Способ разгрузки напряженно-деформированного состояния массива при подземной разработке полезных ископаемых удароопасных месторождений

 

Изобретение относится к горной промышленности и может использоваться при проектировании и разработке месторождений, склонных к горным ударам. Способ разгрузки напряженно-деформированного состояния массива при подземной разработке полезных ископаемых удароопасных месторождений включает определение протяженности тектонических нарушений и величину напряжений, взрывание массива горных пород с различными интервалами замедлений. Новым является то, что после определения протяженности тектонических нарушений и величин напряжений последовательно взрывают в массиве заряды ВВ различной массы и определяют местоположение контактов геологических структур после каждого взрыва по формуле. 1 табл., 2 ил.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при проектировании и разработке месторождений, склонных к горным ударам.

Известны способы разработки удароопасных месторождений (см. а.с. N 1370257, 1689643, 1803565), в соответствии с которыми в горном массиве сдвижение тектонических блоков производят взрыванием зарядов ВВ взрывные скважины бурят в границах дайковых тел с их противоположных сторон, массу зарядов ВВ выбирают в соответствии с энергией сейсмической энергии динамических явлений.

Недостатком данных способов является то, что возникает необходимость детального исследования влияния масштабов взрывов на процесс распределения динамических явлений в массиве горных пород для повышения безопасности работ в районах тектонических нарушений.

Наиболее близким к предполагаемому способу является способ (а.с. N 1705593), в соответствии с которым массу ВВ выбирают в соответствии с протяженностью тектонических нарушений и интервалами замедлений.

Недостатком этого способа является то, что не устанавливаются местоположения контактов геологических структур и тектонических нарушений при производстве взрывов.

В изобретении поставлена техническая задача по определению местоположения контактов геологических структур, позволяющих делать заключение о характере перераспределения динамических явлений в массиве горных пород вокруг полостей, образующихся от промышленных взрывов.

Техническая задача решается следующим образом: после определения протяженности тектонических нарушений и величин напряжений в массиве горных пород образуют взрывные скважины, заряжают их BB и производят взрывы с различными интервалами замедлений, последовательно взрывают разнесенные в массиве заряды BB различной массы, а местоположение контактов геологических структур определяют после каждого взрыва по формуле: где r_i приведенные расстояния от эпицентра взрывов до очагов динамических явлений; r_i [(x_i x₀)² + (y_i - y₀)² + (z_i z₀)²]^1/2 (x_i, y_i, z_i) координаты i-го динамического явления; E_i энергия i-го динамического явления, зарегистрированного в промежутке времени [t-τ,t] после заданного взрыва с координатами центра (x₀, y₀, z₀ в декартовой системе координат в момент t_o(t ≥ t_o + τ).

Функция Ω(t) определяется соотношением: Ω(x) = ^1,_x, ^x_x ⁼_≠ ⁰₀ Последовательно взрываемые разнесенные в массиве заряды BB различной массы позволяют определять местоположения контактов геологических структур и делать заключение о характере перераспределения НДС массива.

На фиг. 1 изображено в плане шахтное поле; на фиг. 2 график изменения приведенных расстояний от эпицентров взрывов до очагов динамических явлений во времени.

Предполагаемый способ реализуется следующим образом. Предварительно оценивают напряженное состояние горного массива (σ₁, σ₂) в районе шахтного поля 1. В системах регионального контроля за деструктивными проявлениями горного давления важное место принадлежит шахтным микросейсмическим наблюдениям. Задачей таких наблюдений является прогнозирование удароопасной ситуации с целью, своевременного принятия мер по обеспечению безопасного режима работы горнодобывающих предприятий. При производстве промышленных взрывов с различной массой BB 2 большая доля энергии передается геологическим структурам 3 различного иерархического уровня, приводя последние в движение, а также обуславливая появление индуцированной сейсмоактивности блочных сред. Последнее обстоятельство приводит к тому, что лоцируемые источники динамических явлений 4 различного энергетического уровня имеют высокую корреляционную связь с границами соударяемых геоблоков соответствующего ранга 5. Особенно четко эта связь наблюдается по мере углубления отрабатываемых горизонтов залежей полезных ископаемых. Так, например, для Таштагольского железорудного месторождения с ярко выраженной блочной структурой типа вложения, находящегося в Алтае-Саянском регионе повышенной сейсмической активности, динамические явления 4 наблюдаются с глубины 300 м в форме стреляний, а с глубины 600 м толчков, микроударов и горных ударов.

При производстве промышленных взрывов 2 с сейсмической энергией 10⁶ 10⁸ Дж динамические явления 4, индуцированные взрывами, происходят в основном на расстояниях (30)-(760) м от эпицентра взрывов в интервале времени от 1 мин до 128 ч и более с энергией, изменяющейся в пределах 10² 10⁹ Дж.

На фиг. 2 иллюстрируется типичный характер изменения во времени (t) приведенного расстояния от эпицентра взрыва до очагов динамических явлений (на примере технологического блока N 17, этаж (-210)-(-280) м) в соответствии с предложенной формулой для τ 5 r и шагом дискретизации по t, равным t Из графика следует, что динамические явления 4 удаляются от эпицентра взрыва 2 до окрестности контактов геологических структур 3 и возвращаются к "исходным" позициям (таблица).

Предложенная формула по определению местоположения контактов геологических структур позволяет делать заключение о характере перераспределения динамических явлений в массиве горных пород вокруг полостей, образующихся от взрывов.

r_i [(x_i x₀)² + (y_i - y₀)² + (z_i z₀)²]^1/2 (x_i, y_i, z_i координаты i-го динамического явления; E_i энергия i-го динамического явления, зарегистрированного в промежутке времени [t-τ,t] после заданного взрыва с координатами центра (x₀, y₀, z₀) в декартовой системе координат в момент t_o(t ≥ t_o+τ).

Функция Ω(x) определяется соотношением:
Ω(x) = ^1,_x, ^x_x ⁼_≠ ⁰₀

Формула изобретения

Способ разгрузки напряженно-деформированного состояния массива при подземной разработке полезных ископаемых удароопасных месторождений, заключающийся в том, что определяют протяженность тектонических нарушений и величину напряжений, в массиве горных пород образуют взрывные скважины, заряжают их взрывчатым веществом и производят взрывы с различными интервалами замедлений, отличающийся тем, что после определения протяженности тектонических нарушений и величин напряжений в массиве горных пород последовательно взрывают разнесенные в массиве заряды взрывчатых веществ различной массы и определяют местоположение контактов геологических структур после каждого взрыва по формуле

где приведенные расстояния от эпицентра взрывов до очагов динамических явлений,

координаты i-го динамического явления;
энергия i-го динамического явления, зарегистрированного в промежутке времени [t-τ,t] после заданного взрыва с координатами центра (x₀, y₀, Z₀) в декартовой системе координат в момент t_o(t ≥ t_o + τ), а функция Ω(t) определяется соотношением
Ω(x) = ^1,_x, ^x_x ⁼_≠ ⁰₀ .е

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3