Обрушение покрывающих пород на рудниках Лениногорского полиметаллического комбината

Месторождение представлено пологими залежами оруденелых микрокварцитов выемочной мощностью от 3—5 до 50—60 м, преимущественно 10—10 м, расположенными под глинистыми сланцами. Многие рудные тела отделены от глинистых сланцев прослоем микрокварцитов мощностью до 20—30 м. На значительной площади месторождения совмещается по вертикали несколько рудных тел, чередующихся с прослоями микро-кварцитов или глинистых сланцев мощностью от 10 до 30—40 м.

Основная система разработки — этажное принудительное обрушение с компенсационными камерами и отбойкой скважинами. Блоки имеют размеры а плане от 50x50 до 100х120 м и отрабатываются подряд или в выборочном порядке. В последнем случае нередко оставляют временные междублоковые целики.

Ниже освещен опыт рудника по управлению обрушением налегающих пород при глубине разработки 70—250 м.

В тех случаях, когда по вертикали совмещается несколько рудных тел, имеется в виду в основном отработка верхних, наиболее сложная с точки зрения управления кровлей.

Основной задачей управления обрушением долгое время являлось только предотвращение воздушных и динамических ударов, так как горное давление повышалось лишь в отдельных блоках, окруженных со всех сторон обрушенным пространством.

Данные о характере самообрушения глинистых сланцев и туфов над блоками крупной линзы «Победа» приведены и табл. 15, расположение этих блоков показано на рис. 71.

При наличии в кровле рудного тела глинистых сланцев или туфов и глубине разработки до 100—150 м обрушение блока площадью более 2500 м2 вызывает, как правило, немедленное обрушение земной поверхности.

При глубине разработки более 100—150 м глинистые сланцы и туфы после обрушения блока площадью 2000—5000 м2 начинают постепенно отслаиваться кусками с кровли.

При площади блока более 5000 м2 обрушение налегающих пород происходит, как правило, интенсивно, в массиве кровли слышно характерное потрескивание, в соседних целиках развивается опорное давление и стенки выработки в них начинают «шелушиться» с «отстреливанием» кусков руды чешуйчатой формы. Обрушение пород достигает земной поверхности за 2—3 года при глубине разработки 150—200 м.

На поверхности при обрушении обычно образуется «труба» глубиной 40 м, диаметром 30—40 м с вертикальными стенками или несколько наклоненными в одну сторону в соответствии со структурными особенностями пород.

Таким образом, первая просадка поверхности происходит почти без разрыхления обрушающих пород.

В процессе выпуска руды из блока образуются трещины вокруг «трубы», зона обрушения поверхности постепенно расширяется и поверхность становится вогнутой.

Замерами установлено, что обрушившиеся покрывающие породы после уплотнения (через 2—3 года после обрушения поверхности) имеют коэффициент разрыхления: туфы, сланцы, кератофиры — 1,16+1,20; глина, суглинок — 1,11+1,12.

Многие рудные тела, как сказано выше, имеют в кровле непромышленные микрокварциты мощностью до 20—30 м.

Самообрушение микрокварцитов при больших обнажениях происходит в виде отслаивания очень крупных кусков, иногда вываливаются сразу большие массы породы. Полное самообрушение микрокварцитов еще не наблюдалось, хотя обнажения достигали больших величин, например 8 тыс. м2 в блоке 5 Иннокентьевской линзы.

С 1951 г. начата разработка карьера, под бортом которого продолжаются подземные работы.

После обрушения блока и до тех пор, пока не осядет земная поверхность, прекращают открытые работы на всей подработанной площади. Опыт показал, что первоначальное обрушение поверхности происходит всегда в более узких контурах по сравнению с обрушенным блоком. Поэтому при необходимости продолжают вести открытие работы в непосредственной близости к подработанному участку поверхности. Зону возможного обрушения пород можно строить в этом случае под углом 90°, или близким к нему.

После того как на подработанной площади осела вся толща налегающих пород вплоть до земной поверхности, открытые работы возобновляют. Над соседним с обрушенным блоком работы приостанавливают только на период общего выпуска руды из него.

Толщина предохранительной подушки. Предохранительная «подушка», как известно, предназначается для того, чтобы в случае внезапного обрушения большой массы породы из висячего бока (кровли) залежи погасить воздушную волну во избежание воздушного удара в действующих выработках и, кроме того, защитить днище блока от Динамического удара.

