Обоснование параметров технологических схем совместной выемки слоев при разработке богатых железных руд

Морозов, Михаил Дмитриевич

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Обоснование параметров технологических схем совместной выемки слоев при разработке богатых железных руд
ВАК РФ 25.00.22, Геотехнология(подземная, открытая и строительная)

Автореферат диссертации по теме "Обоснование параметров технологических схем совместной выемки слоев при разработке богатых железных руд"

На правах рукописи

МОРОЗОВ Михаил Дмитриевич

ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ СОВМЕСТНОЙ ВЫЕМКИ СЛОЕВ ПРИ РАЗРАБОТКЕ БОГАТЫХ ЖЕЛЕЗНЫХ РУД ПРИМЕРЕ МЕСТОРОЖДЕНИЯ _ «ЯКОВЛЕВСКОЕ»)

Специальность 25.00.22 -Геотехнология (подземная,

открытая и строительная)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 7 МАЙ 2012

0050434^

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 2012

005043442

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Национальном минерально-сырьевом университете «Горный».

Научный руководитель -

доктор технических наук, профессор

доктор технических наук, Национальный минерально-сырьевой университет «Горный», главный научный сотрудник лаборатории физико-механических свойств и разрушения горных пород НЦ геомеханики и проблем горного производства

кандидат технических наук, ЗАО «Полиметалл Инжиниринг», главный инженер проектов

Ведущая организация - ОАО «Гипроруда».

Защита состоится 28 мая 2012 г. в 17 ч на заседании диссертационного совета Д 212.224.06 при Национальном минерально-сырьевом университете «Горный» по адресу: 199106 Санкт-Петербург, 21-я линия, д.2 (bogusIEI@yandex.ru), ауд.1166.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Национального минерально-сырьевого университета «Горный».

Автореферат разослан 27 апреля 2012 г.

Зубов Владимир Павлович

Официальные оппоненты:

Лодус Евгений Васильевич

Согрин Борис Борисович

диссертационного совета д-р техн. наук, профессор

УЧЕНЫЙ СЕКРЕТАРЬ

БОГУСЛАВСКИЙ Э.И.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Обеспечение сырьевой независимости России в железорудном секторе в основном осуществляется за счёт освоения месторождений богатых железных руд Курской магнитной аномалии (КМА), где находятся уникальные по масштабам и качеству запасов месторождения, не уступающие лучшим мировым аналогам (Бразилия, Австралия, Индия, ЮАР). К числу таких месторождений относится "Яковлевское" с запасами 9,6 млрд. тонн и содержанием железа в руде до 70%. Данное месторождение характеризуется сложными горно-геологическими условиями: низкие прочностные характеристики руд, наличие над рудным телом высоконапорных водоносных горизонтов, глубокое залегание крутопадающего рудного тела.

Поиску экономически эффективных и безопасных технологий отработки богатых железных руд в сложных горногеологических условиях посвящены исследования, выполненные в ВИОГЕМ, ИПКОН, СПГГУ, ВНИМИ, ИЭЦ ИГД УрО РАН, ОАО "Центрогипроруда", ООО "НТЦ "НОВОТЭК", ООО "Белмеханобр-чермет", ООО "СПИ "СУБР-проект" и других организациях. Вместе с тем технология, принятая на современном этапе отработки месторождения "Яковлевское", характеризуется значительными издержками производства, что обусловлено необходимостью полной закладки выработанного пространства твердеющими материалами, креплением очистных заходок верхнего слоя металлической рамной крепью и применением системы разработки с послойной выемкой рудного тела в нисходящем порядке.

При фактически сложившейся технологии отработки запасов и уровне издержек производства руды длительная конкурентоспособность рудника может быть обеспечена при увеличении его производственной мощности на 30-50% и более по сравнению с фактически имеющейся. Это надёжно может быть достигнуто только при одновременной отработке не менее двух технологических слоев. В этой связи разработка эффективных технологических схем одновременной отработки слоев в сложных горно-геологических условиях является актуальной научной задачей, решение которой имеет большое практическое значение.

Цель работы. Снижение издержек производства руды и повышение производственной мощности рудника при отработке неустойчивых богатых железных руд с использованием системы разработки с послойной выемкой рудного тела в нисходящем порядке и полной закладкой выработанного пространства твердеющими материалами.

