Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Научное обоснование технологических решений при подземной разработке кимберлитовых месторождений
ВАК РФ 25.00.22, Геотехнология(подземная, открытая и строительная)
Автореферат диссертации по теме "Научное обоснование технологических решений при подземной разработке кимберлитовых месторождений"
На правах рукописи УДК622.272/.275
НАУЧНОЕ ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ПРИ ПОДЗЕМНОЙ РАЗРАБОТКЕ КИМБЕРЛИТОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ
Специальность: 25.00.22.- « Геотехнология (подземная, открытая и строительная)»
Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук
Москва - 2004
Работа выполнена в Московском государственном горном университете
НАУЧНЫЙ КОНСУЛЬТАНТ доктор технических наук, профессор Евгений Викторович КУЗЬМИН
ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ:
доктор технических наук, профессор доктор технических наук, профессор доктор технических наук
Юрий Николаевич КУЗНЕЦОВ Вячеслав Николаевич КАЛМЫКОВ Евгений Григорьевич ФУРСОВ
ВЕДУЩЕЕ ПРЕДПРИЯТИЕ: ФГУП «ГИПРОРУДА», Г. САНКТ-ПЕТЕРБУРГ
Защита диссертации состоится 30 июня 2004г. в 1400 часов на заседании диссертационного совета Д 212.128.03 в Московском государственном горном университете по адресу: 119991, ГСП-1, г. Москва Ленинский проспект, д.6. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.
Автореферат разослан 28 мая 2004г.
Ученый секретарь диссертационного Совета Д 212.128.03
кандидат технических наук, доцент В.В. МЕЛЬНИК
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. К настоящему времени завершена или близка к завершению открытая разработка наиболее продуктивных из известных алмазоносных месторождений Якутии, эксплуатацию которых ведет АК «АЛРОСА». Предстоит переход к подземной разработке на трубке «Айхал», где уже действует опытно-промышленный участок, трубках «Мир» и «Удачная», ведется подземная добыча на руднике «Интернациональный». Строительство рудников и переход к подземной разработке, осуществляемые как правило, после завершения открытой добычи руды, связаны с необходимостью принятия ряда принципиальных технологических решений, определяющих в дальнейшем эффективность работы предприятий.
При разработке кимберлитовых месторождений применяют системы с принудительным обрушением руд и вмещающих пород и закладкой выработанного пространства.
Системы с принудительным обрушением получили широкое распространение в России и за рубежом, где осуществляется переход к следующему этапу - технологиям с самообрушением руды (рудник Эль-Тениенте в Чили, рудник Коффифонтейн в ЮАР). Эта технология позволяет увеличить высоту этажа до 150 - 350м, а при разработке кимберлитовых месторождений, кроме того, и обеспечить сохранность кристаллов. Системы с обрушением позволяют достичь высокой концентрации и производительности горных работ по сравнению с другими технологиями в идентичных горнотехнических условиях при низкой себестоимости добычи, но требуют определенной тщательности в подходе к обоснованию их параметров, неверный выбор которых для конкретных условий отрицательно сказывается на показателях извлечения.
На рудниках России успешно используются и системы с закладкой выработанного пространства. Они обеспечивают высокую полноту извлечения полезного ископаемого из недр при минимальном воздействии на состояние налегающей толщи пород и земную поверхность. Особенно это касается
технологий с твердеющей закладкой. Применение этих систем увеличивает фронт горных работ, удорожает производство.
Таким образом, технологии с обрушением отличаются низкой себестоимостью производства подземных горных работ, а технологии с закладкой позволяют снизить уровень потерь и разубоживания рудной массы. Однако этих показателей недостаточно для однозначного выбора той или иной технологии подземной добычи. Поэтому необходимо установить степень влияния множества других природных и техногенных факторов на параметры процессов горного производства.
В связи с этим, научное обоснование технологических решений для подземной разработки кимберлитовых месторождений с учетом природных особенностей их формирования и техногенной обстановки, складывающейся в процессе их эксплуатации открытым способом к моменту перехода на подземную разработку, является актуальным.
В основу диссертации положены результаты, полученные лично автором при выполнении исследований в качестве научного руководителя и ответственного исполнителя тем: «Подготовить технико-экономические расчеты по подземной разработке кимберлитового месторождения «Мир»(1999г.), «Обоснование вскрытия запасов за проектным контуром и отработки прибортовых руд карьера кимберлитовой трубки «Удачная»»(2000г.), «Составление экспертного заключения по «Разработке месторождений трубки «Мир» и трубки «Айхал» компании АК «АЛРОСА» (2001г.), «Разработать технологический регламент на отработку Юго-западного рудного тела системами с обрушением и рекомендации по созданию на руднике «Айхал» ОППУ-2»(2001г.), «Регламент на ускоренное вскрытие подземных запасов трубки «Удачная»» (2002г.), «Проект вскрытия и отработки подкарьерных запасов до отм. -510 м трубки «Мир»(2002г.), заказчики АК «АЛРОСА» и институт «Якутнипроалмаз», а также «Экспертиза целесообразности применения систем разработок с обрушением для условий рудника «Северный-глубокий» ОАО «Кольская ГМК»(2003г.), «Разработка
состава, способов транспортировки и подачи в отработанное пространство твердеющей закладки на основе текущих хвостов обогащения с определением экономического эффекта» (2004г.), заказчик ОАО «Кольская ГМК».
Цель работы состоит в обосновании комплекса технологических решений, позволяющих обеспечить эффективное использование систем подземной разработки при совместной или последовательной открыто-подземной эксплуатации кимберлитовых месторождений.
Идея работы заключается в выборе технологических решений разработки кимберлитовых трубок с учетом природных особенностей их формирования во взаимосвязи с изменением техногенной обстановки, складывающейся к моменту перехода на подземную добычу.
Методы исследований включают анализ и теоретическое обобщение накопленного опыта технологических решений при подземной разработке месторождений полезных ископаемых, использование математического и физического моделирования при установлении параметров фигур выпуска, величин потерь и разубоживания, сравнительный технико-экономический анализ систем разработки, апробацию технологических решений в условиях действующих рудников.
Защищаемые научные положения:
1. Последовательная открыто-подземная разработка руды должна осуществляться с использованием автономной технологической схемы ускоренного перехода к подземной добыче, которая учитывает техногенные изменения горнотехнических условий, вызванные ведением открытых горных работ.
2. В зоне перехода к подземной добыче высота уступов карьера определяется высотой подэтажа, принятой для доработки прибортовых запасов, а устья штолен должны закладываться за пределами мульды сдвижения, формирующейся при отработке первого этажа рудника, что позволит обеспечить безопасность производства и рациональное сочетание открытой и подземной транспортных схем.
з
3. Переход к подземной разработке следует проводить на глубине, при которой объем запасов богатых и рядовых кимберлитовых руд составляет, соответственно, не менее 30% и 50% от утвержденных, что обеспечит рентабельность работы подземного рудника и полное извлечение запасов месторождения.
4. Развитие фронта очистных работ следует осуществлять с учетом пространственного распределения полезного компонента в кимберлитовой трубке, начиная добычу в каждом выемочном горизонте от участков с повышенным содержанием полезного компонента до рядовых руд, с исключением из процесса добычи безрудных участков, при производстве очистной выемки одновременно в нескольких подэтажах и этажах.
5. Полнота и качество извлечения руд обеспечиваются их предварительной отсечкой от вмещающих пород, концентрацией подготовительно-нарезных выработок в рудном теле при минимуме пересечений его контуров, направленном использовании особенностей кимберлитовых трубок в процессе перемещения руды в их пределах вплоть до выклинивания для систем с обрушением и упрочнением зон тектонической брекчии для систем с закладкой.
6.Крупнофракционное дробление руды является основным условием эффективного применения систем с обрушением, обеспечивающим сохранность кристаллов, снижение объемов подготовительно-нарезных и буровзрывных работ, а управление контактом руда - порода, обеспечивающим снижение потерь и разубоживания руды, достигается за счет увеличения максимального размера куска с одновременным регулированием высоты подэтажа и расстояния между смежными буровыпускными выработками.
7. При совместной открыто-подземной разработке кимберлитовых трубок следует предусматривать их деление по падению на три яруса - открытый и два подземных. Вскрытие подземных запасов следует осуществлять на всю глубину на стадии ведения открытой добычи; отработку нижнего яруса - снизу вверх, совместно с открытой добычей; отработку среднего яруса,
выполняющего функцию разделительного целика - после завершения открытых горных работ.
Личный вклад соискателя состоит: в постановке задач, их решении и
анализе полученных результатов; оценке и выявлении природных факторов, оказызающих основное влияние па выбор технологических решений подземной разработки; установлении зависимостей, позволяющих обосновать область рационального применения способов, систем и технологий подземной разработки месторождений кимберлитовых трубок, порядок и развитие фронта очистной выемки с учетом распределения полезного компонента по площади рудного тела; определении параметров основных процессов добычи руд и разработке конструкций систем и технологий, обеспечивающих эффективную разработку кимберлитовых трубок.
Научная новизна исследований:
- разработана автономная технологическая схема перехода к подземной разработке, позволяющая сократить или исключить временной разрыв между завершением открытой и началом подземной добычи кимберлитовых руд и ускорить строительство основной технологической схемы рудника;
- установлен диапазон изменений параметров подэтажей и уступов при доработке прибортовых запасов и определении рациональной высоты заложения вскрывающих выработок от дна карьера, направленное регулирование которых ведет к повышению эффективности подземной разработки;
- предложен порядок развития очистной выемки в шахтном поле с учетом пространственного распределения полезного ископаемого в рудном теле, предполагающий ее переход от зон с высоким содержанием полезного компонента к рядовым рудам и установлен шаг опережения по вертикали, определяющий повышение показателей извлечения рудной массы;
- установлена закономерность изменения параметров фигуры выпуска в зависимости от фракционного состава рудной массы и определено, что при торцевом выпуске конфигурацию контакта руды и налегающих пород,
влияющую на величину потерь и разубоживания руды, можно сохранить, сближая смежные буровыпускные выработки;
- предложен рациональный порядок разработки кимберлитовых месторождений, предусматривающий их вскрытие на всю глубину разведанных запасов, совместную открыто-подземную разработку верхнего и нижнего ярусов и доработку среднего яруса после завершения открытой добычи;
- определены принципы конструирования систем и технологии подземной разработки кимберлитовых месторождений, основанные на концентрации подготовительно-нарезных работ в пределах рудных тел при минимуме пересечений их контуров.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и результатов подтверждаются:
- анализом мирового опыта подземной разработки кимберлитовых месторождений системами с обрушением руды и вмещающих пород;
- экспериментальными исследованиями, выполненными с учетом диапазона изменений горнотехнических условий разработки и морфологии кимберлитовых месторождений;
- результатами анализа статистических и экспериментальных данных и их математической обработкой;
- удовлетворительной сходимостью (75%) результатов теоретических исследований и аналитических расчетов с данными лабораторных и натурных экспериментов.
Практическое значение работы состоит:
~ в разработке схем опережающего вскрытия кимберлитовых месторождений при последовательном переходе к подземной добыче после завершения открытых горных работ, позволяющих интенсифицировать добычу, сократив сроки строительства рудников;
- в разработке технологических решений для добычи руд, отнесенных к подземному способу ведения горных работ с учетом природных закономерностей формирования кимберлитовых месторождений и техногенных
изменений горнотехнических условий, сложившихся в процессе открытой эксплуатации карьерных запасов;
- в разработке схем и определении порядка очистной выемки, обеспечивающих безопасную эксплуатацию за счет исключения накопления вод в зонах обрушения выше и на уровне ведения очистной выемки рудной массы;
- в разработке схем комбинированной добычи руд, предусматривающих вскрытие месторождения на всю глубину, разделение трубок по падению на три яруса - открытый и два подземных и отработку их подземным способом совместно или последовательно по отношению к запасам для открытых горных работ;
Реализация работы. По результатам исследований выполнены проект подземного рудника «Мир» и технологические регламенты для подземной разработки кимберлитовых трубок «Удачная» и «Айхал».
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы обсуждались и были одобрены на семинарах проводимых в рамках «Недели горняка» - 1996 - 2004^. (Москва, МГГУ - ИПКОН РАН), а также международных конференциях: «Мирный - 2001», « Магнитогорск - 2003».
Публикации: По теме диссертации опубликовано 32 печатных работ, 22 статьи, из которых 16 в изданиях, рекомендованных ВАК Минобразования РФ и 10 авторских свидетельств и патентов на изобретения.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 7 глав и заключения, содержит 106 рисунка, 40 таблиц и список использованной литературы из 194 наименований.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
По разведанным запасам алмазов Россия занимает первое место в мире (около 30%). Основные промышленные месторождения России в настоящее время сосредоточены в республике Саха (Якутия), кроме того, алмазоносные руды отмечены на Северном Урале и в Архангельской области.
Данные о мировых ресурсах алмазов показывают, что общие промышленные запасы природных алмазов составляют 5200 млн. каратов, в том числе ювелирных 440 млн. каратов. В последнее время они несколько увеличились за счет открытия новых месторождений в Канаде, а также доразведки на месторождении Аргайл в Австралии. Разведочные работы по этому виду сырья производятся достаточно интенсивно. Так, из общей суммы в 2,2 млрд дол., потраченных в мире на геологоразведочные работы в 1999 г., около 230 млн. дол. приходилось на алмазный сектор.
Среди коренных доминируют месторождения кимберлитового типа, австралийский рудник Аргайл отрабатывает трубку оливиновых лампроитов.
Основной объем добычи алмазоносных руд в России приходится на открытый способ разработки. Однако наступает время, когда наиболее продуктивные месторождения должны переводиться на подземную разработку. В ближайшие 10 лет в России из всего объема производства конечного продукта около 50% будет приходиться на подземный способ добычи.
Разработка месторождений подземным способом вообще и комбинированная разработка в частности, особенно в период завершения открытых горных работ и перехода к выемке подземных запасов, сопряжена с необходимостью принятия конструктивных, технологических и организационных решений, как правило, в ограниченный период времени. Любое изменение ведет к значительному увеличению периода строительства рудников, их удорожанию и, соответственно, экономическим потерям.
До настоящего времени рассматривалась исключительно последовательная схема разработки, однако на некоторых месторождениях возможен и период совместной отработки части запасов.
Анализ практики комбинированной разработки месторождений полезных ископаемых показывает, что круг выбора технологий для подземной добычи ценных руд ограничен двумя классами систем, - с искусственным поддержанием очистного пространства и обрушением руд и вмещающих пород. В первом случае применяют технологии с твердеющей закладкой, во втором -варианты систем с принудительным обрушением, а на ряде зарубежных рудников - системы с самообрушением руды.
