Способы управления состоянием массива горных пород

Управление состоянием массива горных пород имеет целью снижение или предотвращение опасных проявлений горного давления, возникающих при проведении горных работ на различных стадиях разработки месторождений. Особенное внимание уделяется управлению горным давлением в призабойном (очистном) пространстве действующих камер, блоков, панелей, где находятся горнорабочие и добычные механизмы.

Управление горным давлением – это совокупность мероприятий по регулированию проявлений горного давления в очистных забоях и горных выработках с целью обеспечения безопасных условий эксплуатации месторождений.

На практике при разработке рудных месторождений применяют следующие способы управления состоянием массива горных пород.

1. Поддержание подработанных пород целиками. Этот способ заключается в обеспечении устойчивого равновесия массива подработанных пород и предотвращении обрушения земной поверхности. Месторождения в этом случае отрабатывают системами с открытым очистным пространством, сущность которых заключается в выемке камер и оставлении прочных рудных целиков между ними.

Рассматриваемый способ управления состоянием массива горных пород применяют тогда, когда руды и породы обладают высокой устойчивостью при сравнительно невысокой ценности полезного ископаемого, а также при необходимости сохранности земной поверхности (наличие водоемов, гражданской или промышленной застройки, железных дорог и других подлежащих охране объектов). При отработке высокоценных руд целики могут заменяться надежными искусственными опорами (бетонными, каменными).

2. Поддержание выработанного пространства временно оставляемой (магазинированной) отбитой рудой. При этом способе, применяемом для отработки маломощных крутопадающих (жильных) месторождений, в процессе отработки блоков 60 – 70 % отбитой руды временно оставляют в выработанном пространстве для поддержания обнажений висячего и лежачего боков, склонных к частным вывалам. В целом, руда и породы должны быть достаточно устойчивыми, чтобы в очистном забое, кровля и бока не обрушались и обеспечивали безопасное ведение очистных работ.

3. Закладка выработанного пространства. В неустойчивых, склонных к обрушению породах после выемки (или одновременно с выемкой) полезного ископаемого для предотвращения опасных деформаций выработанное пространство заполняют закладочным материалом. В качестве закладочных материалов используют дробленые пустые породы, песок, гравий, шлаки металлургических заводов и электростанций, хвосты обогатительных фабрик. Наиболее надежным средством под держания являются твердеющие (бетонные.) смеси при условии полного подпора кровли выработанного пространства закладочным материалом и своевременном выполнении работ по закладке.

4. Крепление очистного пространства. Применяют в том случае, когда руда и вмещающие породы неустойчивы и требуют поддержания. Для этой цели используют деревянные стойки (распорки) и костры, каменную бутовую кладку, бетонные полосы и столбы, металлические стойки, механизированная ограждающая крепь и др. Назначение крепи заключается в предотвращении деформаций (отслоений, вывалов, трещинообразования) обнаженных пород и призабойного пространства в течение определенного времени, необходимого для производства очистных работ.

5.Управление горным давлением посредством обрушения пород. Сущность этого способа заключается в последовательном обрушении налегающей толщи пород вслед за подвиганием очистных работ. В связи с тем, что в результате выемки полезного ископаемого и подработки пород увеличивается опорное давление на целики, прилегающий рудный массив и возрастает опасность их деформирования (даже раздавливания) необходимо периодически снижать величину опасных напряжений путем обрушения подработанной толщи пород.

Обрушение пород может быть частичным (обрушается только нижняя пачка пород, непосредственная кровля) или полным (в процессе обрушения вовлекается вся толща пород до земной поверхности). Вполне очевидно, что во втором случае происходит основная разгрузка прилегающего массива горных пород.

Этот способ управления горным давлением применяют в случае слабых неустойчивых и трещиноватых пород при рудах различной прочности. В зависимости от устойчивости пород и стадии выемки полезно го ископаемого подработанные породы обрушают принудительно путем взрывания скважин либо сосредоточенных (минных) зарядов или самообрушаются под действием собственного веса. К принудительному обрушению пород часто прибегают в начальный период очистной выемки, для ликвидации зависаний подрабатываемых пород. С развитием фронта очистных работ и увеличением площадей подработки создаются благоприятные условия самообрушения пород с определенным шагом.

С целью создания благоприятных условий для самообрушения пород отработка месторождений должна осуществляться без оставления каких-либо постоянных целиков сплошным фронтом, в направлении от средней части месторождения к флангам.

Перечисленные способы управления состоянием массива пород в каждом конкретном случае выбираю с учетом возможности динамических проявлений горного давления, температурных, гидро- и газодинамических факторов. С этой цепью разрабатываются специальные мероприятия по прогнозированию и предупреждению опасных явлений, возможных в процессе отработки месторождения.