Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по земле
На правах рукописи
Еременко Виталий Андреевич
Обоснование параметров геотехнологии освоения удароопасных железорудных месторождений Западной Сибири
Специальность 25.00.22 Ч Геотехнология
(подземная, открытая и строительная)
Специальность 25.00.20 - Геомеханика, разрушение горных пород,
рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени
доктора технических наук
Новосибирск, 2010
Работа выполнена в Институте горного дела Сибирского отделения
Российской академии наук
Научный консультант Ч академик РАН
Курленя Михаил Владимирович
Официальные оппоненты: доктор технических наук
Айнбиндер Игорь Израилевич
доктор технических наук
Кузьмин Евгений Викторович
доктор технических наук
Макаров Александр Борисович
Ведущая организация Ч ОАО Уралгипроруда
Защита диссертации состоится л_________ 2010 г. в ____ часов на заседании диссертационного совета Д.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.
Автореферат разослан л_________ 2010 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета, д.т.н. Милетенко И. В.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. Железорудные месторождения Западной Сибири располагаются в регионах современной тектонической активности недр. Происходящие в массиве горных пород природные геодинамические процессы влияют на безопасное состояние горных выработок и всего горнодобывающего производства. На массив горных пород оказывает существенное влияние техногенное воздействие, формируемое выемкой запасов с массовым обрушением руды. Концентрация напряжений на отдельных участках в массиве приводит к возникновению динамических явлений различной интенсивности.
Вследствие этого повышаются требования к геотехнологии добычи железных руд в условиях действия природных и техногенных факторов. Эта проблема имеет множество аспектов, из которых в меньшей степени изучены такие стороны, как использование особенностей геотехнологии, включающей разработку и обоснование схем отработки рудных тел, параметров конструктивных элементов систем разработки и буровзрывных работ с обеспечением управления геомеханическими процессами в удароопасных условиях с повышением безопасности, эффективности ведения очистных работ и использования ресурсов земных недр.
Цель работы Ч разработка и обоснование рациональных схем и параметров геотехнологии освоения железорудных месторождений в условиях активных геодинамических проявлений для повышения эффективности и обеспечения безопасности горных работ.
Идея работы Ч использование установленных закономерностей формирования зон концентрации напряжений и динамических явлений в массиве на границах выработанных пространств в условиях действия высоких горизонтальных напряжений для обоснования схем и параметров последовательной выемки слепых и сближенных рудных тел.
Задачи исследований:
Ч исследовать влияние отработки рудных участков и блоков на формирование зон повышенных напряжений, концентрации динамических явлений и опорного давления при освоении удароопасных железорудных месторождений Западной Сибири;
Ч исследовать влияние объема выработанного пространства и скорости ведения очистных работ в слепых рудных телах на сейсмическую энергию динамических явлений;
Ч исследовать влияния крупномасштабной взрывной отбойки на качество дробления руды и интенсивность динамических явлений;
Ч разработать и обосновать рациональные схемы отработки рудных участков при переходе горных работ на нижележащие горизонты;
Ч обосновать параметры конструктивных элементов геотехнологии разработки удароопасных железорудных месторождений, опасных по динамическим проявлениям.
Методы исследований включают анализ и научное обобщение отечественного и зарубежного опыта, комплексных горно-геологических и геотехнологических исследований, теоретические и экспериментальные исследования в лабораторных и производственных условиях с применением численных методов, статистической обработки и анализа экспериментальных данных в массиве с использованием геофизических методов измерений, аналитических исследований полей напряжений рудных месторождений, технико-экономического анализа результатов исследований.
Основные защищаемые положения:
Ч в слепых и сближенных рудных телах в условиях повышенных горизонтальных напряжений (3 5 Н) при последовательной выемке блоков системами разработки с обрушением руды после массовых взрывов в районе днищ блоков возникают микроудары и горные удары с сейсмической энергией от 105 до 108 Дж, в кровле и бортах выработанного пространства происходят толчки с энергией от 102 до 104 Дж; зоны концентрации напряжений удалены от границ выработанного пространства в днище и бортах блока на расстояния до 100 м, в кровле - 150 м;
Ч при нисходящей отработке крутопадающих рудных тел в условиях повышенных горизонтальных напряжений на глубине 600-900 м в районе выработок днища вводимого в эксплуатацию этажа формируются зоны концентрации напряжений на расстояниях от 20 до 60 м, которые зависят от мощности рудного тела, угла внутреннего трения и сцепления горных пород;
Ч при отработке слепых рудных тел удароопасность вмещающего массива горных пород характеризуется скоростью изменения объема выработанного пространства, равного отношению суммарного приведенного радиуса выработанного пространства ко времени между массовыми взрывами, в пределах от 0,022 до 0,1 м/сут;
Ч качественное дробление руды со снижением суммарной сейсмической энергии динамических явлений достигается сочетанием взрываемых вертикальных концентрированных и пучковых сближенных зарядов при соотношении массы ВВ 1:3 и удельным расходом ВВ на отбойку от 0,5 до 0,6акг/т;
Ч параметры геотехнологии и конструктивные элементы системы разработки в условиях удароопасности месторождения должны определяться до проведения комплекса выработок в днище блока с учетом расположения зон концентрации напряжений и развития динамических явлений в массиве горных пород при массовом взрыве.
Достоверность научных результатов, выводов и рекомендаций подтверждается многочисленными и длительными комплексными измерениями в натурных условиях напряженно-деформированного состояния массива горных пород на рудных месторождениях; сопоставимостью данных аналитических расчетов с фактическими данными, полученными инструментальными методами; результатами теоретических, экспериментальных и опытно-промышленных исследований, обработанных методами математической статистики; положительным опытом внедрения предложенных технических и технологических решений с обеспечением безопасности и эффективности ведения горных работ.
Научная новизна:
Ч установлены закономерности формирования в условиях повышенных горизонтальных напряжений равных 3-5 Н, зон концентрации динамических явлений в районе выработанного пространства и их перемещения при последовательной выемке блоков системами разработки с обрушением руды;
Ч определены закономерности распределения зоны максимальных напряжений в опорном слое в районе выработок днища вводимого в эксплуатацию этажа при отработке крутопадающих рудных тел на глубине от 600 до 900 м в условиях действия высоких горизонтальных напряжений в природном поле, которые зависят от мощности рудного тела, угла внутреннего трения и сцепления горных пород с учетом роста объема выемки рудных запасов;
Ч установлена зависимость для определения скорости отработки слепых рудных тел, равная отношению суммарного приведенного радиуса выработанного пространства ко времени между массовыми взрывами, и скорость, при которой происходит снижение выделяемой сейсмической энергии динамических явлений при отработке блоков на месторождениях;
Ч определено соотношение массы вертикальных концентрированных и пучковых сближенных зарядов и удельного расхода ВВ в блоках при крупномасштабной взрывной отбойке, обеспечивающие качественное дробление руды со снижением сейсмической энергии толчков;
Ч предложены технологические схемы отработки удароопасных месторождений, учитывающие местоположение зон концентрации напряжений и динамических явлений в опорном слое, обеспечивающие снижение затрат на подготовительно-восстановительные работы;
Ч разработан способ отработки слепых и сближенных рудных тел, обеспечивающий за счет взрывания основного массива блока до проведения комплекса выработок в днище блока снижение сейсмической энергии динамических явлений;
Ч предложена методика расчета конструктивно-технологических параметров геотехнологии, учитывающая условия взаимного действия элементов системы разработки с обрушением руды и выработанного пространства под действием зон концентрации толчков и опорного давления.
ичный вклад автора состоит: в обобщении исходной геомеханической информации о железорудных месторождениях Алтае-Саянской сейсмоактивной горной области и изучении влияния действия природных и техногенных факторов; в выявлении основных закономерностей перераспределения напряженно-деформированного состояния (НДС) массива горных пород при отработке очистных блоков; в разработке и обосновании рациональных схем и параметров геотехнологии освоения месторождений; в определении параметров технологического процесса крупномасштабной взрывной отбойки и выявлении области эффективного применения геотехнологии при освоении железорудных месторождений в Западной Сибири.
Практическая значимость работы заключается в: разработке технологических схем и параметров геотехнологии освоения железорудных удароопасных месторождений Западной Сибири, включая увеличение объема добычи руды и безопасность работ при последовательной крупномасштабной взрывной отбойке блоков в слепых и сближенных рудных телах в условиях высоких горизонтальных напряжений, формирования зон концентрации динамических явлений и опорного давления в массиве, включая методики расчета конструктивных элементов систем разработки и определения местоположения удароопасных участков на месторождении.
