Прогноз развития зоны водопроводящих трещин при разработке Яковлевского месторождения богатых железных руд

• Автор: Илюхин, Дмитрий Александрович
• Шифр специальности: 25.00.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 125 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 ОБОБЩЕНИЕ ОПЫТА ПОДРАБОТКИ ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ. АНАЛИЗ ГОРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ЯКОВЛЕВСКГОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ
1.1 Исследование общего механизма образования водопроводящих трещин
1.2 Способы определения высоты зоны водопроводящих трещин
1.3 Метод прогнозирования высоты зоны водопроводящих трещин
1.4 Оценка параметров зоны водопроводящих трещин при разработке железорудных месторождений
ГЛАВА 2 РАССЧЕТ ВЕЛИЧИН ПРОГНОЗНЫХ УГЛОВ СДВИЖЕНИЯ В УСЛОВИЯХ ЯКОВЛЕВСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ С УЧЕТОМ НЕОДНОРОДНОСТИ ПОДРАБАТЫВАЕМОЙ ТОЛЩИ
2.1 Геологическое строение месторождения
2.1.1 Геологическая характеристика осадочной толщи
2.1.2 Геологическая характеристика пород кристаллического фундамента
2.1.3 Гидрогеологическая характеристика месторождения
2.1.4 Обобщённая геологическая и гидрогеологическая модель месторождения
2.2 Общие положения для прогноза зоны сдвижения
2.2.1 Определение углов сдвижения в рудовмещающих породах
2.2.2 Построение прогнозных углов сдвижения в перекрывающих породах
2.2.3 Определение границы зоны опасных сдвижений и деформаций
ГЛАВА 3 ИССЛЕДОВАНИЕ ВЗАИМОСВЯЗИ ПАРАМЕТРОВ ЗОНЫ СДВИЖЕНИЙ И ДЕФОРМАЦИЙ
3.1 Подземная наблюдательная станция
3.1.1 Локальная подземная наблюдательная станция
3.1.2 Принцип получения вертикальных смещений (оседаний) и деформаций кривизны из периодических нивелировок глубинных реперов
3.1.3 Схемы локальных подземных станций с учетом принципа «трех скважин»
3.1.4 Инструментальные наблюдения на локальных подземных станциях
3.1.5 Контроль опорных реперов
3.1.6 Анализ данных мониторинга на подземной наблюдательной станции
3.2 Поверхностная наблюдательная станция
3.2.1 Конструкции поверхностных реперов
3.2.2 Анализ данных поверхностного мониторинга
3.3 Определение вида зависимости основных параметров сдвижения
3.4 Учет слоистости подработанной толще при оценке распределения кривизны в подработанной толще

ГЛАВА 4 РАСЧЕТ ВЫСОТЫ ЗОНЫ ВОДОПРОВОДЯЩИХ ТРЕЩИН С УЧЕТОМ СВОЙСТВ ПОДРАБОТАННОГО МАССИВА И ОБОСНОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РАЗРАБОТАННОЙ МЕТОДИКИ
4.1 Переход от граничной кривизны к граничной горизонтальной деформации
4.2 Определение верхней границы зоны водопроводящих трещин по данным наблюдений за сдвижением глубинных реперов
4.3 Вывод зависимости граничной горизонтальной деформации от содержания глинистых пород в подрабатываемой толщи
4.4 Оценка высоты распространения зоны водопроводящих трещин с учётом физико-механических свойств пород
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы исследования. Г идрогеологические условия месторождения характеризуются как сложные в связи с наличием в разрезе пяти водоносных горизонтов. Водоносные горизонты разделены водоупором (глинами мощностью до 43 м) на два гидравлически изолированные комплекса: надкелловейский и подкелловейский. Нижний комплекс
(подкелловейский) представлен нижнекаменноугольным водоносным горизонтом осадочной толщи и руднокристаллическим водоносным горизонтом рудо вмещающей толщи. Исследованиями установлено, что основное участие в обводнении горных выработок принимают эти водоносные горизонты. Оба горизонта гидравлически связаны между собой, однако наличие глинистых отложений в подошве нижнекаменноугольного горизонта мощностью до 31 м, а также плотных переотложенных руд и карбонатизированных бокситовых образований в кровле руднокристаллической толщи мощностью до 60 м, затрудняют взаимосвязь указанных горизонтов. Работы по водопонижению в руднокристаллическом горизонте подтвердили, что подпиткой с каменноугольного горизонта можно пренебречь. В этой связи важное значение приобретает защита от образования техногенных водопроводящих трещин в разделительной водоупорной толще вследствие деформаций от ведения очистных работ. В систему защиты этого водоупора и рудника от подземных вод также входит предохранительный целик над очистным полем до подошвы каменноугольного водоносного горизонта, мощностью не менее 65 м.
На руднике принята слоевая система разработки с закладкой выработанного пространства твердеющими смесями. В настоящее время отрабатывается первый слой, который в дальнейшем будет являться защитной потолочиной при отработке нижележащих слоев. За счёт недозакладки выработанного пространства, достигающего величин 0,4 м и более, в оставленном целике развиваются процессы сдвижения и деформаций горных пород с образованием зон техногенных водопроводящих трещин.

370м и гор. -425м. В качестве глубины горных работ Н для рудовмещающих пород взята глубина гор. -425м под относительным водоупором (рисунок 1). При среднем угле наклона залежи БЖР а = 58° площадь полной подработки определится по формуле
S0 = Н2- Sin а (2.2)
и составит 9633 м .
Углы сдвижения при неполной подработке рекомендуется принимать равными углам сдвижения при полной подработке плюс соответствующая поправка за неполную подработку:
|Зи = Р + А(Зи; (2.3)
Рш=р1+Др1Ш (2-4)
6и = 5 + Д5и. (2.5)
Поправка Дри вычисляется по формуле
Дри = Др/100%-(90° - р), (2.6)
где Р - угол сдвижения в висячем боку залежи при полной подработке, определяемый по таблице 17 [57]; ДР - поправочный коэффициент,
определяемый по таблице 25 [57].
Поправка ДРш вычисляется по формуле
Дрш = Др,/100%-( а - р,), (2.7)
где pi - угол сдвижения в лежачем боку залежи при полной подработке,
определяемый по таблице 17 [57]; ДР] - поправочный коэффициент,
определяемый по таблице 26 [57].
Поправка Дбц вычисляется по формуле
Д8и = Д5/100%-(90°-6), (2.8)
где 8 - угол сдвижения по простиранию залежи при полной подработке, определяемый по таблице 17 [57]; Д6 - поправочный коэффициент,
определяемый по таблице 26 [57].