Исследованиям в области подземных технологий с обрушением руд и вмещающих пород посвятили свои труды В.Р. Именитов, Б.В. Кузьмин, В.В. Куликов, Д. Лобшир, Г.М. Малахов, З.А. Терпогосов, и другие исследователи.
Обоснованием применения технологий с закладкой выработанного пространства занимались Д.М. Бронников, Н.Ф. Замесов, В.Т. Кравченко, М.Н. Цыгалов и другие.
В' области комбинированной разработки рудных месторождений известны работы М.И. Агошкова, Д.М. Казикаева, В.Н. Калмыкова, Д.Р. Каплунова, М.В. Рыльниковой и других ученых.
Результаты проведенных ранее исследований дают возможность в целом определить основные положения по подземной разработке запасов кимберлитовых месторождений после завершения открытых горных работ. В то же время остаются вопросы, связанные со спецификой условий залегания кимберлитовых месторождений, которые требуют решений, позволяющих выбрать рациональные параметры технологий и процессов для их разработки.
Немаловажное значение имеют и техногенные изменения горногеологических и горнотехнических условий разработки, которые происходят в процессе строительства и эксплуатации карьеров.
Анализ геологических условий кимберлитовых месторождений позволил выделить особенности их формирования, которые существенно влияют на обоснование способа и технологий разработки, параметров систем и
процессов, порядка и направления развития очистных работ, выбор технологического оборудования и производительность рудников:
- особенностью всех алмазоносных провинций является наличие большого количества органического материала. Этот материал встречается как в виде рассеянной в осадках органики, так и сконцентрирован в виде залежей нефти, газа, горючих сланцев и ископаемых углей;
- трубки формировались в процессе, связанном с быстрым поднятием давления в какой-то магматической камере и прорывом земной коры при движении магмы, находящейся под очень большим давлением («взрывом»), что обусловило брекчиевидную текстуру эксплозивных кимберлитов и близкие к вертикальным контакты трубок с вмещающими породами;
- основной формой проявления кимберлитовых брекчий в земной коре являются трубчатые тела, образованные путем заполнения взрывных каналов (жерл) обломочным материалом с последующей цементацией его кимберлитом;
- количество обломочного материала, состоящего главным образом из раздробленных вмещающих пород осадочного комплекса, реже из обломков кристаллического фундамента и глубинных магматических пород, колеблется от 10 до 90% объема трубки, составляя в большинстве случаев 40 —70%;
- самой важной особенностью эксплозивных кимберлитовых брекчий, резко отличающей их от интрузивных кимберлитов, является содержание в них алмазов.
- на контакте трубчатых тел с вмещающими породами всегда присутствует зона тектонической брекчии, мощностью от 0,5 до 2—3 м, а пласты осадочной толщи обычно «задраны» кверху,
к характерным для образования трубок деталям следует отнести наличие зон смятия, распространение которых от их контура составляет 15 -30м и поверхностей скольжения по контакту с вмещающими породами;
- кимберлит содержит значительное количество глинистых минералов и при намокании набухает и становится липким, что в свою очередь вызывает огломерацию во всех пунктах их перемещения;
- изменения кимберлитовых трубок в вертикальном разрезе сводятся к следующему:
- с глубиной происходит сужение трубчатых форм и постепенный переход в дайковые тела - подводящие каналы;
- в случае перемещения кимберлитового расплава (флюида) через трудно преодолимые породы (например, силы траппов) последние играют роль барьеров, выше и ниже которых происходит изменение морфологии тела (расширение под барьером и сужение над ним);
- содержание глубинных (мантийных) минералов кимберлитов в вертикальном разрезе варьирует, в то время как их соотношения остаются почти постоянными и состав минералов с глубиной практически не меняется;
- алмазоносность кимберлитовых тел, морфология и физические свойства алмазов одних и тех же фаз породы до перехода в подводящий канал существенно не меняются;
- неоднородность содержания алмазов в горизонтальных сечениях более высока, чем в вертикальных, а разные фазы внедрения кимберлитов имеют различную алмазоносность;
- отмечена повышенная алмазоносность кимберлитов более поздних фаз внедрения, которые чаще всего приурочены к центральным участкам трубок;
- снижение содержания алмазов в периферийных зонах трубок связано с повышенным количеством ксенолитов вмещающих пород.
Естественно, что каждому из месторождений присущи свойственные только ему различия, которые в той или иной мере оказывают влияние на выбор технологических решений.
В процессе эксплуатации месторождения открытым способом происходит техногенные изменения горнотехнических условий. Они проявляются в изменении ландшафта, за счет отвалообразований и карьера, изменении запасов месторождения, гидрогеологических изменениях: образованный карьер является накопителем подземных и поверхностных вод, кроме того, в процессе
разработки открытым способом могут быть изменены категории охраняемых объектов, что также влияет на выбор технологических решений.
Формируемые отвалообразования из пород вскрыши, как правило, размещают в непосредственной близости от внешнего контура карьера по всему его периметру. Поэтому, например, весьма ограничен выбор местоположения стволов и других объектов промплощадки подземного рудника «Удачная». На трубке «Мир» это привело к необходимости отнесения стволов более чем на 300 метров за зону их возможного расположения, также произошли изменения с дополнительными факторами, влияющими на выбор системы разработки (Рис.1). Так, в процессе производства открытых горных работ был пройден водоносный горизонт, поэтому для разработки подземных запасов появилась возможность использования систем с принудительным обрушением руд и вмещающих пород. Над рудным телом практически исчез охраняемый объект - водоносный горизонт, наличие которого ранее служило основным аргументом в пользу технологий с закладкой. То есть распределение объемов и порядок разработки запасов при комбинированном способе добычи также оказывает влияние на выбор систем и технологию подземной добычи
руд.
При разработке трубки «Интернациональная» открытые горные работы были остановлены на границе водоносного горизонта. В данной ситуации для разработки нижележащих запасов к применению были возможны только системы с закладкой, поскольку без искусственного поддержания барьерного целика произойдет затопление подземного рудника.
Таким образом, как технологии с обрушением руд и вмещающих пород, так и технологии с искусственным поддержанием очистного пространства имеют в данных условиях определенные достоинства и недостатки и их выбор должен осуществляться при многофакторном анализе и технико-экономической оценке возможных к применению вариантов систем разработки.
Общая рекомендуемая последовательность выбора технологических решений и конструкции вариантов систем разработки включает анализ постоянных и переменных факторов с учетом природных особенностей формирования кимберлитовых трубок во взаимосвязи с изменением техногенной обстановки, складывающейся к моменту перехода на подземную добычу.
По результатам анализа к технико-экономическому сравнению рекомендованы системы:
- горизонтальные слои с закладкой;
- подэтажное обрушение с торцевым выпуском руды.
При последовательной разработке кимберлитовых месторождений, осуществляемой на российских и зарубежных горнодобывающих предприятиях, основные проблемы возникают на стадии перехода от открытой к подземной добыче. Практически на всех месторождениях делают реконструкцию карьеров с разноской бортов и увеличением глубины разработки. В России открытыми горными работами извлекают до 70% запасов кимберлитовых трубок, за рубежом - лишь 25-30%.
Любое решение, связанное с увеличением глубины карьера, приводит к снижению эффективности открытых и подземных горных работ и, в конечном итоге, может возникнуть вопрос о целесообразности строительства подземного рудника, а, следовательно, о вызванных неправильными решениями безвозвратных потерях большой части запасов месторождения.
Таким образом, можно констатировать, что техногенные изменения горнотехнических условий оказывают существенное влияние на технологию и параметры подземной разработки
Анализ горнотехнических условий, движения запасов месторождения и изменения чистых денежных потоков показывает, что переход к подземной разработке следует осуществлять на глубине, при которой объем оставшихся запасов богатых кимберлитовых руд составляет не менее 30% от утвержденных, а рядовых - не менее 50%. Это позволит обеспечить
рентабельность подземного рудника и полное извлечение запасов месторождения. При применении многоярусной схемы разработки объем запасов нижнего яруса должен составлять не менее 50% от их объема, отнесенного к подземной добыче.
Кимберлитовую трубку можно представить как перевернутый конус с углом при вершине не более 30°, в основании которого обычно лежит эллипс или подобная фигура. Таким образом, объем запасов для карьера - это усеченный конус, а объем запасов для подземного рудника - это конус с основанием, равным площади рудного тела на дне карьера. Суммарная стоимость запасов в недрах изменяется пропорционально объему запасов.
В настоящее время к моменту перехода на подземную разработку стоимость руды в недрах не превышает 1/3 от общей стоимости месторождения.
Таким образом, если исходить из необходимости полного погашения запасов месторождения с учетом того, что стоимость строительства рудника остается неизменной, удельные капитальные вложения будут тем выше, чем больше глубина открытых работ. Т.е., чем раньше осуществляется переход к подземной разработке, тем выше ее эффективность.
Предельная глубина перехода от открытых к подземным работам зависит от объема и ценности отрабатываемых запасов, стоимости строительства подземного рудника и суммарных эксплуатационных затрат на выемку всех запасов месторождения.
На рис. 2 представлены графики, определяющие предельную глубину перехода к подземной разработке кимберлитовых месторождений Якутии в зависимости от содержания полезного компонента.
Анализ показывает, что при содержании полезного компонента в 7-8 кар./т, предельная глубина перехода к подземной разработке составляет 650 м , а при его снижении до 2 кар./т - около 100 метров. Т.е. при неправильно выбранной глубине карьера, учитывая современную конъюнктуру рынка алмазов, в потери могут быть отнесены от 25 до 90% запасов месторождения.
В связи с этим не следует прибегать к реконструкции карьера с целью увеличения его глубины, а надо стремиться к тому, чтобы разрыв между завершением открытых горных работ и началом подземной добычи был сведен к минимуму или отсутствовал.
11 1
^ 2 5 Ъ 15 'б '7 41 10
Содержание, кар/т
Рис.2. Изменение предельной глубины перехода к поземной разработки в зависимости от содержания полезного компонента
1 - для систем с обрушением; 2 - для систем с закладкой
Для обеспечения этих условий необходимо осуществлять вскрытие прибортовых и подкарьерных запасов из контура карьера.
Если на рудниках Южной Африки вскрытие подземных запасов производят с поверхности уклонами, переходящими в спиральный съезд, то на рудниках Якутии это исключено в связи со значительной глубиной карьеров. Поэтому ввод в строй подземных рудников может быть произведен только по завершению их строительства в полном объеме, что фактически приводит к консервации запасов месторождения на этот период, длящийся, как правило, не менее 10 лет.
Избежать этих проблем можно путем строительства подземного рудника в период завершения работы карьера, а максимальный эффект достигается при
использовании для этого карьерного пространства. Вскрытие и эксплуатация первого подземного горизонта по автономной технологической схеме, предусматривающей ускоренное развитие горных работ и позволяет сократить или исключить разрыв между открытой и подземной добычей и получить доход с возможностью его инвестиции в строительство рудника.
Существенное значение имеет выбор местоположения вскрывающих выработок, точнее глубина их заложения. Естественно, что место должно, прежде всего, отвечать требованиям безопасности, а берма по ширине обеспечивать беспрепятственное перемещение карьерного транспорта и ведение проходческих работ. Вскрывающие выработки не должны попадать в зону сдвижения при отработке первого этажа подземного рудника. Кроме этого желательно, чтобы водоносные горизонты были выше устья закладываемых штолен.
Анализ показывает, что себестоимость транспорта руды с использованием коммуникаций карьера возрастает при увеличении плеча подземной части схемы. Поэтому обоснование выбора места заложения штолен следует осуществлять исходя из обеспечения рационального функционирования автономной подземной технологической схемы карьера. Т.е., с одной стороны, должны минимизироваться затраты на вскрытие первого горизонта, с другой - следует учитывать производительность открыто-подземной транспортной схемы.
На рис.3 представлены графики, показывающие изменение производительности карьерного и подземного транспорта горной массы в зависимости от глубины заложения подземных горных выработок в карьере.
При анализе в диссертации установлено, что рациональная высота заложения устья штолен от дна карьера составляет 90-120 метров. В этом случае длина вскрывающих выработок до первого подэтажа подземной разработки составит 900 - 1200 метров. При средней скорости проходки в одном забое 40 - 50 м/мес. парные вскрывающие выработки можно провести за 16-24 месяца. Объем подготовительно-нарезных работ при применении
систем с обрушением составит 40-50 м3/1000т или 3-3,5 п.м./1000т, т.е. для подготовки пускового комплекса с производительностью 200 тыс.т/год необходимо пройти 600 - 700м выработок. Или, исходя из принятой скорости проходки (при условии работы в двух забоях), завершить подготовку подэтажа можно за 12 - 15 мес. Таким образом, при вскрытии из карьера приступить к подземной разработке запасов можно через 2-3 года после начала строительства.
Рис.3. Изменение производительности карьерного и подземного транспорта в зависимости от глубины заложения вскрывающих штолен в карьере
1 — 4 - производительность карьерного транспорта: (1 - БелАЗа - 45т; 2 - двух БелАЗов - 45т; 3 - Cat 777D - 60т) - на руднике «Мир», 4 - Cat 785С-8&Г на руднике «Удачный», 5 - производительность подземного транспорта (Cat R2900); б -
двух Cat R2900
На месторождении трубки «Удачная», кроме вскрытия подкарьерных запасов, дополнительно вскрываются и прибортовые, остающиеся за контуром карьера на его восточном участке. Сроки осуществления работ по вводу в строй подземного участка в этом случае составляют 45-50 месяцев. Кроме этого, вскрытие из карьера позволяет существенно сократить сроки строительства и ввода рудника в эксплуатацию по полной технологической схеме. В этом случае доработка прибортовых запасов может быть осуществлена на более поздних стадиях освоения, например, одновременно с подготовительными работами на подкарьерных запасах месторождения.
Таким образом, используя автономную технологическую схему перехода к подземной разработке (рис.4) можно решать в опытно-промьппленном режиме задачи по освоению технологий добычи руды. Кроме этого, осуществляется проведение базовых выработок, позволяющих начать строительство основной технологической схемы со стороны трубки к стволам, а реализация конечного продукта и добываемой руды позволит получить средства для капитального строительства.
