Отработка разрезного блоко гор.+170 Юкспорского месторождения Объединенного Кировского рудника ОАО «Апатит»

ОАО «АПАТИТ»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ПРОЕКТ

 

ОТРАБОТКА РАЗРЕЗНОГО БЛОКА ЮКСПОРСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ ГОР.+170 С УЧЕТОМ ГЕОМЕХАНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ МАССИВА

 

 

Руководитель работы	Шалашов В.В.

 

Кировск

2013

 

 

 

 

 

Объект исследования – разрезной блок гор.+170 Юкспорского месторождения Объединенного Кировского рудника ОАО «Апатит».

Цель работы - выбор места расположения, подготовки, вентиляции, определение оптимальных параметров и области применения систем разработки при отработке разрезного блока  Юкспорского месторождения горизонта +170 м.

Результаты работы – выполнен анализ изменчивости горно-геологических условий Юкспорского месторождения выше горизонта +170 м, оценены запасы отрабатываемого блока, произведен геодинамический и геомеханический анализ участка отработки, определена годовая производительность блока и выемочной единицы, определены приемлемые системы разработки и область их применения, выполнено геомеханическое обоснование параметров отработки запасов, рассчитаны потери и разубоживание, рассчитаны технико-экономические параметры сравниваемых систем разработки, определены оптимальные параметры конструктивных элементов системы разработки с подэтажным обрушением и торцевым выпуском.

Практическое назначение – использование результатов работы на дальнейших стадиях проектирования по вскрытию и отработке разрезного блока 4/7 Юкспорского месторождения гор. +170.

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

 

 

1. Геологическая характеристика и анализ изменчивости горно-геологических условий в границах шахтного Объединенного Кировского рудника

1. Общие сведения о месторождениях

Юкспорское месторождение апатит-нефелиновых руд находится в Кировском районе Мурманской области.

Месторождение расположено в пределах сильно расчлененного Хибинского горного массива, возвышающегося над окружающей холмистой равниной на 400-700 м и разделенного глубоко врезанными долинами преимущественно субширотного простирания.

2. Геологическое строение месторождений

Все месторождения апатит-нефелиновых руд района пространственно и генетически связаны с ийолит – уртитовой интрузией Хибинского щелочного массива.

Апатитовое оруденение образует согласно залегающие с вмещающими породами залежи, которые группируются в пределах трех рудных полей.

Юкспорское месторождение простирается на 3,35 км к юго-востоку от границы с Кукисвумчоррским до условной границы по геологическому разрезу 29 с месторождением Апатитовый Цирк.

Падение залежи – на восток – северо-восток под углом 30…400 до абсолютных отметок 0…100 м, плавно увеличивающимся ниже до 40…500.

Мощность залежи на участке Юкспор достигает 160…240 м. Вмещающие породы месторождений представлены подстилающими рудную залежь массивными уртитами и покрывающими – трахитоидными ийолитами и ийолит – уртитами.

Контакт висячего бока залежи с вмещающими породами в большинстве случаев четкий, в лежачем боку руда переходит в массивные уртиты постепенно, через обогащенные апатитом уртиты мощностью до 50 м, содержащие от 2 до 4 % Р2О5.

В рудной залежи встречаются дайки мончикитов мощностью до 15 м и линейные зоны окисления (шпреуштейнизации) мощностью до 40 м, приуроченные к верхним горизонтам и затухающие с глубиной.

3. Качественная характеристика

Текстурные разновидности руды: пятнистая, пятнисто-полосчатая, линзовидно-полосчатая, полосчатая, брекчиевая, блоковая, массивная, сетчатая, апатитовый уртит, сфен-апатитовая.

Средний минеральный состав руды, в зависимости от слагающих ее текстурных типов, следующий (в %): апатит 10,98…71,92; нефелин 18,41…65,35; эгирин 4,88…18,04; сфен 1,36…22,68; титаномагнетит 0,36…4,6; полевой шпат 0,21…4,01. Наибольшее содержание апатита и наименьшее – нефелина в пятнистой руде, обратное соотношение этих минералов – в апатитовом уртите.

