Обоснование параметров и порядка очистной выемки с учетом неравномерного распределения полезного компонента по мощности рудной залежи

Юров, Александр Александрович

Автореферат диссертации по теме "Обоснование параметров и порядка очистной выемки с учетом неравномерного распределения полезного компонента по мощности рудной залежи"

На правах рукописи

ЮРОВ Александр Александрович

УДК: 622.371.622.272

ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ И ПОРЯДКА ОЧИСТНОЙ ВЫЕМКИ С УЧЕТОМ НЕРАВНОМЕРНОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛЕЗНОГО КОМПОНЕНТА ПО МОЩНОСТИ РУДНОЙ ЗАЛЕЖИ

Специальность25.00.22 - "Геотехнология (подземная, открытая и строительная)"

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2005

Работа выполнена в Московском государственном горном университете

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ доктор технических наук Игорь Николаевич САВИЧ

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ:

доктор технических наук, профессор Юрий Александрович БОРОВКОВ, кандидат технических наук, доцент Владимир Александрович ГАЛКИН

ВЕДУЩАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ: ФГУГГ«ГИПРОЦВЕТМЕТ» (г. Москва)

Защита диссертации состоится 22 апреля 2005г. в 1200 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 22 марта 2005г.

Ученый секретарь диссертационного совета Д 212.128.03 кандидат технических наук, доцент

В.В. МЕЛЬНИК

Общая характеристика работы

Актуальность работы: При подземной разработке рудных месторождений полезных ископаемых одним из эффективных решений задачи рационального использования недр является применение систем разработки с закладкой выработанного пространства, позволяющих повысить количественные и качественные показатели извлечения. Однако, применение этих технологий связано с существенными затратами и целесообразно при разработке высокоценных руд редких и цветных металлов.

Отечественный и зарубежный опыт свидетельствует о том, что при отработке руд с невысокой извлекаемой ценностью и отсутствием в границах шахтного отвода природных и промышленных объектов, подлежащих охране от вредного влияния горных работ, целесообразнее с экономической точки зрения применять технологии, предусматривающие массовое обрушение руды и вмещающих пород. Системы данного класса отличаются хорошими показателями по затратам на добычу руды, производительности труда и интенсивности разработки месторождения, а также позволяют эффективно управлять горным давлением посредством обрушения налегающей толщи. Однако к существенным их недостаткам, помимо собственно обрушения земной поверхности, относят и низкие показатели извлечения полезного ископаемого из недр (потери на ряде рудников достигают 20%, а разубоживание - 20-45%).

В современных условиях, когда потребность в цветных металлах резко возрастает, интенсификация использования сырьевых ресурсов при извлечении полезных ископаемых из недр с высокими потерями влечет за собой необходимость строительства новых горнодобывающих предприятий предназначенных для компенсации недополученной продукции. Помимо существенного экономического ущерба от потерь необходимость строительства новых предприятий ведет к отторжению новых земель и ухудшению экологии горнодобывающих регионов.

Не меньшее значение имеет снижение качества горной массы, которое наносит значительный экономический ущерб при добыче и переработке.

Для месторождений с неравномерным распределением полезного компонента в контуре рудного тела решением проблемы снижения потерь и разубоживания при использовании систем с массовым обрушением руды и вмещающих пород может стать применение комбинированных технологий со стадийной выемкой полезного ископаемого.

Учитывая, что обеспечение высоких показателей извлечения полезных ископаемых - одна из существенных экономических и экологических задач рационального использования недр, обоснование и выбор технологии разработки месторождений с неравномерным распределением полезного компонента по мощности залежи является актуальной научной задачей.

Идея работы заключается в учете распределения полезного компонента по мощности рудной залежи для обоснования порядка очистных работ, обеспечивающих опережающую выемку богатых руд путем изменения параметров горизонта выпуска.

Цель работы заключается в обосновании параметров и разработке технологии подэтажного принудительного обрушения на месторождениях полезных ископаемых с неравномерным оруденением при подготовке штреками и диагональными ортами, предусматривающей опережение подработки вмещающих пород по висячему боку.