Реализация работы в промышленности
Подтверждением актуальности, научной и практической значимости работы, выполненной автором, является включение ее в фундаментальные научно-технические программы РАН: Современные геодинамические поля и процессы, вызванные техногенной деятельностью, Теория разработки месторождений полезных ископаемых и комплексная переработка минерального сырья на основе ресурсо- и энергосберегающих технологий, Проблемы комплексного освоения недр Земли и новые технологии извлечения полезных ископаемых из минерального и техногенного сырья по разделам Исследование природных и техногенных явлений в верхней части земной коры, Теория освоения месторождений твердых полезных ископаемых и Разработка месторождений полезных ископаемых и комплексная переработка минерального сырья на основе ресурсо- и энергосберегающих экологически безопасных технологий.
Диссертация выполнена в соответствии с планами НИР ИГД СО РАН и научно-технической программы Сибирь, в рамках научной школы академика РАН М.аВ.аКурлени (НШ 2273.2003.5, 5974.2006.5, 1534.2008.5), при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проекты №№ 99-05-64371, 02-05-64240, 01-05-79010, 02-05-79183, 04-05-49020), гранта фонда содействия отечественной науке в номинации Кандидаты и доктора наук 2006, 2007 гг., по отделению Науки о Земле и молодежного гранта СО РАН имени академика М.аА.аЛаврентьева 2006-2007 гг.
Результаты исследований использованы при составлении технических проектов ОАО Сибгипроруда и ОАО Евразруда на отработку блоков и рудных участков на месторождениях. При участии автора подготовлены заключения и рекомендации по вопросам геомеханической оценки отрабатываемых рудных участков, разработки и обоснования рациональных схем и параметров геотехнологии освоения рудных месторождений.
Апробация работы
Основные положения диссертационной работы и результаты исследований докладывались на Международных научных конференциях Геодинамика и напряженное состояние недр Земли (Новосибирск, 2001, 2003, 2005а-2007, 2010агг.); на Международных научно-практических конференциях Наукоемкие технологии добычи и переработки полезных ископаемых (Новосибирск, ИГД СО РАН, 2001, 2005а-а2009 гг.); Международных научных симпозиумах Неделя горняка (Москва, 2002, 2004-2010 гг.); на Международных конференциях Проблемы безопасности и совершенствования горных работ (Пермь, 2001аг.); на научно-технической конференции Научно-технический прогресс Ч основа развития Шерегешского рудника (Шерегеш, 2002 г.); на III-V на Международных научных конференциях Физические проблемы разрушения горных пород (Абаза, 2002 г., Москва, 2004 г., Санкт-Петербург, 2006 г., Далянь-Китай, 2009 г.); The 6th International symposium on rock burst and seism city in mines proceedings (RaSim6) Controlling seismic Rick, (Perth, AUSTRALIA, 2005 г.); Impact of Human Activity on the Geological Environment Ч International symposium of society for rock mechanics (EUROCK 2005, BRNO, Czech republic, 2005 г.); на Международной конференции Проблемы и перспективы развития горных наук, посвящ. 60-летию образования Горно-геологического института СО АН СССР Ч ИГД СО РАН (Новосибирск, 1-5.11.2004 г.); на научно-технической конференции Проблемы снижения риска и смягчения последствий чрезвычайных ситуаций и технологического характера на территории Сибирского региона, Сиббезопасность - Спассиб (Новосибирск, 2006 г.); на IV российско-китайском симпозиуме Строительство и эксплуатация угольных шахт и городских подземных сооружений (Кемерово, 2006 г.); The First Asian-pacific symposium on Blasting Techniques (APS Blasting 1). Kunming, China, 2007 г.; 21st Word Mining Congress & Expo, Poland 2008 г.; 1st Souther Hemisphere International Rock Mechanics Symposium. Ч SHIRMS Australia 2008 г., на заседаниях комиссий по горным ударам ОАО Евразруда (г.аНовокузнецк, 2002-2010 г.г.).
Публикации
Основные положения диссертации опубликованы в 63 работах, в том числе в 3 монографиях, 28 статьях, рекомендованных ВАК РФ, 28 статьях в прочих изданиях, 4 патентах РФ.
Объем и структура диссертации
Диссертация состоит из 5 глав, введения и заключения, изложенных на 331 странице машинописного текста, содержит 157 рисунков, 52 таблицы, список литературы из 311 наименований и дополнительно содержит 33 приложения.
Автор выражает искреннюю признательность научному консультанту академику РАН М. В. Курлене, научным сотрудникам ИГД СО РАН, ИПКОН РАН за ценные замечания при выполнении и обсуждении результатов исследований, а также работникам ВостНИГРИ, СибГИУ, Сибгипроруды, ОАОаЕвразруда, службам ППГУ и инженерно-техническим работникам рудников за советы и помощь, оказанную при выполнении исследований.
Содержание работы
В первой главе выполнен анализ геологических, геомеханических и горнотехнических условий отработки месторождений Западной Сибири. Проведен обзор и анализ работ, посвященных механизму формирования горных ударов, оценки состояния массива горных пород и способов приведения массива горных пород в неудароопасное состояние, современного состояния геотехнологии ведения горных работ на больших глубинах.
Современная потребность в сырье Западно-Сибирского металлургического комплекса формируется на основе добываемых железных руд в Западной Сибири. Для увеличения производительности горнорудных предприятий на разрабатываемых участках осваиваются нижележащие горизонты и новые рудные залежи. Отработка участков осуществляется на большой глубине в условиях высокого горного давления.
В Западной Сибири разрабатываются крупные железорудные месторождения, наиболее перспективными из которых являются месторождения Кондомской группы. К ним относятся Таштагольское, Шерегешевское и Казское. На отрогах Западного Саяна разрабатывается Абаканское месторождение и др.
Следует отметить, что месторождения осваиваются в районах крупных тектонических блоков и региональных разломов. Характерной особенностью регионов, где расположены месторождения, является высокий уровень сейсмической активности, обусловленный тектоническими процессами и ростом уровня напряжений в массиве горных пород.
Анализ технологических решений по геотехнологиям освоения рудных месторождений и изучение геомеханического состояния массива горных пород, рассмотренных в работах Н.аВ. Мельникова, М.аИ.аАгошкова, М.аВ.аКурлени, К.аН. Трубецкого, Д.аР.аКаплунова, М.аФ.аФугзана, Н.аФ. Замесова, В.аР.аИменитова, М.аИ. Иофиса, С. В. Кузнецова, И.аМ. Петухова, Н.аП.аВлоха, П.аВ.аЕгорова, А.аА.аЕременко и др., свидетельствует о широком применении систем этажного принудительного обрушения, этажного самообрушения, подэтажного обрушения, этажно-камерных, камерно-столбовых, слоевых, камерно-целиковых без и с закладкой выработанного пространства; предложены теоретические модели разрушения горных пород, рассмотрен механизм динамических явлений, изучено НДС массивов, разработаны средства и методы прогноза, предложены профилактические мероприятия, направленные на обеспечение безопасности и эффективности ведения горных работ в удароопасных условиях.
Значительный вклад в развитие теории и практики подземной разработки рудных месторождений Западной Сибири в сложных горно-геологических и горнотехнических условиях внесли Г. М. Бурмин, П. Т. Гайдин, А. П. Гайдин, Н. Г. Дубынин, А. А. Еременко, Г. П. Ермак, В. А. Коваленко, А. В. Мозолев, И. Ф. Матвеев, Н. И. Скляр, Е. Г. Фурсов, П. А. Филиппов, С. В. Фефелов, В. С. Шеховцов, Б. В. Шрепп, Л. М. Цинкер и др. Однако недостаточно исследованы такие аспекты, как использование особенностей геотехнологии, включающей обоснование и разработку технологических схем отработки рудных тел, параметров систем разработки с учетом расположения зон концентрации динамических явлений с различной сейсмической энергией и опорного давления в районе выработок днища вводимого в эксплуатацию этажа в массиве горных пород на глубинах 600-900 м и более от дневной поверхности.
Опыт отработки запасов новых участков и глубоких горизонтов рудных месторождений, слепых и сближенных рудных тел показывает, что достигнуты определенные положительные результаты при применении систем этажного, подэтажного, камерно-целикового обрушения и др. Анализ состояния проблемы позволил сформулировать цель и задачи исследований.
Во второй главе проведена теоретическая оценка влияния выемки рудных участков и блоков на характер перераспределения напряжений в массиве горных пород на месторождениях Горной Шории и Хакасии.
Оценка влияния выемки рудных участков и блоков на характер перераспределения и формирование зон концентрации напряжений проводилась с помощью метода конечных элементов по алгоритму, разработанному в ИГД СО РАН (д.т.н. В. М. Серяковым), при отработке Юго-Восточного, Северо-Западного и Восточного участков Таштагольского, Главного и Болотного участков Шерегешевского, Главного (р.т. V и IV) участка Абаканского месторождений с применением следующих систем разработки: этажно-камерной, камерно-целиковой и этажного принудительного обрушения. Верхняя граница слепых рудных тел располагалась на глубине 500 м от дневной поверхности.