Идея работы. Для снижения издержек производства руды и повышения производственной мощности рудника "Яковлевский" очистные работы необходимо вести одновременно в нескольких выемочных слоях с учётом пространственной ориентации осей очистных заходок и последовательности их отработки в смежных слоях.

Основные задачи исследовании.

1. Анализ фактически сложившейся технологической схемы отработки запасов на руднике "Яковлевский".

2. Шахтные исследования влияния направления отработки и способа проведения очистных заходок на интенсивность обрушений кровли.

3. Разработка методики определения параметров технологических схем, реализуемых в массивах с различными физико-механическими свойствами.

4. Исследование влияния горнотехнических факторов на напряжённо-деформированное состояние рудного и закладочного массивов в окрестностях очистных заходок.

5. Установление зависимостей предельно допустимого обнажения кровли очистной заходки, проходимой под закладочным массивом, от прочностных характеристик рудного и закладочного массивов.

6. Обоснование рациональных технологических схем совместной выемки слоев на участках неустойчивых богатых железных руд.

Методы исследований. При выполнении использовался комплексный метод исследований, включающий: анализ научно-технической литературы; шахтные наблюдения процессов выва-лообразования в очистных заходках верхнего выемочного слоя "О"; численные и аналитические исследования напряжённо-деформированного состояния рудного и закладочного массивов при совместной отработке слоев.

Научная новизна.

• Установлены закономерности формирования зон предельного состояния пород в окрестности очистных заходок верхнего и надрабатываемого слоев от физико-механических свойств рудного и закладочного массивов и пространственной ориентации осей очистных заходок в смежных слоях.

• Установлена зависимость предельно допустимых пролётов кровли очистных заходок надрабатываемого слоя от физико-механических свойств рудного и закладочного массивов.

Основные защищаемые положения.

1. При системе разработки с послойной выемкой крутопадающего рудного тела в нисходящем порядке и полной закладкой выработанного пространства производственная мощность рудника ограничивается главным образом по факторам: "подземный транспорт", "проветривание" и "фронт очистных работ". В условиях отработки запасов на руднике "Яковлевский" максимально возможная производственная мощность рудника по данным факторам при выемке верхнего выемочного слоя не превышает 1,2-И,5 млн. т/год. Дальнейшее увеличение годовой производственной мощности рудника возможно только при одновременной отработке двух и более выемочных слоев.

2. Предельно допустимая ширина очистных заходок надра-батываемых слоев, при превышении которой происходит обрушение искусственной кровли в зонах ведения очистных работ, существенно увеличивается при расположении осей заходок нижерасположенного выемочного слоя под углом к осям очистных заходок в вышерасположенном слое. В условиях рудника "Яковлевский" при расположении осей очистных заходок в смежных слоях под углом 20+90° предельно допустимая ширина заходок нижерасположенного слоя увеличивается в 1,5+2,0 раза и более.

3. Для снижения издержек производства руды на 50+60% и более, повышения безопасности горных работ и увеличения производственной мощности рудника в 1,5+2,5 раза, следует использовать рекомендуемые технологические схемы с одновременной отработкой слоев при системе разработки с послойной выемкой и полной закладкой выработанного пространства.

Практическая значимость работы.

• Разработана методика определения параметров системы разработки с нисходящей послойной выемкой и полной закладкой выработанного пространства.

• Установлено, что к числу факторов, оказывающих определяющее влияние на устойчивость очистных заходок надработанного выемочного слоя, относятся пространственная ориентация осей очистных заходок в смежных выемочных слоях и физико-механические свойства рудного и закладочного массивов.

• Разработаны эффективные технологические схемы одновременной отработки слоев, расположенных в пределах блока, позволяющие повысить безопасность горных работ и снизить издержки

производства руды.

Достоверность и обоснованность научных положений и рекомендаций обеспечивается их соответствием результатам, полученным при проведении шахтных и аналитических исследований; положительными результатами оценки рекомендуемых технологических схем специалистами в области разработки рудных месторождений; значительным количеством проанализированных данных о способах разработки месторождений неустойчивых руд; использованием современных апробированных методов исследований.

