Аннотация
Постановка задачи (актуальность работы): описаны основные научные и практические результаты исследований повышения геодинамической безопасности при увеличении глубины подземной разработки рудных месторождений на основе данных оперативного контроля и прогноза напряженного состояния горного массива с различными формами динамического проявления горного давления, профилактики и предотвращения горных ударов. На примере рудных месторождений Украины проанализированы физические свойства горных пород и новые гипотезы о горном давлении с учетом увязки выемки руды и пород во времени и пространстве, опре-деления параметров конструктивных элементов систем разработки. Цель работы: повысить геодинамическую безопасность при увеличении глубины разработки рудных месторождений путем контроля и прогноза напряженного состояния горного массива с различными формами динамического проявления горного давления, профилактики и предотвращения горных ударов. Используемые методы: применялись усовер-шенствованные методы шахтных, лабораторных и математических исследований, теоретического и физического моделирования, а также анализ и обобщение результатов исследований по известным и разработанным методикам. Новизна: к ее элементам относится систематизация технологических решений по управлению выработанным пространством шахт, которая учитывает техногенные факторы, влияющие на энергетическое состояние массива, и предопределяет пути минимизации его влияния на технологии добычи рудных и нерудных полезных ископаемых. Результат: для изменения интенсивности влияния техногенного состояния массива, сформированного последовательно-сближенными выработанными пространствами, предложен способ раз-рушения породных целиков, разделяющих их полости, что позволяет снизить энергетическую напряженность массива до 6 раз и вторичную обводненность рудных залежей в лежачем боку шахтного поля. Это дает возможность проведения подготовительных выработок без применения крепей и увеличения размеров очистных ка-мер в 1,5–2 раза. Изменение формы выработанного пространства шахты путем образования разгрузочных трещин позволяет снизить энергетическую насыщенность массива в 0,3 раза при отработке трех нижележащих этажей по рудным залежам.
Ключевые слова
Подземная разработка, геодинамическая безопасность, устойчивость обнажений, энергетическая зона.
1. Lavrinenko V.F. Conditions for the equilibrium of stresses in tight rock. Izvestiya vuzov. Gornyy zhurnal [News of the Higher Educational Institutions. Mining Journal], 1982, no. 6, pp. 17–22. (In Russ.)
2. Aleksandrova N.I., Chernikov A.G., Sher E.N. On the damping of pendulum waves in the block rock mass. Fiziko-tekhnicheskie problemy razrabotki poleznykh iskopaemykh [Physical and Technical Problems of Mining], 2006, no. 5, pp. 67–74. (In Russ.)
3. Tsarikovsky V.V., Tsarikovsky Val.V., Lyashenko V.I. In-crease in efficiency of chamber mining of ore deposits. Gornyy zhurnal [Mining Journal], 2011, no. 11, pp. 49–52. (In Russ.)
4. Shkuratnik V.L., Nikolenko P.V. Metody opredeleniya napryazhenno-deformirovannogo sostoyaniya massiva gornykh porod [Methods for determining the stress-strain state of the rock mass]. Moscow: MSMU, 2012, 111 p. (In Russ.)
5. Yakovlev D.V., Lazarevich T.I., Tsirel S.V. Natural and man-made seismicity of the Kuznetsk Basin. Fiziko-tekhnicheskie problemy razrabotki poleznykh iskopaemykh [Physical and Technical Problems of Mining], 2013, no. 3, pp. 20–34. (In Russ.)
6. Eremenko V.A., Rylnikova M.V., Esina E.N., Lushnikov V.N. Substantiation of the method for estimating the propagation zones and the magnitude of the stress concentration in underground mining of ore deposits. Gornyy informatsionno-analiticheskiy byulleten [Mining Informational and Analytical Bulletin], 2014, no. 11, pp. 5–12. (In Russ.)
7. Oparin V.N., Timonin V.V., Karpov V.N. A quantitative evaluation of the efficiency of the rock destruction process in case of rotary percussion drilling of wells. Fiziko-tekhnicheskie problemy razrabotki poleznykh iskopaemykh [Physical and Technical Problems of Mining], 2016, no. 6, pp. 60–74. (In Russ.)
8. Sdvyzhkova О.O., Babets D.V., Kravchenko K.V., Smirnov A.V. Determination of the displacements of rock mass nearby the dismantling chamber under effect of plow longwall. Naukovyi visnik natsionalnogo girnichogo univer-sitetu [Scientific Bulletin of National Mining University], 2016, no. 2, pp. 34–42.
9. Eremenko V.A., Aibinder I.I., Patskevich P.G., Babkin E.A. Evaluation of the state of the rock mass at the mines of the Polar Division of OJSC MMC Norilsk Nickel. Gornyy infor-matsionno-analiticheskiy byulleten [Mining Informational and Analytical Bulletin], 2017, no. 1, pp. 5–17. (In Russ.)
10. Khomenko O.E., Lyashenko V.I. Improving safety of ore mining based on the use of geoenergy. Bezopasnost truda v promyshlennosti [Occupational Safety in Industry], 2017, no. 7, pp. 18–24. (In Russ.)
