Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Обоснование методологии выбора рациональных систем вскрытия и вентиляции при проектировании подземного кимберлитового рудника

ВАК РФ 25.00.21, Теоретические основы проектирования горно-технических систем

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Дюкарев, Игорь Владимирович

ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИЗ СИСТЕМ ВСКРЫТИЯ И ВЕНТИЛЯЦИИ РУДНИКОВ.

1 Л. Факторы, определяющие выбор системы вскрытия рудника.

1.2. Анализ применяемых схем вскрытия и вентиляции рудников.

1.3. Особенности проветривания кимберлитового рудника при переходе от открытого к подземному способу отработки.

1.4. Задачи исследований.

2. РАЗРАБОТКА ОБЩЕСИСТЕМНЫХ ТРЕБОВАНИЙ К ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЕ КИМБЕРЛИТОВОГО РУДНИКА.

2.1. Этапы проектирования рудника как горной системы.

2.2. Обоснование требований к системе вскрытия кимберлитового рудника.

2.3. Обоснование требований к системе вентиляции.

2.4. Обоснование требований к системе безопасности.

Выводы.

3. ИССЛЕДОВАНИЕ АЭРОДИНАМИЧЕСКОЙ СВЯЗИ С ПОВЕРХНОСТЬЮ ДЛЯ УСЛОВИЙ КИМБЕРЛИТОВОГО РУДНИКА.

3.1. Математическое моделирование вентиляционной системы подземного кимберлитового рудника.

3.2. Исходные данные для моделирования.

3.3. Расчет параметров вентиляции рудника при переходе от открытого к подземному способу отработки.

3.4. Влияние глубины ведения работ на параметры вентиляции рудника при подземной разработке.

Выводы.

4. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫБОРУ ЭФФЕКТИВНОЙ И БЕЗОПАСНОЙ СИСТЕМЫ ВСКРЫТИЯ И ВЕНТИЛЯЦИИ ПОДЗЕМНОГО КИМБЕРЛИТОВОГО РУДНИКА.

4.1. Характеристика горно-геологических условий.

4.2. Синтез рациональных вариантов системы вентиляции для условий рудника "Интернациональный".

4,4. Рекомендации по выбору системы вскрытия и подготовки кимберлитового рудника.

Выводы.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Обоснование методологии выбора рациональных систем вскрытия и вентиляции при проектировании подземного кимберлитового рудника"

Актуальность проблемы. В России на сегодняшний день отсутствует опыт подземной разработки алмазосодержащих кимберлитовых месторождений. Большая часть месторождений Якутии отрабатывается открытым способом. Однако, с увеличением глубины карьеров открытая разработка наиболее освоенных и наиболее производительных месторождений подошла к границе применимости этого способа по ряду причин, к которым, в первую очередь, относятся существенно осложняющие обеспечение безопасных условий отработки: увеличение угла откоса бортов до критических значений, что связанно с угрозой снижения их устойчивости; усложнение гидрогеологических условий; затруднение проветривания рабочей зоны карьеров вследствие рециркуляции естественных воздушных потоков, а также в результате инверсионных состояний атмосферы карьеров. Все эти факторы резко снижают производительность рудников, а затраты, связанные с их нейтрализацией, значительно удорожают добычу.

Переход на подземный способ разработки таких месторождений в уело-виях кимберлитовых трубок Якутии осложнен отсутствием опыта подземной добычи и, соответственно, отсутствием каких-либо нормативных документов, регламентирующих технологию и организацию перехода от открытой добычи алмазов к подземной. Поэтому для выработки соответствующих технических решений необходимо проведение предварительных научных исследований, которые позволят обосновать рекомендации по основным этапам развития рудников. Определяющим этапом промышленного освоения месторождения является его вскрытие. Решения, принимаемые на этом этапе, формируют стратегию разработки месторождения: основные элементы технологической схемы, схему вентиляции, возможности эффективной реконструкции и технического перевооружения; возможности, в случае необходимости, наращивания добычи; общую безопасность ведения горных работ.

Учитывая эти обстоятельства, исследования конструктивных элементов и параметров разработки месторождений для теоретического обоснования рациональных систем вскрытия и вентиляции алмазоносных кимберлитовых трубок при отработке их подземным способом являются актуальными.

Целью работы является обоснование методологического подхода к проектированию кимберлитового рудника как подземной горной системы на примере определения рациональных конструктивных параметров подсистем вскрытия и вентиляции при переходе от открытого к подземному способу добычи в условиях Якутии.

Идея работы состоит вреализации системн подхода для обоснования проектных решений по разработке кимберлитового месторождения, позволяющего учесть взаимное влияние разнородных определяющих факторов и обеспечить устойчивость функционирования рудника как подземной горной системы.

Научные положения, разработанные лично соискателем, и их новизна:

-^наиболее значимыми факторами, определяющими особенности систем вскрытия и подготовки подземных алмазодобывающих рудников в условиях Якутии, являются геомеханический, гидрогеологический и аэрогазодинамический, системный учет которых обеспечивает удовлетворение требований устойчивого безаварийного функционирования рудника;

- для взаимосогласования требований, обусловленных определяющими факторами, подземный алмазодобывающий рудник при проектировании можно представить как систему, имеющую 5 уровней технологической иерархии, и на каждом уровне отбор возможных решений осуществлять на основе анализа дерева целей, при этом чем ниже уровень иерархии, тем выше вариативность его технической (технологической) реализации и степень детализации проработки решений;

- математические модели влияния аэродинамической связи горных работ с поверхностью через выработанные пространства являются научным обоснованием для определения основных параметров системы вентиляции рудника.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обусловлена корректным применением методов системного анализа, адекватного описания исследуемых физических процессов и соответствующего математического аппарата, что подтверждается удовлетворительной сходимостью результатов моделирования £^актическими значениями параметров вентиляци- „ онных систем и данными, приводимыми в научно-технической литературе (расхождение - в пределах 15 %).

Научное значение работы состоит в следующем: разработаны научно-методические положения системного подхода к проектированию рудника; определен комплекс факторов, устанавливающих требования к системам вскрытия и подготовки кимберлитового рудника; получены зависимости изменения аэродинамического сопротивления выработанного пространства по мере увеличения глубины разработки; разработана модель системы вентиляции кимберлитового рудника, учитывающая аэродинамическую связь подземной вен- | тиляционной сети с карьерным пространством.

Практическое значение результатов исследований: разработаны требования к системам вскрытия и безопасности кимберлитового рудника; определена рациональная схема вскрытия кимберлитового рудника в условиях Якутии; обоснованы рациональные решения по вентиляционной системе кимберлитового рудника.

Реализация результатов работы. Основные научные и практические результаты исследования использованы при разработке проектных решений по системам вскрытия и вентиляции строящегося рудника "Мир".

Апробация работы. Основное содержание работы и отдельные ее положения докладывались, обсуждались и получили положительную оценку на международной научно-технической конференции "Неделя горняка" (Москва, 2001 г.), совместном семинаре кафедр "Подземная разработка пластовых месторождений", "Аэрология и охрана труда" и "Технология подземной разработки рудных месторождений" МГГУ (Москва, 2001 г.), на научно-технических советах "АЛРОСА" (Якутск, 2000 г., Мирный, 2001 г.).

Публикации. По результатам выполненных в диссертации исследований опубликовано 4 работы.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы из 116 наименований, содержит 18 таблиц, 26 рисунков.