Том 61 Вып. 1

Горный инженер, профессор Дмитрий Федорович Борисов в тече­ние четырнадцати лет, с 1954 по 1968 г возглавлял одну из ведущих кафедр Ленинградского горного института — кафедру разработки пла­стовых месторождений.

Камерные системы разработки с твердеющей закладкой получают все большее распространение. Это вызывает необходимость дальней­шего развития расчетных методов определения основных параметров систем и прочностных свойств закладки. Цель таких расчетов — обос­нованный выбор ширины междукамерных целиков, пролетов камер, ширины панели или блока, размеров междублоковых (панельных! целиков, определение необходимой прочности искусственных целиков. Результаты расчетов, естественно, будут различны в зависимости от порядка отработки участков (блоков), камер в пределах одного блока, структуры и свойств закладочного массива и других условий.

Проблема разработки мощных крутых пластов с закладкой при­обрела особую остроту в Кузбассе, где из-за целого ряда обстоятельств технического характера требуется значительно расширить ее приме­нение, между тем как добыча угля с закладкой развивается здесь весьма медленно. Непопулярность закладки в Кузбассе объясняется, в первую очередь, низкой эффективностью применяющихся там систем разработки. Так, выемка мощных крутых пластов с закладкой ведется до сих пор старыми системами, с делением на слои.

Разработка калийных пластов осложняется внезапными выбросами соли и газа. Такие выбросы наблюдаются в СССР при разработке Верхнекамского и Старобинского калийных месторождений.

На отечественных рассолопромыслах залежи каменной соли раз­личной мощности (от 40 до 700 м) и глубины (от 300 до 1400 м) отрабатываются подземным растворением, через скважины. Как пра вило, применяются цилиндрические камеры диаметром 100 м. Камеры располагают по сетке 200x200 м, при этом ширина междукамерных целиков составляет 100 м. Такие размеры целиков недостаточно обос­нованы из-за ограниченного опыта подземного растворения и отсут­ствия апробированных решений. В результате создается опасность разрушения целиков и сдвижений поверхности.

На Яр-Бишкадакском промысле залежь каменной соли мощностью 200—700 м при мощности покрывающих пород 500—600 м отрабаты­вают подземным растворением через скважины с поверхности. Разра­ботку ведут индивидуальными вертикальными камерами, диаметр ко­торых, в соответствии с проектом, равен 100 м. Из-за несвоевремен­ного контроля результатов размыва бывают отступления от проекта, иногда диаметры камер достигают 160—190 м, поэтому неясно, на­сколько фактические обнажения выработок отвечают требованиям устойчивости. Отсутствие в настоящее время сдвижений поверхности, а также больших вывалов в камерах, связанных с прекращением работы; скважин, еще не является достаточной гарантией безопасности дальнейшей разработки, так как длительность эксплуатации камер (3—15 лет) непродолжительна по сравнению с общим сроком их службы (50—80 лет). В результате возникает необходимость прогноза устойчивости пород и определения предельно допустимых пролетов рассольных выработок.

Сотрудники Ленинградского горного института совместно с работ­никами шахты № 1/2 треста «Углегорскуголь» в 1967—1968 гг провели на шахте наблюдения за проявлениями горного давления при различ­ных способах выемки и управления кровлей. Цель наблюдений — усо­вершенствовать технологию выемки пологопадающего пласта VI и выбрать наиболее рациональный способ управления кровлей. Пласт VI сравнительно выдержан, вынимаемая мощность составляет0,95—1,10л, угол падения 8—15° Кровля пласта представлена слоистыми аргилли­тами (0,4—0,6 м) и плотными мелкозернистыми песчаниками (15—20 м). В почве пласта залегают аргиллиты (0,1 м) и алевролиты средней крепости, мощностью до 8—10 м.

Совместными усилиями сотрудников Ленинградского горного института и комбината "Сахалинуголь" в 1967-1968 гг проведены многочисленные шахтные и лабораторные исследования, направленные на совершенствование систем разработки, механизации очистных работ и управления кровлей мощных пластов полого падения.