Научные положения, разработанные лично соискателем:

- при отработке запасов рудных месторождений системами с подэтажным обрушением параметры и порядок очистной выемки должны учитывать изменение качества оруденения по мощности рудных тел и предусматривать опережающую отработку зон с высоким содержанием полезного компонента путем применения орто-штрековой подготовки горизонта выпуска;

- снижение уровня потерь и разубоживания руды обеспечивается комбинированной (орто-штрековой) подготовкой горизонта выпуска с

развитием очистной выемки от богатых руд к рядовым и сортовой их выемкой;

применение технологий предусматривающих опережающее извлечение руд с повышенным содержанием полезного компонента целесообразно при его превышении по сравнению со средним не менее чем на 20%.

Научная новизна исследований заключается в следующем:

- установлены изменения качественных показателей извлечения рудной массы в зависимости от направления очистной выемки рудных тел с неравномерным оруденением;

- обоснован порядок очистной выемки руды, предполагающий при подготовке подэтажа ортами развитие добычи от зон с повышенным содержанием полезного компонента, что позволяет увеличить выход металла из них по сравнению с валовой выемкой при подготовке штреками более чем на 15%;

- установлена область рационального применения технологий предполагающих опережающую (сортовую) выемку зон с повышенным содержанием полезного компонента в условиях неравномерного оруденения залежи.

Методы исследований включают: анализ и теоретическое обобщение мирового опыта подземной разработки рудных месторождений системами с принудительным обрушением; физическое и компьютерное моделирование при определении показателей извлечения и выборе параметров системы разработки; технико-экономический анализ и сравнительная оценка вариантов систем разработки, применение которых возможно в данных горнотехнических условиях.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается:

- анализом мирового опыта подземной разработки руд системами с подэтажным принудительным обрушением;

- результатами анализа статистических и экспериментальных данных и их математической обработкой;

- удовлетворительной сходимостью (75%) результатов теоретических исследований и аналитических расчетов с данными физического и стохастического моделирования.

Научное значение работы заключается в установлении зависимости влияния сортовой выемки в условиях неравномерного оруденения на количественные и качественные показатели извлечения полезного компонента из недр.

Практическое значение работы заключается в разработке технологии и порядка очистной выемки позволяющей повысить качественные показатели извлечения полезных ископаемых при применении системы подэтажного обрушения с торцевым выпуском руды.

Реализация работы. Разработанные в диссертации технологические решения могут быть использованы на рудниках отрабатывающих месторождения с неравномерной концентрацией полезного компонента в пределах выемочной мощности и рекомендованы, в частности, для условий Ждановского месторождения сульфидных медно-никелевых руд.

Апробация работы. Основное содержание работы и ее отдельные положения докладывались и получили одобрения на международных конференциях «Неделя горняка» (2002-2005гт.), научных семинарах кафедры «Технология, механизация и организация подземной разработки рудных месторождений» МГЩ2002 - 2004гг.)

Публикации. По теме диссертации опубликовано 4 статьи.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и содержит 30 рисунков, 23 таблицы, список литературы из 79 наименований.

Основное содержание работы

При разработке месторождений полезных ископаемых часть балансовых запасов руды остается в недрах в виде потерь.

Снижение уровня потерь и разубоживания руды в процессе очистной выемки, особенно при применении технологий с принудительным обрушением руд и вмещающих пород, сопряжено с необходимостью проведения исследований, позволяющих обосновать параметры выпуска в конкретных горнотехнических условиях.

Исследованиям в области выпуска руды под обрушенными породами посвятили свои труды многие ученые. На разных этапах в развитие этой технологии свой вклад внесли М.И. Агошков, В.Р. Именитов, Д.Р. Каплунов, Р.П. Каплунов, В.В. Куликов, Г.М. Малахов, З.А Терпогосов и др.

В разработке методов физического и компьютерного моделирования, кроме перечисленных авторов известны работы Е.В. Кузьмина, ПА Кузнецова, ВА Галкина, B.C. Дроздова, ВА Горбунова и др.

На различных этапах исследований, которые ведутся с тридцатых годов прошлого столетия, рассматривались вопросы, связанные с определением параметров очистной выемки, управлением поверхностью контакта руда - вмещающие породы. Кроме этого, изучалось взаимодействие эллипсоидов выпуска в зависимости от расстояния между смежными воронками и влияние этого процесса на показатели извлечения и другие не менее важные вопросы.