В условиях действия высоких тектонических напряжений при высоте зоны отработки слепого рудного тела, не превышающей трети (70 м) высоты отрабатываемой части рудного тела этажно-камерной системой разработки, разрушение массива горных пород происходит в кровле выработанного пространства. Главное внимание уделено областям вмещающего массива, где появляются зоны действия растягивающих напряжений, так как породы имеют незначительные пределы прочности на растяжение. В кровле выработанного пространства преобладают растягивающие напряжения, способствующие ее разрушению на глубину до 150 м при площади верхней границы очистного пространства, равной в среднем 30000 м2. Области повышенных растягивающих напряжений преобладают со стороны бортов выработанного пространства на расстояниях от 10 до 100 м и более при последовательной отработке блока, этажа и в целом всего рудного тела (рис. 1).
а) б) в)
Рис. 1. Изолинии главных (а), (б) и максимальных касательных напряжений (в) после отработки трех этажей (I-III) на Юго-Восточном участке Таштагольского месторождения
Превышение высоты зоны отработки указанной величины (до 210 м) приводит к разрушению части приконтурного массива, расположенного в боковых породах. При увеличении площади обнажения повышенные сжимающие (до Ц100 МПа) и касательные (до 40 МПа) напряжения преобладают в районе днища выработанного пространства, где формируется опорный слой (зона опорного давления).
Проведена оценка геомеханического состояния сближенных рудных тел и вмещающих пород с учетом порядка ведения горных работ с обеспечением разгрузки отрабатываемых блоков от действия повышенных исходных напряжений. Ведение очистных работ и изменение параметров геотехнологии отработки сближенных рудных участков на Шерегешевском месторождении, заключается в том, что в первую очередь погашается третья часть блоков в районе контакта рудных тел, при этом происходит снижение напряжений до Ц10 МПа в массиве горных пород, затем отбивается разгруженная часть рудного тела (рис. 2). Определены площади зон повышенных сжимающих (Ц100 МПа) и касательных (60 МПа) напряжений в массиве горных пород, равные соответственно 1500 и 1200 м2.
Рис. 2. Распределение в массиве горных пород главных напряжений 1 (а), 2 (б) и максимальных касательных напряжений (в) после отбойки первой очереди блоков участка Главный Шерегешевского месторождения (а) и перед отбойкой блоков (б, в). -10-100 и 1060 - величины напряжений, МПа; I - первая очередь отбойки блоков; II - вторая очередь отбойки блоков
Установлено, что при отработке блоков в сближенных рудных телах на Абаканском месторождении при расстоянии между рудными участками менее 200 м во вмещающем массиве (целике) горных пород формируются зоны высоких напряжений (рис. 3).
а) б) в)
Рис. 3. Значения главных 1, 2 (а, б) и максимальных касательных (в) напряжений в массиве горных пород после отбойки и выпуска руды из блоков: Ц20 Ц120 и 10-40 МПа Ч величины напряжений на Абаканском месторождении; 1 Чблоки №№ 11-12, 2 Ч Главное рудное тело; 3 Ч V рудное тело
На Таштагольском месторождении отработка рудных участков на расстоянии 500 м не оказывает влияние на характер распределения и величины напряжений.
Определено влияние отработки блоков системой разработки этажного принудительного обрушения и камерно-целиковой на распределение напряжений в массиве горных пород на примере выемки запасов руды на северном фланге Восточного участка Таштагольского месторождения (рис. 4). При отработке рудного тела в направлении к целику формирование зон повышенных напряжений происходит в районе подсечного пространства и днищ отрабатываемых блоков на расстояниях от 50 до 150 м и более от выработанного пространства.
В третьей главе проведены экспериментальные исследования геодинамического состояния породного массива при ведении горных работ на железорудных месторождениях, склонных и опасных по горным ударам.
При проведении экспериментальных исследований на месторождениях контроль за напряженно-деформированным состоянием (НДС) массива горных пород осуществляется с помощью следующих методов: микросейсмического, электрометрического, глубинных реперов, кернового бурения.
а) б)
Рис. 4. Распределение главного напряжения х после отработки 4 камер блока № 01, вертикальный разрез (а) и план гор. - 140 м северного фланга Таштагольского месторождения. 1 Ч выработанное пространство; 2 Ч камеры (камерно-целиковая система разработки); 3 Ч охранный целик; 4 - отрабатываемые блоки (система разработки этажное принудительное обрушение); Ц18-134 Ч величины напряжений, МПа
Глубина горных работ на месторождениях достигла 1050 м. Очистные работы ведутся на глубине 400-900ам и более на разных участках. В течение года отрабатывается по каждому месторождению до 8 блоков с запасами руды 2 млн т и более; производится более 40 массовых и технологических взрывов с сейсмической энергией 105аЦа108 Дж. При этом объем выработанного пространства возрастает примерно на 1 млн м3, что оказывает значительное влияние на НДС горного массива.
Установлено, что при увеличении энергии взрывов от 106 до 109 Дж объемы зон сжатия и растяжения в горных породах возрастают соответственно от 8106 до 5107 и от 107 до 9107 м3.
С понижением глубины разработки в слепых и сближенных рудных телах в условиях повышенных горизонтальных напряжений (3-5 Н) при последовательной выемки блоков в кровле, бортах и днище возникает большое количество динамических явлений с сейсмической энергией от 102 до 108 Дж (удары горно-тектонического типа, горные удары, микроудары, толчки и др.), при этом на интенсивность толчков оказывают влияние взрывные работы.
После отработки блока № 23 на участке Восточный в этаже (Ц280)
(Ц210) м с объемом рудной массы 390 тыс.ат проведена оценка НДС массива методом электрометрии. Измеренные значения K (электрометрический коэффициент) соответствовали локальной концентрации напряжений в районе выработок (рис. 5а, б), причем гор. Ц280 м пригружен больше, чем гор. Ц210 м, так как находился в зоне опорного давления.
Динамические явления локализуются в местах концентрации очистных работ и приурочены к тектоническим нарушениям. При развитии фронта ведения очистных работ в центральной части участка происходит последовательное движение зон концентрации динамических явлений к флангам месторождения по прямолинейной зависимости с увеличением сейсмической энергии толчков в этих зонах, при этом удароопасные зоны располагаются на глубине от 400 до 1200 м в шахте (рис. 6 а, б).
Рис. 5. Изменение K на гор. Ц210 м (а) и гор. Ц280 м (б) в северо-западном (1) и юго-восточном (2) полевых штреках
а)
б)
Рис. 6. Схемы расположения зон концентрации динамических явлений с различным энергетическим классом на Таштагольском (а) и Шерегешевском (б) месторождениях. I-V Ч зоны концентрации толчков; 11000-13000 и 10600-12600 (а), 28600-29200 и 17300-18500 (б) Ч координаты х и у; 0 Ц350 и + 115 + 395 Ч горизонты в шахте
Выявлены зоны концентрации толчков при разработке слепых крутопадающих рудных тел при развитии фронта выемки блоков на участках в направлении флангов месторождений (рис. 7). Выемка части слепого рудного тела в условиях повышенных горизонтальных напряжений на глубине 600-900 м способствует формированию динамических явлений в кровле, боках выработанного пространства и зоне опорного давления - в днище выработанного пространства на расстояниях, которые зависят от мощности рудного тела, угла внутреннего трения и сцепления горных пород. При отработке блоков в направлении флангов - впереди фронта ведения очистных работ в основном в районе днища подготавливаемых блоков, на подсечках и буровых горизонтах.
а)
б)
Рис. 7. Схема расположения зон концентрации толчков при отработке Юго-Восточного (а) и Восточного (б) участков на Таштагольском месторождении
Получено выражение для определения глубины расположения зоны максимальных напряжений (Но.д.) в опорном слое
, м, (1)
где m - мощность рудного тела, м;
С - сцепление горных пород, МПа;
- угол внутреннего трения, град.
Определены условия формирования опорного слоя в массиве горных пород при выемке рудных участков, опасных по горным ударам. На основании проведенных исследований с применением разных методов прогноза установлено, что зона опорного давления охватывает 2-3 подготавливаемых к выемке блока (20-60 м) по простиранию месторождения. Выявлено, что в этих блоках пригрузки на буровом горизонте ниже, чем на горизонте подсечки (рис. 8).
Согласно данным, полученным на сейсмостанции Таштагол в районе ведения очистных работ сильные динамические явления регистрируются в зоне опорного давления (рис. 9), причем при отработке разрезного блока зона располагается на глубине 20-30 м от днища блока (рис. 10). При дальнейшем развитии фронта очистных работ Ч перемещается на глубину 60 м. Установлена зависимость между глубиной расположения зоны максимальных напряжений и шириной фронта очистных работ в этаже при отработке от 1 до 30 блоков.