Апробация работы. Основные результаты выполненных исследований докладывались на: Международном форуме горняков и металлургов (Фрайберг, Германия, 2011г.); Международной конференции в Краковской горно-металлургической академии (Краков, Польша, 2009 г.); ежегодных научных конференциях молодых учёных Санкт-Петербургского государственного горного университета "Полезные ископаемые России и их освоение" (Санкт-Петербург, 2009 г., 2010 г., 2011 г.); международном форуме молодых учёных "Проблемы недропользования" (Санкт-Петербург, 2009 г.) и научных семинарах кафедры Разработки месторождений полезных ископаемых Санкт-Петербургского государственного горного университета.

ний; разработаны технологические схемы совместной выемки слоев; сформулированы основные защищаемые положения и выводы.

Публикации. Основные результаты исследований опубликованы в 5 печатных работах, из них 4 статьи - в изданиях, рекомендуемых ВАК Минобрнауки России.

Структура и объём работы. Диссертационная работа общим объёмом 190 страниц состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы из 149 источников, включает 74 рисунка и 17 таблиц.

Автор выражает благодарность научному руководителю д.т.н., проф. В.П. Зубову за помощь в определении общей идеи работы и интерпретации полученных данных, техническим работникам рудника "Яковлевский" за помощь в сборе исходной информации и проведении шахтных исследований, сотрудникам кафедры РМПИ за полезные замечания и техническую помощь при выполнении работы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Первая глава диссертации посвящена оценке состояния и основных направлений совершенствования технологических схем отработки запасов неустойчивых рудных образований в сложных горно-геологических условиях, анализу и оценке фактически сложившегося состояния технологической схемы отработки запасов месторождения "Яковлевское". Совершенствованию технологических схем отработки рудных месторождений и изучению напряжённого состояния массива вмещающих пород при ведении горных работ в сложных горно-геологических условиях посвящены работы Агошкова М.И., Богуславского Э.И., Борисова A.A., Бронникова Д.М., ДроботаБ.П., Зубова В.П., Именитова В.Р., ИофисаМ.А., Каплунова Р.П., Каплунова Д.Р., Курлени М.В., Мельникова Н.В., Слесарева В.Д., Трушкова Н.И., Цыгалова М.Н., Чеснокова Н.И., Шевякова Л.Д. и др. Несмотря на большой объём ранее выполненных исследований, остаются актуальными вопросы, связанные со снижением издержек производства и повышением производственной мощности рудника при отработке неустойчивых богатых железных руд с использованием систем разработки с послойной выемкой крутопадающих мощных рудных тел.

Во второй главе приведены результаты шахтных исследований влияния направления отработки и способа проходки очистных заходок слоя "О" на безопасность горных работ в условиях рудника "Яковлевский".

В третьей главе представлены результаты выполненных исследований изменения напряжённо-деформированного состояния и зон неупругих деформаций рудного и закладочного массивов при одновременном ведении горных работ в двух слоях. Обоснованы предельно допустимые пролёты обнажения кровли очистных заходок слоя "1" при реализации разработанных технологических схем в рудном массиве с различными физико-механическими свойствами.

В четвёртой главе приведены разработанные технологические схемы одновременной отработки слоев на участках богатых железных руд при послойной выемке крутопадающих рудных тел в

нисходящем порядке.

В пятой главе выполнена оценка экономического эффекта от внедрения разработанных технологических схем отработки запасов месторождения "Яковлевское" в сравнении с базовой технологией.

Основные результаты исследований отражены при доказательстве следующих защищаемых положений:

1. При системе разработки с послойной выемкой крутопадающего рудного тела в нисходящем порядке и полной закладкой выработанного пространства производственная мощность рудника ограничивается главным образом по факторам: "подземный транспорт", "проветривание" и "фронт очистных работ". В условиях отработки запасов на руднике "Яковлевский" максимально возможная производственная мощность рудника по данным факторам при выемке верхнего выемочного слоя не превышает 1,2+1,5 млн. т/год. Дальнейшее увеличение годовой производственной мощности рудника возможно только при одновременной отработке двух и более выемочных слоев.