В настоящее время большое внимание уделяется комплексному освоению недр, при этом немаловажное значение придается повышению качественных характеристик добываемого сырья, обоснованию рационального уровня потерь и разубоживания при ведении очистной выемки в различных горнотехнических условиях, что особенно существенно для систем с принудительным обрушением руд и вмещающих пород.

Технологические потери полезного ископаемого в процессе выпуска руды взаимосвязаны с разубоживанием. Разубоживание имеет место либо при непосредственном выпуске руды под налегающими обрушенными породами, когда куски пород просачиваются в руду и перемешиваются с ней, либо при отбойке вместе с рудой породы из-за изменчивых контуров рудных залежей, либо при самопроизвольном отслаивании и попадании в руду породы из кровли или блоков открытого очистного пространства. Кроме этого, разубоживание возможно от попадания в потери руды с более высоким содержанием полезного компонента, чем в балансовых запасах, что уменьшает количество металла в извлекаемом объеме рудной массы.

Поэтому целью настоящих исследований является разработка технологии, позволяющей повысить полноту извлечения полезных ископаемых в условиях неравномерного оруденения с получением максимального дохода от разработки месторождения.

Для этого, необходимо решить следующие задачи:

- установить влияние распределения полезного компонента по мощности рудных тел на порядок отработки запасов месторождения;

- определить эффективность очистной выемки при ее развитии от зон с повышенным содержанием полезного компонента;

- обосновать рациональную область применения стадийной выемки с сортовым извлечением зон с повышенным содержанием полезного компонента.

Невысокая извлекаемая ценность добываемого сырья зачастую не позволяет применять дорогостоящие технологии с закладкой выработанного пространства, хотя это и повышает качественные и количественные показателей извлечения. В отсутствии необходимости сохранения земной поверхности делает в этих условиях наиболее конкурентоспособными системами при отработке таких месторождений системы с массовым обрушением руды и вмещающих пород. Однако данные технологии, особенно в условиях неравномерного распределения полезного компонента в

контуре рудного тела, требуют изыскания способов повышения качества добываемого сырья с целью максимально возможного снижения уровня потерь и разубоживания при отработке зон с повышенной концентрацией металла.

Наиболее характерно неравномерность оруденения проявляется на Ждановском и Тундровом месторождениях вкрапленных сульфидных медно-никелевых руд, являющихся основной сырьевой базой комбината Печенганикель ОАО "Кольская ГМК". По мощности залежи содержание металлов закономерно уменьшается от лежачего к висячему боку.

В состав месторождений входят несколько рудных тел, имеющих пластообразную или удлиненно-линзообразную форму с углами падения 4065° (ср. 47°). Мощность рудных тел колеблется от 1 до 80 м, составляя в среднем 22,8 м при бортовом содержании N1 0,5%. Основными полезными компонентами в добываемой руде являются никель, медь и кобальт. Руда и вмещающие породы устойчивы.

При анализе данных более чем 300 скважин эксплуатационной разведки установлено существенное увеличение содержания N1 в лежачем боку. По данным геологоразведки построены графики, показывающие изменение степени минерализации рудного тела сульфидами N1 от висячего бока к лежачему (рис.1). Из анализа графиков следует, что значительное увеличение содержания полезного компонента со стороны лежачего бока, связанно с наличием в этой зоне богатых густовкрапленных руд.

Отработка верхней части 4 рудных тел Ждановского месторождения в настоящее время ведется открытым способом. В настоящее время открытая разработка близка к завершению, а предельной глубины карьер достигнет в 2008 году. В связи с необходимостью восполнения выбывающих мощностей дальнейшие горные работы предусмотрено вести подземным способом.

и

1

0,8

Зй

г 0,6

Ф

X <0 0,4

*

а

о 0,2

и

0

-0,2

-0,4

/1

1

к // ^

✓с- -

\

1171 1481 1431 «01 1511 1521 1531 1540 1548 1$

глубина опробования.»«

- скважина Р 1483 — среднее значение

Рис. 1 Изменение содержания никеля в руде от висячего бока к лежачему (скважина Р1483 ЦРТ)

В проекте подземного рудника «Северный - Глубокий», ввод в строй которого осуществлен в ноябре 2004 года, для различных участков рудных тел предусмотрено применение двух систем разработки:

- система подэтажного обрушения с торцевым выпуском руды;

- система подэгажного обрушения с камерно-целиковым порядком выемки.