Содержание Р2О5 в руде уменьшается с глубиной. На Юкспорском месторождении по простиранию наблюдается существенная разница в содержаниях Р2О5 в слое между абсолютными отметками 106 и 476 м среднее содержание Р2О5 на участке Юкспор составляет 15,5 %. Среднее содержание Р2О5 в засоряющих породах на Юкспорском месторождении составляет – в висячем боку 1,46 % и в лежачем 1,08 %.

 

2. Границы разрезного блока и запасы руды

1. Границы шахтного поля

Разрезной блок 4/7 гор.+170 Юкспорского месторождения длиной 216 м по простиранию и > 400м по падению ограничен:

- со стороны лежачего и висячего боков залежи - контур разведанных запасов по категории А+В+С1 и С2;

- с северо-западной стороны - 4 разрез,

- с юго-восточной стороны - 7 разрез.

2. Границы отбойки

Границы отбойки руды определяются следующими факторами:

• календарным графиком отработки месторождений, который предусматривает вскрытие, подготовку и вовлечение в отработку запасов горизонта +170 м Юкспорского крыла и блоков гор. +250 м;

2.3. Существующее состояние подземных горных работ

Основные очистные работы осуществляются на горизонтах +320 и +250 метров с выдачей руды через ДДК  Кукисвумчоррского крыла. В настоящее время ведутся горно-капитальные работы по подготовке горизонта +170м, выдача руды с которого осуществляется по Главному стволу №1 (ГС-1), и имеющему проектную производительность по выдаче руды до 2,9 млн. т в год. Начиная с 2015 года превышение добычи руды свыше 2,9 млн. тонн в год с горизонта + 170 м будет транспортироваться по капитальным рудоспускам в КПД у Главного ствола № 2. В период 2015 – 2019 г.г. в связи с реконструкцией Главного ствола № 1 весь рудный грузопоток планируется перепускать в КПД у Главного ствола № 2.

4.  Запасы руды

Балансовые запасы блока:

Qблц.= Lбл*Sбл ρ  т,

      

    где: : Sблц – сечение отбиваемых запасов найденная с помощью прог. AutoCad, м2:  Sблц = 31393

 

Lбл –длина блока по простиранию, 216 м

r -плотность руды, 2.88  т/м3

 

Qблц = 216·24800·2.88= 19528957 т

 

Запасы блока составляют 19, 5 млн. т. 

3. Прогноз и предотвращение горных ударов

1.  Геомеханические условия разработки месторождения

Напряженное состояние массива пород на месторождении формируется под влиянием двух силовых полей: гравитационного и тектонического. Гравитационные компоненты напряжений определяются весом столба непосредственно налегающих пород. Тектоническое поле обусловлено неравномерным распределением в пространстве скоростей тектонических движений и скоростей деформаций земной коры.

В таблице 3.1 приведена характеристика напряженного состояния пород в выработках рудника. Данные представленные в таблице 4.1 позволяют сделать вывод, что главными напряжениями являются горизонтальные, значительно превышающие гравитационные напряжения.

 

Таблица 3.1 – Характеристика условий напряженного состояния пород Юкспорского месторождения:

 

Гори-зонты, м	Средняя глубина от поверхности, Н, м	Горизонталь-ное наибольшее напряжение, d3, МПа	Отношение d2 к d3	Азимут вектора, d3, град.	Наклон вектора d3 к горизонту, град.
+170	350	30-40/40-60	0,5-0,6/0,5-0,6	90±30/90±30	0±20/0±20

 

* - в числителе приведены данные для богатых руд; в знаменателе – для бедных руд и вмещающих пород.

Проявление динамических форм горного давления прогнозируется при выполнении соотношения: dq ³ 0,5 dсж (dq – напряжение, действующее на контуре выработок, dсж – предел прочности на сжатие). При величине напряжений в массиве d3>30-40 МПа для большинства типов пород соблюдается это соотношение,  что указывает на реальную опасность динамических проявлений горного давления в форме стреляния и горных ударов. В процессе отработки месторождения наблюдается рост сейсмической активности.

Таким образом, при проходке капитальных и подготовительных выработок прогнозируется проявление сейсмических явлений.

Большинство сейсмических событий связано с комплексным влиянием геологических и горнотехнических факторов, обусловленных интенсивным ведением горных работ с постоянным нарушением равновесного состояния массива.