Рис. 8. Характер распределения зон в районе отрабатываемого блока: 1Ч зона разгрузки; 2 Ч зона опорного давления; 3 Ч зоны повышенных напряжений в районе бурового горизонта (4) и горизонта подсечки (5). 8-105 Ч параметры блока, м
а) б) в)
Рис. 9. Схема расположения зон концентрации динамических явлений и опорного давления при разработке Восточного участка Таштагольского месторождения гор. - 280 м (а, б) и гор. - 350 м (в). 1 Ч отрабатываемые блоки; 2 Ч зона опорного давления; 4 Ч штрек; 5 Ч орт; 6 Чмассив горных пород; 7 Ч места пересечения выработок зоной опорного давления; -70 -350 м Ч горизонты в шахте
Рис. 10. Выход кернового материала по вертикальной скважине орт. 18 гор.
Ц350 м на участке Восточный Таштагольского месторождения. 1 Ч толщина дисков t, мм; 2 Ч процентное соотношение к пределу прочности, %; 3 Ч длина скважины, м; 4 Ч расположение зоны опорного давления
Определено влияние объема выработанного пространства и скорости ведения очистных работ на геомеханическое состояние массива горных пород при отработке слепых рудных тел этажно-камерной системой разработки на Таштагольском и Шерегешевском месторождениях. С увеличением приведенного радиуса выработанного пространства возрастает суммарная сейсмическая энергия динамических явлений от 102 до 105 Дж при выемки в течение года более 1 млн. т сырой руды (более 250 тыс. м3), при этом приведенный радиус изменяется от 26,9 до 54 м (рис. 11).
а) б)
Рис. 11. Изменение суммарной сейсмической энергии толчков (Eg) при увеличении приведенного радиуса выработанного пространства (Rпр) на Юго-Восточном участке Таштагольского месторождения (а) и Подрусловом участке Шерегешевского месторождения (б). №№ 1-4 - номера блоков (слоев)
Установлено влияние скорости отработки блоков на суммарную сейсмическую энергию динамических явлений. При скорости (, где Ч суммарный приведенный радиус выработанного очистного пространства, м; Ч суммарное время между массовыми взрывами, сут.) ввода к отработке блоков, равной 0,022-0,01 м/сут, суммарная сейсмическая энергия толчков колеблется от 2102 до 105 Дж (рис. 12).
Рис. 12. Изменение суммарной сейсмической энергии толчков (Eg) при изменении интенсивности ввода в эксплуатацию технологических блоков (V) на Юго-Восточном (1) и Подрусловом (2) участках
В четвертой главе проведены экспериментальные исследования по установлению влияния крупномасштабной взрывной отбойки на качество дробления руды и интенсивность динамических явлений.
Важнейшим резервом повышения эффективности добычи руды является совершенствование взрывной отбойки при подземной разработке удароопасных месторождений. Опыт работы горнорудных предприятий показал, что достигнуты определенные результаты по управлению действием энергии взрыва, полученные за счет применения пучковых сближенных и вертикальных концентрированных зарядов ВВ, однако это не позволило более рационально распределять энергию взрыва в неравномерно напряженных горных породах при крупномасштабном обрушении руд. Кроме того, технологические взрывы и их масштабы создают аномальные концентрации напряжений в окрестности выработок, приводя к накоплению и перераспределению упругой энергии в пределах ограниченных объемом породных массивов, нарушая сложившуюся устойчивую картину природных полей напряжений. Выявлено, что причиной возникновения последствий взрывов является индуцирование сейсмических и динамических явлений в результате разработки месторождений, при этом особую озабоченность вызывает возможность сейсмических воздействий на потенциально опасные объекты.
На основании экспериментальных данных установлено, что во время массовых и технологических взрывов энергия их возрастает непропорционально росту массы зарядов ВВ. На этой основе в качестве критерия удароопасности принято отношение сейсмической энергии, накопленной в массиве горных пород, к потенциальной энергии, заключенной во взрыве заряда ВВ (патент № 2148718). В результате проведенных взрывов по подготовке и обрушению блоков критерий удароопасности изменялся от 10-5 до 10-3 и характеризовал состояние горных пород (от микроразрушений до горных ударов).
После взрывов с сейсмической энергией 107-1010 Дж зарегистрированы толчки с энергетическим классом 1-8, при этом в ортах и квершлагах в шахтах происходило нарушение бетонного крепления и обрушение горных пород. Установлена зависимость распределения сейсмической энергии динамических явлений от энергии взрывов (рис. 13). Снижение интенсивности толчков достигается периодичностью проведения крупномасштабных взрывов в течение 1-3 месяцев на разных рудных месторождениях.
Рис. 13. Изменение сейсмической энергии динамических явлений при крупномасштабных взрывах с различной энергией. 13 - соответственно при взрывах на Таштагольском, Шерегешевском и Абаканском месторождениях
Установлено, что при взрывании ряда блоков с массой ВВ от 220 до 700 т на Таштагольском и Шерегешевском месторождениях в период концентрации повышенных напряжений в массиве динамическое воздействие на охраняемые объекты шахт и массив горных пород в районе выработок выделялось более 75 сейсмических событий с энергией 102 - 2,3109 Дж. Амплитуды колебаний зданий и сооружений оказались больше амплитуды фоновых колебаний. При этом объемы обрушения горных пород в выработках колебались от 30 до 50 м3.
Рассмотрено влияние взрывного обрушения блоков на реакцию массива горных пород после массовых взрывов. Максимальный энергетический класс толчков, равный 7,5, зарегистрирован в течение 1 часа после взрывов на северном фланге Таштагольского месторождения; в центральной части и на южном фланге соответственно 5 и 4 (рис. 14). Минимальный энергетический класс толчков в основном колебался от 1 до 2.
Рис. 14. Изменение показателя энергетического класса динамических явлений в течение недели. 1, 3, 5 Ч максимальный энергетический класс толчков, соответственно на северном фланге (1), в центральной части (3) и на южном фланге (5) месторождения; 2, 4, 6 Ч минимальный энергетический класс толчков
На основании экспериментальных исследований с использованием микросейсмического метода при проведении массовых взрывов, а также взрывов по образованию компенсационных камер в блоках получено выражение для определения эквивалента сейсмического события по ВВ
, т, (2)
где Ч максимальная амплитуда сейсмического события, мм.
При создании подсечных пространств в блоках
, т. (3)
Для получения требуемой крупности дробления разработаны рациональные параметры совместного рассредоточения параллельно-сближенных и ВКЗ в блоках, что позволило снизить выход негабарита на 20-30%. Получена зависимость между энергетическим классом взрывов и массой зарядов ВВ (рис. 15). Качественное дробление руды со снижением суммарной сейсмической энергии динамических явлений достигается сочетанием взрываемых ВКЗ и пучковых сближенных зарядов при соотношении массы ВВ 1:3. При увеличении массы ВВ (QBB) наблюдается рост показателя энергетического класса взрывов (К). При взрывании блоков с различным их расположением на участках Новый Шерегеш, Главный и Болотный Шерегешевского месторождения с массой заряда от 50 до 700 т наблюдался рост показателей энергетических классов взрывов от 8 до 10 и более. На участке Болотный при взрывании блоков с массой ВВ 250-300 т наблюдаась наиболее благоприятная обстановка с точки зрения геомеханики.
Рис. 15. Изменение энергетического класса взрывов (К) при обрушении блоков с различной массой ВВ (QBB) на участках Главный (1), Новый Шерегеш (2) и Болотный (3)
Массовые взрывы по обрушению блоков на различных участках проводились с удельным расходом ВВ на отбойку () равным 4501090 г/т, при этом удельный расход ВВ на вторичное дробление () колебался от 4550 до 175 г/т (рис. 16). В рассматриваемых блоках на участках Главный, Новый Шерегеш и Болотный линия наименьшего сопротивления (ЛНС) изменялась на зажатую среду и компенсационные камеры соответственно от 2,5 до 6 м. При увеличении удельного расхода на отбойку с 500 до 700 г/т происходит снижение удельного расхода ВВ на вторичное дробление. Дальнейшее увеличение не приводит к значительному снижению удельного расхода, при этом сейсмическая энергия динамических явлений возрастает от 105 до 109 Дж (рис. 16, 17).
Рис. 16. Зависимость удельного расхода ВВ на вторичное дробление руды () от удельного расхода ВВ на отбойку () при взрывании на участках Главный (1), Новый Шерегеш (2) и Болотный (3)
Определен рациональный удельный расход ВВ на отбойку от 0,5 до 0,6 кг/т при применении систем разработки с массовым обрушением руды, позволяющий повысить качество дробления горной массы на 30 % и снизить суммарную сейсмическую энергию динамических явлений до 102-104 Дж после массовых взрывов.
Рис. 17. Изменение суммарной сейсмической энергии динамических явлений (E) от удельного расхода ВВ на отбойку (qп)
На сейсмическую энергию толчков и качество дробления горной массы оказывает влияние распределение массы зарядов ВВ по интервалам замедления при взрывании пучковых сближенных и ВКЗ. Экспериментально установлено, что мощный взрывной импульс (в интервале замедлений от 0 до 380 мс) оказывает влияние на перераспределение напряжений в массиве горных пород в шахтном поле. При этом сейсмическая энергия динамических явлений в среднем снижается от 108 до 104 Дж. На рис. 18 представлено рекомендуемое распределение массы зарядов по интервалам замедления. Снижение массы ВВ в интервале от 250-350 мс до 1 с не способствует накоплению энергии упругих деформаций в массиве горных пород.