Основные расчетные технико-экономические показатели по системам разработки при мощности рудного тела 30 м, длине блока по простиранию 100 м и угле наклона залежи 47 составляют, соответственно: эксплуатационные потери - 18,7 и 22,4%;- разубоживание - 12,4 и 10,7%; объем ГПР на 1000т руды - 21,7 и 25,6м3.

Известно, что при выпуске руды «в зажиме» под обрушенными породами основные потери приурочены к лежачему боку, т.е. в данном случае, при существующих горно-гелогических условиях, они приходятся на наиболее богатую часть руды. Это создаст риск не достижения проектного

содержания металлов в рудной массе и приведет к резкому снижению рентабельности всего комбината.

Потери и разубоживание не одинаково влияют на изменение прибыли при разработке месторождений. Расчеты на стадии получения файнштейна, который является конечной продукцией комбината Печенганикель и содержит около 70-75 % суммы цветных металлов - №, Си, Со, показывают, что даже при относительно невысоком содержании полезного компонента в руде, увеличение потерь более существенно влияет на уровень дохода, чем увеличение разубоживания. В связи с этим, наиболее приоритетным направлением повышения рентабельности предприятия является снижение уровня потерь полезного ископаемого.

Отработку основных запасов месторождений, порядка 70%, планируется производить с применением системы подэтажного обрушения с торцевым выпуском руды (так называемый «шведский» вариант), как наиболее эффективной. Однако валовая выемка руды, предусмотренная проектом, не позволяет учесть специфическое распределение полезного компонента в рудном теле и, как следствие, приведет к потерям наиболее богатых руд, расположенных со стороны лежачего бока.

С целью повышения качества добываемой рудной массы при применении системы подэтажного обрушения с торцевым выпуском в существующих условиях, предлагается применить стадийную отработку запасов месторождения, с опережающей выемкой участков, имеющих повышенную концентрацию полезного компонента.

На рис. 2 представлены данные эксплуатационной разведки с разделением рудного тела на две зоны: с повышенным и рядовым содержанием полезного компонента. Из представленных данных следует, что средневзвешенное содержание № по всем скважинам в рассматриваемом интервале составляет 1,46%. При ограничении обогащенной зоны этим значением ее мощность колеблется от 1,0 до 13,0м, составляя в среднем около 4 - 4,5м.

Рис 2. Распределение содержания N до мощности рудпого тела (скважина -20/171ЮЗРТ)

Анализ геологической информации ( до абсолютной отметки минус 430 м) позволяет обоснованно говорить о том, что около 20% всех запасов находится в зоне, мощность которой составляет 4,0 - 6,0м. В оставшейся же части запасов, средняя мощность которых составляет порядка 16-18 м, содержание будет находиться в пределах 0,61%.

Поскольку руда с повышенным содержанием полезного компонента приурочена к лежачему боку, прежде всего, представляют интерес параметры подэтажного обрушения и показатели извлечения в процессе торцевого выпуска именно в этой зоне. Как указывалось, средняя мощность рассматриваемой зоны в целом по месторождению изменяется в пределах 4 -4,5 метров.

В связи с этим моделирование процесса выпуска рудной массы проводилось с таким расчетом, что практически вся богатая руда попадает в зону влияния крайнего полевого штрека, расположенного во вмещающих породах лежачего бока (рис.3).

В результате моделирования было установлено, что при среднем угле падения около 47° рациональная высота отбиваемого слоя не превышает 15 -

17м. Уменьшение высоты подэтажа, как известно, ведет к увеличению объема подготовительно - нарезных работ. Однако в данных горнотехнических условиях увеличение высоты подэтажа, поскольку угол наклона лежачего бока составляет в среднем около 47°, приводит к резкому увеличению потерь богатой руды.

Рис.3. Схематическое изображение модели при штрековой подготовке подэтажа: 1 - зона вмещающих пород лежачего бока; 2 - зова богатой руды; 3 - зона рядовой руды; 4 - обрушенные породы.

1

Рис 4. Схематическое изображение модели при ортовой подготовке подэтажа 1 - зона вмещающих пород лежачего бока; 2 - зона богатой руды; 3 - зона рядовой руды; 4 - обрушенные породы

В качестве альтернативного принятой в проекте системе разработки был предложен вариант системы разработки, предусматривающий торцевой выпуск из ортов с расположением части буро-доставочных выработок вкрест простирания рудного тела с развитием очистной выемки от лежачего бока к висячему (рис.4).

При ортовой подготовке развитие очистной выемки начинается от лежачего бока. В этом случае работы ведутся от отрезного восстающего вдоль сбойки между смежными буро-доставочными выработками. В дальнейшем от лежачего бока развитие работ осуществляется в режиме отбойки в зажиме. После отбойки слоя толщиной соответсгвующей обоснованной в процессе моделирования, осуществляется выпуск горной массы до предельного разубоживания принятого для каждой из зон от лежачего бока к висячему. Для зоны с высоким содержанием полезного компонента предельное разубоживание в последней дозе должно изменяться в диапазоне 80 - 85 %.

В этом случае обеспечиваются низкие показатели потерь при разубоживании, позволяющем использовать рудную массу в металлургическом переделе без предварительного обогащения. Формирование отрезной щели осуществляется по контакту с лежачим боком таким образом, чтобы торцевая поверхность, угол наклона которой на первом этапе отбойки составляет 125 - 130°, затем доводят до 90 - 110°. Это осуществляется за 2 - 4 приема в зоне с рядовой рудой, которой и представлен уже практически второй отбиваемый слой.

Усредненные показатели по результатам моделирования в различных вариантах подготовки представлены в табл. 1 и рис.5,6.

Анализ показателей извлечения и графиков, представленных на рис.5 показывает, что в процессе выпуска в связи с наклоном контакта с вмещающими породами, не обеспечивающего гравитационный перемещение отбитой руды показатели извлечения, особенно потери, резко возрастают. Как показывают результаты экспериментов при увеличении высоты

подэтажа до 18м, относительные потери богатой руды увеличиваются на 6,3%, а при увеличении до 20м увеличение составляет уже более 20%.

Таблица 1

Показатели извлечения рудной массы при выпуске из буро-доставочных штреков и ортов

Толщина отбиваемого слоя, м Потери руды, % Разубоживаине, %

Рядовая Ьогатая Рядовая Богатая

штрек орт штрек орт штрек орт штрек орт

3 20,80 17,05 22,35 8,75 19,47 14,40 11,33 7,75

3,5 18,73 15,92 26,87 8,12 17,15 14,14 11,07 7,14

4 17,15 15,84 36,30 8,18 15,12 14,08 10,63 7,42

4,5 21,46 19,06 39,96 8,93 16,23 13,83 10,45 7,88

5 23,16 21,83 44,48 10,32 16,18 13,24 10,14 8,04

Таким образом, моделирование выпуска по варианту системы предложенной в проекте, позволило установить, что в процессе очистной выемки следует ожидать весьма высокого уровня потерь и разубоживания у лежачего бока, т.е. в зоне с повышенным содержанием полезного компонента.

Рис. 5. Показатели извлечения рудной массы при торцевом выпуске из буро-доставочных штреков

Из табл.1 и графиков представленных на рис.6 следует, что показатели извлечения при нарезке буро-доставочными ортами существенно улучшаются по сравнению с нарезкой штреками. Так потери богатой руды снижаются на 15 - 30% при одинаковых, кроме направления развития очистной выемки, условиях выпуска рудной массы.

Кроме влияния на показатели извлечения направления развития очистной выемки необходимо установить рациональные параметры отбиваемого слоя и угла наклона торцевой стенки доставочной выработки.

Экспериментально установлено, что рациональная толщина выпускаемого слоя составляет 3,4 - 3,8.

Рис. 6 Показатели извлечения рудной массы ори торцевом выпуске из буро-доставочных ортов

Анализ исследований, посвященных обоснованию угла наклона торцевой стенки при выпуске руды, показывает, что его устанавливают, в основном с учетом гранулометрического состава налегающих вмещающих пород. Известно, что если породы представлены крупной фракцией, то угол наклона торцевой стенки может быть менее 90° , а при размерах кусков вмещающих пород меньших размеров кусков руды, следует увеличивать

угол наклона торцевой стенки до 100 - 110°. При углах наклона более 90° следует ожидать снижения уровня потерь и разубоживания.

Учитывая горнотехнические условия месторождения, а именно то, что угол падения залежи составляет 47°, что соответствует углу наклона торцевой стенки при схеме подготовки ортами - 133°, необходимо определить рациональный диапазон изменения угла ее наклона в зонах на контакте с богатой и при отработке рядовой руды. Установлено, что угол наклона торцевой стенки при вывемке богатой руды в этом случае должен составлять 125 - 128°, а в дальнейшем при выпуске рядовой руды он должен быть не более 110°.

Немаловажное значение при определении рациональных параметров имеет выход металла из добытой рудной массы. Это существенно влияет не только на технико-экономические показатели по системе разработки, но и по комбинату, конечной продукцией которого является «файнштейн», в целом (табл.2).

Таблица2

Потери металлов при выемке с подготовкой штреками или ортами

Толщина слоя Штрековая подготовка Ортовая подготовка

Кол-во N1 Потери N1 Кол-во № Потери N1

в руде, I гонн % в руда, т тонн %

Ряд. Бог. Всего Ряд. Бог. Всего Всего Ряд. Бог. Всего Ряд. Бог. Всего Всего

3 6,79 8,94 15,72 1,41 2,00 3,41 21,88 6,79 8,94 15,72 1,16 0,78 1,94 12,33

3,5 7,92 10,42 18,35 1,48 2,80 4,28 23,38 7,92 10,42 18,35 1.26 0,85 2,11 11,49

4 9,05 11,91 20,97 1,55 4,32 5 88 28,93 9,05 11,91 20,97 1,43 0,97 2.41 11,49

4.5 10,18 13,40 23,59 2,19 5,36 7,54 31,97 10,18 13,40 23,59 1,94 1,20 3,14 13,30

5 11,32 14,89 28,21 2,62 6,62 9,24 35,27 11,32 14,89 26,21 2,47 1,54 4,01 15,29

Рис. 8. Вариант системы с подэтажным обрушением при орто-ттрековой подготовке горизонта выпуска 1 - спиральный съезд; 2 - полевой штрек; 3 - межортовые целики; 4 - буродоставочные орты; 5 - рудоспуски; 6 - полевой штрек откаточного горизонта.

Анализ табл.2 показывает, что относительные потери металла при применении варианта системы разработки предусматривающем комбинированную подготовку с отработкой продуктивной зоны ортами в сравнении с вариантом подготовки штреками (толщина отбиваемого слоя 3 м) при равных объемах отбойки снижены практически в 2 раза.

Таким образом, на основании исследований при физическом и стохастическом моделировании установлены рациональные параметры выпуска, порядок и направление развития очистной выемки, для варианта подэтажного обрушения с торцевым выпуском рудной массы при очистной выемке ортами начиная от лежачего бока. При отработке руды по висячему боку осуществляется переход на торцевой выпуск из буро-доставочных штреков (рис.8). Данный вариант системы позволяет не только контролировать показатели извлечения при выпуске богатой руды, но и управлять общим фронтом развития работ. По результатам проведенных исследований определены рациональные параметры варианта системы с торцевой погрузкой рудной массы при шахматном расположении выпускных выработок с формированием над ними крупнофракционного слоя: высота подэтажа 15 - 17 м, ширина - 9,6 - 10,5м, толщина отбиваемого слоя 3,4 - 3,8. При соблюдении указанных параметров в условиях Ждановского месторождения потери металла могут быть обеспечены на уровне, не превышающем 11,5%, что 30 - 40% ниже, чем при других технологиях очистной выемки, применение которых предусмотрено в проекте.

Анализ результатов физического моделирования торцевого выпуска рудной массы с учетом распределения полезного компонента по мощности рудной залежи позволяет сделать вывод о достаточной степени сходимости (порядка 95%) с данными, полученными при моделировании на компьютере.

При выборе рационального варианта системы разработки для технико-экономического сравнения отбираются те, применение которых предпочтительнее в данных горнотехнических условиях. Учитывая, что предложенный в проекте вариант системы, предусматривающий стадийную выемку камер с последующим обрушением междукамерных целиков, будет применяться только в период завершения открытых горных работ, в технико-экономическом сравнении систем участвовали два варианта. Они оба

предусматривают подэтажное обрушение при торцевом выпуске, в одном случае из штреков, в другом из ортов.

Эффективность от внедрения разработанных технологических решений определяется путем сопоставления движения денежных потоков по принятому в проекте и рекомендуемому варианту (рис.9).

По ряду позиций сравнительная оценка осуществляется с учетом чистого дисконтированного дохода. Дисконтирование денежных потоков производится при принятой компанией процентной ставке. Значение чистого дисконтированного дохода может быть установлено по формуле

Рис.9. Сопоставление движения денежных потоков по проекту в рекомендуемому варианту

Если величина NPV для оцениваемого решения положительна (NPV > 0), то оно считается целесообразным. Положительное значение NPV означает, что при соответствующей процентной ставке, используемой в расчетах, инвестиционный проект за весь срок его существования обеспечит возмещение вложенного капитала с некоторым избытком. В данном случае

оценка показывает, что оба варианта возможны к применению, однако система разработки с принудительным обрушением при торцевом выпуске зон с повышенным содержанием полезного компонента из ортов имеет предпочтение (рис.10).

NPV

200 т-

150

»

| 100 50 0

NPVopr NPVuirp

Рис 10. Сопоставление вариантов по чистому дисконтированному доходу

Оценка эффективности от внедрения технологических решений определенная путем сопоставления движения денежных потоков, а по ряду позиций с учетом чистого дисконтированного дохода показывает, что оба варианта возможны к применению. Однако система разработки с принудительным обрушением при торцевом выпуске зон с повышенным содержанием полезного компонента из ортов имеет предпочтение, поскольку позволяет получить доход от освоения запасов месторождения более чем на 20% выше, чем по принятому в проекте варианту.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертация является научной квалификационной работой, в которой содержится решение задачи, по обоснованию параметров и порядка очистной выемки с учетом неравномерного распределения полезного компонента по мощности залежи, для повышения эффективности подземной разработки месторождений полезных ископаемых в сложных горнотехнических условиях, имеющей существенное значение для горнодобывающей отрасли РФ.

Основные научные и практические результаты работы заключаются в следующем:

1. При определении порядка отработки запасов месторождения, выборе систем разработки и обосновании их параметров, следует учитывать изменение содержания полезного компонента по мощности рудных тел, поскольку учет неравномерности оруденения залежи позволяет существенно сократить уровень потерь металла в процессе очистной выемки руды.

2. Установлено, что при относительно невысоком содержании полезного компонента в руде, увеличение потерь более существенно влияет на уровень дохода, чем увеличение разубоживания. Снижение уровня потерь и разубоживания достигается при комбинированной подготовке горизонта выпуска с изменением направления развития горных работ и переходе от выпуска из ортов к выпуску из штреков, что позволяет вести сортовую выемку руды.

3. Установлено, что очистная выемка с опережающим извлечением богатых руд рациональна при превышении содержания полезною компонента по сравнению со средним не менее чем на 20%. В этом случае, предусматривающем погрузку руды из ортов, в связи с увеличением объемов подготовительно-нарезных работ по варианту, уровень дохода сопоставим с вариантом, предусматривающим подготовку штреками. При этом необходимо учитывать и мощность участка с повышенным содержанием полезного компонента.

4. Установлены изменения качественных показателей извлечения рудной массы в зависимости от направления очистной выемки рудных тел с неравномерным оруденением. Относительные потери металла при применении варианта системы разработки предусматривающем орто-штрековую подготовку с отработкой продуктивной зоны ортами в сравнении с вариантом подготовки только штреками при равных объемах отбойки снижены более чем на 40%.

5. Обоснован порядок очистной выемки руды, предполагающий развитие добычи от зон с повышенным содержанием полезного компонента и установлена область рационального применения технологий предполагающих опережающую (сортовую) выемку зон с повышенным содержанием полезного компонента в условиях неравномерного оруденения залежи.

6. На основании проведенных исследований определены рациональные параметры варианта системы разработки с торцевым выпуском рудной массы при подготовке подэтажа ортами: высота -15 -17 м; ширина - 9,6 - 10,5м; толщина отбиваемого слоя - 3,4 - 3,8м. При соблюдении указанных параметров в условиях, например Ждановского месторождения потери металла составят не более 11, 5%, что существенно ниже, чем при других технологиях очистной выемки, применение которых предусмотрено в проекте.

