Обоснование безопасной эксплуатации охраняемых объектов при отработке запасов слепых рудных тел участка «Новый Шерегеш» Шерегешевского месторождения

Горные работы на Шерегешевском железорудном месторождении (юг Кемеровской области, Россия), в том числе и на участке «Новый Шерегеш», ведутся в сложных геологических и геодинамических условиях, которые характеризуются высокими коэффициентами крепости и прочности пород, структурно - тектонической нарушенностью массива, слепым залеганием рудных тел, тектоническим полем напряжений, сейсмической активностью региона [2].

При полной отработке всех запасов участка «Новый Шерегеш» в горный отвод на земной поверхности попадают такие объекты, как одно- и двухэтажные дома частного сектора и общественного назначения, линии электропередач, автомобильные дороги, ручьи. Это объекты II и III категорий охраны, параметры безопасной эксплуатации которых определяются деформациями растяжения от 3,5 до 10 мм/м и развитием зон трещин. Обоснование безопасной эксплуатации охраняемых объектов в ожидаемой зоне опасных сдвижений выполнено на основе комплекса инструментальных наблюдений, расчетов и оценок устойчивости вмещающих пород, предрасчета ожидаемых параметров сдвижения и их картирования, математического моделирования геомеханических процессов и процессов разрушения горных пород над выработанным пространством.

Разработка слепых рудных тел участка осуществляется с 1982 г. этажно-камерной системой разработки. В настоящее время высота очистного пространства достигла 340 м, протяженность отработки по простиранию рудной зоны – 740 м, максимальная проекция выработанного пространства в направлении вкрест простирания – 234 м, минимальная глубина залегания рудных тел – 135 м. Параметры выработанного пространства в сочетании с геологическими и геодинамическими условиями определяют особенности развития геомеханических процессов участка «Новый Шерегеш».

Состояние земной поверхности участка контролируется по наблюдательной станции за сдвижением горных пород, где с 1981 г. проводятся систематические инструментальные наблюдения по профильным линиям, ориентированным вкрест простирания и по простиранию рудных тел, традиционными методами линейных измерений и геометрического нивелирования, а также методами космической геодезии. Методика и точность наблюдений соответствуют требованиям нормативно-методических документов, что обеспечивает получение параметров сдвижения с достаточной достоверностью.

Процессы сдвижения земной поверхности отличаются периодической сменой оседаний-поднятий и прямых-обратных горизонтальных сдвижений, что обусловливает незначительные величины накопленных сдвижений и деформаций. Максимальные параметры сдвижения составляют: оседания 77 мм, растяжения 1,01 мм/м, сжатия 1,70 мм/м, наклоны 4,17 мм/м. Величина наклона превышает критериальное значение 4 мм/м, определяющее положение границы зоны опасных сдвижений, но является местной концентрацией. В связи с этим на земной поверхности участка определяется только мульда сдвижения, граница которой с 2005 г. остается устойчивой в пространстве и во времени. Размеры мульды сдвижения участка вкрест простирания рудных тел достигли 560 м. Угловые параметры сдвижения горных пород, представленные граничными углами, на бóльшей части участка составляют 60 – 70°. Эти углы сопоставимы с рекомендованными углами сдвижения и характерны для условий неполной подработки земной поверхности.

Исследованием сдвижения горных пород в районах охраняемых объектов Шерегешевского месторож- дения методами космической геодезии по характерным пунктам на земной поверхности в различных структурных блоках установлено наличие короткопе-риодных геодинамических движений [1, 3]. На участке «Новый Шерегеш» эти движения характеризуются незначительными величинами, подтверждают данные о деформировании пород налегающей толщи, получаемые ежегодно традиционными методами наблюдений, и свидетельствуют об устойчивом фактическом состоянии обнажений слепых рудных тел.

В результате комплексного подхода к определению ожидаемых параметров геомеханических процессов установлены потенциальные границы опасного влияния горных разработок на охраняемые объекты, рассчитаны сдвижения и деформации земной поверхности, оценены условия обрушения пород и локализация их в массиве без выхода на земную поверхность. Выполненные исследования позволили обосновать возможность эксплуатации 115 жилых домов, расположенных в проектной зоне трещин от выклинивания рудных тел. Для обеспечения безопасной эксплуатации охраняемых объектов на земной поверхности участка «Новый Шерегеш» выданы рекомендации по реконструкции наблюдательной станции и периодичности наблюдений, временной консервации незначительной части запасов, срокам прекращения эксплуатации 6 жилых домов.