Рис 4. Автономная технологическая схема ускоренного перехода к подземной разработке кимберлитовых трубок 19
Одним из важнейших вопросов перехода к подземной разработке является доработка прибортовых запасов карьера. Проблема заключается в том, что остающиеся запасы, как правило, имеют сложную конфигурацию. Практически эти участки можно рассматривать как обособленные одно или несколько рудных тел. В последнем случае при подземной разработке стоит задача преобразования этих фрагментов в единый рудник. Это не всегда удается осуществить, и доработка ведется на нескольких участках с довольно низкой производительностью и эффективностью. К чему это приводит можно проиллюстрировать на примере кимберлитовых рудников Южной Африки, где пошли на проведение кольцевых выработок для подготовки к подземной добыче запасов, оставшихся за контуром карьера. Объем подготовительно-нарезных работ увеличился в 2-2,5 раза, и составил 7-10 п.м. на 1000т, в то время как для систем с подэтажным обрушением характерно 2-4 п.мЛОООт. Возникновение такой ситуации сопряжено с отсутствием взаимоувязки открытой и подземной технологий разработки месторождения.
В связи с этим уже на стадии проектирования открытых работ должны быть установлены параметры подземной разработки и возможный диапазон их изменения, который позволяет обеспечить эффективную доработку карьера Рациональным можно признать положение, когда после открытой разработки остаются только подкарьерные запасы. Как правило, вскрытие прибортовых и подкарьерных запасов, в связи с тем, что их первые добычные подэтажи находятся на разных уровнях, осуществляется отдельными комплексами выработок, единым для которых может быть только место заложения штолен в карьере.
В таких случаях необходим выбор приоритетных направлений развития подземных горных работ. При функционировании карьерной транспортной схемы может быть использован вариант погашения прибортовых запасов еще на стадии открытых горных работ, в другом варианте - локальная подземная
отработка этих запасов, в третьем - их погашение совместно с подкарьерными запасами. Наиболее эффективными являются первый и третий варианты, позволяющие объединить производство в одну открытую или подземную технологические схемы.
Практика открытой разработки показывает, что высота уступа на карьерах, ведущих отработку кимберлитовых руд, обычно составляет 15 метров. При наличии прибортовых запасов и необходимости их доработки подземным способом высота уступов должна быть равна высоте выемочного слоя (подэтажа) определяемого технологическими параметрами соответствующей системы разработки.
Для доработки прибортовых и разработки подкарьерных запасов применяются восходящая слоевая выемка и подэтажное обрушение.
Поскольку система, предусматривающая восходящую слоевую выемку с закладкой уже применяется при разработке трубки «Интернациональная», в диссертации даны рекомендации по совершенствованию технологии очистной выемки, использованию местных материалов в качестве вяжущего в закладочных смесях, закладке с использованием вмещающих пород месторождения, креплению выработок в гипсосодержащих породах.
Основной акцент в диссертации сделан на обоснование параметров подэтажного обрушения с торцевым выпуском руды.
Исследование влияния изменений параметров подэтажного торцевого выпуска на эффективность данной технологии проводилось на физических и компьютерных моделях с учетом показателей извлечения на практике при следующих параметрах: высота подэтажа - 15 — 25м; ширина 10 - 16м и глубина отбиваемого блока 2 - 5м. Высота этажа составляла 60-75 метров.
При моделировании учитывали, что на глубине 500м и ниже толщина слоя налегающих обрушенных пород будет составлять 15 - 25м с последующим увеличением в процессе обрушения вмещающих пород.
В процессе проведения экспериментов установлено влияние изменения параметров системы и процессов на показатели извлечения полезного
компонента из недр.
Как известно, выпуск руды в системах с массовым обрушением характеризуется режимом и дозой. Под режимом выпуска понимается очередность обхода выпускных выработок и количество выпускаемой из них руды. Под дозой выпуска понимается количество рудной массы, которое выпускается из одной выработки непрерывно или с перерывами до того, как перейти к следующей.
На рис.5 представлены графики зависимостей изменения уровня потерь и разубоживания от величины разности между объемами руды, выпускаемыми из смежных выработок.
18
О Ч-1-1-1-1-
60 120 240 360 480
Разность между весами в дозах выпуска, т
Рис.5. Изменение показателей извлечения в зависимости от разпости в весе дозы выпуска из смежных выработок
Установлено, что ограниченно неравномерный режим при торцевом выпуске руды обеспечивает управление качеством добычи в широком диапазоне. Для оценки допустимой неравномерности следует использовать параметр - величина разности между объемами руды, выпускаемыми из смежных буровыпускных выработок. При подэтажном обрушении разница в объемах выпуска кимберлитовых руд из смежных выработок не должна
превышать 140т. В этом случае, при соблюдении других параметров, потери и разубоживание, составят 6-7 и 15-16%, соответственно.
На основании анализа проведенных экспериментов было установлено влияние увеличения крупности дробления на показатели выпуска. На рис. 6-8 представлены результаты проведенных исследований.
ЗОО 350 400 450 200 5£0 600 650 700 750 800 1000 1200
Крупности фраки**, им
Рис. 6. Влияние крупности фракционного состава па ширину выпускаемого слоя
Установлено, что на параметры фигуры выпуска оказывает регулирование крупности кусков руды по высоте отбиваемого слоя. Изменяя параметры БВР, можно регулировать фракционный состав руды с тем, чтобы куски руды были меньше кусков породы. Кроме этого, возможно внедрение на определенной высоте от выработки крупнофракционного слоя, который расширяет зону влияния выпускной выработки и тем самым увеличивает эффект взаимовлияния смежных фигур выпуска.
При выпуске следует учитывать, что, чем шире буровыпускная выработка, тем шире фигура выпуска и тем больше «чистой» руды будет получено на выходе при условии взаимодействия эллипсоидов. Кроме того, снижение потерь полезного компонента достигается за счет того, что при
отработке нижележащего подэтажа возможен выпуск разубоженной рудной массы, которая осталась в выработках вышележащего.
Построение фигуры выпуска осуществлялось в соответствии с данными визуального наблюдения, а также показателями извлеченных бирок, размещенных в модели при ее изготовлении.
Рис. 7. Изменение параметров фигуры выпуска при внедрении зоны крупнофракционного дробления
1 - фигура выпуска; 2 - фигура разрыхления; 3 - буровыпускная выработка; 4 -крупнофракционный слой; 5 - зона взаимовлияния фигур выпуска.
Регулируя ширину пунктов выпуска и расстояние между ними, можно регулировать показатели извлечения, исходя из того, что, чем меньше расстояние между буровыпускными выработками, тем ниже высота взаимодействия фигур выпуска и больше их взаимное влияние. В совокупности это позволяет снизить уровень потерь и разубоживания руды.
При обосновании параметров системы подэтажного обрушения для условий кимберлитовых месторождений необходимо исходить из минимизации потерь. Это достигается при условии, что разубоживание появляется не ранее,
чем при выпуске более 50% «чистой руды». В связи с этим при проведении исследований основное внимание уделялось взаимовлиянию фигур, образующихся при выпуске руды из смежных буровыпускных выработок. В предлагаемом варианте взаимодействие эллипсоидов происходит по линии фронта выпуска. По мере выпуска руды одновременно из нескольких соседних пунктов выпуска между эллипсоидами образуются зоны с пониженной плотностью, что приводит к увеличению их ширины и способствует истечению руды под более пологим углом, чем при классической схеме («шведский вариант/)), где эллипсоиды - изолированы. Для усиления этого эффекта в некоторых случаях целесообразно уменьшить угол наклона нижних скважин до 35-40°. В свою очередь данный эффект позволяет создавать горизонтальный или наклонный контакт руды и пород, что, соответственно, снижает разубоживание при выпуске.
На рис. 5 представлены графики, показывающие изменение показателей извлечения в зависимости от толщины отбиваемого слоя.
Рис 8. Изменение показателей извлечения в зависимости от толщины отбиваемого слоя
Проведенные исследования показывают, что для условий кимберлитовых
месторождений высота подэтажа может изменяться в пределах 17 - 22м. При
этом ширина отбиваемого слоя должна составлять 10-12 метров, а толщина
2,5 - 3,0 м. Как видно, диапазон изменения достаточно широк и позволяет
регулировать параметры системы в зависимости от условий на участке ведения очистной выемки, при этом в случае доработки прибортовых запасов следует, соответственно, изменять размеры конструктивных элементов карьера.
С учетом данных практики и результатов, полученных в процессе физического моделирования, построена компьютерная модель, которая описывает геометрические параметры фигуры выпуска в трехмерном пространстве. Результаты компьютерного и физического моделирования дали удовлетворительную сходимость.
На основании анализа проведенных исследований можно сделать следующие выводы:
- при увеличении размеров куска от 0,4 до 1,2м, ширина фигуры выпуска при высоте подэтажа 17 метров возрастает на 12-15%, достигая 12,3 м;
- с увеличением размеров кондиционного куска возрастает объем выхода рудной массы и количество выпущенной чистой руды;
- при подэтажном обрушении с торцевым выпуском крупнокусковой руды рациональные параметры отбиваемого слоя изменяются в пределах: ширина - 11,5 - 12м, высота — 17-22м, толщина отбиваемого слоя - 2,5 - Зм. При этом показатели извлечения составляют: потери руды - 6-8%, разубоживание -15- 22%.
Наличие поверхности скольжения способствует свободному отделению полезного ископаемого от вмещающих пород по контуру рудного тела. Таким образом, при выпуске руды отсутствует боковой контакт с обрушенной горной массой, что позволяет не иметь разубоживания на контакте с вмещающими породами, а в дальнейшем, при наличии только верхнего контакта -регулировать выпуск рудной массы с получением низких уровней показателей потерь и разубоживания.
В диссертации проведены исследования, посвященные применению технологий с обрушением в различных горнотехнических условиях. Было установлено, что многообразие их форм требует индивидуального подхода не только к месторождению в целом, но и к отдельным его участкам. Это связано
как с изменчивостью форм рудного тела и конфигурации карьера, так и с изменением содержания полезного компонента в руде.
Как показывает анализ геологических условий кимберлитовых месторождений Якутии, распределение полезного компонента по площади трубок неравномерно. Отмечены зоны с низким, средним и высоким уровнем содержания алмазов. При выборе рациональных технологических решений экономический анализ показывает, что, чем ниже содержание полезного компонента в недрах, тем более высокие потери руды допустимы для обеспечения рентабельного производства.
В связи с этим рациональным технологическим решением в данных горнотехнических условиях является избирательная выемка в следующем порядке. На первом этапе следует отрабатывать зоны с повышенным содержанием полезного компонента, затем с рядовым и в последнюю очередь проводить обрушение руд или пород с низким или нулевым содержанием, если это целесообразно с точки зрения отработки нижележащих горизонтов, без выпуска безрудной массы.
Эффективность такого подхода показана на примере трубки «Коффифонтейн». На рис.9 дано распределение полезного компонента по площади трубки. Содержание изменяется от 0,02 до 0,13 карата на тонну, т.е. в 6-7 раз.
Анализ распределения полезного компонента по площади трубки показывает, что участки с содержанием 0,13 карат составляют ~ 45 - 57 %, 0,08 - 5 - 10 %, 0,06 - 7 -10 %, 0,04 - 26 - 32 %, 0,03 - 2-4 %, 0,02 - 1- 3%. В соответствии с этим распределением рудное тело можно разделить на несколько участков. Для каждого из них следует обосновать технологические параметры, учитывающие содержание полезного компонента в руде.
Очевидно, что с одинаковой эффективностью на подземных горных работах эти руды можно отрабатывать только в том случае, если затраты на добычу, отнесенные к содержанию полезного компонента, будут близки между собой.
Рис 9. Распределение полезпого компонента по площади рудного тела и рекомендуемый порядок очистной выемки
На рис.10 представлены графики, показывающие эффективность избирательной выемки, которая позволяет регулировать объемы нарезных работ в зависимости от содержания полезного компонента в руде.
При таком подходе к подготовке изменяются удельные объемы ПНР на тысячу тонн запасов и другие показатели, характеризующие очистную выемку.
Среднее содержание по месторождению в целом составляет 0,074 карат на тонну. При применяемой технологии, подразумевающей валовую выемку с верхним и боковым контактом, с обрушенными вмещающими породами, что предопределяет потери и разубоживание на уровне 19-20%, среднее содержание полезного компонента на добычном горизонте с учетом потерь и разубоживания рудной массы составит 0,056 карат на тонну. Коэффициент добычи в этом случае равен 1, а качественный состав руды ухудшается на 25 -27%.
При селективной выемке руд по сортам, определяемым содержанием полезного компонента, показатели извлечения изменяются в зависимости от параметров системы разработки.
Анализ показывает, что при рекомендуемых в диссертации параметрах и порядке разработки содержание полезного компонента, отнесенного к добываемой рудной массе возрастает в 1,5-2 раза, снижаются затраты на все основные процессы подземной разработки, транспорт и переработку' руды.
Рис.10. Расход подготовительно-нарезных выработок: 1 - на 1000 т запасов; 2 - приведенный на 1 карат.
Достоинством таких технологий является и то, что безрудные зоны можно обходить без их обрушения, существенно сокращая затраты на добычу.
Как неоднократно отмечено выше, при разработке кимберлитовых месторождений более чем где-либо, для обоснования параметров технологий открытых и подземных горных работ, а также порядка отработки месторождения необходимо применять комплексный подход, предполагающий комбинированный способ добычи руды. При этом комбинация должна осуществляться не только в части открытых и подземных работ, но и собственно подземном способе добычи.
В диссертации показано, что при разработке кимберлитовых трубок наиболее целесообразным является вариант, предполагающий разделение их по вертикали на три яруса. При проведении исследований рассматривались более
10 вариантов возможных технологических решений, к сравнительной оценке отобраны следующие:
1. Последовательная разработка карьером, далее сверху вниз системами с закладкой;
2. Последовательная разработка карьером, далее сверху вниз системами с обрушением;
3. Параллельная разработка карьером и второго подземного яруса снизу вверх системой с закладкой, а подкарьерных запасов сверху вниз системой с обрушением;
4. Параллельная отработка запасов карьера и подкарьерных запасов системой с закладкой;
5. Третий вариант со снижением объемов запасов для открытого способа разработки.
Выбор рационального порядка разработки месторождения осуществляется на основе анализа движения чистых денежных потоков. На рис.
11 представлена диаграмма, при анализе которой можно установить, что эффективность разработки кимберлитовых месторождений повышается, когда часть подземных запасов отрабатывают одновременно с карьерными.
Й! г.,'," -.
V- "V щ
т V ш № щ ■Ш
1 2 3 4 5
варианты
Рис.11. Соотношение доходов по вариантам отработки кимберлитового месторождения:
1 - последовательная открыто-подземная разработка системами с обрушением,
2 - последовательная открыто-подземная разработка системами с закладкой,
3 - совместная отработка запасов карьера и нижнего подземного яруса системой с закладкой с доработкой запасов верхнего яруса системой с обрушением;
4 - параллельная отработка запасов карьера и подкарьерных запасов системой с закладкой;.
