Натурные исследования деформирования кровли очистных камер в условиях повышенной глинизации

Размещено на http://www.allbest.ru/

НАТУРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ДЕФОРМИРОВАНИЯ КРОВЛИ ОЧИСТНЫХ КАМЕР В УСЛОВИЯХ ПОВЫШЕННОЙ ГЛИНИЗАЦИИ

Токсаров В.Н.

Ведение двухпластовой выемки сильвинитовых пород в юго-восточной части шахтного поля рудника БКРУ-2 осложнено интенсивным расслоением кровли выемочных камер на пласте КрII и постоянными обрушениями соляных пород междупластья. По результатам визуальных обследований выработок установлено, что небольшие обрушения кровли появляются в камерах уже в течение первой недели после проходки. По истечении 1,5-2 месяцев отмечаются значительные обрушения кровли, вследствие чего проход в выработку становится опасным. В некоторых случаях очистные работы останавливались из-за обрушений пород кровли. Весьма низкая устойчивость пород междупластья в пределах 7, 9 и 11-й восточных панелей во многом обусловлена большим содержанием в них глины.

С целью установления основных закономерностей развития деформационных процессов в условиях значительной глинизации продуктивного интервала соляной толщи в зависимости от особенностей ведения горных работ проведен комплекс экспериментальных исследований на 8 замерных станциях. Шесть замерных станций были оборудованы на 9-й и 11-й восточных панелях (табл. 1). Для сопоставительного анализа 2 замерные станции оборудованы в северо-восточной части шахтного поля (20 ВП).

Таблица 1. Горнотехническая характеристика экспериментальных участков

Конструкция замерной станции представляет собой систему глубинных и контурных реперов (рис. 1). В процессе экспериментальных исследований оценивались следующие параметры: расслоение пород кровли, пучение почвы, вертикальная и горизонтальная конвергенция. Величины деформаций реперов оценивались с помощью проведения высокоточного нивелирования.

Рис. 1. Общий вид замерной станции

Анализ результатов экспериментальных исследований показал, что в условиях 9 и 11-й восточных панелей в течение 1-2,5 месяцев после проходки происходит интенсивное расслоение кровли пласта КрII c последующим ее обрушением, либо зависанием заколов большого размера, вследствие чего дальнейшие экспериментальные исследования на данных участках, как правило, прекращались. При этом характер деформирования пород технологического междупластья в очистных камерах в юго-восточной части шахтного поля (9, 11 ВП) радикально отличался от северо-восточной (20 ВП). Так, например, в течение 54 суток наблюдений суммарная деформация кровли пласта КрII в камере №70 (11 ВП) шириной

6м составила порядка 370мм (рис. 2). Для сравнения суммарная деформация кровли в камере № 167 (20 ВП) той же ширины за 240 суток наблюдений достигла всего 72мм (рис. 3, табл. 2).

Рис. 2. Деформации кровли (а) и почвы (б) на участке замерной станции № 6 (пл. КрII, 11ВП, кам. 70)

Рис. 3.2. Развитие деформаций кровли на участке замерной станции № 7 (пл. КрII, 20ВП, камера № 167)

На пласте АБ в условиях 9-й восточной панели при отсутствии подработки на нижнем пласте КрII суммарная деформация кровли за 190 дней наблюдений составила 8-12 мм (табл. 2). При этом наблюдалась достаточно однородная деформация кровли - смещения всех глубинных реперов примерно одинаковы. В северо-восточной части шахтного поля (20 ВП) суммарные деформации пород кровли пласта АБ за 160 суток наблюдений составили 20мм. Однако они полностью связаны с деформацией непосредственной кровли, поскольку смещения глубинных реперов почти полностью отсутствуют.

Таблица 2. Параметры деформирования очистных выработок

Необходимо отметить, что в юго-восточной части шахтного поля на пласте АБ (9 ВП, камеры №158, 160) величина пучения почвы камер в 2 раза превышает расслоение кровли (табл. 2). В тоже время на 20 ВП деформация кровли камеры превалирует над пучением почвы. Данные отличия в характере деформирования, по-видимому, связаны с большим содержанием глины в технологическом междупластье АБ-КрII в пределах юго-восточной части шахтного поля (табл. 3), что обусловливает интенсификацию процессов пучения почвы.

Таблица 3. Сравнительная таблица содержания нерастворимого остатка в междупластье АБ-КрII

Вертикальная конвергенция очистных выработок в пределах пласта АБ на двух сравниваемых частях шахтного поля примерно одинакова и составляет 30-40мм. Горизонтальная же конвергенция очистных камер на пласте АБ в пределах 11-й восточной панели в 2-3 раза выше аналогичного показателя на 20 ВП.

Экспериментами также установлено, что вне зависимости от применяемого метода проходки выработки в условиях 9 и 11 ВП, с подрезкой двух коржей или с оставлением защитной пачки мощностью 0,6 м, со временем происходит интенсивное расслоение пород кровли с последующим их обрушением. Различие заключается лишь в том, что обрушение пород кровли при оставлении защитной пачки происходит несколько позже, чем при подрезке двух коржей.

В очистных камерах с пролетом 6 м расслоение пород кровли пласта КрII происходит более интенсивно, чем в камерах шириной 5,2м. Так, спустя 55 суток после проходки суммарные деформации кровли в камере № 70 (11ВП) составили порядка 370мм, что в 2 раза превышает соответствующий показатель в камерах № 62 и 63, имеющих ширину 5.2м.

Таким образом, в юго-восточной части шахтного поля рудника БКРУ-2 вследствие повышенного содержания нерастворимого остатка интенсифицируются процессы расслоения кровли и пучения почвы, увеличивается горизонтальная конвергенция очистных камер. На данные процессы существенное влияние оказывает пролет камеры, с его увеличением проявления горного давления усиливаются. При проходке очистных камер с оставлением защитной пачки кровля сохраняет свою устойчивость несколько дольше (на 1-2 недели), чем при подрезке двух коржей, хотя в целом деформационные процессы в обоих случаях реализуются практически в аналогичных режимах (деформации кровли за один и тот же период времени примерно одинаковы).

Полученные результаты натурных исследований представляют исходную информацию для параметрической настройки математической модели деформирования пород в окрестности очистного блока. Ее реализация позволит разработать критерии разрушения кровли камер и дать геомеханическую оценку ее устойчивости при различных вариантах системы отработки. деформирование порода глинизация соляной

Размещено на Allbest.ru