Производственные процессы добычи руды, страница 25

Толчок – хрупкое локальное разрушение породы в глубине массива без выброса в выработку. Сопровождается звуком, сотрясением массива, появлением пыли, падением заколов, обрушением отдельных участков выработок, шелушением пород.

Стреляние - отделение (отскакивание) от массива линзовидных пластин породы различных размеров с острыми краями с резким звуком, напоминающим выстрел.

Энергия горного удара складывается из потенциальной энергии упругого сжатия и энергии упругих деформаций окружающих пород [Именитов В.Р., 1984]:

где σ – действующие напряжения, кгс/см²;

Е – модуль упругости, кгс/см²;

γ – плотность пород, т/м³;

ε – относительная деформация;

Н – глубина работ, м.

Внешние признаки, характеризующие удароопасное состояние массива горных пород:

·  интенсивное заколообразование – возникновение заколов на обнажениях. Происходит по ненарушенному массиву и не связано с трещиноватостью, слоистостью и сланцеватостью. Сопровождается треском;

·  шелушение – разрушение породы по контуру обнажения на отдельные пластинки, имеющие, чаще всего, чечевицевидную форму с заостренными краями. Место шелушения в выработке из-за постоянного осыпания пластин всегда выглядит «свежим», не запыленным.

6.4. Зональная дезинтеграция горных пород

При разработке месторождений особое значение приобретает вопрос о предельных и запредельных состояниях горных пород вокруг выработок. Изучение закономерностей перераспределения напряжений и развития смещений в массиве необходимо для обоснованного выбора типа крепи, определения ее несущей способности, изыскания рациональных условий расположения выработок и методов их охраны.

Ведение проходческих и очистных работ на больших глубинах приводит к формированию вблизи горных выработок в области максимума опорного давления зон сильно нарушенных пород, в которых развиваются крупные трещины, образуя – «зоны дезинтеграции»*. Эти зоны разрушения, возникающие внутри горного массива, можно охарактеризовать как «невидимые» участки необратимых (неупругих) деформаций.

Проведение выработки приводит к перераспределению напряжений в горных породах между ней и зоной дезинтеграции. В глубине массива возникают новые зоны опорного давления. Появляются новые участки разрушения (дезинтеграции). Эти процессы развиваются во времени или мгновенно.

Чередование областей разрушения вокруг выработки соответствует возникновению зон сжатия и растяжения горных пород, что обусловлено волнообразным поведением полей напряжений. Существенно и то, что чередование ненарушенных и сильно нарушенных зон, наблюдается в породах с высокой скоростью выделения накопленной упругой энергии [Опарин В.Н., 2008].

Исследованиями установлено, что вокруг выработок может образовываться до трех и более зон дезинтеграции пород. Если брать одиночную выработку, то первая зона образуется, как правило, на расстоянии 1,5-3,5 м от ее контура, следующие зоны соответственно 3,0-5,5, 6-8 м и т.д. Участки наведенной интенсивной трещиноватости имеют ширину от 0,15-0,2 до 1,0-1,5 м. Они отделены один от другого зонами ненарушенного массива шириной от 0,2-0,3 до 1,1-1,5 м и более.

К примеру, для определения зон дезинтеграции пород на рудниках «Октябрьский» и «Таймырский» были проведены эксперименты с применением электрометрии на токе низкой частоты и визуальных наблюдений перископом РВП-451 [Опарин В.Н., 2008]. Наблюдения проводились на специальных станциях веерного типа, суть которых состояла в оценке состояния стенок скважин и определения количества и местоположения трещин по длине скважин. На рис. 6.8 приведены вертикальные разрезы по замерным станциям, расположенным на глубинах 957-1050 м, построенным по результатам комплексных измерений. Из них видно что, проведение выработки вызывает образование в массиве зон дезинтеграции сильно нарушенных трещиноватых чередующихся участков. Мощность их достигает 1,0-1,5 м. Границы ближайших от контуров выработок трещиноватых зон удалены на 1-3 м. Дальние участки в выработках гор. 1050 м зафиксированы на расстоянии 9-11 м от стенок выработки. Ориентация наведенных крупных трещин повторяет контур выработки. Между зонами, интенсивно раздробленных пород, расположены относительно ненарушенные участки, трещиноватость которых близка к естественной.