В блоке площадью около 6000 м2, где над воронками лежал только слой отбитой руды толщиной 5—6 м, из кровли внезапно обрушился слон породы толщиной 20 м. В выработках скреперования ощущался слабый воздушный толчок, несчастных случаев не было.

В блоке Иннокентьевской линзы произошло внезапное обрушение пород примерно в таком же объеме. Толщина породной подушки составляла около 15 м, но воздушный удар ощущался в выработках на значительном расстоянии от блока.

Во 2-й Иннокентьевской линзе над блоком 7 постепенное обрушение налегающих пород закончилось внезапной просадкой поверхности. При этом в выработках горизонта скреперования произошел воздушный удар. До посадки поверхности суммарная толщина слоя обрушенной руды и пород достигала 80 м, однако местами она могла быть меньше.

Огромная опасность воздушных ударов заставляет с особой требовательностью относиться к доказательствам надежности предупредительных мер.

В тех случаях, когда в связи с ограниченной площадью блока или пониженной устойчивостью налегающих пород возможно лишь постепенное самообрушение в пределах свода естественного равновесия, достаточна толщина подушки около 20 м.

Если же не исключается возможность вывалов очень больших масс породы и, тем более, возможность внезапного полного обрушения налегающих пород, то толщина подушки, равная 20—30 м, может оказаться недостаточной и вопрос о размере ее требует специального изучения.

При определении объема принудительного обрушения кровли, как правило, следует учитывать, что ко времени отработки прилегающего массива все пространство блока должно быть заполнено раздробленной на куски породой. В противном случае часть руды при обрушении соседнего блока будет отброшена взрывом в пустоту и потеряна.

Принудительное обрушение налегающих пород. В тех случаях, когда непосредственно над рудой залегают глинистые сланцы или туфы, перемятые и нарушенные трещинами, принудительная посадка кровли в большинстве случаев не требуется. Обрушение первого блока площадью 2500—3000 м2 при глубине разработки до 100—150 м сопровождается оседанием поверхности. При большей глубине начинается постепенное отслаивание кусков породы с кровли. К моменту обрушения земной поверхности в результате отработки соседних блоков и увеличения площади обнажения накапливается достаточно мощная породная подушка.

При повышенной устойчивости глинистых сланцев и значительной глубине разработки, превышающей 150—200 м, требуется принудительно обрушить нижний слон пород мощностью 15—25 м при отработке третьего и четвертого смежных блоков. Обрушение производят сосредоточенными зарядами при высоте подэтажа 7—12 м, заряды размещают непосредственно в выработках без забутовки.

При дальнейшем расширении площади обнажения сверх 10—15 тыс. м2 можно рассчитать на полное самообрушение налегающих пород одновременно с массовым взрывом целиков.

Налегающие микрокварциты необходимо обрушать принудительно, начиная с первого блока.

Прослой микрокварцитов, мощность которого достигает 20— 30 м, как бы перерезают над границами блока взрывом сосредоточенных зарядов (см. рис. 31), и микрокварциты обрушаются по всей подработанной площади. Сосредоточенные заряды размещаются на двух-трех ярусах, через 7—12 м по вертикали, в выработках без забутовки. Расход BB па обрушение пород составляет 650—750 г/м3 а в зоне расположения зарядов — около 2200 г/м3. Менее устойчивые породы, залегающие над микрокварцитами, обрушаются сами при обрушении микрокварцитов.

Раньше при отработке слоевым обрушением целиков или блоков после выемки первого слоя руды также приходилось обрушать сосредоточенными зарядами нижний слои микрокварцитов. Толщина обрушаемого слоя составляла 6—13 м.

На участках, где по вертикали совмещается несколько рудных тел. управление обрушением кровли при отработке второго и расположенных ниже рудных тел производится следующим образом.

Глинистые сланцы (или туфы) после обрушения блока руды площадью от 2500—3000 м2 обрушаются сами. Если в кровле залежи имеются микрокварциты, то их обрушают принудительно вместе с блоком. Для этого микрокварциты отрезают от окружающего массива взрыванием сосредоточенных зарядов, расположенных над границами блока по его периметру.