К основным геологическим факторам, способствующим формированию очагов с повышенной концентрацией напряжений относятся:

• невыдержанность оруденения по мощности;
• контакты пород с разной прочностью. Породы и руды с разной скоростью релаксируют (отдают) приток энергии из окружающих пород, что приводит к ее накоплению на отдельных участках, сложенных более прочными породами;
• оформление безрудных зон с невыдержанным контуром – небольшие участки, выступающие в очистное пространство, являются концентраторами повышенных напряжений и в первую очередь подвержены разрушению в динамической форме;
• тектонические нарушения являются элементом, ослабляющим устойчивое состояние массива, создают возможность подвижки блоков по плоскостям ослаблений при ведении горных работ;
• высокая тектоническая напряженность пород.

Техногенные факторы, влияющие на формирование участков с повышенной удароопасностью:

• неравномерность понижения фронта очистных работ, как в отдельном блоке, так и на фланге или на всем шахтном поле создает концентрацию напряжений на выступающих в отработанное пространство участках массива горных пород;
• интенсивность ведения очистных работ на большой площади не позволяет элементам горных конструкций и краевой части массива полностью релаксировать приток энергии из окружающих пород;
• отработка залежи, отдельных блоков или участков встречными фронтами, сбойка выработок, изрезанность массива передовыми выработками приводит к образованию целиков различных размеров, при отработке которых возможны проявления горного давления в динамической форме;
• опорное давление от  фронта очистных работ – при увеличении площади отработанного пространства возрастает нагрузка на краевую часть отрабатываемой залежи, происходит пригрузка пород вокруг подготовительных выработок, попадающих в зону влияния очистных работ;
• проведение выработок без учета соотношения и направления действия главных напряжений – форма и размеры выработок должны соответствовать соотношению напряжений, действующих по ее периметру;

Для обеспечения безопасности горных работ при проектировании и отработке месторождений, опасных по проявлению горных ударов, необходимо соблюдать требования нормативных документов:

1. «Инструкция по безопасному ведению горных работ на рудных и нерудных месторождениях, объектах строительства подземных сооружений, склонных и опасных по горным ударам». Вып.1. - М.: ФГУП "НТЦ "Промышленная безопасность", 2004.
2. «Указания по безопасному ведению горных работ на месторождении, склонном и опасном по горным ударам (Хибинские апатит-нефелиновые месторождения, ОАО «Апатит»).

 

2. Предотвращение горных ударов

Порядок и объем применения профилактических противоударных мероприятий регламентируется нормативными документами по горным ударам.

При проведении горно-подготовительных выработок

Проекты на подготовку горизонтов, отдельных участков и на отработку запасов в выемочной единице должны содержать разделы по предотвращению горных ударов, разработанные с учетом требований Инструкции, Указаний. При проектировании и проведении горно-подготовительных выработок необходимо учитывать:

- при выборе формы поперечного  сечения и направления движения  выработок необходимо учитывать  направление действия и соотношение  главных нормальных напряжений. Выработкам придавать полигональную  форму сечения. Наиболее безопасное движение выработки для предотвращения горных ударов обеспечивается при направлении совпадающим с действием главного максимального нормального напряжения;

- основные горно-подготовительные  выработки не проходить параллельно  разрывным тектоническим нарушениям  на расстоянии менее 30 м. Тектонические  нарушения по возможности пересекать  под углом близким к 900;

- сопряжения выработок  и камеры различного назначения  не располагать на расстоянии  ближе 10 м от дизъюнктивов;

- трассу основных откаточных  выработок, по возможности, не располагать  под выявленными естественными (природными) и техногенными концентраторами  напряжений;

- применять минимально  необходимые для технологии сечения  выработок, оформление их контура  производить без выступов и  углублений с помощью контурного  взрывания, переход от одного  размера сечения к другому  должен быть плавным без резких  углов и выступов;

-  производить крепление выработок вплотную к забою с целью исключения развития деформации пород.

С учетом геологических особенностей месторождений и технологических схем вскрытия и подготовки горизонтов не всегда удается выполнить в полном объеме требования нормативных документов по горным ударам. В таких ситуациях необходимо выполнять специальные технические мероприятия по предотвращению горных ударов. К ситуациям, при которых необходимо выполнять специальные мероприятия, относятся: