УДК 622 Зайцев Денис Александрович Научный руководитель: д. т. н

УДК 622
Зайцев Денис Александрович
Научный руководитель: д. т. н., проф. Сергеев Сергей Валентинович
НИУ «БелГУ», кафедра инженерной геологии и гидрогеологии, г. Белгород
ОСОБЕННОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ СЛОЕВОЙ СИСТЕМЫ С
НИСХОДЯЩИМ ПОРЯДКОМ ПРИ ОТРАБОТКЕ МАССИВА
БОГАТЫХ ЖЕЛЕЗНЫХ РУД
Яковлевское
железорудное
месторождение
отрабатывается
подземным способом с твердеющей закладкой выработанного
пространства в сложных горно-геологических и гидрогеологических
условиях. В соответствии с проектными
решениями с 1988 года
проводились водопонизительные работы в руднокристаллическом
водоносном горизонте с помощью скважин пробуренных с поверхности, а
начиная с середины 90-х дренажные мероприятия осуществлялись только
из подземных горных выработок. В настоящее время в пределах шахтного
поля протяженность около 1,4 км сформирована локальная депрессионная
воронка в руднокристаллическом водоносном горизонте до нижней
отметки откаточного горизонта -425 м.
Техническим проектом решена разработка месторождения
нисходящей слоевой системой с закладкой выработанного пространства
под искусственной потолочиной. Верхней границей горных работ является
Вентиляционно-закладочный горизонт -370 м, выше кровли которого
сохраняется естественный рудный целик мощностью 65 м. Мощность
целика обоснована в работах [1, 2], его основной целью является
предотвращение развития критических деформаций в водоупорных
отложениях между нижнекаменноугольным водоносным горизонтом и
массивом богатых железных руд.
Интенсивные горные работы по формированию искусственной
потолочины и проходке горно-подготовительных выработок начаты с 2007
г. За это время получен положительный опыт применения комбайнового
способа отбойки богатых железных руд, развиваются технологии
закладочных работ и транспортировки горной массы, в значительных
объемах выполнены работы по эксплуатационной разведке, расширены
представления
о
геологических
и
инженерно-геологических
характеристиках рудного массива.
Наибольшее свое развитие горные работы получили в пределах 1-6
эксплуатационных блоков – ими охвачена практически половина площади
шахтного поля (западная часть). Фактически сложившаяся ситуация
определила планомерное увеличение очистных работ в блоке №6, по
состоянию на начало 2011 года в нем сформирована искусственная
потолочина на 80 % площади блока и осуществлены работы по
формированию заезда на нижележащий первый слой.
Эксплуатационный блок №6 находится в центральной части
шахтного поля и вскрыт горными выработками на горизонтах -370 м и -425
м между 24 и 19 линиями ортов. Ширина рудной залежи в пределах блока
выдержана по простиранию и падению, в среднем составляет 300 метров,
вертикальная мощность распространяется на весь этаж отработки. Рудный
массив представлен железнослюдково-мартитовыми и гидрогематитовыми
рудами с прослоями межрудных сланцев, содержание железа общего в
богатых рудах свыше 60%.
Опыт ведения горных работ в эксплуатационном блоке №6 показал,
что наиболее проблемными участками являются зоны переходов от
скальных пород лежачего бока к рыхлым богатым рудам. На этих участках
диагональные заезды пересекают весьма неустойчивый контакт между
кварцитами лежачего бока и мощной зоной оруденения, представленной
богатыми железными рудами железнослюдково-мартитового состава.
Мощность переходной зоны от 1-2 м до 10-15 м. В данных интервалах
проходка выработок достаточно сложна, при отступлении от паспорта
крепления сопряжена с процессами вывалообразования и, как следствие,
со снижением темпов сооружения выработок.
Искусственная
потолочина
отрабатывается
параллельными
тупиковыми заходками вкрест простирания рудного тела. Подготовка к
отработке заключается в проходке стартового штрека в лежачем боку и
диагональных заездов, причем из каждого заезда рассекаются четыре
заходки. Со стартового штрека в створе с заходками потолочины
отрабатывается и первый слой залежи. Последующие слои (2-10)
отрабатываются заходками, пройденными из слоевых штреков, заезды на
которые выполняются из панельного уклона в лежачем боку залежи [3].
Достижение растекаемости закладочной смеси и снижения потерь
руды над потолочиной обеспечивается формированием защитной
потолочины с переменными углами наклона 3°. Этот подход наиболее
удачно реализован в блоке №6, здесь предусмотрены Технологические
штрека №1 и №3, из которых должно производиться заполнение очистных
заходок закладкой. Однако это решение выполняется лишь частично, так
как Технологический штрек №1 находится в аварийном состоянии,
поэтому для подачи закладки не используется. Пройденный параллельно
ему в висячем боку рудной залежи Технологический штрек №3 заполнен
закладочной смесью на высоту 2,0-2,2 м с выкрепленными в
искусственном массиве в местах пересечения штрека очистными
заходками вентиляционно-ходовыми сбойками, через которые подается
закладочная смесь.
Таким образом, формируется защитная потолочина с переменными
углами наклона: на участке от контакта лежачего бока до
Технологического штрека №1 с уклоном -3° вниз; от Технологического
штрека № 1 до Технологического штрека № 3 с подъемом +3° вверх; от
Технологического штрека № 3 до контакта руды с висячим боком с
уклоном -3° вниз.
Жесткие требования к качеству закладочных работ (основными из
которых являются максимально возможное начало заливки твердеющими
смесями очистных заходок и полнота закладки) при доработке оставшихся
запасов потолочины и отработке последующих слоев диктуют
необходимость организации полноценного закладочного горизонта,
расположенного над очистным пространством. Закладочный горизонт
также может быть использован для размещения систем мониторинга за
изменением напряженно-деформированного состояния закладочного и
рудного массивов при их дальнейшей подработке.
Литература:
1. Научное сопровождение строительства и ввода в эксплуатацию Яковлевского
рудника. Этап 2. Экспертная оценка и анализ принятых ранее решений по
гидрогеологической защите горных работ и предотвращению внезапных прорывов
воды в горные выработки. Разработка рекомендаций по защите подземных и наземных
объектов от деформаций налегающих пород в результате разработки рудного тела.
Разработка рекомендаций по выбору системы разработки для участка первоочередной
отработки рудного тела: Отчет о НИР / СПГГИ им. Г.В. Плеханова (ТУ); Рук. работ
В.Л. Трушко. - СПб., 2003. - 162 с.
2. Выполнить обоснование безопасных условий отработки Яковлевского
железорудного месторождения под неосушенным нижнекарбоновым водоносным
комплексом без сооружения водонепроницаемых перемычек. Согласование
результатов в Госгортехнадзоре России: Отчет о НИР / НТЦ «НОВОТЭК»; Рук. работ
Г.Н. Гензель. - Белгород, 2004. - 122 с.
3. Система разработки нисходящими слоями с твердеющей закладкой: Рабочая
документация / НПФ «Тарекса». - М., 2007. - 119 с.