При разработке тонких и средней мощности крутопадающих пла­стов системами с длинными очистными забоями по падению наиболее трудоемким и тяжелым является крепление призабойного простран­ства, которое занимает до 55—60% рабочего времени.

Значительное распространение как в угольной, так и рудной про­мышленности получают щитовые и гибкие перекрытия, для выбора рациональных и надежных конструкций которых необходимо знать воздействующие на них нагрузки.

Излагаются методика и результаты лабораторных исследований процесса обрушения налегающих пород. Исследования выполнены в Ленинградском горном институте для условий разработки апатито­вых месторождений Хибин, висячий бок которых представлен креп­кими трещиноватыми породами.

Величина вывалообразований пород, нагрузка на крепь горных выработок, перемещения их контура определяются в основном разме­рами области неупругих деформаций, образующейся в окружающем выработку породном массиве. В практике поддержания большинство подготовительных горных выработок испытывает влияние опорного давления, причем нет расчетных методов оценки этого влияния на раз­меры области неупругих деформаций.

В практике поддержания горных выработок часто встречаются случаи их взаимного влияния. Особенно существенное воздействие оказывают очистные работы на напряженное состояние вблизи подго­товительной выработки. Решения этих задач сложны и громоздки, в связи с чем они в основном выполнены для случаев взаимного влия­ния выработок одинаковой формы. Известны лишь неко­торые решения для разных форм. Однако эти решения из-за сложности конечных формул не получили значительного распростра­нения для определения напряжений в окрестности выработок. Необхо­димо создать более простые методы расчета.

При изучении проявлений горного давления на плоских и объем­ных моделях в настоящее время широко используются различного типа динамометры для создания упругих измерительных оснований стендов.

Нарушение сплошности массива, связанное с разработкой место­рождений, сопровождается рядом физических Процессов Горные по­роды в зоне влияния выработок находятся в напряженно-деформацион­ном состоянии, которое является сложной функцией строения массива и горнотехнических условий разработки месторождения.

Неуклонное возрастание добычи угля и переход к разработке но­вых месторождений со все более сложными условиями залегания делает проблемы контроля за проявлениями горного давления и про­гноза поведения кровли в очистных выработках шахт первостепенной задачей, которая пока не нашла своего разрешения. Это обусловлено рядом причин, в частности, недостаточной изученностью процессов горного давления, отсутствием методики систематического прогноза на базе контрольных замеров состояния массива.

На кафедре строительства горных предприятий ЛГИ разработаны методика измерения напряжений, приборы и аппаратура, которые от­личаются простотой, надежностью и достаточной точностью. В основу методики положено предположение, что если в скважину, пройденную в горном массиве, поместить датчик, обеспечив ему достаточно хоро­ший контакт со стенками скважины, то в результате перемещения сте­нок скважины под действием нагрузки одновременно будут изменяться и показания датчика. Усилия, действующие на датчик, будут умень­шаться или увеличиваться в зависимости от нахождения массива пород под действием сжимающих или растягивающих напряжений.

Физико-механические свойства соляных пород исследовались в лабораторных и шахтных условиях применительно к задачам механики горных пород — расчету рациональных параметров камерной системы разработки и выявлению закономерностей проявлений горного давления. Эти задачи имеют важное значение при отработке Старобинского месторождения калийных солей, представленного несколькими калийными пластами, залегающими на глубине 420–640 м от поверхности. На месторождении отрабатывается два калийных пласта мощностью 1,8–4,0 м и 4,5–7,0 м, залегающих соответственно на глубине 420 и 580 м.

Наряду с развитием и совершенствованием традиционных спосо­бов определения давления, основанных на исследовании величин упру­гих деформаций горных пород, все шире применяются различные физи­ческие методы, в том числе гамма-методы определения плотности по­род.

В общем случае геологически осложненные участки пластовых месторождений представляют зоны нарушений, слабо отличающиеся по электрическим свойствам от хорошо проводящих окружающих по­род. Для изучения нарушений, расположенных в хорошо проводящей среде и на довольно больших (до 200 м) расстояниях от источника электромагнитных волн, требуются достаточно низкие частоты, и поль­зоваться обычными методами интерпретации результатов радиоволнового просвечивания часто оказывается невозможно.