11. Khomenko O.E., Lyashenko V.I. Geoenergetic fundamentals of ore deposits underground mining. Izvestiya vuzov. Gornyy zhurnal [News of the Higher Educational Institutions. Mining Journal], 2017, no. 8, pp. 10–18. (In Russ.)
12. Khomenko O.E., Kononenko M., Astafiev D. Effectiveness of geoenergy usage during underground mining of deposits. Advanced Engineering Forum, 2017, vol. 22, pp. 100–106.
13. Oparin V.N. To theoretical bases of the description of the interaction between geomechanical and physicochemical processes in coal seams. Fiziko-tekhnicheskie problemy razrabotki poleznykh iskopaemykh [Physical and Technical Problems of Mining], 2017, no. 2, pp. 3–19. (In Russ.)
14. Khomenko О.E., Sudakov А.К., Malanchuk Z.R., Malanchuk E.Z. Principles of rock pressure energy usage during underground mining of deposits. Naukovyi visnik natsion-alnogo girnichogo universitetu [Scientific Bulletin of National Mining University], 2017, no. 2, pp. 35–43.
15. Khomenko O.E., Lyashenko V.I. Development of the prin-ciples of stability of excavations in the underground mining of deposits. Marksheyderiya i nedropolzovanie [Mine Survey and Subsoil Use], 2018, no. 2(94), pp. 13-20. (In Russ.)
16. Bulat A.F., Mineev S.P., Bryukhanov A.M., Nikiforov A.V. Development of a classification procedure for gas-dynamic events in coal mines. Journal of Mining Science, 49, 894–901 (2013).
17. Khalymendyk Yu., Baryshnikov A. Substantiation of cable bolts parameters for supporting mine workings in conditions of laminated rocks. Mining of Mineral Deposits, 10 (1), 9–15 (2016).
18. Bondarenko V., Symanovych G., Koval O. The mechanism of over-coal thin-layered massif deformation of weak rocks in a longwall. Geomechanical Processes during Underground Mining, 6, 41–44 (2012).
19. Adushkin V.V., Oparin V.N. Physics and geomechanics of formation and development of local zones of rock destruction in natural and mining systems: the current state, promising directions of fundamental research and applied de-velopments. Gornyy informatsionno-analiticheskiy byulleten [Mining Informational and Analytical Bulletin], 2015, no. 56, pp. 24–44. (In Russ.)
20. Busylo V., Savelieva T., Serdyuk V. Applying noncantilevered support of mechanized complexes for developing flat seams. Mining of Mineral Deposits, 10 (2), 9–17 (2016).
21. Kovalevska I., Barabash M., Gusiev O. Research into the stress-strain state of reinforced marginal massif of extraction mine working by a combined anchoring system. Mining of Mineral Deposits, 10 (1), 31–36 (2016).
22. Stupnik M., Kalinichenko V., Pysmennyi S., Fedko M., Kalinichenko O. Method of simulation of rock mass stability in laboratory conditions on equivalent materials. Mining of Mineral Deposits, 10(3), 46–51 (2016).
23. Nazarova L.A., Nazarov L.A. Evolution of stresses and permeability of the fractured and porous rock mass around a production well. Fiziko-tekhnicheskie problemy razrabotki poleznykh iskopaemykh [Physical and Technical Problems of Mining], 2016, no. 3, pp. 11–19. (In Russ.)
24. Kurlenya M.V., Mirenkov V.E., Savchenko A.V. Calculating the deformation of the mass around buried excavations taking into account the weight of rocks. Fiziko-tekhnicheskie problemy razrabotki poleznykh iskopaemykh [Physical and Technical Problems of Mining], 2017, no. 3, pp. 3–11. (In Russ.)
25. Kurlenya M.V., Mirenkov V.E., Shutov V.A. Features of the deformation of rocks around deep mining. Fiziko-tekhnicheskie problemy razrabotki poleznykh iskopaemykh [Physical and Technical Problems of Mining], 2014, no. 6, pp. 4–10. (In Russ.)
26. Lavrikov S.V., Revuzhenko A.F. A numerical simulation of the process of accumulation and release of elastic energy in structurally heterogeneous geomaterials. Fiziko-tekhnicheskie problemy razrabotki poleznykh iskopaemykh [Physical and Technical Problems of Mining], 2016, no. 4, pp. 22–28. (In Russ.)
27. Adushkin V.V., Kishkina S.B., Kulikov V.I., Pavlov D.V., Anisi-mov V.N., Saltykov N.V., Sergeev S.V., Spungin V.G. Constructing the monitoring system for potentially dangerous sections of the Korobkovskoye deposit of the Kursk Magnetic Anomaly. Fiziko-tekhnicheskie problemy razrabotki poleznykh iskopaemykh [Physical and Technical Problems of Mining], 2017, no. 4, pp. 3–13. (In Russ.)
28. Khomenko O.E., Lyashenko V.I. Improved geomechanical safety in the underground mining of complex structure de-posits. Vestnik Magnitogorskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta imeni G. I. Nosova [Vestnik of Nosov Magnitogorsk State Technical University], 2018, vol.16, no. 2, pp. 14–21. (In Russ.)