Способ разгрузки месторождения и снижения его удароопасности

Способ разгрузки месторождения и снижения его удароопасности

Реферат

 

Cпособ разгрузки месторождения и снижения его удароопасности, включающий геодинамическое районирование месторождения, выделение тектонически подвижных блоков, выявление их динамического взаимодействия, оценку среднего уровня главных напряжений в массиве горных пород и степени потенциальной удароопасности месторождения и проведение мероприятий по разгрузке, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью разгрузки месторождений с любой конфигурацией рудного тела и повышения эффективности снижения потенциальной удароопасности месторождения за счет необратимого снятия тектонических напряжений, действующих в субгоризонтальной плоскости, определяют величину сдвижения массива горных пород вместе с месторождением в сторону земной поверхности, обеспечивающую необратимую разгрузку массива от повышенных тектонических горизонтальных напряжений и перевод его в неудароопасное состояние, а в качестве мероприятий по разгрузке производят сдвижение массива путем бурения скважин под месторождение, размещения в них и взрывания зарядов взрывчатого вещества, при этом величину сдвижения массива горных пород рассчитывают по формуле , где h - величина сдвижения массива горных пород вместе с месторождением в сторону земной поверхности, м; ₁ - максимальное напряжение в горизонтальной плоскости^o, МПа; - средняя плотность горных пород, кг/м³; H - глубина, на которой оцениваются напряжения, м; h - ширина разгружаемого участка массива, м; E - модуль упругости пород, МПа; r - угол внутреннего трения в массиве горных пород, град.

а необходимый массу заряда взрывчатого вещества определяют из выражения , где e - удельная энергия взрывчатого вещества, Дж/кг; C - масса заряда взрывчатого вещества, кг; W_p - затраты энергии на разрушение пород в зоне сдвижения, Дж; W_сдв - затраты энергии на сдвижение пород данного объема в сторону земной поверхности на величину, Dh, Дж; 1,15 - коэффициент, учитывающий потери энергии при взрыве. Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для снижения потенциальной удароопасности месторождения путем смешения массива горных пород вместе с месторождением в сторону земной поверхности. Целью изобретения является расширение области применения способа и снижения потенциальной удароопасности месторождения за счет необратимого снятия тектонических напряжений. Способ осуществляют следующим образом. В процессе геодинамического районирования месторождения по рельефу с привлечением топографических карт, аэро- и космических снимков выделяют тектонически подвижные блоки. Размещение подвижных блоков фундамента фиксируют на карте. На построенную таким образом блоковую сетку проецируют контуры месторождения и отмечают те блоки, в которых оно находится. По данным геодинамического районирования устанавливают степень и категорию потенциальной удароопасности и напряженного состояния массива пород в пределах месторождения. Критериальные показатели при этом определяют в зависимости от расположения месторождения в той или иной зоне земной коры (растяжения, сжатия или сдвига), величин и градиентов подвижек на границах блоков, прочности и хрупкости пород, глубины залегания (см. таблицу). Степень потенциальной удароопасности месторождения (в баллах) определяют по формуле Если по какому-либо показателю сведения отсутствуют, то принимают его максимальное значение в баллах, т.е. 3 балла. Категорию потенциальной удароопасности месторождения определяют по следующей шкале: Категория N, балл I (наивысшая) 3N>2,3 II 2,3N>1,6 III 1,6N>1 Оценку напряженного состояния массива горных пород осуществляют следующим образом. Направления действия главных напряжений в массиве устанавливают путем их реконструкции по характеру взаимодействия блоков. В зонах земной коры с преобладанием сжатия массива горных пород (зоны сжатия и сдвига земной коры) минимальное главное сжимающее напряжение ₃=H, а наибольшее главное сжимающее напряжение ₁, действует в горизонтальной (или близкой к горизонтальной) плоскости. Вторая же составляющая напряжений в горизонтальной плоскости ₂ (промежуточное главное напряжение) определяется как боковой распор, возникающий под действием активной силы, действующей в направлении ₁ и массы пород. На больших глубинах массив находится в предельно-напряженном состоянии под воздействием объемного сжатия. В соответствии с этим средний уровень напряжений в зонах земной коры, испытывающих интенсивное сжатие горизонтальными силами, оценивают с помощью соотношений где , , _o cоответственно средневзвешенные значения угла внутреннего трения в массиве горных пород, коэффициента поперечной деформации, предела прочности пород на одноосное сжатие с учетом коэффициента структурного ослабления (МПа); H глубина, на которой оцениваются напряжения; средняя плотность горных пород, кг/м³. В зонах растяжения земной коры максимальное главное напряжение совпадает с массой столба налегающих пород, а другие главные напряжения соответствуют естественному боковому распору. В этом случае значения главных напряжений определяют по формулам где коэффициент бокового распора, примерно равный 0,7. Если удароопасное месторождение окажется в зоне, где горизонтальные напряжения в 2 и более раз превышают вертикальные, то в выделенных подвижных блоках с земной поверхности под месторождение бурят скважины и размещают в них взрывчатое вещество в количестве, достаточном для обеспечения сдвижения массива горных пород вместе с месторождением в сторону земной поверхности и поднятия его на величину Dh, обеспечивающую упругое расширение - восстановление в направлении, перпендикулярном действию силы тяжести. Величина h определяется из выражения где h ширина разгружаемого участка массива, м; E модуль упругости пород, МПа; угол внутреннего трения в массиве горных пород, град. Массу зарядов взрывчатого вещества в скважинах рассчитывают по формуле где e удельная энергия взрывчатого вещества, Дж/кг; C масса заряда взрывчатого вещества, кг; W_p затраты энергии на разрушение пород в зоне сдвижения, Дж; W_p=gS_p, где g затраты энергии на разрушение единицы площади породы, Дж/м² (при горных ударах в краевых частях угольных пластов , при разломах крепких пород почвы ); S_p площадь разрушаемой породы, мM²; W_сдв затраты энергии на сдвижение пород данного объема в сторону земной поверхности на величину h, Дж; W_сдв=Vh, где V объем сдвигаемых пород, м³; 1,15 коэффициент, учитывающий потери энергии при взрыве.