5 - вариант со снижением объемов запасов для открытого способа разработки.
Анализ показывает, что наибольшего эффекта можно достичь, если сочетать очистную выемку в карьере с разработкой нижнего яруса трубки, после чего осуществлять выемку подкарьерных запасов системами с обрушением.
На рис.12 представлена рекомендуемая схема (3 вариант) разработки, которая заключается в следующем: первый ярус отрабатывают карьером, второй ярус отрабатывают системами с обрушением, третий ярус - системами с закладкой. При этом вскрытие подземной части запасов начинают вслед за вводом в строй карьера. Вскрывающие выработки (стволы) проходят сразу на всю глубину разведанных запасов и осуществляют подготовку последнего
подземного этажа рудника, который отрабатывают параллельно с отработкой карьера.
Рис 12. Рекомендуемый порядок отработки кимберлитовых месторождений:
1 - открытые горные работы; 2 - отработка нижнего подземного яруса с закладкой; 3 -отработка верхнего подземного яруса с обрушением
Анализ горнотехнических условий залегания и изменения запасов кимберлитовых трубок по падению показывает, что рациональным вариантом следует признать тот, в котором на глубине перехода к подземной разработке объем запасов богатых и рядовых кимберлитовых руд составляет,
соответственно, не менее 30% и 50% от утвержденных. Это обеспечит рентабельность работы подземного рудника и полное извлечение запасов месторождения. Объем запасов в третьем ярусе должен составлять не менее 50% от их объема при переходе к подземному способу разработки.
Таким образом, повышения эффективности разработки кимберлитовых трубок можно достичь, применяя комплексный подход к его отработке. Уже на стадии проектирования необходимо разделять месторождение на три яруса с ведением в двух первых последовательной выемки запасов, совмещая разработку третьего (нижнего) яруса с выемкой первого и части второго яруса.
Вскрытие подземных запасов предлагается проводить на всю глубину разработки. При этом их погашение в верхнем ярусе подземного комплекса следует осуществлять, применяя технологии с подэтажным принудительным обрушением руды по схеме, предусматривающей первоочередную выемку зон с повышенным содержанием полезного компонента, доработку запасов подэтажа с оставлением в естественном состоянии или обрушением безрудных целиков без выполнения последующих процессов очистных работ.
При подземной разработке кимберлитовых месторождений, учитывая морфологию трубок и наличие поверхностей скольжения по их контуру, следует использовать системы с обрушением, а при наличии охраняемых объектов - системы с закладкой. Наиболее эффективно применять эти технологии возможно, сочетая восходящий и нисходящий порядок разработки вскрытых на полную глубину подземных запасов, от одного или нескольких центров в зависимости от распределения полезного компонента по площади трубок.
На рудниках Южной Африки при подготовке к выемке осуществляется проходка кольцевых штреков, расположенных за зоной смятия, из которых проходят нарезные выработки. Увеличение расстояния между выработками при этажной выемке приводит к существенным потерям 30-40% руды в гребнях между выработками. Повышение затрат при этом компенсируется увеличенной высотой этажа, что позволяет снизить . .
РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ БИБЛИОТЕКА
СПетерОург ,03 ТОО мт
I
1
Для кимберлитовых трубок характерно наличие по их периметру зоны дробления (смятия) вмещающих пород на расстоянии 10-30 метров от рудного тела. Породы в этой зоне весьма неустойчивы по сравнению со средней устойчивостью руды и вмещающих пород за ней. В связи с этим следует концентрировать подготовительно-нарезные работы в рудном теле. Насколько эффективен такой подход, при выборе схемы расположения подготовительно-нарезных выработок, можно проиллюстрировать на примере отработки запасов на месторождении «Айхал» (рис. 13).
Рис 13. Схемы расположения подготовительно-нарезных выработок: а - применяемый вариант, б - рекомендуемый вариант
Разрабатывается нехарактерное для кимберлитовых трубок вытянутое рудное тело. Ортовая нарезка, в этом случае, привела к повышению удельного расхода ПНР на 20-30%, а объемы выработок во вмещающих породах - более чем в 2 раза превышают объемы, которые потребовались бы при штрековой нарезке рудного тела. Необходимо отметить, что при отработке ряда кимберлитовых месторождений понятие ортовая и штрековая схемы подготовки весьма условны и на данном примере показано, что при производстве подготовительно-нарезных работ надо обеспечивать минимум пересечений контура рудного тела.
Игнорирование этого фактора приведет к значительному увеличению затрат на крепление и поддержание выработок в этой зоне, особенно в условиях вечной мерзлоты.
На рис. 14 приведена диаграмма, показывающая положение сопоставимых расходов на проходку, крепление и поддержание выработок в зоне смятия и за ней во вмещающих породах, а также выработок в рудном теле. Анализ полученных результатов исследований показывает, что затраты на проходку и поддержание горных выработок за весь период эксплуатации в зоне смятия в 1,5-2 раза превышают затраты в рудном теле и в 2-2,5 раза во вмещающих породах за ним.
2000000 1800000 160С000 1400000 » 1200000 1000000 800000 600000 400000
|рр8
цщ! ' =■ л
МИШИН
• ЙНю
1 9йш
1 вариант
2 вариант
Рис. 14. Сопоставимые расходы на проведение и поддержание подготовительных выработок в приконтурной зоне рудного тела
Для обеспечения безопасности очистной выемки в этой зоне, часто требуется практически полное восстановление ортов, а иногда и проходка новой выработки.
Сопоставление вариантов применяемой схемы и рекомендуемого порядка подготовительно-нарезных работ в рудном теле и за его контурами, выполненное в диссертации, показывает преимущество последнего. Это объясняется как собственно снижением объемов подготовки (особенно в сильно трещиноватых вмещающих породах), так и снижением затрат на содержание полевых выработок и, что особенно важно - повышением уровня безопасности производства.
При разработке кимберлитовых месторождений необходимо применять комплексный подход, предусматривающий выбор технологических решений с учетом природных особенностей формирования трубок во взаимосвязи с изменением техногенной обстановки, складывающейся к моменту перехода на подземную добычу. Это позволяет обосновать технологические параметры процессов, конструкции систем, развитие очистной выемки в подэтаже и этаже шахтного поля, а также порядок отработки месторождения в целом при совместной и последовательной открыто-подземной разработке кимберлитовых месторождений. Совокупный экономических эффект от предложенных технологических решений при последовательной разработке составит не менее 200 млн.долларов, при совместной не менее 500 млн. долларов при полной отработке запасов месторождения.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В диссертационной работе на основании выполненных автором исследований дано научное обоснование технологических решений, включающих автономную технологическую схему перехода и рациональный порядок развития горных работ, принципы конструирования систем и диапазон допустимых изменений их параметров, порядок развития очистной выемки в шахтном поле, совокупное применение которых позволяет значительно
повысить эффективность подземной разработки кимберлитовых месторождений и вносит существенный вклад в развитие экономики страны.
Проведенные исследования позволяют сделать следующие основные выводы и рекомендации:
1. Обоснование способа и технологий разработки, параметров систем и процессов, порядка и направления развития очистных работ необходимо осуществлять с учетом того, что основной формой проявления алмазоносных брекчий в земной коре являются трубчатые тела практически вертикального падения, площадь сечения которых уменьшается сверху вниз. Этому сопутствует и изменение содержания полезного компонента в горизонтальных плоскостях и по падению месторождений, образованных путем заполнения взрывных каналов (жерл) обломочным материалом, составляющим 40 - 70% их объема, с последующей цементацией его кимберлитом.
Совокупность влияющих факторов, в отсутствии охраняемых объектов, предопределяет применение подземных технологий с обрушением, а при совместной разработке - использование систем с закладкой выработанного пространства.
2. Анализ горнотехнических условий разработки запасов, остающихся после завершения открытых горных работ, показывает, что для выбора технологических решений при последовательной разработке кимберлитовых руд наличие карьеров является важным положительным фактором, обеспечивающим эффективную последующую подземную эксплуатацию трубок путем вскрытия первых подземных горизонтов из карьерного пространства и ведения добычных работ в период строительства рудника. Последовательная открыто-подземная разработка руды должна осуществляться с использованием автономной технологической схемы ускоренного перехода к подземной добыче, которая учитывает техногенные изменения горнотехнических условий, вызванные ведением открытых горных работ.
В зоне перехода к подземной добыче высота уступов карьера определяется высотой подэтажа, принятой для доработки прибортовых запасов.
Устья штолен в карьере должны закладываться за пределами мульды сдвижения, формирующейся при отработке первого этажа подземного рудника, что позволит обеспечить безопасность производства и рациональное сочетание открытой и подземной транспортных схем.
3. Увеличение глубины карьеров в целом отрицательно влияет на эффективность подземной разработки, если исходить из задачи полной отработки запасов месторождения с учетом того, что стоимость строительства рудника в определенный период времени остается неизменной. Удельные капвложения будут тем выше, чем больше глубина открытых работ.
С этим связана и эффективность подземной разработки. Особенно существенно это влияние, когда после завершения открытой разработки, кроме подкарьерных, остаются и прибортовые запасы, представленные обособленными участками, для доработки которых необходимо производить отдельное от общей схемы вскрытие и определять параметры очистной выемки, отличающиеся от принятых для отработки запасов ниже дна карьера. Рациональным следует признать положение, когда после завершения открытой разработки остаются только подкарьерные запасы. Переход к подземной разработке следует проводить на глубине, при которой объем запасов богатых и рядовых кимберлитовых руд составляет, соответственно, не менее 30% и 50% от утвержденных, что обеспечит рентабельность работы подземного рудника и полное извлечение запасов месторождения.
4. Распределение полезного компонента по площади кимберлитовых месторождений неравномерно. На каждой из трубок можно выделить зоны с низким, средним и высоким уровнем содержания алмазов. В связи с этим, развитие фронта очистных работ следует осуществлять с учетом пространственного распределения полезного компонента в кимберлитовой трубке. Вести добычу в каждом выемочном горизонте следует селективно, начиная от участков с повышенным содержанием полезного компонента, далее переходить к разработке рядовых руд, с исключением из процесса добычи безрудных участков, при производстве очистной выемки одновременно в
нескольких подэтажах и этажах. Показатели выпуска взаимосвязаны с конфигурацией оставленных запасов, поэтому его параметры необходимо изменять с учетом этого фактора.
5. Затраты на проведение и поддержание горных выработок за весь период эксплуатации в зоне смятия в 1,5-2 раза превышают затраты в рудном теле и в 2-2,5 раза во вмещающих породах за ней. Развитие работ от кольцевого штрека в этом случае, приводит к повышению удельного расхода ПНР на 2030%, а объемы выработок во вмещающих породах более чем в 2 раза превышают объемы, которые требуются при ведении подготовительно -нарезных работ в контурах рудного тела.
Полнота и качество извлечения руд обеспечиваются их предварительной отсечкой от вмещающих пород и концентрацией подготовительно-нарезных выработок в рудном теле при минимуме пересечений его контуров. Следует также использовать особенности пространственного расположения кимберлитовых трубок в процессе перемещения руды в их пределах вплоть до выклинивания при системах с обрушением и упрочнять зоны тектонической брекчии при системах с закладкой.
6. Крупнофракционное дробление руды является основным условием эффективного применения систем с обрушением, обеспечивающим сохранность кристаллов, снижение объемов подготовительно-нарезных и буровзрывных работ; управление контактом руда - порода, обеспечивающим снижение потерь и разубоживания руды, достигается за счет увеличения максимального размера куска с одновременным регулированием высоты подэтажа и расстояния между смежными буровыпускными выработками.
Применение систем с обрушением позволяет наращивать интенсивность и увеличивать производительность при разработке кимберлитов путем развития очистной выемки по вертикали одновременно в нескольких подэтажах и этажах залежи. Наиболее эффективны при этом системы с принудительным обрушением при торцевом выпуске рудной массы. Такая технология весьма мобильна, легко позволяет изменять направление очистной выемки при
отсутствии изменений в подготовительных и нарезных работах. Достоинством таких технологий при разработке кимберлитовых месторождений является и то, что безрудные зоны можно обходить без их обрушения, существенно сокращая затраты на добычу.
7. При разработке кимберлитовых месторождений для обоснования технологических параметров открытых и подземных горных работ, а также порядка отработки месторождения в целом необходимо применять комплексный подход, предусматривающий выбор технологических решений с учетом природных особенностей формирования трубок во взаимосвязи с изменением техногенной обстановки, складывающейся к моменту перехода на подземную добычу. При совместной открыто-подземной разработке кимберлитовых трубок следует предусматривать их деление по падению на три яруса - открытый и два подземных. Вскрытие подземных запасов следует осуществлять на всю глубину на стадии ведения открытой добычи; отработку нижнего яруса - снизу вверх, совместно с открытой добычей; отработку среднего яруса, выполняющего функцию разделительного целика - после завершения открытых горных работ.
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:
1. Пучков Л.А., Ломоносов Г.Г., Абрамов В.Ф., Седлов М.Г., Савич И.Н., Крамсков Н.П. К анализу основных проектных решений перехода на подземный способ разработки кимберлитовых месторождений Якутии. // Горный журнал. -1998. - №.11-12. - С.44-48.
2. Галкин В.А., Алексеев В.А., Савнч И.Н., Чернышов А.В., Копылов Е.В. Перспективы перевода АО «Бор» на комбинированную разработку месторождения // «Горная промышленность». - М. 1996. - №2. - С. 2-6.
3. Савич И.Н. Порядок и варианты технологии подземной разработки руд с закладкой выработанного пространства // «Горная промышленность». -М. 1998.-№2.- С. 5-9.
4. Савич И.Н. Подготовка гипсосодержащих пород для закладки выработанного пространства //Горный информ.-аналит.бюл. - М.: МГГУ, 2000,-№1.-С.185.
5. Савич И.Н., Зенько Д.К. Вариант системы с обрушением при разработке кимберлитовых руд //Горный информ.-аналит.бюл. - М.: МГГУ, 2004.-№8.-С.160.
6. Айнбиндер И.И., Савич И.Н., Савич О.И. К вопросу классификации технологий и составов закладки//Горный информ.-аналит.бюл. -М.: МГГУ, 2000.- №1. - С.186.
7. Савич И.Н., Зенько Д.К. Определение безопасной толщины потолочины для условий Дальнегорского борного месторождения//Горный информ.-аналит.бюл. - М.: МГГУ, 2000.- №2. - С. 136.
8. Савич И.Н. Порядок и варианты технологии подземной разработки руд с закладкой выработанного пространства. - М.: Горная промышленность, №2,1999.-С. 5-9.
9. Савич И.Н., Зенько Д.К. Влияние гранулометрического состава и его изменений на параметры выпуска руды//Горный информ.-аналит.бюл. - М.: МГГУ,2000.-№8.-С.161.
10. Пучков Л.А., Казикаев Д.М., Кузьмин Е.В., Савич И.Н., Дюкарев В.П., Калитин В.Т., Зуев В.М. Принципы перехода на подземную разработку кимберлитового месторождения «Мир» // «Горная промышленность». - М. 2000. - №2. - С. 10 -13.
11. Савич И.Н. К вопросу о переходе на подземную разработку кимберлитовых трубок Якутии // Сб. Комбинированные геотехнологии: Развитие способов добычи и безопасность горных работ. Межд. Конф. Магнитогорск, МГГУ, 2003. - С. 40 - 43.
12. Савич И.Н. Вскрытие и разработка запасов кимберлитовых месторождений подземным способом // Сб. Комбинированные геотехнологии: Развитие способов добычи и безопасность горных работ. Межд. Конф. Магнитогорск, МТТУ, 2003. - С. 43 - 45.
13. Савич И.Н., Насибуллин Н.Н. К вопросу о формировании предохранительной подушки при подземной разработке кимберлитовых руд//Горный информ.-аналит.бюл. - М.: МГГУ, 2004.- №3. - С.209-210.
14. Савич И.Н. Основные факторы, влияющие на выбор технологических решений для подземной разработки кимберлитовых месторождений // Выбор технологических решений при подземной разработке кимберлитовых месторождений // Приложение к Горному информ.-аналит. бюл Сб. статей. - М.: МГГУ, 2004. - №3. - С. 3-7
15. Савич И.Н., Зенько Д.К. Обоснование параметров системы разработки с подэтажным обрушением при торцевом выпуске руды//Горный информ.-аналит.бюл. - М.: МГГУ, 2004.- №4. - С.219 - 221.
16. Савич И.Н. Вскрытие и подготовка кимберлитовых месторождений. // Выбор технологических решений при подземной разработке кимберлитовых месторождений// Приложение к Горкому информ.-аналит. бюл Сб. статей. - М.: МГГУ, 2004. - №3. - С. 14 - 18.
17. Савеч И.Н. Влияние распределения полезного компонента в кимберлитовой трубке на выбор параметров системы разработки//Горный информ.-аналит.бюл. - М.: МГГУ, 2004.- №4. - С.221 - 224.
18. Савич И.Н., Юров А.А. Опережающая выемка зон с высоким содержанием полезного компонента//Горный информ.-аналит.бюл. - М.: МГГУ, 2003.-№4.-С.128-129.
19. Кузьмин Е.В., Савич И.Н., Юров А.А. К вопросу о выборе технологии для рудника «Северный-Глубокий» комбината «Печенганикель» //Горный информ.-аналит.бюл. - М.: МГГУ, 2003.- №3. - С. 98 - 100.
20. Савич И.Н. Порядок разработки кимберлитовых месторождений. // Выбор технологических решений при подземной разработке кимберлитовых
месторождений // Приложение к Горному информ.-аналит. бюл Сб. статей. - М.: МТУ, 2004. - №3. - С. 10 - 14.
21. Савич И.Н. К вопросу о переходе на подземную разработку кимберлитовых месторождений. // Выбор технологических решений при подземной разработке кимберлитовых месторождений // Приложение к Горному информ.-аналит. бюл Сб. статей. - М.: МГГУ, 2004. - №3. - С. 7 -10.
22. Савич И.Н. Комбинированная разработка кимберлитовых месторождений // «Горная промышленность». - М. 2004. - № 1. - С. 42 - 43.
23. Патент № 2096617 «Способ разработки месторождений полезных ископаемых». Пучков Л.А., Ломоносов Г.Г., Савич И.Н. 1997, Б.И.№32.
24. А.С. № 1655164 «Способ взрывной отбойки рудного массива при сплошной выемке системой с обрушением руды и вмещающих пород». Савич И.Н., Кондаков В.А., Галкин В.А., Савич Г.В. 1991, Б.И.№ 19 .
25. А.С. № 1383899 «Способ подготовки днища блока». Кузьменко А.С, Кондаков В.А., Савич И.Н., Погребняк О.С., Жуховицкий Е.Д. 1987 Б.И..№14
26. А.С. № 1403707 «Способ разработки мощных месторождений полезных ископаемых». Савич И.Н., Галкин В.А., Ишукин Л.В., Яшина Е.М., Соскин К.А. 1988, Б.И.№24.
27. А.С. № 1106902 «Способ разработки месторождений полезных ископаемых». Савич И.Н., Кузьменко А.С, Кузнецов В.В., Протасов, Ю.И. и др. 1984,Б.И.№29
28. А.С. № 1529835. «Способ разработки месторождений полезных ископаемых». Савич И.Н., Галкин В.А., Рождествеиский Н.Н., Соловьян Ю.Г.1989,Б.И.№17
29. А.С. № 1413250. «Способ крепления горной выработки в гипсосодержащихпородах». Савич И.Н., Савин В.Ф., Степанов С.Г., Савич Г.В., Мерзон А.Г.и др. 1988, Б.И.№28
30. А. С. № 914773. «Способ закладки выработанного пространства». Савич И.Н., Савин В.Ф., Уразаев С.С., Савич Г.В., Савина P.M. 1982, Б.И. №11.
31. А. С. № 1804172. «Способ послойной восходящей выемки полезного ископаемого». Савич И.Н., Кондаков В.А. и др. 1992, Б.И.№26.
32. А.С. № 1503411. «Способ закладки выработанного пространства». Савич И.Н., Ишукин Л.В., Галкин В.А., Яшина Е.М. 1989, Б.И. №9.
Подписано п печать 2S.05.04 Формат 60x90/16.
Объем 3,5п.я Тираж 100 экз. Заказ ¡2/
Типография Московского государственного горного университета Москва, ЛенинскпП проспект, 6
04- 1 3 738
Содержание диссертации, доктора технических наук, Савич, Игорь Николаевич
ВВЕДЕНИЕ.
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ОПЫТА И ТЕХНОЛОГИЙ ПОДЗЕМНОЙ РАЗРАБОТКИ КИМБЕРЛИТОВЫХ ТРУБОК.
1.1. Анализ опыта подземной разработки кимберлитовых трубок.
1.1.1. Анализ опыта подземной разработки трубки «Коффифонтейн».
1.1.2. Анализ опыта подземной разработки трубки «Фит».
1.1.3. Анализ опыта подземной разработки трубки «Премьер».,
1.1.4. Анализ опыта поземной разработки трубки «Интернациональная».
1.2. Анализ технологий подземной разработки кимберлитовых месторождений.
1.2.1. Этажное принудительное обрушение.
1.2.2. Подэтажное обрушение кимберлитовых руд.
1.2.3. Кратерная выемка.
1.2.4. Разработка с открытым выработанным пространством.
1.2.5. Слоевая выемка с закладкой выработанного пространства.
1.3. Анализ опыта эксплуатации кимберлитовых месторождений.
1.4. Цель, задачи и методы исследований.
ГЛАВА 2. ГЕНЕЗИС И ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ КИМБЕРЛИТОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ.
2.1. Генезис алмазов.
2.2. Общая характеристика кимберлитовых трубок.
2.3. кимберлитовые брекчии жерловой фации.
2.4. Распределение алмазов в рудном теле.
2.4.1. Трубка «Де Бирс».
2.4.2. Трубка «Коффифонтейн».
2.4.3. Трубка «Премьер».
2.4.4. Трубку «Финч».
2.4.5. Трубки «Мир» и «Интернациональная».
2.4.6. Трубка «Удачная».
2.4.7. Трубка« им. В.Гриба».
2.5. Разведка и освоение месторождений.
2.6. Запасы алмазоносных кимберлитовых руд.
2.7. Мировая добыча алмазов.
2.8. Стоимость алмазов.
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ:.
ГЛАВА 3. ГОРНОТЕХНИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ И ИХ ТЕХНОГЕННЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ, СКЛАДЫВАЮЩИЕСЯ ПРИ ОТРАБОТКЕ ЗАПАСОВ ОТКРЫТЫМ СПОСОБОМ.
3.1. Современное состояние основных месторождений АК «АЛРОСА».
3.2.Трубка « Удачная».
3.3.Трубка «Айхал».
3 .4.Трубка «Мир».
3.5. Геокриологические условия.
3.6. Физико-механические свойства кимберлитов.
3.7. Гидрогеология, газо- и нефтепгоявления кимберлитовых месторождений.
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ:.
ГЛАВА 4. ПЕРЕХОД К ПОДЗЕМНОЙ РАЗРАБОТКИ КИМБЕРЛИТОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ.
4.1. Основные факторы, влияющие на выбор технологических решений.
4.2. Проблемы перехода к подземной разработке кимберлитовых трубок России.
4.3. Выбор системы подземной разработки по горнотехническим факторам.
4.4. Вскрытие месторождений.
4.5. водозащита рудников.
4.6. Геомеханическое обеспечение подземных работ.
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ:.
ГЛАВА 5. СИСТЕМЫ ПОДЗЕМНОЙ РАЗРАБОТКИ И ОБЛАСТЬ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ КИМБЕРЛИТОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ.
5.1. Анализ опыта применения систем с обрушением.
5.2. Анализ опыта применения систем с закладкой.
5.3. Разработка месторождений в переходной зоне.
5.4. Основные системы подземной разработки.
5.4.1. Система разработки с подэтажным обрушением при торцевом выпуске руды.
5.4.2. Система разработки горизонтальные слои с закладкой.
5.5. Системы с принудительным обрушением руд и вмещающих пород.
5.6. Выпуск, потери и разубоживание руды в системах с обрушением.
5.7. Прогнозирование и контроль содержания полезного компонента в процессе добычи руды.
5.8. Особенности выпуска руды отбитой в зажатой среде.
5.9. Объем фигуры выпуска.
5.10. Рациональный режим выпуска руды.
5.10.1. Выбор режима выпуска руды.
5.10.2. Результаты моделирования выпуска руды.
5.11. Параметры систем с обрушением и их влияние на показатели извлечения руды при выпуске.
5.12. Влияние фракционного состава на параметры выпуска руды.
5.13. Повышение эффективности подэтажного обрушения с торцевым выпуском.
5.14. Системы с искусственным поддержанием очистного пространства.
5.14.1 Выемка горизонтальными слоями с подготовкой полевыми штреками.
5.14.2. Выемка горизонтальными слоями с подготовкой рудными штреками.
5.15. Сравнительная оценка технологических решений.
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ:.
ГЛАВА 6. ПОРЯДОК КОМБИНИРОВАННОЙ РАЗРАБОТКИ КИМБЕРЛИТОВЫХ ТРУБОК.
6.1. Анализ практики комбинированной разработки рудных месторождений.
6.2. Схемы комбинированной разработки кимберлитовых месторождений.
6.2.1. Последовательная разработка кимберлитовых трубок.
6.2.2. Совместная разработка кимберлитовых трубок.
6.3. Обоснование порядка комбинированной разработки кимберлитовых месторождений.
6.4. Защита горных выработок от воды при переходе на подземную разработку.
6.4.1. Особенности защиты от воды при разработке системами с закладкой.
6.4.2. Особенности защиты выработок при разработке системами с обрушением.
6.5.0боснование уровня заложения штолен при вскрытии из карьерного пространства.
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ:.
ГЛАВА 7. ГЛУБИНА ПЕРЕХОДА НА ПОДЗЕМНУЮ РАЗРАБОТКУ И РАЗВИТИЕ ФРОНТА ОЧИСТНЫХ РАБОТ.
7.1. Обоснование глубины перехода на подземную разработку.
7.2. Обоснование порядка ведения очистных работ с учетом распределения полезного компонента в рудном теле.
7.3. Подготовка и развитие фронта очистных работ.
7.4. Оценка эффективности рекомендуемых технологических решений.
Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Научное обоснование технологических решений при подземной разработке кимберлитовых месторождений"
Актуальность работы. К настоящему времени завершена или близка к завершению открытая разработка наиболее продуктивных из известных алмазоносных месторождений Якутии, эксплуатацию которых ведет АК «АЛРОСА». Предстоит переход к подземной разработке на трубке «Айхал», где уже действует опытно-промышленный участок, трубках «Мир» и «Удачная», ведется подземная добыча на руднике «Интернациональный». Строительство рудников и переход к подземной разработке, осуществляемые как правило, после завершения открытой добычи руды, связаны с необходимостью принятия ряда принципиальных технологических решений, определяющих в дальнейшем эффективность работы предприятий.
При разработке кимберлитовых месторождений применяют системы с принудительным обрушением руд и вмещающих пород и закладкой выработанного пространства.
Системы с принудительным обрушением получили широкое распространение в России и за рубежом, где осуществляется переход к следующему этапу - технологиям с самообрушением руды (рудник Эль-Тениенте в Чили, рудник Коффифонтейн в ЮАР). Эта технология позволяет увеличить высоту этажа до 150 - 350м, а при разработке кимберлитовых месторождений, кроме того, и обеспечить сохранность кристаллов. Системы с обрушением позволяют достичь высокой концентрации и производительности горных работ по сравнению с другими технологиями в идентичных горнотехнических условиях при низкой себестоимости добычи, но требуют определенной тщательности в подходе к обоснованию их параметров, неверный выбор которых для конкретных условий отрицательно сказывается на показателях извлечения.
На рудниках России успешно используются и системы с закладкой выработанного пространства. Они обеспечивают высокую полноту извлечения полезного ископаемого из недр при минимальном воздействии на состояние налегающей толщи пород и земную поверхность. Особенно это касается технологий с твердеющей закладкой. Применение этих систем увеличивает фронт горных работ, удорожает производство.
Таким образом, технологии с обрушением отличаются низкой себестоимостью производства подземных горных работ, а технологии с закладкой позволяют снизить уровень потерь и разубоживания рудной массы. Однако этих показателей недостаточно для однозначного выбора той или иной технологии подземной добычи. Поэтому необходимо установить степень влияния множества других природных и техногенных факторов на параметры процессов горного производства.
В связи с этим, научное обоснование технологических решений для подземной разработки кимберлитовых месторождений с учетом природных особенностей их формирования и техногенной обстановки, складывающейся в процессе их эксплуатации открытым способом к моменту перехода на подземную разработку, является актуальным.
В основу диссертации положены результаты, полученные лично автором при выполнении исследований в качестве научного руководителя и ответственного исполнителя тем: «Подготовить технико-экономические расчеты по подземной разработке кимберлитового месторождения «Мир»( 1999г.), «Обоснование вскрытия запасов за проектным контуром и отработки прибортовых руд карьера кимберлитовой трубки «Удачная»»(2000г.), «Составление экспертного заключения по «Разработке месторождений трубки «Мир» и трубки «Айхал» компании АК «АЛРОСА» (2001г.), «Разработать технологический регламент на отработку Юго-западного рудного тела системами с обрушением и рекомендации по созданию на руднике «Айхал» ОППУ-2»(2001г.), «Регламент на ускоренное вскрытие подземных запасов трубки «Удачная»» (2002г.), «Проект вскрытия и отработки подкарьерных запасов до отм. -510 м трубки «Мир»(2002г.), заказчики АК «АЛРОСА» и институт «Якутнипроалмаз», а также «Экспертиза целесообразности применения систем разработок с обрушением для условий рудника «Северный-глубокий» ОАО «Кольская ГМК»(2003г.), «Разработка состава, способов транспортировки и подачи в отработанное пространство твердеющей закладки на основе текущих хвостов обогащения с определением экономического эффекта» (2004г.), заказчик ОАО «Кольская ГМК».
Цель работы состоит в обосновании комплекса технологических решений, позволяющих обеспечить эффективное использование систем подземной разработки при совместной или последовательной открыто-подземной эксплуатации кимберлитовых месторождений.
Идея работы заключается в выборе технологических решений разработки кимберлитовых трубок с учетом природных особенностей их формирования во взаимосвязи с изменением техногенной обстановки, складывающейся к моменту перехода на подземную добычу.
Методы исследований включают анализ и теоретическое обобщение накопленного опыта технологических решений при подземной разработке месторождений полезных ископаемых, использование математического и физического моделирования при установлении параметров фигур выпуска, величин потерь и разубоживания, сравнительный технико-экономический анализ систем разработки, апробацию технологических решений в условиях действующих рудников.
Защищаемые научные положения:
1. Последовательная открыто-подземная разработка руды должна осуществляться с использованием автономной технологической схемы ускоренного перехода к подземной добыче, которая учитывает техногенные изменения горнотехнических условий, вызванные ведением открытых горных работ.
2. В зоне перехода к подземной добыче высота уступов карьера определяется высотой подэтажа, принятой для доработки прибортовых запасов, а устья штолен должны закладываться за пределами мульды сдвижения, формирующейся при отработке первого этажа рудника, что позволит обеспечить безопасность производства и рациональное сочетание открытой и подземной транспортных схем.
3. Переход к подземной разработке следует проводить на глубине, при которой объем запасов богатых и рядовых кимберлитовых руд составляет, соответственно, не менее 30% и 50% от утвержденных, что обеспечит рентабельность работы подземного рудника и полное извлечение запасов месторождения.
4. Развитие фронта очистных работ следует осуществлять с учетом пространственного распределения полезного компонента в кимберлитовой трубке, начиная добычу в каждом выемочном горизонте от участков с повышенным содержанием полезного компонента до рядовых руд, с исключением из процесса добычи безрудных участков, при производстве очистной выемки одновременно в нескольких подэтажах и этажах.
5. Полнота и качество извлечения руд обеспечиваются их предварительной отсечкой от вмещающих пород, концентрацией подготовительно-нарезных выработок в рудном теле при минимуме пересечений его контуров, направленном использовании особенностей кимберлитовых трубок в процессе перемещения руды в их пределах вплоть до выклинивания для систем с обрушением и упрочнением зон тектонической брекчии для систем с закладкой.
6.Крупнофракционное дробление руды является основным условием эффективного применения систем с обрушением, обеспечивающим сохранность кристаллов, снижение объемов подготовительно-нарезных и буровзрывных работ, а управление контактом руда — порода, обеспечивающим снижение потерь и разубоживания руды, достигается за счет увеличения максимального размера куска с одновременным регулированием высоты подэтажа и расстояния между смежными буровыпускными выработками.
7. При совместной открыто-подземной разработке кимберлитовых трубок следует предусматривать их деление по падению на три яруса - открытый и два подземных. Вскрытие подземных запасов следует осуществлять на всю глубину на стадии ведения открытой добычи; отработку нижнего яруса - снизу вверх, совместно с открытой добычей; отработку среднего яруса, выполняющего функцию разделительного целика - после завершения открытых горных работ.
Личный вклад соискателя состоит: в постановке задач, их решении и анализе полученных результатов; оценке и выявлении природных факторов, оказывающих основное влияние на выбор технологических решений подземной разработки; установлении зависимостей, позволяющих обосновать область рационального применения способов, систем и технологий подземной разработки месторождений кимберлитовых трубок, порядок и развитие фронта очистной выемки с учетом распределения полезного компонента по площади рудного тела; определении параметров основных процессов добычи руд и разработке конструкций систем и технологий, обеспечивающих эффективную разработку кимберлитовых трубок.
Научная новизна исследований:
- разработана автономная технологическая схема перехода к подземной разработке, позволяющая сократить или исключить временной разрыв между завершением открытой и началом подземной добычи кимберлитовых руд и ускорить строительство основной технологической схемы рудника;
- установлен диапазон изменений параметров подэтажей и уступов при доработке прибортовых запасов и определении рациональной высоты заложения вскрывающих выработок от дна карьера, направленное регулирование которых ведет к повышению эффективности подземной разработки;
- предложен порядок развития очистной выемки в шахтном поле с учетом пространственного распределения полезного ископаемого в рудном теле, предполагающий ее переход от зон с высоким содержанием полезного компонента к рядовым рудам и установлен шаг опережения по вертикали, определяющий повышение показателей извлечения рудной массы;
- установлена закономерность изменения параметров фигуры выпуска в зависимости от фракционного состава рудной массы и определено, что при торцевом выпуске конфигурацию контакта руды и налегающих пород, влияющую на величину потерь и разубоживания руды, можно сохранить, сближая смежные буровыпускные выработки;
- предложен рациональный порядок разработки кимберлитовых месторождений, предусматривающий их вскрытие на всю глубину разведанных запасов, совместную открыто-подземную разработку верхнего и нижнего ярусов и доработку среднего яруса после завершения открытой добычи;
- определены принципы конструирования систем и технологии подземной разработки кимберлитовых месторождений, основанные на концентрации подготовительно-нарезных работ в пределах рудных тел при минимуме пересечений их контуров.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и результатов подтверждаются:
- анализом мирового опыта подземной разработки кимберлитовых месторождений системами с обрушением руды и вмещающих пород;
- экспериментальными исследованиями, выполненными с учетом диапазона изменений горнотехнических условий разработки и морфологии кимберлитовых месторождений;
- результатами анализа статистических и экспериментальных данных и их математической обработкой;
- удовлетворительной сходимостью (75%) результатов теоретических исследований и аналитических расчетов с данными лабораторных и натурных экспериментов.
Практическое значение работы состоит:
- в разработке схем опережающего вскрытия кимберлитовых месторождений при последовательном переходе к подземной добыче после завершения открытых горных работ, позволяющих интенсифицировать добычу, сократив сроки строительства рудников;
- в разработке технологических решений для добычи руд, отнесенных к подземному способу ведения горных работ с учетом природных закономерностей формирования кимберлитовых месторождений и техногенных изменений горнотехнических условий, сложившихся в процессе открытой эксплуатации карьерных запасов;
- в разработке схем и определении порядка очистной выемки, обеспечивающих безопасную эксплуатацию за счет исключения накопления вод в зонах обрушения выше и на уровне ведения очистной выемки рудной массы;
- в разработке схем комбинированной добычи руд, предусматривающих вскрытие месторождения на всю глубину, разделение трубок по падению на три яруса - открытый и два подземных и отработку их подземным способом совместно или последовательно по отношению к запасам для открытых горных работ;
Реализация работы. По результатам исследований выполнены проект подземного рудника «Мир» и технологические регламенты для подземной разработки кимберлитовых трубок «Удачная» и «Айхал».
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы обсуждались и были одобрены на семинарах проводимых в рамках «Недели горняка» - 1996 - 2004гг. (Москва, МГГУ - ИПКОН РАН), а также международных конференциях: «Мирный - 2001», « Магнитогорск - 2003».
Публикации: По теме диссертации опубликовано 32 печатных работ, 22 статьи, из которых 16 в изданиях, рекомендованных ВАК Минобразования РФ и 10 авторских свидетельств и патентов на изобретения.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 7 глав и заключения, содержит 106 рисунка, 40 таблиц и список использованной литературы из 194 наименований.
Заключение Диссертация по теме "Геотехнология(подземная, открытая и строительная)", Савич, Игорь Николаевич
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В диссертационной работе на основании выполненных автором исследований дано научное обоснование технологических решений, включающих автономную технологическую схему перехода и рациональный порядок развития горных работ, принципы конструирования систем и диапазон допустимых изменений их параметров, порядок развития очистной выемки в шахтном поле, совокупное применение которых позволяет значительно повысить эффективность подземной разработки кимберлитовых месторождений и вносит существенный вклад в развитие экономики страны.
Проведенные исследования позволяют сделать следующие основные выводы и рекомендации:
1. Обоснование способа и технологий разработки, параметров систем и процессов, порядка и направления развития очистных работ необходимо осуществлять с учетом того, что основной формой проявления алмазоносных брекчий в земной коре являются трубчатые тела практически вертикального падения, площадь сечения которых уменьшается сверху вниз. Этому сопутствует и изменение содержания полезного компонента в горизонтальных плоскостях и по падению месторождений, образованных путем заполнения взрывных каналов (жерл) обломочным материалом, составляющим 40 - 70% их объема, с последующей цементацией его кимберлитом.
Совокупность влияющих факторов, в отсутствии охраняемых объектов, предопределяет применение подземных технологий с обрушением, а при совместной разработке - использование систем с закладкой выработанного пространства.
2. Анализ горнотехнических условий разработки запасов, остающихся после завершения открытых горных работ, показывает, что для выбора технологических решений при последовательной разработке кимберлитовых руд наличие карьеров является важным положительным фактором, обеспечивающим эффективную последующую подземную эксплуатацию трубок путем вскрытия первых подземных горизонтов из карьерного пространства и ведения добычных работ в период строительства рудника. Последовательная открыто-подземная разработка руды должна осуществляться с использованием автономной технологической схемы ускоренного перехода к подземной добыче, которая учитывает техногенные изменения горнотехнических условий, вызванные ведением открытых горных работ.
В зоне перехода к подземной добыче высота уступов карьера определяется высотой подэтажа, принятой для доработки прибортовых запасов. Устья штолен в карьере должны закладываться за пределами мульды сдвижения, формирующейся при отработке первого этажа подземного рудника, что позволит обеспечить безопасность производства и рациональное сочетание открытой и подземной транспортных схем.
3. Увеличение глубины карьеров в целом отрицательно влияет на эффективность подземной разработки, если исходить из задачи полной отработки запасов месторождения с учетом того, что стоимость строительства рудника в определенный период времени остается неизменной. Удельные капвложения будут тем выше, чем больше глубина открытых работ.
С этим связана и эффективность подземной разработки. Особенно существенно это влияние, когда после завершения открытой разработки кроме подкарьерных остаются и прибортовые запасы, представленные обособленными участками, для доработки которых необходимо производить отдельное от общей схемы вскрытие и определять параметры очистной выемки, отличающиеся от принятых для отработки запасов ниже дна карьера. Рациональным следует признать положение, когда после завершения открытой разработки остаются только подкарьерные запасы. Переход к подземной разработке следует проводить на глубине, при которой объем запасов богатых и рядовых кимберлитовых руд составляет, соответственно, не менее 30% и 50% от утвержденных, что обеспечит рентабельность работы подземного рудника и полное извлечение запасов месторождения.
4. Распределение полезного компонента по площади кимберлитовых месторождений неравномерно. На каждой из трубок можно выделить зоны с низким, средним и высоким уровнем содержания алмазов. В связи с этим, развитие фронта очистных работ следует осуществлять с учетом пространственного распределения полезного компонента в кимберлитовой трубке. Вести добычу в каждом выемочном горизонте следует селективно, начиная от участков с повышенным содержанием полезного компонента, далее переходить к разработке рядовых руд, с исключением из процесса добычи безрудных участков, при производстве очистной выемки одновременно в нескольких подэтажах и этажах. Показатели выпуска взаимосвязаны с конфигурацией оставленных запасов, поэтому его параметры необходимо изменять с учетом этого фактора.
5. Затраты на проведение и поддержание горных выработок за весь период эксплуатации в зоне смятия в 1,5-2 раза превышают затраты в рудном теле и в 2-2,5 раза во вмещающих породах за ней. Развитие работ от кольцевого штрека в этом случае, приводит к повышению удельного расхода ПНР на 2030%, а объемы выработок во вмещающих породах более чем в 2 раза превышают объемы, которые требуются при ведении подготовительно-нарезных работ в контурах рудного тела.
Полнота и качество извлечения руд обеспечиваются их предварительной отсечкой от вмещающих пород и концентрацией подготовительно-нарезных выработок в рудном теле при минимуме пересечений его контуров. Следует также использовать особенности пространственного расположения кимберлитовых трубок в процессе перемещения руды в их пределах вплоть до выклинивания при системах с обрушением и упрочнять зоны тектонической брекчии при системах с закладкой.
6. Крупнофракционное дробление руды является основным условием эффективного применения систем с обрушением, обеспечивающим сохранность кристаллов, снижение объемов подготовительно-нарезных и буровзрывных работ; управление контактом руда - порода, обеспечивающим снижение потерь и разубоживания руды, достигается за счет увеличения максимального размера куска с одновременным регулированием высоты подэтажа и расстояния между смежными буровыпускными выработками.
Применение систем с обрушением позволяет наращивать интенсивность и увеличивать производительность при разработке кимберлитов путем развития очистной выемки по вертикали одновременно в нескольких подэтажах и этажах залежи. Наиболее эффективны при этом системы с принудительным обрушением при торцевом выпуске рудной массы. Такая технология весьма мобильна, легко позволяет изменять направление очистной выемки при отсутствии изменений в подготовительных и нарезных работах. Достоинством таких технологий при разработке кимберлитовых месторождений является и то, что безрудные зоны можно обходить без их обрушения, существенно сокращая затраты на добычу.
7. При разработке кимберлитовых месторождений для обоснования технологических параметров открытых и подземных горных работ, а также порядка отработки месторождения в целом необходимо применять комплексный подход, предусматривающий выбор технологических решений с учетом природных особенностей формирования трубок во взаимосвязи с изменением техногенной обстановки, складывающейся к моменту перехода на подземную добычу. При совместной открыто-подземной разработке кимберлитовых трубок следует предусматривать их деление по падению на три яруса - открытый и два подземных. Вскрытие подземных запасов следует осуществлять на всю глубину на стадии ведения открытой добычи; отработку нижнего яруса - снизу вверх, совместно с открытой добычей; отработку среднего яруса, выполняющего функцию разделительного целика - после завершения открытых горных работ.
