| Категория | Наименование руд и пород | Характерные квалификационные признаки | Коэффициент крепости, f |
| Устойчи-вые | Сплошные барит-полиметаллические руды, кварцевые альбитпорфиры, плагиогранитпорфиры | Монолитные, оруденелые, окварцованные породы, отсутствие открытых трещин, расстояние между трещинами не менее 200 мм | 13 - 18 |
| Среднеустойчивые | Сплошные медно-цинковые руды, сплошные медно-колчеданные руды, алевролиты, кремнистые измененные туфы | Массивные, сланцеватые руды и породы с несколькими системами трещин, расстояние между трещинами 100 мм. | 10- 17 |
| Слабоустойчивые | Вкрапленные руды в алевролитах, туфопесчаники, алевропесчаники, алевролиты кремнисто-глинистые | Нарушенные руды и породы, имеющие до трех систем трещин, расстояние между ними менее 100 мм. | 6 - 17 |
| Неустойчивые | Вкрапленные руды в хлоритолитах, туфогенно-осадочные породы, хлоритовые и серицитовые породы | Тектонически ослабленные породы, имеющие не менее 3-х систем трещин с расстоянием менее 25 мм | 3 - 5 |
Установлено, что на 7¸11 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 500¸550 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 3¸4 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 15¸30 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.
Взрыв сульфидной пыли возникает при ее определенной дисперсности, химической активности и концентрации в пылевом облаке и при наличии источника воспламенения достаточной мощности.
Источниками образования пыли на руднике являются:
- буро-взрывные работы при отбойке руды;
- выпуск руды из камер и рудоспусков;
- вторичное дробление негабаритов.
Поэтому для безопасного ведения горных работ в забоях на Орловском месторождении в соответствии с ЕПБ при взрывных работах [4] и "Инструкцией по мерам безопасности и предупреждению взрывов сульфидной пыли на подземных рудниках, разрабатывающих пиритсодержащие руды" необходимо выполнять следующие основные мероприятия:
- взрывные работы должны производиться в межсменные перерывы при отсутствии людей на пути движения исходящей струи воздуха и не более 150 м от взрываемого забоя со стороны поступления свежей струи воздуха;
- перед взрывными работами необходимо проводить смачивание водой всей поверхности выработки на расстоянии 10 м от забоя;
- взрывание шпуров (скважин) должно осуществляться только электрическим способом;
- запрещается взрывание шпуров (скважин) без забойки;
- при вторичном дроблении руды накладными зарядами они должны покрываться с внешней стороны оболочкой, гидропастой или увлажненной глиной.
Содержание свободной кремниевой кислоты в рудах и породах месторождения достигает 29 %, поэтому оно отнесено к силикозоопасным. Предельно допустимая концентрация пыли в воздухе на рабочих местах не должна превышать 2 мг/м3.
3. обоснование технологии горных работ
3.1. Способ и общая схема разработки
Большая глубина залегания и степень разведанности рудных залежей Орловского месторождения предопределили подземный способ разработки.
Высокая ценность руд и пожароопасность отдельных участков месторождения обусловили необходимость повсеместного применения систем с закладкой выработанного пространства твердеющими смесями.
Учитывая глубину залегания месторождения и морфологию рудных тел, техническим проектом [10] определен нисходящий порядок его отработки. Дополнением к данному проекту [12] была принята двухярусная отработка (первый ярус 2¸5 горизонты, второй ярус 6¸11 горизонты).
После отработки основных запасов десятого горизонта из-за большого пролета подработки вмещающих пород на одиннадцатом-двенадцатом горизонтах создались большие концентрации напряжений и увеличилась интенсивность динамических проявлений горного давления. Поэтому отработку запасов 11¸14 горизонтов Основной залежи следует вести в сплошную в нисходящем порядке без оставления межярусных и междуэтажных целиков.
Залежь "Новая" находится вне зоны влияния выработанного пространства Основной залежи. Однако в виду большой глубины залегания для ее отработки также рекомендуется сплошной порядок отработки сверху вниз.
Орловское месторождение с глубины 600 м отнесено к склонным к горным ударам. Поэтому в соответствии с "Инструкцией по безопасному ведению горных работ…" отработку запасов горизонтов (этажей) в горизонтальной плоскости следует вести всплошную от центра к флангам. Не исключается возможность отработки запасов этажей и от флангов к центру. Однако в этом случае на стадии доработки запасов встречные фронты могут спровоцировать удароопасную ситуацию. Поэтому при отработке целика между встречными фронтами необходимо выполнять специальные мероприятия по прогнозу и предотвращению горных ударов, которые предусмотрены "Временными указаниями по безопасному ведению горных работ на Орловском месторождении, склонном к горным ударам".