Прогнозирование изменения инженерно-геологических условий при ведении очистных работ на Яковлевском руднике : Яковлевское месторождение богатых железных руд, КМА

• Автор: Феллер, Екатерина Николаевна
• Шифр специальности: 25.00.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 241 с. : ил.

ГЛАВА 4 ПРИНЦИПЫ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ИНЖЕНЕРНОГЕОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ПРИ ВЕДЕНИИ ГОРНЫХ РАБОТ НА ЯКОВ ЛЕВСКОМ РУДНИКЕ
4.1 Специфика образования и развития гравитационных процессов в подземных выработках Яковлевского рудника
4.2 Определение критериев прогнозирования геофильтрационных процессов с помощью испытаний на больших моделях
4.3 Прогнозирование прорывов подземных вод в горные выработки Яковлевского рудника
4.3.1 Обоснование методов прогнозирования изменения инженерно-геологических условий при эксплуатации месторождений полезных ископаемых под водными объектами
4.3.2 Факторы формирования прорывов подземных вод из нижнекаменнуогольного водоносного горизонта в горные выработки на горизонте -370 м
4.3.3 Расчет величины предельно-допустимого напора как критерия для прогнозирования прорывов вод из нижнекаменноугольного горизонта в горные выработки на Яковлевском руднике
4.4 Выводы по главе
ГЛАВА 5 СИСТЕМАТИЗАЦИЯ И ЗОНИРОВАНИЕ НАБЛЮДАЕМЫХ И ПРОГНОЗИРУЕМЫХ ИНЖЕНЕРНОГЕОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ НА ЯКОВЛЕВСКОМ РУДНИКЕ
5.1 Систематизация инженерно-геологических процессов на Яковлевском руднике
5.2 Зонирование горизонтов -370 м и -425 м по степени активности формирования инженерно-геологических процессов
5.3 Мероприятия для повышения безопасности ведения горных работ
на Яковлевском руднике
5.4 Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность. Яковлевское месторождение КМА Белгородского железорудного района относится к крупнейшему по разведанным запасам (9,6 млрд.т.) высококачественных руд с содержанием железа более 60 %. Сравнительный анализ инженерно-геологических и гидрогеологических особенностей железорудных месторождений в химических корах выветривания допалеозойского периода: Криворожского бассейна (Украина), провинции Хамерсли (Автралия), района Ноамунди (Индия), района Минас-Жерайс (Бразилия) и месторождения Нимба (Африка) дал возможность установить уникальность условий разработки Яковлевского месторождения, которая ведется на глубинах более 600 м под неосушенными высоконапорными водоносными горизонтами, в условиях дренажа только рудного тела.
Изучением инженерно-геологических и гидрогеологических особенностей Яковлевского месторождения, которое началось еще в 50-х гг. XX в., занимались С.И. Чайкин, A.A. Саар, А.Н. Цибизов, С.П. Бабушкин,
С.П. Прохоров, Г.Г. Скворцов, В.А. Мироненко, И.П. Иванов и др.
Ведение горных работ на Яковлевском месторождении в сложных условиях должно обеспечивать их эффективность и безопасность, в том числе, предупреждение прорывов подземных вод и загрязнения водоносных горизонтов в разрезе Яковлевского рудника, поскольку часть дренируемых подземных вод рекомендована к использованию в качестве лечебных минеральных вод трех типов, а также учитывать экологические вопросы, связанные с сохранением черноземных почв.
Разработка Яковлевского месторождения ведется с применением комбинированной системы в нисходящем порядке с селективным извлечением богатых железных руд (БЖР) и полной закладкой выработанного пространства твердеющими смесями. За 2013 г. на Яковлевском руднике было извлечено более 1 млн.т. руды. В дальнейшем планируется рост добычи БЖР до 2 млн.т. и в 2016 г. - 4,5 млн.т.
С увеличением объемов добычи БЖР и осушением рудного тела меняются инженерно-геологические условия Яковлевского рудника, наблюдается формирование и развитие опасных процессов в подземных выработках, прогнозирование которых служит основой для повышения безопасности ведения горных работ.
Прогнозированию инженерно-геологических условий месторождений полезных ископаемых посвящены труды С.П. Бабушкина, Г.К. Бондарика, В.Т. Глушко, Г.А. Голодковской, Г.С. Золотарева, И.П. Иванова,
Г.Н. Кузнецова, С.Т.Кузнецова, В.Д. Ломтадзе, Н.В. Мельникова,
В.А. Мироненко, М.Е. Певзнера, С.П. Прохорова, К.В. Руппенейта,
В.Л. Свержевского, Г.Г. Скворцова, Б.В. Смирнова, Г.Л. Фисенко,
В.В. Фромма и др. ученых.
Цель работы. Прогнозирование формирования и развития природнотехногенных процессов для повышения безопасности ведения горных работ в сложных инженерно-геологических и гидрогеологических условиях Яковлевского рудника под неосушенными высоконапорными водоносными горизонтами.
Задачи исследований
1. Совершенствование научно-практических положений
прогнозирования изменения инженерно-геологических условий в подземных выработках Яковлевского рудника.
2. Разработка и совершенствование критериев прогнозирования перехода БЖР и вмещающих их пород в неустойчивое состояние под действием природно-техногенных факторов и увеличения объемов добычи.
3. Систематизация инженерно-геологических процессов
Яковлевского рудника с учетом технологии ведения горных работ, в том числе селективного извлечения богатых железных руд с полной закладкой

карбонатизацией (1^ж = 10-40 МПа); III тип - руды с глинистым цементом, (Ксж = 2-10 МПа); IV тип - рыхлые руды, наиболее богатые по содержанию железа и одновременно наименее прочные, сопротивление сжатию не превышает 2 МПа. Эти руды обладают высокой пористостью до 50 % иногда макропористостью и характеризуются как водонеустойчивые [24, 30, 31, 145, 146, 147]. В целом по месторождению на долю руд I типа приходится около 50%, остальная часть на руды И, III и IV типов.
К рудам и вмещающим их породам приурочен руднокристаллический водоносный горизонт, который в настоящее время осушен до нижней границы ведения горных работ. Следует отметить, что начала вскрытия Яковлевского месторождения напоры руднокристаллического горизонта составляли 450 - 455 м (см. рисунок 1.20) [3, 75].
Рудную залежь перекрывает толща пород каменноугольного, юрского, мелового, неогенового и четвертичного возраста, к которой приурочено шесть напорных водоносных горизонтов. Особое внимание заслуживает неосушенный высоконапорный нижнекаменноугольный горизонт, залегающий непосредственно на рудном теле, с первоначальными напорами 400 - 425 м (см. рисунок 1.20), которые к 2014 г снизились до 370 м. [4, 75]
Таким образом, анализ крупнейших железорудных месторождений кор химического выветривания показал, что наиболее сложными инженерногеологическими и гидрогеологическими условиями характеризуется Яковлевское месторождений богатых железных руд, расположенное на территории России. В настоящее время ведение очистных работ на Яколевском руднике ведется под неосушенным высоконапорным водоносным горизонтом с оставлением водозащитного целика, сложенного преимущественно слабыми водонеустойчивыми рудами, в связи с чем, возникает необходимость прогнозирования формирования и развития опасных инженерно-геологических процессов, в первую очередь, прорывов подземных вод для обеспечения безопасного ведения горных работ.