Технические науки/ 10. Горное дело

к.т.н. Романько Е.А.

ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова», Россия

Причины развития деформаций борта карьера №1 и промплощадки подземного рудника ОАО «Гайский ГОК»

Северный участок Гайского медно–колчеданного месторождения разрабатывается комбинированным способом. Подземные и открытые (карьер № 1) горные работы велись одновременно в одной вертикальной плоскости с соблюдением безопасного расстояния между ними по вертикали. Подземная отработка ведется с глубины 110 м камерной системой разработки с закладкой выработанного пространства твердеющими смесями.

Первые деформации зафиксированы в 1963 г. в виде оползней северного (деформация №5а), северо-западного (деформации № 5 и 6) и северо-восточного (деформация № 16) бортов карьера, трещин на земной поверхности и промплощадки подземного рудника в местах расположения зданий и сооружений. На рисунке 1 представлены основные деформации карьера № 1, зданий и сооружений промплощадки подземного рудника, находящиеся в зоне опасных сдвижений земной поверхности.

Для ликвидации оползневых явлений использовались следующие методы: осушение оползневых участков; создание наклонных берм (съездов) с целью сброса паводковых, ливневых и грунтовых вод, выходящих на поверхность откосов и нижних горизонтов карьера; искусственное укрепление участков бортов; выполаживание откосов путем разноса бортов; оставление предохранительных целиков под неустойчивыми участками.

Начиная с 1991 г. самостоятельно маркшейдерской службой предприятия и совместно с ООО «Уралмеханобр» ведутся систематические маркшейдерские наблюдения за указанными деформациями и сохранностью зданий и сооружений промплощадки подземного рудника. Суть наблюдений заключается в заложении наблюдательной станции в виде профильных линий, состоящих из совокупности рабочих реперов в деформируемой части массива и опорных реперов вне пределов зоны влияния открытых горных работ и групп оползневых марок, расположенных непосредственно в теле деформации, представленных на рис. 1, и проведении систематических наблюдений за их положением.

Рисунок 1 – Зоны деформаций северо-западного борта карьера № 1 и заложенные наблюдательные станции

Для наиболее полной изученности и правильной интерпретации характера деформаций бортов и развития процесса сдвижения помимо инструментальных наблюдений необходимо изучение геологического строения месторождения и фактического состояния горных работ.

Согласно результатов обработки маркшейдерских наблюдений на наблюдательной станции установлено, что в объектах промышленной площадки фактические смещения и деформации не достигают критических значений, а в пределах рассматриваемых деформаций северного борта карьера установлено направление их смещения и скорость смещения [1].

В период с апреля по октябрь 2012 г ООО «Компания СОВЗОНД» на основе космического радарного интерферометрического мониторинга исследовала смещения и деформации земной поверхности и сооружений промплощадки и борта карьера. Установлены [2] интенсивные (от 5 до 20 см за период наблюдений) оседания западного и северного борта карьера №1, которые тянут за собой автодорогу к западу от карьера и несколько зданий к северо-западу от карьера. Результаты космической радарной интерферометрической съемки по скорости смещения представлены на рис.2.

Рисунок 2 – Космическая радарная интерферометрическая съемка

Для установления причин развития деформаций карьера и трещин на земной поверхности выполнено трехмерное моделирование карьера №1, геологических разломов и трещин на земной поверхности, результаты которого представлены на рис. 3.

Анализируя результаты моделирования, можно отметить, что геологические разломы Восточный ограничивающий, Западный ограничивающий, Центральный, Калиновский в северо-западной части карьера пересекаются между собой, образуя Гайскую зону разломов - согласно азимуту их простирания на карьере зафиксированы деформации №№ 6, 5, 5а и 16. Трещины на промплощадке подземного рудника обусловлены наличием Калиновского разлома, что подтверждает их согласное расположение с разломом.

Рисунок 3 – Расположение геологических разломов, трещин на земной поверхности при 3D моделировании карьера №1

Общей причиной развития всех деформаций является следующее. В строении верхней толщи месторождения в отметках 50-80 м наблюдается чередование глин и песков, глины при насыщении водой приобретают способность к перемещению, а пески обладают хорошими фильтрационными свойствами. Подстилающими породами для них являются кварцево-серицитовые сланцы, для которых характерно накопление напряжений и их реализация в виде раскрытия трещин и их отрыва от массива. Таким образом, при наличии выхода воды на уступах, возможно формирование и дальнейшее развитие различных деформаций уступов.

Среди горнотехнических факторов основными являются недозаклад подземных очистных камер твердеющей смесью, проведение массовых взрывов, импульсные нагрузки от которых являются инициаторами развития деформаций, ослабляя при этом физико-механические свойства приконтурного массива, завышенный угол откоса для данных горно-геологических условий, а также статические и динамические нагрузки от работающего добычного оборудования, расположенного на ранее отработанных и заложенных камерах.

Таким образом, причинами деформаций является совокупность геологических, гидрогеологических, горнотехнических факторов с учетом весеннее-летнего периода выпадения осадков, к которому, как правило, и приурачиваются максимальные движения оползней и более активное развитие деформаций.

Литература:

1. Романько Е.А., Беляева В.В., Редина А.А. Анализ результатов маркшейдерских наблюдений за деформациями борта карьера №1 и промплощадки подземного рудника Гайского месторождения. Тезисы докладов IV Всероссийской конференции «Нефтегазовое и горное дело». – Пермь: Изд-во ПНИПУ, 2011 – 95С.

2. Горбунов В.А. Результаты применения космического радарного мониторинга деформации бортов карьеров ОАО «Гайский ГОК», смещений земной поверхности и сооружений на промышленной площадке предприятия // Маркшейдерское и геологическое обеспечение горных работ. Сборник научных трудов международной научно-практической конференции. Магнитогорск: издат-во Магнитогорск.гос.техн.ун-та, 2013. – 76-80С.