Вестник МГТУ. 2019, Т. 22, № 1.

Ловчиков А. В. и др. Профилактика горных ударов в низких рудных целиках. УДК 622.831.32 А. В. Ловчиков, А. В. Земцовский Профилактика горных ударов в низких рудных целиках посредством образования разгрузочных щелей (для условий Ловозерского редкометалльного месторождения) Ловозерский ГОК, разрабатывающий Ловозерское месторождение редких металлов, является единственным поставщиком сырья для редкометалльной промышленности России. Глубина горных работ на месторождении (600 м) постепенно возрастает и должна достигнуть 900 м. Месторождение отнесено Ростехнадзором РФ к разряду склонных и опасных по горным ударам с глубины 400 м от поверхности. С увеличением глубины возрастает опасность горных ударов в поддерживающих толщу пород опорных целиках, для которых должны быть определены соответствующие меры профилактики удароопасности. В ходе исследования рассмотрена проблема распределения напряжений в удароопасных околоштрековых целиках с разгрузочными щелями для условий Ловозерского месторождения, являющегося тектонически высоконапряженным; представлен вариант профилактики удароопасности в целиках посредством образования разгрузочных щелей в боках выработки, с помощью которых концентрация напряжений переносится с контура выработки вглубь целика. Образование щелей ослабляет несущую способность целиков. Однако образование разгрузочных щелей создает условия для работы средней части целиков при объемном сжатии, вследствие чего несущая способность целиков повышается. Анализ увеличения прочности целиков при работе в условиях объемного сжатия произведен с использованием коэффициента формы (определяется по формуле Е. Церна). Полученные данные свидетельствуют о том, что в низких широких целиках, которые оконтуриваются на глубинах свыше 500-550 м, ослабляющее действие щелей нивелируется за счет формы целиков. В процессе разработки мер профилактики удароопасности выполнены расчеты удельной несущей способности целиков с разгрузочными щелями и без щелей при их расположении на глубинах до 900 м от поверхности для условий рудника "Карнасурт", на котором планируется добыча руд в ближайшие годы. Ключевые слова: целики, горные удары, щели, несущая способность, коэффициент Церна, возрастание глубины Информация о статье: поступила вредакцию 15.10.2018; получена после доработки 25.02.2019 Введение Ловозерское редкометалльное месторождение представлено свитой маломощных и средней мощности пластообразных пологопадающих рудных залежей, расположенных в массиве крепких скальных пород. Рудник "Карнасурт", эксплуатирующий месторождение, разрабатывает две согласно залегающие пологопадающие (угол падения 10-12° к горизонту) рудные залежи, каждая мощностью 1,2 м, разделенные породным слоем толщиной 90-110 м. Прочность руд и пород при сжатии составляет 160-330 МПа [1]. Специфика горно-геологических условий месторождения предопределяет камерно-целиковую систему разработки с поддержанием покрывающих пород целиками. Дополнительными условиями месторождения являются высокая тектоническая напряженность массива и удароопасность пород. Участки шахтного поля рудника "Карнасурт" с глубины 400 м от поверхности отнесены Ростехнадзором РФ к опасным по горным ударам. Горизонтальные тектонические напряжения на шахтном поле рудника имеют величину 40-60 МПа и в пределах достигнутых глубин разработки в 4-6 раз превышают гравитационные напряжения от веса толщи покрывающих пород. Целью исследования является определение профилактических мер, обеспечивающих безопасность горных выработок по фактору горных ударов. Материалы и методы Протяженность шахтного поля рудника "Карнасурт" по простиранию нижней залежи составляет около 7 км и вкрест простирания - 1,3 км. Схематический вертикальный поперечный разрез рудника (вкрест простирания рудных залежей) приведен на рис. 1. В верхней части рудные залежи выходят на поверхность, а в нижней - уходят в глубину массива. По вертикали рудные залежи через 20-40 м разделяются на очистные панели, ограничиваемые откаточными штреками, поддерживаемые ленточными надштрековыми и подштрековыми целиками. Технология и параметры выемки на обеих отрабатываемых залежах одинаковы. В силу этих обстоятельств рассматривается напряженное состояние и удароопасность целиков только на одной залежи. Ширина панелей в прежние периоды составляла 40-70 м, в настоящее время - от 120-150 до 300 м. Панели в направлении простирания рудных залежей разделяются на очистные блоки шириной 60-120 м. Очистные 158