Физико-механическое обоснование эффективности системы слоевого обрушения глиноподобных пород в условиях Рубцовского месторождения полиметаллов

• Автор: Котляров, Владимир Владимирович
• Шифр специальности: 25.00.22
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 120 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1. Современное состояние ведения очистных работ на Рубцовском руднике. Актуальность исследования
1.1. Общие сведения о разработке Рубцовского месторождения
1.1.1. Общие сведения о месторождении
1.1.2. Горно-геологические особенности месторождения
1.1.3. Основные показатели водных свойств пород и прочностных характеристик пород
1.2. Система очистной выемки
1.3. Анализ опыта гидроизоляции выработанного пространства при твердеющей закладке
1.4. Цели и задачи исследования
2. Исследование влияния увлажнения на физико-механические свойства руд и вмещающих пород Рубцовского месторождения
2.1. Исследование водонасыщения пород в лабораторных условиях
2.1.1. Исследование кинетики водонасыщения ;
2.1.2. Исследование прочности руд и вмещающих пород
2.2. Оценка геомеханического состояния массива фазовофизическим методом
3. Крепление подготовительных и очистных выработок
3.1. Общие сведения о системе слоевого обрушения с выемкой 53 руды заходками
3.2. Особенности условий слоевой выемки при разработке Рубцовского месторождения
3.3. Расчет несущей способности крепи горных выработок
3.3.1. Выбор модели взаимодействия крепи с массивом
3.3.2. Расчет несущей способности стоек крепи

3.3.3
3.4. Расчет параметров межслоевого перекрытия (мата) при очистной выемке
3.4.1. Монтаж и конструкция слоевого перекрытия (мата)
3.4.2. Расчет несущей способности слоевого перекрытия
3.5. Управление горным давлением
3.5.1. Общая организация работ по обрушению кровли
3.5.2. Расчет параметров скважин по обрушению кровли
4. Технико-экономическая оценка системы слоевого обрушения
(ССО)
4.1. Общие показатели эффективности ССО
4.2. Расчет производительности труда ССО
4.2.1. Годовая производительность, режим работы, технологические свойства руды
4.2.2. Производительность труда при ведении горноподготовительных работ
4.2.3. Производительность труда при ведении нарезных работ
4.2.4. Расчет производительности при ведении очистных работ
4.3. Расчет потерь и разубоживания полезного ископаемого
4.3.1. Расчет потерь полезного ископаемого
4.3.2. Расчет разубоживания полезного ископаемого
4.4. Основные технико-экономические показатели ССО
4.5. Исследование зависимости технико-экономических показателей от водонасыщенности массива руды
Заключение
Литература

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы
Рубцовское полиметаллическое месторождение входит в группу месторождений осадочного типа (Зареченское, Корбалихинское, Захаровское, Степное, Таловское). Месторождения осадочного типа характеризуются переслаивающимися пластами глинистых и песчаных сланцев. Структурные разновидности руд: сплошные массивные - 42 %, вкрапленные глиноподобные - 55 %, сплошные вкрапленные - 3 %. Специфика Рубцовского месторождения заключается в том, что при относительно устойчивой руде вмещающие породы весьма неустойчивы и обладают способностью при насыщении влагой увеличиваться в объеме. При этом резко увеличивается горное давление. Опыт разработки месторождения системой горизонтальными слоями с твердеющей закладкой показал, что до 50 % воды, поступающей с закладкой, идет на водонасыщение массива руд и пород. Водонасыщенные руды и породы теряют свои прочностные свойства и значительно усложняют условия разработки. Давление на крепь очистной выработки возрастает с увеличением водонасыщения массива и может привести к полному разрушению крепи. Сохранение естественной влажности или незначительное ее увеличение позволит сохранить прочностные характеристики и устойчивость пород, а значит, обеспечит возможность управления горным давлением в очистных выработках. В этой связи появилась настоятельная необходимость устранить водонасыщение массива технологической водой. Изыскание системы разработки, исключающей дополнительное водонасыщение массива, является актуальной задачей исследования.
Объект исследования - системы разработки рудных месторождений.
Предмет исследования - закономерности изменения свойств и состояния глиноподобных руд и пород при водонасыщении.

Как хорошо заметно на графике (рис. 2.1) длительность этой стадии от 8-
10 до 90 минут. Корреляционный анализ опытных данных показал, что вто-
рая стадия насыщения может быть описана уравнением
1Г2=6,иа, (2.3)
где I - время насыщения, мин.
На второй стадии насыщения также заметна разница в темпах увлажнения размокаемых (а = 0,16) и неразмокаемых (а= 0,03) пород.
Третья стадия насыщения свойственна только породам, снижающим прочность при увлажнении, и отсутствует у неразмокаемых пород типа сплошных полиметаллических руд. На этой стадии происходит медленный линейный рост влажности, который может быть описан уравнением
3=Г2+ к, (2.4)
где / также измеряется в минутах.
Показатель в уравнении соответствует концу второй стадии кинетики. В среднем коэффициент пропорциональности составляет кз — 0,001.
Таким образом, полученные уравнения позволяют количественно оценить кинетику увлажнения горных пород отдельно на всех стадиях. Однако для практического использования результатов исследования не так важно выделять этапы процесса, как количественно оценить общий характер кинетики насыщения различных пород. При этом, наиболее значимыми являются последние стадии насыщения. Кроме того, очевидно, что графики кривых насыщения должны иметь асимптоту, поскольку для любых горных пород заведомо существует предел насыщения.
Исследованиями [15] установлено, что финишные участки кривых насыщения надежно аппроксимируются гиперболической зависимостью вида
IV г1

'Г-7ТТ; <2-5>
где Штах - максимальная влагоемкость горных пород;