Рис. 18. Рекомендуемое распределение массы зарядов ВВ по интервалам замедлений при выполнении взрывных работ на Таштагольском (1), Шерегешевском (2) и Абаканском (3) месторождениях
Определена амплитуда сейсмической волны при короткозамедленном взрывании. Экспериментально определена максимальная скорость колебаний массива от взрывов в условиях месторождений Горной Шории, которая описывается зависимостью
мм/с (4)
где Ч наибольшая масса заряда ВВ в группе; Ч эпицентральное расстояние.
В пятой главе проведены исследования по совершенствованию схем и параметров геотехнологии освоения удароопасных месторождений Западной Сибири.
Для условий Таштагольского, Шерегешевского, Абаканского месторождений и шахты Одиночная разработаны и обоснованы схемы и параметры геотехнологии выемки рудных участков и сближенных рудных тел. Основным направлением решения данной проблемы явилось создание эффективной геотехнологии с комплексом машин, обеспечивающей безопасность и повышающей производительность труда в условиях роста глубины разработки месторождений на подземных рудниках, сопровождающееся увеличением горизонтальных напряжений в массиве и горными ударами. На основании теоретических и экспериментальных исследований выбор схем отработки рудных участков применительно к различной геомеханической обстановке на месторождениях Горной Шории и Хакасии производился из условий расположения зон концентрации повышенных напряжений и динамических явлений с учетом их величин и протяженности, масштаба горных работ и скорости отработки рудных тел, включая влияние объема выработанного пространства, а также формирования зоны опорного давления при отработке блоков.
Технологические схемы подготовки и отработки рудных участков на нижележащих горизонтах месторождений, включают переход от технологии с комплексом подземного дробления (КПД) к технологии с использованием участковых дробилок и конвейеров, опрокидывателей, рудоспусков и др., расположенных вне удароопасных зон (рис. 19).
Обоснованы параметры этажно-камерной системы разработки слепого рудного тела с отработкой от фланга к флангу слоями, секциями и блоками с магазинированием руды на верхних горизонтах и полным выпуском на нижнем горизонте. Данная схема позволяет снизить влияние зоны повышенных напряжений в районе подсечного пространства и в днище блоков на верхних горизонтах, при этом снижаются объемы подготовительно-нарезных выработок в этих зонах (рис. 20).
а) б)
Рис. 19. Схема отработки Восточного рудного участка при переходе горных работ на нижележащие горизонты Таштагольского месторождения. а) Ч аксонометрия; б) Ч вид с фланга; 1 - отрабатываемое рудное тело с углом падения 70-900; 2 - отрабатываемые блоки; 3 - горизонты; 4 - зона опорного давления; 5 - зона повышенных концентраций напряжений; 6 - дробильная камера; 7 - квершлаг; 8 - конвейерная выработка; 9 - зоны концентрации динамических явлений; 10 - разрезной блок; 11 Ч орт
Рис. 20. Технология выемки слепого рудного тела Юго-Восточного участка Таштагольского месторождения
Предложен вариант отработки сближенных рудных тел на Абаканском месторождении системой разработки этажного принудительного обрушения с ростом объема добычи руды от 1,8 до 3,5 млн т/год. Эффективность отработки достигается путем увеличения высоты этажа с 80 до 105 м, выпуском и погрузкой руды из воронок самоходными погрузочно-доставочными машинами (ПДМ) типа ST-8, TORO-500С из блоков, созданием бункер-дозаторов у ствола вместо КПД на нижележащих горизонтах в шахте и транспортированием руды электровозной откаткой или ленточными конвейерами от участковых дробильных комплексов (рис. 21). Это позволило увеличить производительность труда рабочего на 30 %.
Разработана рациональная схема отработки рудных запасов шахты Одиночная, включающая совместную отработку двух этажей с применением ПДМ, участковых дробильных комплексов с перепуском отбитой руды по восстающим выработкам и доставкой горной массы конвейерами до бункер-дозатора у ствола (рис. 22). При системе разработки этажного принудительного обрушения с высотой этажей 90 м с отбойкой блоков пучковыми сближенными зарядами ВВ и ВКЗ достигается высокая производительность с применением ПДМ, участковых дробильных комплексов и конвейеров.
Рис. 21. Вариант технологии отработки блоков на Абаканском месторождении с выпуском и доставкой руды самоходными ПДМ до рудоспусков на участковые дробильные комплексы. 1 - зона разгрузки; 2 - зона опорного давления; 3 - зона повышенных напряжений
а) б)
Рис. 22. Схема отработки месторождения Одиночное. а - вертикальный разрез по простиранию рудного тела; б - план гор. - 30 м;
1 Ч зона опорного давления; 2 Ч орт; 3 Ч буровой горизонт; 4 Ч скважинные заряды ВВ; 5 Ч концентрационный горизонт; 6 Ч рудоспуск; 7 Ч участковый дробильный комплекс; 8 Ч конвейер; Q Ч запасы руды
Проведены исследования по определению рациональной высоты этажа с учетом фактора горного давления, технических и технологических средств разработки железорудных месторождений Горной Шории и Хакасии (рис. 23). Установлена зависимость рапределения зоны максимальных напряжений в опорном слое при понижении горных работ на месторождениях. С учетом полученных результатов рекомендуется отрабатывать сближенные рудные тела с высотой этажа 90-105 м, с расположением откаточных, доставочных, выпускных и подсечных выработок вне зоны опорного давления. Подготовка и отработка разрезных блоков с увеличенной высотой этажа позволяет уменьшить влияние горного давления, так как зона максимальных нагрузок располагается в центральной части блока и существенно не повлияет подготовку блоков.
Рис.а23. Схема к определению расстояния между основными горизонтами (а) и рекомендуемая схема разбуривания рудного массива (б). 1 - эпюра напряжений в зоне опорного давления с глубиной; G - вертикальная гравитационная составляющая напряжений; Н - глубина; Нд. - высота днища; Нр. - высота зоны разгрузки; Нэт. - высота этажа; Нэт.р. - рекомендуемая высота этажа; зона. Р - зона разгрузки; О-О - граница зоны; m - мощность рудного тела; о.д. - напряжения в зоне опорного давления; Lбн. - глубина бурения нисходящих скважин; Lбв. - глубина бурения восходящих скважин
При подготовке блоков к отработке в районе подсечного пространства и днища образуются зоны повышенной концентрации напряжений и динамических явлений. После обрушения руды большие затраты идут на ремонтно-восстановительные работы в выработках транспортного горизонта и днища блоков. Для повышения безопасности и эффективности очистных работ разработан способ отработки мощных руд. Сущность данного способа заключается в том, что до проведения комплекса выработок в днище блока взрывают основной массив блока на зажатую среду и компенсационные камеры (патент РФ № 2186980). На рис. 24 представлена схема отработки блока с отбойкой ВКЗ на зажатую среду и компенсационную камеру.
а) б)
Рис. 23. Схема отработки блока по простиранию (а) и вкрест простирания (б). 1 Ч транспортный горизонт; 2 Ч граница блока; 3 Ч восстающая выработка; 4 Ч днище блока; 5 Ч горизонтальная минная выработка; 6 Ч заходки (колодцы); 7 Ч ВКЗ; 8 - инертные промежутки; 9 - забойка; 10 - отбитая руда; 11 - зажатая среда; 12 - буровой штрек; 13 - минные заряды; 14 Ч компенсационная камера; 15 - рудоспуски; 16 - транспортный штрек; 17 - доставочные выработки (ВДПУ)
Выполнена технико-экономическая оценка вариантов взрывной отбойки блоков. Установлено, что с применением ВКЗ и пучковых зарядов ВВ увеличенного диаметра достигается снижение объема нарезных выработок в 1,25 раза, бурения скважин в 1,3 раза и удельного расхода ВВ в 1,2 раза. Разработана методика оценки влияния конструктивно-технологических параметров геотехнологии на показатели извлечения руды, которая включает определение объема подготовительно-нарезных работ и буровзрывных работ, потерь и засорения при различной высоте этажа и др., позволяющая вести отработку рудных залежей в условиях горного давления со снижением потерь и засорения руды на 20-35%.
По результатам исследований разработанные рекомендации заложены в проекты ОАО Сибгипроруда и используются в ОАО Евразруда по обеспечению безопасной и эффективной отработке рудных участков и блоков на железорудных месторождениях Западной Сибири. В целом, результаты исследований нашли отражение в принятых для рудников Технологической инструкции по отработке железорудных месторождений юга Западной Сибири в удароопасных условиях и Указаниях по безопасному ведению горных работ на месторождениях, склонных и опасных по горным ударам.