Библиография Диссертация по наукам о земле, доктора технических наук, Савич, Игорь Николаевич, Москва
1. K.C.Owen, A.R.Guest, Underground mining of kimberlite pipe. XVth CMMI congress, parti.
2. Hartley, W K, 1981. Changes in Mining Methods in the Kimberly Mines of DeBeers Consolidated Mines, Ltd, RSA Block Caving to Caving, in Design and Operation of Caving and Sublevel Stoping Mines (Ed: D R Stewart) pp 3-16 (SME, AIME: New York).
3. De Beers 1998 Annual Report / De Beers Consolidated Mines Ltd., De Beers Centenary AG. Cape Town Lucerne, 1999.
4. Bird, D, 1987. Finsch Mine, Mining Magazine, 156(Feb):120-125.
5. South African Mining, Coal, Gold and Base Minerals. 1999. № 1.
6. Минеральные ресурсы мира на начало 1998 года / МПР РФ, ФГУНПП "Аэрогеология". М., 1999.
7. Mining Journal. 1999. V.333, № 8545.
8. Клишин В.И., Изаксон В.Ю., Крамсков Н.П., Николаев Ю.И. Отработка законтурных запасов северо-восточного борта карьера рудника «Айхал» // Горный информационно-аналитический бюллетень 2001г., №4 - 109с.
9. Leach, A R, Naidoo, К and Bartlett, Р J, 2000. Consideration for design of production level drawpoint layouts for a deep block cave, in Proceedings Massmin 2000, pp 357-366 (The Australasian Institute of Mining and Metallurgy: Melbourne.
10. Butcher, R J, 1999. Aspects Relating to the Sub Level Caving Operations at Leinster Nickel Operations Perseverance Mine, SRK Consulting Report No 270256/1.
11. Milne, D, Pakalnis, R С and Felderer, M, 1996a. Surface geometry assessment for open stope design, in Rock Mechanics (Eds: Aubertin, Hassani and Mitri) pp 315-322 (Balkema).
12. Mining Journal. 2000. V.334, № 8567.
13. Каплунов Р.П. Подземная разработка рудных месторождений в зарубежных странах. М.: Недра, 1964.
14. Вильяме А.Ф. Генезис алмазов. Ленинград ,1950.
15. Соболев B.C. Условия образования месторождений алмазов. Геология и геофизика, 1960, №1, СОАН СССР.
16. Леонтьев Л.Н., Каденский А.А. О природе кимберлитовых трубок Якутии. Доклады АН СССР, том 115. №2, 1957.
17. Дю Тойт А. Геология Южной Африки. Издательство иностранной литературы, М,1957.
18. Харькив А.Д., Зинчук Н.Н., Зуев В.М. История алмаза,- М.: Недра, 1997.20. БИКИ. 1999. № 123.
19. Васильев В.Г., Ковальский В.В., Черский Н.В. Проблема происхождения алмазов. ЯКИ г. Якутск, 1961.
20. Mining Journal. 2000. V.334, № 8564.
21. Annual Review. Africa. 1999.
22. Mining Annual Review. 1999.
23. Rex Diamond Mining Corp. Press Release.
24. Rex Diamond Mining Corp. Press Release.
25. Astro Mining N.L.: Annual Report 1999. Melbourne, 2000.
26. Rapaport Trade Wire. Weekly Market Comments, http://www.diamonds.net. 10.03.2000.
27. Mining Journal. 1999. V.333, № 8555.
28. Mining Journal. 1999. V.333, № 8561.
29. Trivalence Mining Corporation. News Release.
30. Минеральные ресурсы мира на начало 1997 года / МПР РФ. ГНПП "Аэрогеология". М., 1998.
31. Минеральные ресурсы мира на начало 1998 года / МПР РФ, ФГУНПП "Аэрогеология". М., 1999.
32. Annual Review. Asia & Australia. 1999.
33. Минеральные ресурсы мира на начало 1996 года / МПР РФ. ГНПП "Аэрогеология". М., 1997.
34. Минеральные ресурсы мира на начало 1997 года / МПР РФ. ГНПП "Аэрогеология". М., 1998.
35. Mining Journal. 1999. V.333, № 8549.
36. Annual Review. Central & South America. 1999.
37. Mining Journal. 1999. V.333, № 8547.
38. Diadem's Diamond Property Up-Date, October 8, 1999. http://www2.cdn-news.com/scripts/ccn-release.pl? 1999/10/08/1008029n.html. 25.01.2000.
39. Mining Journal. 2000. V.334, № 8571.
40. Ashton Quarterly Report to 31 December 1999. http://www.ashton.net.au/news/00 01 dec quarterlv.pdf. 23.01.2000.
41. Industrial Minerals. 1998. № 365.
42. African Mining. 1999. V.4, № 5.
43. Mozambique: Supplement to Mining Journal / Mining Journal Research Services. London, 2000.
44. Mining Journal. 1999. V.332, № 8536.
45. Минеральные ресурсы зарубежных стран (на начало 1993 г.) / ВНИИзарубежгеология. М., 1994.
46. African Mining. 1998. V.3, № 4.
47. Ashton Argyle Mine Studies Future Mining.
48. Ashton Mining 1998 Annual Report.
49. Minerals Yearbook 1996. http://minerals.er.usgs.gov/minerals/. 1997.52. ODM Press Release.
50. Bardet M.G. Geologie due diamond // Mem.Bur.Rech.Geol.Miniere. 1973. -V.83
51. Hawthorne I.B. Model of Kimberlite pipe // Phys. Chem. Earth. 1975. - N9
52. Jaques A.L., O'Neill H.St.C., Smith C.B., Moon I., Chapell B.W. Diamondifeous peridotite xenoliths from the Argyle (AKI) lamproite pipe, Western Australia // Contrib. Mineral, and Petrol. 1990. - N104
53. Wannenburgh A.I. Johnson D., Hoekstra I. Duamond people. London, Norfolk House, 1988.
54. Williams A.F. The genesis of the diamond. London, 1932.
55. Годовой отчет компании АК «АЛРОСА», 2002г
56. Мельник Г.А., Лазутин Э.С., Костырин В.Ф. Состояние и перспективы развития Айхальского ГОКа // Горный журнал, 2000г. №7
57. Звонарев Н.К. Расчет устойчивости бортов карьеров, разарабатываемых АК «Алмазы России-Саха» М.: Горный журнал, 1994, № 9. С. 53-56.
58. Замесов Н.Ф., Бурцев Л.И., Звеков В.А. и др. К проблеме отработки подкарьерных запасов трубки «Мир» подземным способом. // Горный журнал. 2000. №9
59. Изаксон В.Ю., Самохин А.В., Петров В.В., Слепцов В.И. Вопросы устойчивости обнажений многолетнемерзлых горных пород. — Новосибирск: Наука, 1994. — 165 с.
60. Клишин В.И., Изаксон В.Ю., Крамсков Н.П., Николаев Ю.И. Отработка законтурных запасов северо-восточного борта карьера рудника «Айхал» // Горный информационно-аналитический бюллетень 2001г., №4 - 109с.
61. Харькив А.Д., Зинчук Н.Н., Крючков А.И. Коренные месторождения алмазов мира. М.: ОАО Издательство "Недра". -555с.
62. Матвиенко Н. Г. Проблемы газобезопасности алмазных рудников Якутии // Актуальные проблемы разработки кимберлитовых месторождений: Сб. докл. Международной научно-практической конференции «Мирный-2001» М.: «Руда и металлы». 2001 г, - С.169-174
63. Трофимов B.C. Геология месторождений природных алмазов.-Л.: Недра, 1980.-304с.
64. Милашев В.А. Трубки взрыва. Л.: Недра, 1984.-268с.
65. Маракушев А.А., Безмен Н.И., Мальков Б.А. К проблеме генезиса алмазов // Минерал.журнал. Т.2.- 1980.- №5.- С. 3-11.
66. Каплунов Д.Р., Калмыков В.Н., Рыльникова М.В. Обоснование параметров комбинированной геотехнологии // Проблемы безопасности и совершенствования горных работ. Пермь: ГИ УРоРАН, 1999. С. 88-90
67. Замесов Н.Ф., Звеков В.А., Айнбиндер И.И., Иофис М.А., Филатов А.П., Крамсков Н.П. Технические решения по ускоренному вскрытию и подготовке к эксплуатации подкарьерных запасов трубки «Мир» // Горный журнал.-2000. №10
68. Казикаев Д.М. Геомеханические процессы при совместной повторной разработке руд. М.: Недра, 1981
69. Пучков JI.A., Казикаев Д.М., Кузьмин Е.В., Савич И.Н., Дюкарев В.П., Калитин В.Т., Зуев В.М. Принципы перехода на подземную разработку кимберлитового месторождения «Мир» // «Горная промышленность». М. 2000. - №2.- С. 10-13.
70. Именитов В.Р. Системы разработки мощных рудных месторождений. Металлургиздат, 1955г.
71. Warner, R К. Selection of a Mining System, AIME Trans Met MinNonmet Min, 109, pp 11-24. 1934.
72. Laubscher, D H, 1981. Selection of mass underground mining methods, in Design and Operation of Caving and Sublevel Stoping Mines (Ed: D R Stewart) pp 23-38 (AIME: New York).
73. Каплунов Д.Р., Шубодеров В.И. Перспективы разработки рудных месторождений комбинированным способом // Горный журнал. 1997. -№ 8
74. Калмыков В.Н., Ивашов Н.А. Особенности вскрытия месторождения при освоении их комбинированным способом // Разработка мощных рудных месторождений: Сб. науч. Тр./МГТУ. Магнитогорск, 1999. - С. 6-10
75. Малевич Н.А. Механизмы и комплексы оборудования для проходки вертикальных стволов. М., Недра, 1975
76. Казикаев Д.М. Особенности геомеханических процессов и управления ими при совместной разработке месторождений // Горный журнал. 1986. -№8. - С.55-57
77. Каплунов Д.Р., Калмыков В.Н., Рыльникова М.В. Концептуальная модель и принципы проектирования освоения рудных месторожденийкомбинированным способом // Горный информ.-аналит. Бюл. -М.: МГГУ -№3. С.56-61
78. А.С. № 1529835. «Способ разработки месторождений полезных ископаемых». Савич И.Н., Галкин В.А., Рождественский Н.Н., Соловьян Ю.Г. 1989, Б.И.№ 17
79. Каплунов Р.П. Подземная разработка рудных месторождений в зарубежных странах. М.: Недра, 1964.
80. Кузьмин Е.В. Особенности движения случайной частицы в граничных условиях. М.: В сб: Научные труды МГИ, 1973.
81. Файбишенко Д.И., Галкин В.А. Опыт применения безрельсового транспорта на рудниках Швеции. М.: «Горный журнал», №5, 1964.
82. Филипенков А.И. Особенности выпуска руды в зажатой среде. Одностадийная выемка в мощных рудных месторождениях. М., 1967.
83. Файбишенко Д.И. Лабораторные исследования торцевого выпуска руды. /Труды. ГИГХС/. М.: Недра, вып 11.1968. С. 24-32.
84. Фрейдин A.M., Перфильев Б.Б., Зырянов В.Д. и др. Об эффективности разработки мощных крутых залежей системой подэтажного обрушения с торцевым выпуском руды. -М: «Горный журнал», №2, 1982. С. 28-31.
85. Савич И.Н., Зенько Д.К. Влияние гранулометрического состава и его изменений на параметры выпуска руды. «Роль науки и образования для устойчивого развития на пороге третьего тысячелетия». М.: Издательство МГГУ, 2000, Том1, С. 137-139.
86. Галкин В.А. Оптимизация параметров послойно-торцевого выпуска руды под прикрытием надштрекового целика (на примере рудника имени XXII съезда КПСС). Дисс. . канд. техн. наук. М: МГИ, 1972.
87. Жигалов М.Л., Левин В.И., Галкин В.А. К вопросу о составлении планограммы торцевого выпуска руды. /Сб. научных трудов МГИ/. М.: МГИ, 1970.
88. Жаксыбаев Н.К. О некоторых особенностях выброса руды в выработки при отбойке в зажиме. М.: «Цветная металлургия» №22, 1968.
89. Иофин C.JI., Егорчкин А.А., Шкарпетин В.В. и др. Система подэтажного обрушения с применением самоходного оборудования на Салаирском руднике. -М., 1973.
90. Зырянов Т.П. Исследования отбойки и торцевого выпуска руды вибромеханизмами при разработке крутопадающих месторождений средней мощности. Дисс. канд. техн. наук. -М.: 1971.
91. Захаров В.В. Исследование механизма и параметров движения руды при выпуске из очистных блоков. Автореферат дисс. . канд. техн. наук. М.:1966.
92. Именитов В.Р., Жигалов M.JL, Пустовалов А.И., Плакса Н.В. Одностадийная выемка со скважинной отбойкой в зажиме. М.: Наука,1967.
93. Именитов В.Р., Пустовалов А.И., Омарбаев Н.О. Исследования уплотнения прилегающей к забою рудной массы, отбитой взрывом. -Алма-Ата, Добыча и обогащение руд цветных металлов, №10,1964.
94. Пустовалов А.И. Исследования технологии отбойки руды в зажиме на примере рудников Зыряновского комбината. Дисс. . канд. техн. наук. -М., 1965.
95. Дудкин Н.К. и др. Промышленные испытания передвижной виброустановки при торцевом выпуске руды на руднике «Заполярный». «Колыма», №2, 1967.
96. Агошков М.И., Будько А.В., Кривенков Н.А. Испытание системы разработки с торцевым выпуском руды на руднике «Молибден» Тарныаузского комбината.- М., 1965.
97. Агошков М.И., Будько А.В., Кривенков Н.А. Торцевой выпуск руды «Горный журнал», №2,1964.
98. Айрапетян Л.Г. и др. Современные тенденции совершенствования подземной добычи руд за рубежом. М.: Цветметинформация, 1989.
99. Жигалов M.JI., Галкин В.А., Кузмин Е.В. Стохастическое моделирование выпуска руды. /Сб: Научные труды МГИ/. М.: МГИ, 1973.
100. Иофин C.JI., Лисовский Г.Д. Разработка свинцово цинковых месторождений в капиталистических и развивающихся странах. - М.: Недра, 1972. С. 180.