7. Оценка эффективности от внедрения разработанных технологических решений, что система разработки с принудительным обрушением при торцевом выпуске зон с повышенным содержанием полезного компонента из ортов имеет предпочтение, поскольку позволяет получить доход от освоения запасов месторождения более чем на 20% выше, чем по варианту принятому в проекте.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих научных работах:

1. САВИЧ И.Н., ЮРОВ A.A. Опережающая выемка зон с высоким содержанием полезного компонента. — Горный информационно-аналитический бюллетень. - М.: МГТУ, 2003г., №4. - С.128.

2. САВИЧ И.Н., ЮРОВ A.A. Развитие фронта очистных работ при избирательной выемке руды системами с обрушением. - Горный информационно-аналитический бюллетень. - М.: МГТУ, 2004г., №6. -С.279.

3. ЕВ. КУЗЬМИН, ИН. САВИЧ, АА ЮРОВ. К вопросу о выборе технологии для рудника «Северный-Глубокий» комбината «Печенганикель». - Горный информационно-аналитический бюллетень. - М.: МГГУ, 2004г., №6. -С.279.

4. ААЮРОВ. Влияние расположения подготовительно-нарезных выработок при подэтажном обрушении на показатели извлечения в зонах с различным содержанием полезного компонента. - Горный информационно-аналитический бюллетень. - М.: МГТУ, 2005г., №3

Подписано в печать_Формат 60x90/16

Объем Уу7Л Тираж 100 экз. Заказ 9$ 7

Типография МГГУ. Ленинский пр., 6.

ЯШ

* 1228

и

23

J f »,

♦ Я <" *

; г

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Юров, Александр Александрович

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЗАДАЧИ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1. горнотехнические условия

1.2. Технологии подземной разработки рудных месторождений

1.2.1. Системы разработки с обрушением руд и вмещающих пород

1.2.2. Параметры подэтажного обрушения и их влияние на показатели извлечения при торцевом выпуске руды 1.2.3. Системы разработки с закладкой

1.3 Задачи и методы исследований

ГЛАВА 2. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ПОЛЕЗНОГО КОМПОНЕНТА И ВЛИЯНИЕ ЭТОГО ФАКТОРА НА

ПОКАЗАТЕЛИ ИЗВЛЕЧЕНИЯ РУДЫ

2.1. Методика расчетов показателей извлечения руды из недр

2.2. Распределение полезного компонента в рудном теле 29 " 2.3. Характеристика участков с повышенным содержанием N

2.4. Оценка влияния показателей извлечения на эффективность очистной выемки

ГЛАВА 3 ВАЛОВАЯ И ИЗБИРАТЕЛЬНАЯ ВЫЕМКА РУДЫ

3.1. Моделирование выпуска рудной массы

3.2. моделирование торцевого выпуска при подготовке подэтажа штреками

3.3. Моделирование торцевого выпуска при подготовке подэтажа ортами

3.4 выбор технологических решений при применении технологий с обрушением

ГЛАВА 4. ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ И КОНСТРУКТИВНЫХ РЕШЕНИЙ

4.1 Изменение показателей извлечения из недр и влияние на них технологических решений

4.1.1. Система подэтажного обрушения с камерно-целиковым порядком выемки (двухстадийная выемка запасов)

4.1.2. Система подэтажного обрушения с торцевым выпуском руды

4.2. Варианты систем разработки возможные к применению в условиях Ждановского месторождения

4.2.1. Система этажного принудительного обрушения

4.2.2. Система подэтажного обрушения с торцевым выпуском 75 (вариант с развитием очистной выемки от лежачего бока к висячему)

4.2.3. Система разработки с возведением бутобетонных целиков

4.2.4. Двухстадийная отработка системами с закладкой и обрушением (вариант с опережающей выемкой зон с повышенным содержанием)

4.3. Технико-экономическая оценка предлагаемых технологических решений 90 д • Заключение

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Обоснование параметров и порядка очистной выемки с учетом неравномерного распределения полезного компонента по мощности рудной залежи"