Заключение
В диссертации, являющейся научно-квалификационной работой, изложены научно обоснованные технические и технологические решения, имеющие существенное значение в развитии экономики градопромышленного комплекса Западной Сибири, заключающиеся в разработке параметров геотехнологии освоения железорудных месторождений на принципе сочетания конструктивных элементов систем разработки, распределения зон концентрации напряжений и динамических явлений в массиве горных пород, а также методик их обоснования и области использования, позволяющие обеспечить повышение безопасности и эффективности ведения горных работ.
Основные научные и практические результаты работы заключаются в следующем:
1. Установлено влияние отработки рудных участков и блоков на формирование зон концентрации напряжений и динамических явлений при освоении удароопасных железорудных месторождений. При последовательной выемке слепых и сближенных рудных тел в условиях повышенных горизонтальных напряжений (3 5 Н) системами разработки с обрушением руды после массовых взрывов в районе днищ блоков возникают микроудары и горные удары с сейсмической энергией от 105 до 108 Дж, в кровле и бортах выработанного пространства происходят толчки с энергией от 102 до 104 Дж; зоны концентрации напряжений удалены от границ выработанного пространства в днище и бортах блока на расстояния до 100 м, в кровле - 150 м. Определены площади зон концентрации толчков с сейсмической энергией от 102 до 106 Дж, которые колеблются от 1200 до 5000 м2, при этом расстояние от центра шахтного поля до этих зон составляет 80-400 м и более.
2. Установлено, что при увеличении энергии взрывов от 106 до 109 Дж объемы зон сжатия и растяжения в горных породах возрастают соответственно от 8106 до 5107 и от 107 до 9107 м3. Определены приведенные расстояния от центра взрываемых блоков до зон сжатия и растяжения, которые изменяются от 50 до 1000 м.
3. Определены условия формирования зон концентрации напряжений при выемке рудных участков, опасных по горным ударам. При нисходящей отработке крутопадающих рудных тел в условиях действия высоких горизонтальных напряжений на глубине 600-900 м от дневной поверхности в районе выработок днища вводимого в эксплуатацию этажа формируются зоны концентрации напряжений в опорном слое на расстояниях от 20 до 60 м от вышележащего горизонта, которые зависят от мощности рудного тела, угла внутреннего трения и сцепления горных пород с учетом роста объема выемки рудных запасов.
4. Установлено, что зона опорного давления охватывает 2-3 подготавливаемого к выемки блока по простиранию месторождения, при этом пригрузка на буровом горизонте ниже, чем на горизонте подсечки блока. При отработке разрезного блока на глубине 900 м зона опорного давления располагается на расстоянии 20-30 м от днища блока, при дальнейшем развитии фронта очистных работ перемещается на глубину 60 м.
5. Установлено, что при отработке слепых рудных тел удароопасность вмещающего массива горных пород характеризуется скоростью изменения объема выработанного пространства, равного отношению суммарного приведенного радиуса выработанного пространства ко времени между массовыми взрывами, в пределах от 0,022 до 0,1 м/сут.
6. Определено влияние крупномасштабной взрывной отбойки на повышение качества дробления руды на 20-30 % со снижением суммарной энергии толчков, которое достигается сочетанием взрываемых вертикальных концентрированных зарядов и пучковых сближенных зарядов при соотношении массы ВВ 1:3 и удельным расходом ВВ на отбойку от 0,5 до 0,6 кг/т. Установлены зависимости влияния на сейсмическую энергию динамических явлений энергии взрывов с интервалом замедления зарядов от 0-350 мс до 1 с при взрывании в условиях Горной Шории и Хакасии, позволяющие проводить массовые взрывы с периодичностью 1-3 месяцев. Получено выражение для определения эквивалента динамического явления по ВВ при проведении массовых взрывов, образовании компенсационных камер и подсечных пространств в блоках.
7. Определена максимальная скорость колебания массива горных пород от взрывов в условиях месторождений Горной Шории, которая колеблется от 1,36 до 1,75 мм/с, и позволяет рассчитывать радиус опасной зоны от места взрыва до объектов.
8. Доказано, что выбор технологических схем отработки месторождений применительно к различной геодинамической обстановке при выемке слепых и сближенных рудных тел должен производиться из условий формирования зоны опорного давления, расположенной впереди фронта очистных работ. Предложены рациональные технологические схемы отработки удароопасных месторождений на нижележащих горизонтах с применением систем разработки этажного принудительного обрушения, этажно-камерной и камерно-целиковой с отработкой рудных запасов от фланга к флангу слоями, секциями и блоками, с увеличением высоты этажа и магазинированием руды на верхних горизонтах и с последующим перемещением горной массы на концентрационный горизонт, включающие переход от технологии с комплексом подземного дробления к технологии с использованием участковых дробилок, конвейеров, опрокидывателей, рудоспусков и др., с расположением вне удароопасных зон, обеспечивающие повышение производительности труда рабочего на 30 % и объема добычи руды от 1,8 до 3,5 млн т/год.
9. Предложена методика расчета конструктивно-технологических параметров геотехнологии, учитывающая условия взаимного действия элементов системы разработки с обрушением руды и выработанного пространства под действием зон концентрации толчков и опорного давления. Дана оценка влияния параметров геотехнологии на показатели извлечения руды, которая включает определение объема капитальных и подготовительно-нарезных работ, бурение скважин, высоты этажа и др.
10. Разработан способ разработки слепых и сближенных рудных тел, обеспечивающий за счет взрывания основного массива блока до проведения комплекса выработок в днище блока уменьшение сейсмической энергии динамических явлений, а также снижение объема нарезных работ в 1,25 раза, бурение скважин в 1,3 раза и удельного расхода ВВ в 1,2 раза.
Результаты исследований на железорудных месторождениях Западной Сибири использованы при составлении нормативных и методических документов. Отдельные решения внедрены на горнорудных филиалах ОАО Евразруда с общим экономическим эффектом более 60 млн руб (в ценах 2009аг.).
Основные научные и практические результаты диссертации изложены в следующих опубликованных работах:
Монографиях:
1. Отработка технологических блоков при массовом обрушении руд в условиях напряженно-деформированного состояния массива горных пород / соавторы: А. А. Еременко, А. П. Гайдин // Новосибирск: Наука, 2002. Ч 112 с.
2. Управление действием энергии взрыва комбинированными зарядами ВВ при массовом обрушении руд на зажатую среду и компенсационные камеры
/ В кн.: Технология крупномасштабной взрывной отбойки удароопасных рудных месторождений Сибири. Ч Новосибирск: Наука, 2005. Ч С. 164-186.
3. Совершенствование геотехнологии освоения железорудных удароопасных месторождений в условиях действия природных и техногенных факторов / соавторы: А. А. Еременко, А. П. Гайдин // Новосибирск: Наука, 2008. Ч 250ас.
В изданиях, рекомендуемых ВАК России:
1. Особенности отработки технологических блоков на удароопасном месторождении // ФТПРПИ. Ч 2000. Ч № 6. Ч С. 81-84, (соавторы: А. А. Еременко, А. П. Гайдин, О. В. Шипеев).
2. Выпуск руды и динамические явления // Горный информационно-аналитический бюллетень, М.: МГГУ, 2002. Ч № 1. Ч С. 87-90, (соавторы: А.аА. Еременко, В.аВ.аПетин, О. В. Шипеев).
3. Влияние промышленных взрывов на распределение сейсмических и динамических явлений в массиве горных пород / соавторы: А.аА.аЕременко, Н.аИ.аСкляр, И. Ф. Матвеев, О. В. Шипеев // Горн. журнал. Ч 2002. Ч № 1. Ч С. 40-43.
4. Отработка разрезных блоков на удароопасном месторождении // Горный информационно-аналитический бюллетень, М.: МГГУ. Ч 2002. Ч № 3. Ч С.а172-175, (соавторы: А. А. Еременко, А. П. Гайдин).
5. Разработка схем взрывания концентрированных зарядов ВВ увеличенного диаметра в напряженно-деформированном массиве горных пород // Горный информационно-аналитический бюллетень, М.: МГГУ. Ч 2002. Ч № 4. Ч С. 50-52, (соавторы: А. А. Еременко, С. В. Фефелов, П. А. Филиппов).
6. Крупномасштабные взрывы на удароопасных месторождениях // Горн. журнал. Ч 2002. Ч № 4. Ч С. 30-35, (соавторы: А. А. Еременко, П. А. Филиппов, С. Д. Викторов, В. М. Закалинский).
7. Исследование энергетического, пространственного и временного распределения динамических явлений в массиве горных пород при выпуске руды // Горный информационно-аналитический бюллетень, М.: МГГУ. Ч 2002. Ч № 10. Ч С. 57-60, (соавторы: А. А. Еременко, Н. И. Скляр, О.аВ.аШипеев).
8. Исследование реакции массива горных пород на крупномасштабные взрывы // Сб.: Физические проблемы разрушения горных пород Ч труды Третьей междунар. научн. конф., 9-14.09.2002. Абаза (Хакасия) Ч Новосибирск: Наука, 2003. Ч С. 124-127, (соавторы: А. А. Еременко, А. П. Гайдин, С.аВ.аФефелов).
