Таблица 2.4 - Усредненные физико-механические свойства руд и пород

Из всего разнообразия горно-технологических свойств руд и пород в лабораторных условиях оценивалась только их часть: коэффициенты крепости и хрупкости, абразивность и контактная прочность.

Крепость пород по М.М. Протодьяконову (таблица 2.5) оценивалась по прочности образцов на одноосное сжатие. Коэффициент хрупкости рассчитывался по отношению пределов прочности породы при сжатии и растяжении. Абразивность определялась методом истирания стального стержня.

Таблица 2.5 - Крепость пород и руд Орловского месторождения

Коэффициент хрупкости для руд и пород Орловского месторождения изменяется в широких пределах от 4 до 12. К наиболее хрупким отнесены сплошные разновидности руд и вкрапленные медно-колчеданные руды по кварцитам, а также кремнистые алевролиты.

Контактная прочность изменяется от 7 до 200 кГ/мм². Наибольшей контактной прочностью обладают кварц-альбитовые порфиры и туфы кислого состава. Наименьшей – кварц-карбонат-хлоритовая порода и халькопирит-пиритовые руды.

По абразивности, в соответствии со шкалой Барона Л.И., большинство руд и пород месторождения отнесены к IV классу (1930 мг) – среднеабразивные.

2.2.2 Устойчивость руд и вмещающих пород

Устойчивость обнажений руд и пород зависит от их прочности, трещиноватости, тектонической нарушенности, степени хлоритизации и серицитизации, а также от времени существования обнажений и глубины разработки. В основу районирования по устойчивости положена классификация ВНИМИ, согласно которой все руды и породы подразделяются на четыре категории устойчивости (таблица 2.6).

Таблица 2.6- Устойчивость руд и пород Орловского месторождения

Установлено, что на 711 горизонтах преобладают три категории устойчивости руд и пород: устойчивые, средней устойчивости, неустойчивые. В незначительном объеме встречаются весьма устойчивые и весьма неустойчивые породы и руды.

2.2.3 Оценка степени удароопасности месторождения

Орловское месторождение по заключению ВНИМИ с глубины 600 м отнесено к склонным к горным ударам.

Сплошные барит-полиметаллические руды, медно-цинковые, сплошные и вкрапленные по кварцитам медно-колчеданные руды отнесены к склонным к динамическим проявлениям горного давления. Вмещающие породы по упругим свойствам и характеру разрушения отнесены, за редким исключением, к не склонным к горным ударам.

В процессе отработки запасов девятого и десятого горизонтов (глубина 500550 м) были отмечены случаи динамических проявлений горного давления в виде интенсивного заколообразования, "шелушения" и стреляния пород, количество которых возрастало по мере увеличения глубины разработки. Эти явления имеют место, когда:

• отрабатывается рудный слой (кровля и почва слоя представлены рудой) и отработано более 3/4 запасов слоя;

• работы ведутся вблизи висячего бока по сплошным барит-полиметаллическим, медно-цинковым или медно-колчеданным рудам;

• работы ведутся за пределами защищенной зоны, образованной отработкой вышележащих или нижележащих горизонтов;

• динамические явления наблюдаются в выработках, пройденных во временных рудных целиках.

В соответствии с "Инструкцией по безопасному ведению горных работ на рудных и нерудных месторождениях, склонных к горным ударам" [36] вскрытие, подготовка и порядок отработки залежей, опасных по горным ударам, должны осуществляться с соблюдением следующих принципов:

• вскрытие месторождения, подготовку и отработку рудных тел (залежей) производить при минимальной изрезанности рудного массива, обеспечивая планомерное извлечение запасов без образования участков, целиков с концентрацией напряжений, способных вызвать горный удар;

• выбор мест расположения стволов шахт и выработок околоствольного комплекса осуществлять в неудароопасных или наименее опасных породах;

• горные выработки проходить преимущественно в направлении наибольшего из напряжений, действующих в массиве горных пород;

• горные работы следует вести без оставления жестких целиков преимущественно расходящимися фронтами очистной выемки или с отработкой одним фронтом от фланга к флангу;

• осуществлять меры разгрузки массива от повышенных концентраций напряжений с использованием опережающей надработки или подработки, методов локальной разгрузки, придания искусственной податливости конструкции.

• проект на отработку месторождения должен содержать разделы, касающиеся мер по прогнозированию и предотвращению горных ударов.

2.2.4 Газоносность месторождения, склонность к самовозгоранию руд и вмещающих пород, взрывоопасность сульфидной пыли и силикозоопасность Орловском месторождение не является газоопасным.

Отдельные участки месторождения отнесены к пожароопасным по ряду факторов:

• большая мощность и крутое падение рудных тел;

• приуроченность рудной залежи к области дизъюнктивного тектонического нарушения и наличие пострудных сбросов, которым сопутствуют участки мелко раздробленной перетертой руды мощностью до 34 м;

• высокое содержание в сплошных рудах пожароопасных минералов: пирита, халькопирита, сфалерита;

• значительное развитие в рудах мельниковит-пирита и легковоспламеняемой разновидности сульфида железа;

• присутствие в рудах ксиломорфных текстур, характеризующихся высокой пористостью;

• высокая окислительная способность руд, установленная термографическими исследованиями;

• значительная пористость руд, повышающая поверхность окисления.

Исследования ВНИИцветмета показали, что при содержании серы в руде 35 % и выше, мощности рудных тел 1530 м и кислых шахтных водах (рН в воде на Орловском руднике достигает 2,2) создаются благоприятные условия для самопроизвольного загорания и взрыва аммиачно-селитренных ВВ. Поэтому Орловское месторождение отнесено к категории взрывоопасных в отношении самопроизвольных взрывов аммиачно-селитренных ВВ. В этом случае необходимо выполнять следующие мероприятия:

• проводить районирование месторождения с выделением участков, на которых потенциально возможно загорание и взрывы аммиачно-селитренных ВВ;

• вести постоянный контроль за температурой и агрессивностью рудничных вод на потенциально опасных участках;

• определять допустимое время пребывания в рудном массиве скважинных зарядов, исходя из конкретных условий отрабатываемых участков.

Изучением химического и минералогического состава руд Орловского месторождения и данными по взрывоопасности руд других месторождений установлено:

взрывоопасным минералом, входящим в состав руд Орловского месторождения, является только пирит, содержание которого и определяет взрывоопасность. Остальные сульфидные минералы – халькопирит, сфалерит, галенит, барит не являются взрывоопасными, однако их присутствие в составе пиритсодержащих руд уменьшает взрывоопасность последних;

к взрывоопасным следует относить медно-колчеданные и колчеданно-полиметаллические руды, которые содержат в своем составе свыше 65 % пирита или более 35 % пиритной серы.