Формула изобретения

Способ разгрузки месторождения и снижения его удароопасности, включающий геодинамическое районирование месторождения, выделение тектонических подвижных блоков, выявление их динамического взаимодействия, оценку среднего уровня главных напряжений в массиве горных пород и степени потенциальной удароопасности месторождения и проведение мероприятий по разгрузке, отличающийся тем, что, с целью разгрузки месторождений с любой конфигурацией рудного тела и повышения эффективности снижения потенциальной удароопасности месторождения за счет необрабимого снятия тектонических напряжений, действующих в субгоризонтальной плоскости, определяют величину сдвижения массива горных пород вместе с месторождением в сторону земной поверхности, обеспечивающую необратимую разгрузку массива от повышенных тектонических горизонтальных напряжений и перевод его в неудароопасное состояние, а в качестве мероприятий по разгрузке производят сдвижение массива путем бурения скважин под месторождение, размещения в них и взрывания зарядов взрывчатого вещества, при этом величину сдвижения массива горных пород рассчитывают по формуле где h величина сдвижения массива горных пород вместе с месторождением в сторону земной поверхности, м; ₁ максимальное напряжение в горизонтальной плоскости, МПа; средняя плотность горных пород, кг/м³; H глубина, на которой оцениваются напряжения, м; h ширина разгружаемого участка массива, м; E модуль упругости пород, МПа; r угол внутреннего трения в массиве горных пород, град. а необходимую массу заряда взрывчатого вещества определяют из выражения где e удельная энергия взрывчатого вещества, Дж/кг; C масса заряда взрывчатого вещества, кг; W_р затраты энергии на разрушение пород в зоне сдвижения, Дж; W_сдв затраты энергии на сдвижение пород данного объема в сторону земной поверхности на величину Dh, Дж; 1,15 коэффициент, учитывающий потери энергии при взрыве.

РИСУНКИ

Рисунок 1