9. Рациональные конструкции вертикальных концентрированных зарядов // Сб.: Физические проблемы разрушения горных пород Ч труды Третьей междунар. научн. конф., 9-14.09.2002. Абаза (Хакасия) Ч Новосибирск: Наука, 2003. Ч С. 135-137, (соавторы: И. В. Машуков, С. В. Фефелов, И. Ф. Матвеев, А. Ф. Мюнх).
10. Перспективы развития сырьевой базы горной металлургии Западной Сибири // Горный информационно-аналитический бюллетень, М.: МГГУ. Ч 2004. Ч № 6. Ч С. 256-260, (соавторы: А. А. Еременко, В. А. Храмцов, А.аВ.аПестерев, С. Н. Эйсмонт).
11. Опыт ведения буровзрывных работ на карьере Тейского месторождения / соавторы: А. А. Еременко, Г. П. Ермак, С.аН.аЭйсмонт, А. А. Терещенков // Горный информационно-аналитический бюллетень, М.: МГГУ. Ч 2004. Ч № 5. Ч С. 51-61.
12. Совершенствование комбинированной технологии отработки запасов руды Таштагольского месторождения // Горный информационно-аналитический бюллетень, М.: МГГУ. Ч 2004. Ч № 7. Ч С. 230-236, (соавторы: А. А. Еременко, В. Я. Келлер, В. В. Ерастов).
13. Опыт отработки разрезного блока на Восточном участке Таштагольского месторождения // Горный информационно-аналитический бюллетень, М.: МГГУ. Ч 2005. Ч № 5. Ч С. 196-199, (соавторы: А. А. Еременко, В.аМ. Серяков, А. В. Пестерев и др.).
14. Опыт обрушения технологического блока на участке месторождения, опасного по горным ударам // Сб.: Физические проблемы разрушения горных пород Ч М.: ИПКОН РАН, 2005. Ч С. 230-232, (соавторы: А. А. Еременко, В. Н. Филиппов, А.аВ.аПестерев).
15. Исследование схем подземной отработки запасов руды на месторождении Одиночное // Горн. журнал. Ч2006. Ч №а8. Ч С. 64-66, (соавторы: А.аА.аЕременко, Г.аГ.аКилин, Ю. А.Рыжков, С.аН. Эйсмонт, А. А. Рихтер).
16. Взрывная отбойка горной массы параллельно-сопряженными зарядами ВВ // Горн. журнал. Ч2006. Ч № 9. Ч С. 44-47, (соавторы: А. А. Еременко, И.аВ.аМашуков, В. К. Джалов, С. А. Корочкин).
17. Технологические основы безопасной отработки железорудных месторождений в сейсмоактивном Алтае-Саянском регионе // Горн. журнал. Ч2006. Ч №а10. Ч С. 94-97, (соавторы: А. А. Еременко, В. М. Серяков).
18. Историческое развитие горнорудных предприятий Сибири // Горн. журнал. Ч2006. Ч № 11. Ч С.а48-52, (соавтор: Л.аМ.аЦинкер).
19. Создание автоматизированной системы непрерывного контроля напряженного состояния массива горных пород и прогноза динамических явлений на Таштагольском и Шерегешевском месторождениях // Горный информационно-аналитический бюллетень, М.: МГГУ. Ч 2005. Ч № 8. Ч С. 113-118, (соавторы: А. А. Еременко, В.аА.аШтирц, В. Н. Филиппов, И. Л. Громова, В.аВ.аПивень).
20. Взрывная отбойка разрезного блока пучковыми и вертикальными концентрированными зарядами ВВ // Сб. Физические проблемы разрушения горных пород. Ч С.-Петербург: С-ПГГУ(ТИ), 2006. Ч С.110-115, (соавторы: А.Еременко, В.аМ.аСеряков, С.аВ.аФефелов, Д. Н. Зинченко).
21. Отработка технологических блоков в зонах крупных тектонических нарушений на удароопасном железорудном месторождении // Горн. журнал. Ч2007. Ч № 11. Ч С. 29-33, (соавторы: А. А. Еременко, И.аФ.аМатвеев, В.аИ.аКоняхин, В.аА.аШтирц).
22. Развитие сырьевой базы Западно-Сибирского металлургического комплекса // Горн. журнал.Ч 2007. Ч № 4. Ч С. 10-13, (соавторы: М. В. Курленя, А.аП. Гайдин).
23. Геомеханическая оценка и обоснование технологии отработки разрезных блоков на Абаканском железорудном месторождении // Горн. журнал. Ч 2007. Ч № 1. Ч С. 51-54, (соавторы: А. А. Еременко, В. М. Серяков, В.аЯ.аКеллер, Н. И. Байбородов, С. В. Фефелов, А.аВ.аЧерных).
24. Особенности отработки слепых рудных залежей на Шерегешевском месторождении // Горн. журнал. Ч 2007. Ч № 1. Ч С. 29-32, (соавторы: А.аА.аЕременко, Г. Г. Монингер, В. Н. Филиппов, Ю.аП. Серов, И. Л. Громова, А. В. Пестерев).
25. Взрывная отбойка блоков пучковыми сближенными и вертикальными концентрированными зарядами ВВ на Таштагольском месторождении // Горный информационно-аналитический бюллетень, М.: МГГУ. Ч 2008. Ч № 1. Ч С. 194-199, (соавторы: А. А. Еременко, И. Ф. Матвеев, В. И. Коняхин).
26. Обоснование параметров геотехнологии освоения рудных запасов в напряженных горных массивах // Горный информационно-аналитический бюллетень, М.: МГГУ. Ч 2009. Ч № 4.
27. Отработка рудных участков в условиях действия природных и техногенных факторов на месторождениях Горной Шории // Горный информационно-аналитический бюллетень, М.: МГГУ. Ч 2009. Ч № 4.
28. Совершенствование технологии разработки сближенных рудных тел // Горн. журнал. Ч 2010. Ч № 4. Ч С. 48-51, (соавторы: Я. Н. Байбородов, А.аА.аЕременко, В. М. Серяков, С. Г. Замятин).
Патентах
1. Патент № 2148718 Российской Федерации, МПК7 С1 Е21 F 5/00. Способ предупреждения о динамических явлениях при промышленных взрывах / соавторы: М. В. Курленя, А.аА.аЕременко, А. П. Гайдин; заявитель и патентообладатель ИГД СО РАН; опубл. от 10.05.2002 г. Бюл. № 13. - 10 с.: ил.
2. Патент №а2186980 Российской Федерации, МПК7 С1, Е21 С 41/22, F 42D 3/04. Способ разработки мощных месторождений крепких руд на больших глубинах / соавторы: А. А. Еременко, В. Н. Власов, В. В. Петин и др.; заявитель и патентообладатель ИГД СО РАН; опубл. 10.08.2002 г. Бюл. № 22. Ч 14ас.: ил.
3. Патент №2190099 Российской Федерации, МПК7 С1 Е21 С 41/22. Способ разработки удароопасных рудных месторождений / соавторы: Б. В. Шрепп, А.аА.аЕременко, Н. И. Скляр и др.; заявитель и патентообладатель ИГД СО РАН; опубл. 27.09.2002 г. Бюл. № 27. Ч 10 с.: ил.
4. Патент № 2232975 Российской Федерации, МПК7 С1, F 42D 1/08, 3/04, Е21 С 41/22. Способ заряжания ВВ тупиковой восстающей выработки / соавторы: А.аА. Еременко, В. Н. Власов, С. В. Фефелов, И. В. Машуков; заявитель и патентообладатель ИГД СО РАН; опубл. 20.07.2004 г. Бюл. №а20. Ч 10 с.: ил.
В прочих изданиях
1. Геомеханические аспекты и технологические основы безопасной разработки месторождений в сейсмологическом районе Горной Шории // Сб.: Оценка современных достижений в области безопасной отработки удароопасных месторождений методом прогноза и предупреждения горных ударов. Ч Таштагол. Ч 2000. Ч С. 45-50, (соавторы: А. А. Еременко, Н. И. Скляр, А. П. Гайдин).
2. Опыт совместного геофизического многоуровнего мониторинга с использованием активных и пассивных методов в удароопасной шахте Таштагольского подземного рудника // Сб. Геодинамика и напряженное состояние недр Земли. Ч Новосибирск: ИГД СО РАН. Ч 2001. Ч С. 108-115, (соавторы: О.аА.аХачай, А. А. Еременко, В. А. Ваганова и др.).
3. О горно-тектоническом ударе на Таштагольском месторождении // Сб. Геодинамика и напряженное состояние недр Земли. Ч Новосибирск: ИГД СО РАН. Ч 2001. Ч С. 293-296, (соавторы: А. А. Еременко, Б. В. Шрепп, Н.аИ. Скляр, О.аВ. Шипеев, М. А. Шинкарев).