101. Исаков В.А. Изыскание, исследование и внедрение эффективных систем разработок Бакырчикского месторождения. Алма-Ата, ИГД АН КазССР , 1984. С. 107.
102. Carev T.J. Technologies Advances and Productivity: Trends in Sweden's Mining Industry. Transaction of the Institution of Mining and Metallurgy. Section A. Mining Industry, 1986, vol. V, 95, January, P. A.45 - A.46.
103. Institution of Mining and Metallurgy, Transactions, vol.76, 1971, Bulletin №731, October 1971.
104. Mc Murray D.T. Sub-Level Caving Practice at Shabanie Mine Rhodesia. -Trans. Inst. Mining and Met., 1976. October, P. 136 143.
105. Крамсков Н.П. Опыт разработки кимберлитовых месторождений в ЮАР. -М: «Горный журнал», №12, 1994. С. 57-58
106. Ерофеев И.Е., Никифоров И.М., Черкасов И.П., Фабричнов С.М. Подземная разработка месторождений полиметаллических руд. М.: Недра, 1989, С. 286.
107. Берниковский К.Б. и др. Система подэтажного обрушения с торцевым выпуском руды и применением самоходных машин. «Горный журнал», №4, 1974, С. 30-32.
108. Савич И.Н. Порядок и варианты технологии подземной разработки руд с закладкой выработанного пространства // «Горная промышленность». М. 1998.- №2.- С. 5-9.
109. Кратч Г. Сдвижение горных пород и защита подрабатываемых сооружений. М.: Недра, 1978.-494с.
110. Разработка месторождений с закладкой. Пер. с англ./ Под ред. Гранхольма С. -М.: Мир, 1987.
111. Калмыков В.Н. Исследование устойчивости искусственной потолочины при разработке крутопадающих месторождений камерными системами: Автореферат, дис. . канд. техн. наук. Магнитогорск, 1972
112. Цыгалов М.Н. Подземная разработка с высокой полнотой извлечения руд. -М.: Недра, 1985.-270 с.
113. Савич И.Н. Порядок и варианты технологии подземной разработки руд с закладкой выработанного пространства. М.: Горная промышленность , № 2, 1999.-С. 5-9.
114. Определение нормативной прочности закладки при камерной системе разработке / Алдамбергенов У.А., Осипова Г.А., Щербакова Т.Д., Музгина B.C. Комплексное использование минерального сырья. - Алма-Ата, 1982, №1 , С. 3-7.
115. Савич И.Н., Савич Г.В. Закладка выработанного пространства и перспективы ее применения на месторождениях горной химии. Обзор. Инф. Сер. «Горнохимическая промышленность» -М.: НИИТЭХИМ, 1987
116. Хомяков В.И. Зарубежный опыт закладки на рудниках. М.: Недра, 1984. -225 с.
117. Комплексное освоение рудных месторождений/ Д.Р.Каплунов, И.И.Помельников, В.И. Левин и др. -М.: ИПКОН РАН, 1998
118. Кравченко В.П., Куликов В.В. Применение твердеющей закладки при разработке рудных месторождений . М.: Недра, 1974.
119. А.С. № 1503411. «Способ закладки выработанного пространства». Савич И.Н., Ишукин Л.В., Галкин В.А., Яшина Е.М. 1989, Б.И. №9.
120. Cleasly J.V., Wright H.J. Mining Practice in the Kimberly Division of De Beers Consolidated Mine Limited. Y. of the S.A. Inst, of Mining and Met., 1975, № 5, P. 247-272.
121. Пучков Л.А., Ломоносов Г.Г., Абрамов В.Ф., Седлов М.Г., Савич И.Н., Крамсков Н.П. К анализу основных проектных решений перехода на подземный способ разработки кимберлитовых месторождений Якутии. Горный журнал, 1998, № 11-12, с.44-48.
122. Тумаков В.А. Исследование торцевого выпуска руды при системе подэтажного обрушения в условиях залежи средней мощности Алтын-Топканского месторождения. Дисс. . канд. техн. наук. Фрунзе, 1970.
123. Фузган М.Д., Яковлев О.А. О выборе рационального режима выпуска при одностадийной разработке мощных рудных залежей. М.: «Горный журнал», №10, 1972. С. 45-49.
124. Berglund С.В. Kiruna Operations. Mine and Querry Engineering. 1966, Febr. P.46-52.
125. Славиковский О.А. Разработка железорудных месторождений Урала системами с одностадийной выемкой. -М: «Черная металлургия» №7; 14, 1983.
126. Барон Л.И. Вторичное дробление и выпуск руды. М.: Металлургиздат, 1950.
127. Квипил Р. Движение сыпучих материалов в бункерах. М.: Госгортехиздат, 1961.
128. Терехов И.П. Исследование и выбор эффективных вариантов подэтажного обрушения при разработке мощных месторождений. Автореферат дисс. . канд. техн. наук. Кривой рог, 1967.
129. Мозжегоров А.С. Исследование выпуска руды при системе этажного обрушения с отбойкой в зажатой среде. Автореферат дисс. . канд. техн. наук. М., 1969.
130. Терцаги К. Теория механики грунтов. -М.: Госстройиздат, 1961.
131. Дроздов B.C. Определение показателей извлечения руды и целесообразность увеличения высоты блоков для систем с массовым обрушением при мелкокусковатых налегающих породах. Дисс. . канд. техн. наук.- М.: МГИ, 1972.
132. Мозжегоров А.С. Влияние плотности отбитой руды на характер истечения и показатели извлечения при выпуске под обрушенными налегающими породами. в кн.: Подземная разработка рудных месторождений. -М.: 1966, с.128-133.
133. А.С. № 1655164 «Способ взрывной отбойки рудного массива при сплошной выемке системой с обрушением руды и вмещающих пород». Савич И.Н., Кондаков В.А., Галкин В.А., Савич Г.В. 1991, Б.И.№ 19 .
134. Вольфсон П.М. Подэтажное обрушение. -М.: Недра, 1968. -183 с.
135. Гребенюк В.А. Исследование распределения руды как результата взрывания скважинных зарядов при системе этажного принудительного обрушения. Автореф.дис. . канд.техн.наук.-Москва, 1969.-21 с.
136. Именитов В.р. Высокопроизводительные системы разработки крепких руд. -М.: Госгортехиздат, 1961. 418 с.
137. Кунин И.К. Выпуск и доставка руды при подземной добыче. М.: Недра, 1964.- 197 с. (152)
138. Куликов В.В. Совместная и повторная разработка рудных месторождений. -М.: Недра, 1972.-324 с.
139. Яковлев О.А. Исследование выпуска руды при одностадийных вариантах систем разработки с обрушением руды и вмещающих пород. -Автореф.дис. .канд.техн.наук.- Москва, 1966. 19 с.
140. Дубынин И.Г. Выпуск руды при подземной разработке. М.: Недра, 1965. -257 с
141. Именитов В.Р., Ковалев И.А., Уралов B.C. Обрушение и выпуск руды. -М.-.МГИ, 1961.-151 с
142. Квасов Б.А. Исследование основных конструктивных параметров различных вариантов системы подэтажного обрушения с торцовым выпуском руды при ромбовидной форме очистного пространства. -Автореф.дис. .канд.техн.наук. Москва, 1975. - 19 с.
143. Куликов В.В. Изыскание оптимальных условий выпуска руды при системах с массовым обрушением. Автореф.дис. .канд.техн.наук. -Москва, 1951.-31 с.
144. Галкин В.А. Оптимизация режима послойно-торцевого выпуска руды под прикрытием надштрекового целика. -Автореф.дис. .канд.техн.наук. -Москва, 1972.-20 с.
145. Барон JI.H., Фугзан М.Д. Исследование выпуска руды при системе этажного принудительного обрушения с выемкой полями. -M.-JI.: Издательство АН СССР, 1959. -106 с.
146. Куликов В.В. Прогнозирование показателей извлечения руды с изменением глубины и параметров системы разработки. М.: ИФЗ АН СССР, 1970.-52 с.
147. Барон Л.И. Кусковатость и методы ее измерения. М.: Академиздат, 1960. - 123 с.
148. Шиман М.И. Пути повышения эффективности выпуска крупнокусковой руды. Автореф.дис. . .канд.техн.наук. - Ленинград, 1972. - 21 с.
149. Агошков М.И. Перспективы применения системы блокового обрушения на рудниках цветной металлургии. Горн.ж., 1949, №3, с.3-7.
150. Полищук А.Д., Шостак А.Г. Этажное самообрушение на рудниках Криворожского железнорудного бассейна. М.: Металлургиздат, 1953. -192 с.
151. Каплунов Д.Р., Манилов И.А. Стабилизация качества руды при подземной добыче. -М.: Недра, 1982. -330 с.
152. Фугзан М.Д., Каплунов Д.Р., Манилов И.А. Прогнозирование стабильности качества выдаваемой руды при проектировании подземных рудников. В сб.: Физ.-техн.пробл. разработки полезных ископаемых,- М.: 1978, №4, с.71-76.
153. Агошков М.И. Технико-экономическая оценка извлечения полезных ископаемых из недр.- М.: Недра, 1974. 312 с.
154. Нижин А.А. Опробывание и подсчет запасов твердых полезных ископаемых. -М.: Госгеолтехиздат, 1954. -216 с.
155. Борзунов В.М. Геолого-промышленная оценка месторождений нерудного сырья. М.: Недра, 1971.-316с.
156. Изаксон С.С. Подсчет запасов полезных ископаемых. М.: Углетехиздат, 1948. -356 с.
157. Крейтер В.М., Смирнов В.И. Некоторые задачи рудничной геологии. -Сов.геология, 1947, № 20, с. 18-23.
158. Кирпичев М.В. Теория подобия. -M.-JL: Академиздат, 1953. -96 с.
159. Вентцель Е.С. Теория вероятностей. -М.: Наука, 1964. -576 с.
160. Савич И.Н., Зенько Д.К. Обоснование параметров системы разработки с подэтажным обрушением при торцевом выпуске руды. М.: ГИАБ №4, 2004.-С.219-221
161. Савич И.Н., Зенько Д.К. Вариант системы с обрушением при разработке кимберлитовых руд. М.: ГИАБ №8, 2004. С. 160
162. Блаев Б.Х. Выбор параметров отбойки в зажиме с учетом давления обрушенных пород. Дисс. . канд. техн. наук. М., 1976.
163. Савич И.Н. К вопросу о переходе на подземную разработку кимберлитовых трубок Якутии. Сб. Комбинированные геотехнологии: Развитие способов добычи и безопасность горных работ. Межд. Конф. Магнитогорск, МГТУ, 2003. С. 40-43.
164. Палий В.Д., Смелянский Е.С., Кравченко В.Т., Определение нормативной прочности твердеющей закладки. М.: Горный журнал, 1983, № 3. - С. 2528.
165. Справочник закладочные работы в шахтах./Под ред. Бронникова Д.М. и Цыгалова М.Н. - М: Недра, 1989. - 400 с.
166. Савич И.Н. Вскрытие и подготовка кимберлитовых месторождений. // Выбор технологических решений при подземной разработке кимберлитовых месторождений: Приложение к ГИАБ. Сб. статей Горного информ.-аналит. бюллетеня. №3, 2004.— М.: МГГУ - С. 14-18
167. А.С. № 1804172. «Способ послойной восходящей выемки полезного ископаемого». Савич И.Н., Кондаков В.А. и др. 1992, Б.И.№26.
168. Каплунов Д.Р., Калмыков В.Н., Рыльникова М.В. Комбинированная геотехнология. М.: Руда и металлы, 2003г.
169. Савич И.Н. Вскрытие и разработка запасов кимберлитовых месторождений подземным способом // Сб. Комбинированные геотехнологии: Развитиеспособов добычи и безопасность горных работ. Межд. Конф. Магнитогорск, МГТУ, 2003. С. 43 - 45.
170. Савич И.Н. Комбинированная разработка кимберлитовых месторождений //«Горная промышленность». М. 2004. - №1.- С. 42-43.
171. Луцишин С.В., Рассудов А.В., Дерешеватый О.Е., Файнблит М.А. Технологические схемы ведения горных работ на кимберлитовых карьерах. М.: Горный журнал, 1994, № 12. С. 14-18.
172. А.С. № 1403707 «Способ разработки мощных месторождений полезных ископаемых». Савич И.Н., Галкин В.А., Ишукин Л.В., Яшина Е.М., Соскин К.А. 1988, Б.И.№24.
173. Галкин В.А., Алексеев В.А., Савич И.Н., Чернышов А.В., Копылов Е.В. Перспективы перевода АО «Бор» на комбинированную разработку месторождения // «Горная промышленность». М. 1996. - №2. - С. 2-6.
174. Леоненко В.Н., Калитин В.Т., Ганченко М.В. Опыт реконструкции карьера «Мир». М.: Горный журнал, 1994, № 9. С. 13-16.
175. Савич И.Н., Насибуллин Н.Н. К вопросу о формировании предохранительной подушки при подземной разработке кимберлитовых руд//Горный информ.-аналит.бюл. М.: МГГУ, 2004.- №3. - С.209-210.
176. Ларионов Н.А., Залепилов В.Д., Крамсков Н.П. и др. Проектные решения по подземному руднику «Интернациональный». М.: Горный журнал, 1994, №9.-С. 37-40.
177. Савич И.Н. Влияние распределения полезного компонента в кимберлитовой трубке на выбор параметров системы разработки//Горный информ.-аналит.бюл. М.: МГГУ, 2004.- №4. - С.221 - 224.
178. Патент № 2096617 «Способ разработки месторождений полезных ископаемых». Пучков Л.А., Ломоносов Г.Г., Савич И.Н. 1997, Б.И.№32.
179. Савич И.Н. Порядок разработки кимберлитовых месторождений. // Выбор технологических решений при подземной разработке кимберлитовых месторождений // Приложение к Горному информ.-аналит. бюл Сб. статей. М.: МГТУ, 2004. - №3. - С. 10-14.
-
Савич, Игорь Николаевич
-
доктора технических наук
-
Москва, 2004
-
ВАК 25.00.22
- Обоснование методологии выбора рациональных систем вскрытия и вентиляции при проектировании подземного кимберлитового рудника
- Обоснование параметров геотехнологии разработки коренных месторождений алмазоносных кимберлитов с комбайновой выемкой и закладкой выработанного пространства
- Обоснование условий эффективного перехода от открытых горных работ к подземным при комбинированной разработке кимберлитовых трубок
- Обоснование параметров самообрушения кимберлитовых руд при их подземной разработке
- Обоснование режима добычных и вскрышных работ при освоении коренных месторождений алмазов с мощной толщей покрывающих пород
