имело место в воскресные дни, при этом их максимум наблюдался с 8 до 9 ис 12 до 13 часов, следовательно значительное влияние на геоди-намическую обстановку в массиве пород месторождения оказывают технологические и специальные массовые взрывы, которые проводятся в воскресные дни в 8 и 12 часов соответственно;

- породный массив обладает более высоким потенциалом к проявлению горных ударов, чем рудный;

- гипоцентры проявлений горного давления в динамической форме приурочены главным образом к контактам пород, даек, геологическим нарушениям, к местам пересечений данных геологических структур с горными выработками;

- 73.8 % проявлений горного давления в динамической форме произошло на участке массива пород с высотными отметками (105) - (-315) м, что соответствует высотным отметкам основного района производства горных работ, а следовательно именно горные работы определяют динамическую активность на месторождении.

— Коротко об авторах ----------------------------------------------------------

Матвеев Игорь Федорович - кандидат технических наук, Таштагольский рудник ООО «Кузнецкий ГОК».