4. Отработка блока-целика в условиях напряженно-деформированного состояния массива горных пород // Сб.: Наукоемкие технологии добычи и переработки полезных ископаемых. Ч Новосибирск: ИГД СО РАН. Ч 2001. Ч С. 115-120. (соавторы: А. А. Еременко, В. В. Петин, В.аВ.аДорогунцов).
5. Влияние интенсивности выпуска руды из технологических блоков на сейсмическую энергию динамических явлений // Сб.: Наукоемкие технологии добычи и переработки полезных ископаемых. Ч Новосибирск: ИГД СО РАН. Ч 2001. Ч С. 120-124, (соавторы: А. А. Еременко, В.аВ.аПетин, О.аВ.аШипеев, С. В. Фефелов).
6. Геомеханическая оценка условий и обоснование технологии отработки рудных участков Шерегешевского месторождения // Сб.: Научно-технический прогресс - основа развития Шерегешского рудника. Ч СИНТО. Ч Кемерово, 2002. - С. 248-258, (соавторы: А.аА. Еременко, В. М. Серяков).
7. Опыт применения комплексного многоуровнего мониторинга породного массива в условиях Таштагольского подземного рудника // Сб.: Геодинамика и напряженное состояние недр Земли. Ч Новосибирск: ИГД СО РАН. Ч 2003. Ч С. 108-115, (соавторы: О.аА.аХачай, Е. Н. Новгородова и др.).
8. Investigation into the Zones of Increased Seismic Activity in Order to Estimate and Control the Rick of Mining in Iron-ore Deposits of Siberia // The 6th International symposium on rock burst and seism city in mines proceedings (RaSim6) УControlling seismic RickФ, Perth, AUSTRALIA. 9-11.03.2005, p. 469-477, (соавторы: А.аА.аEremenko, E. V. Potapov, G. V. Goltsov, V.аN.аFilipov).
9. Response of Rock mass to technological explosions in Mining the rock burst-hazardous Iron-ore deposits // Impact of Human Activity on the Geological Environ nment. Proceedings of the international symposium of the international society for rock mechanics, EUROCK 2005, BRNO, Czech republic, may 18-20, 2005. p. 105-109, (соавторы: А. А. Eremenko, A. V. Seryakov, V.аY.аKeller, V. V. Erastov).
10. Исследование процесса распределения динамических явлений при массовых взрывах // Сб.: Проблемы и перспективы развития горных наук. Ч Новосибирск: ИГД СО РАН, 2005. Ч С. 266-273, (соавторы: А. А. Еременко, А.аВ. Серяков, В. В. Дорогунцов).
11. Геодинамическое районирование железорудного месторождения, опасного по горным ударам // Сб.: Проблемы и перспективы развития горных наук. Ч Новосибирск: ИГД СО РАН, 2005. Ч С. 260-266, (соавторы: А. А. Еременко, В. Н. Колтышев, И. Ф. Матвеев и др.)
12. Развитие сырьевой базы Западно-Сибирского металлургического комплекса // Сб.: Проблемы и перспективы развития горных наук. Ч Новосибирск: ИГД СО РАН, 2005. Ч С. 240-244, (соавторы: А. А. Еременко, Е. В. Потапов, С.аН. Эйсмонт).
13. Методические указания по совершенствованию технологических процессов в системах разработки с обрушением руды и вмещающих пород // Кемерово: КузГТУ, 2005. Ч 19 с., (соавторы: М. В. Курленя, Ю. А. Рыжков, А.аА.аЕременко).
14. О характере разрушения массива горных пород при отбойке рудных блоков на различных глубинах // Вестник РАЕН (ЗСО). Ч Кемерово. Ч 2006. Ч № 8. Ч С.а252-259, (соавторы: А. А. Еременко, В.аМ.аСеряков, А.аВ.аСеряков).
15. Снижение риска и уменьшение последствий природных техногенных катастроф при разработке железорудных месторождений в условиях Алтае-Саянской горной области // Сб.: Проблемы снижения риска и смягчения последствий чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера на территории Сибирского региона, Сиббезопасность, Спассиб-2006 Ч Новосибирск, 2006, (соавтор: А. А. Еременко).
16. Уменьшение последствий природных и техногенных катастроф при разработке железорудных месторождений в условиях Сибири // Сб.: Строительство и эксплуатация угольных шахт и городских подземных сооружений. Ч Материалы IV российско-китайского симпозиума. Кемерово: КузГТУ, 2006. Ч С.а111-115, (соавторы: А.аА.аЕременко, А. Ю.Рыжков, А. П. Гайдин).
17. Оценка степени удароопасности массива горных пород на Шерегешевском месторождении // Сб.: Геодинамика и напряженное состояние недр Земли. Ч Новосибирск: ИГД СО РАН. Ч 2006. Ч С. 506-513, (соавторы: А. А. Еременко, В. Н. Колтышев, В. Н. Филиппов, И. Л. Громова, Е. А. Белоусов).
18. Геомеханическое обоснование технологических схем отработки рудных участков на Таштагольском месторождении // Сб.: Геодинамика и напряженное состояние недр Земли. Ч Новосибирск: ИГД СО РАН. Ч 2006. Ч С.а488-495, (соавторы: А.аА.аЕременко, В.аМ.аСеряков, А. Ф. Мюнх, В.аК.аКлимко, В.аЯ. Келлер).
19. Техногенная сейсмичность при отработке разрезного блока на Таштагольском месторождении, опасном по горным ударам // Сб.: Геодинамика и напряженное состояние недр Земли. Ч Новосибирск: ИГД СО РАН. Ч 2006. Ч С. 395-399, (соавторы: А.аА.аЕременко, В. М. Серяков, И. Ф. Матвеев, В.аК.аКлимко, В.аА. Штирц).
20. Влияние очередности ведения очистной выемки на интенсивность динамических явлений в условиях Таштагольского месторождения // В сб.: Фундаментальные проблемы формирования техногенной геосреды. Ч Новосибирск: ИГД СО РАН. Ч 2007. Ч С. 201-206, (соавторы: А.аА.аЕременко, В.аМ.аСеряков, И. Ф. Матвеев, В.аК.аКлимко).
21. Отработка технологических блоков с учетом геодинамических процессов в массиве горных пород // В сб.: Фундаментальные проблемы формирования техногенной геосреды. Ч Новосибирск: ИГД СО РАН. Ч 2007. Ч С. 95-99, (соавторы: В. Н. Колтышев, И. Ф. Матвеев, В. А. Штирц).
22. The Investigation of Influence from Natural and Technorelative Factors over Geomechanical situation with Exploiting Iron-ore Deposits of Siberia // The First Asian-pacific symposium on Blasting Techniques (APS Blasting 1). Now Development on engineering blasting. 8-11 May, 2007, Kunming, China. Ч p. 469-477, (соавтор: А. А. Eremenko).
23. Контроль геомеханического состояния геологической среды при отработке Шерегешевского месторождения // Горный информационно-аналитический бюллетень, М.: МГГУ. Ч 2007. Ч № 11. Ч С. 96-100, (соавторы: А. А. Еременко, В. Н. Филиппов, С. А. Корочкин, И. Л. Громова).
24. Геодинамическое районирование удароопасного железорудного месторождения // Сб. Недропользование. Новые направления и технология поиска, разведки и разработки месторождений полезных ископаемых, Гео-Сибирь-2007, МОИН РФ, ФА и О, ГОУ ВПО и СГГА. Новосибирск, 2007. Ч Т. 5. Ч С. 233-239, (соавторы: А. А. Еременко, В. Н. Колтышев, В. А. Штирц).
25. Development and Geomechanical Substantiation of a Geotechnology for Rockburst-Hazardous Iron-Ore Deposits in Siberia // 1st Souther Hemisphere International Rock Mechanics Symposium. Ч SHIRMS 2008. Ч Vol. 2, 16-19 September 2008, Australia, pp. 229-242, (соавторы: A. A. Eremenko, A. P. Gaidin, I. F. Matveev, G. P. Ermak, Ya. N. Baiborodov).
26. Decrement of risk and abatement of natural and technogenic hazards when mining iron-ore deposits in Gornaya Shoria and Khakasia // 21st Word Mining Congress & Expo 2008, 7-12 September 2008 Ч Poland, pp. 27-35, (соавторы: A.аA.аEremenko, T. V. Lobanova).
27. Geomechanical problems of iron-ore mining in the Altai-Sayan mountainous area // 21st Word Mining Congress & Expo 2008, 7-12 September 2008 Ч Poland, pp. 37-47, (соавторы: A. A. Eremenko, A. P. Gaidin).
28. Обоснование порядка выемки блоков на основе геодинамического районирования // В сб.: Фундаментальные проблемы формирования техногенной геосреды. Ч Труды конф. Т.а1. Геотехнология. Ч Новосибирск: ИГД СО РАН. Ч 2009. Ч С. 169-175, (соавторы: В. Н. Колтышев, А. И. Веселов, О.аВ.аШипеев, И. Л. Громова).
Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по земле