В соответствии с проектом строительства на руднике "Яковлевский" используется система разработки с послойной выемкой рудного тела в нисходящем порядке с полной закладкой выработанного пространства твердеющими смесями. Отработка запасов ведётся под защитным рудным целиком мощностью 65 м,

предназначенным для предотвращения аварийных прорывов вод из неосушенного нижнекарбонового водоносного горизонта в подземные выработки рудника.

Горизонтальная мощность рудного тела в пределах горного отвода составляет 200-К300 м, угол падения - 60+70°.

Очистные заходки верхнего слоя (слой "0", гор.-370 м) крепят металлической арочной податливой крепью КМП-ЗА. Мощность слоя "0" составляет 4,5 м. Закладку выработанного пространства производят твердеющей закладочной смесью. Предел прочности материала закладочного массива на одноосное сжатие составляет 10 МПа.

Очистные работы в верхнем выемочном слое "0" ведутся в настоящее время одновременно в семи панелях, расположенных в шести технологических блоках №1-6. В 2012 г. планируется вовлечь в отработку блок №7 (западнее блока №6) и блок 1-бис (восточнее блока №1).

Фактически сложившаяся на руднике "Яковлевский" технологическая схема отработки запасов верхнего выемочного слоя "0" характеризуется значительной деконцентрацией горных работ; сложной конфигурацией очистных фронтов и различными направлениями их перемещения на площади залежи более чем 220 тыс. м2; высокими затратами на крепление очистных заходок металлической рамной крепью; повышенной трудоёмкостью очистных работ; высокой интенсивностью обрушений кровли в очистных заходках.

При анализе перспектив увеличения производственной мощности рудника учитывались возможности его подсистем: подъём, общешахтный транспорт, проветривание, закладочный комплекс, подготовительные и очистные работы.

При разработке сложноструктурных месторождений со значительным числом пунктов поступления разнокачественных руд в транспортную сеть шахты и неоднородной нагрузкой на очистные выработки позабойный анализ транспортных потоков весьма затруднён и имеет относительно невысокую ценность из-за значительного влияния плана добычи на вводимые в расчёт параметры. В данном случае для укрупнённых расчётов использовано понятие "центр своза груза". Истинное положение источников поступления

груза в транспортную сеть заменено условной точкой его концентрации, расположенной в геометрическом центре отрабатываемой площади. Первый выемочный слой БЖР мощностью 4,5 м на отрабатываемой площади (220 тыс. м2) рассматривался как пластовая залежь, для которой центры своза груза в блоках заменены центрами своза годовой добычи блоков с учётом их положения относительно главного квершлага рудника. Построенная по этим принципам схема для определения средневзвешенной длины транспортирования добытой руды, с учётом программы развития горных работ на руднике "Яковлевский", представлена на рисунке 1.

№5 ч 1 Ч 1

1 -1 1

1 1 1 1 А 1

1 1- / 1

.59, у ,-Тх

1 / №1

\ /

Ув.з

/' \

/ \ \

№4

\ /' \ /

№6 №5 \ / \ / X8'3

\ / / Ж3 ж / : \ / | \

\ А

«22,5

'•0.6 • 0 >;2 / \

/ 1 \ У : \

164 4 64,4'

Рис. 1. Схемы, поясняющие методику определения средневзвешенной длины транспортирования груза на руднике "Яковлевский": А-при рациональной концентрации горных работ; Б - фактически сложившаяся ситуация; №1, №2, ..., №7 - номера отрабатываемых панелей; числа в прямоугольниках - площади годовой отработки соответствующей панели в тыс.м2; Р - площадь отработки, тыс. м2; Ь - дальность транспортирования груза, м; Рлев. и Рправ. - количество перевозимого груза соответственно слева и справа от условной точки своза общерудничной добычи

Условная точка своза общерудничной добычи из участков блоков, планируемых к отработке (рис.1), находится на расстоянии от главного откаточного квершлага рудника равном: 420 м - при фактически сложившемся развитии горных работ; 240 м - при рациональной концентрации горных работ в пределах слоя "0".

При фактически сложившейся на руднике "Яковлевский" схеме транспорта максимально возможная годовая добыча руды в пределах слоя "(("составляет около 1,5 млн. т., при рациональной концентрации горных работ -1,2 млн. т. Следует отметить, что по сравнению с вариантом А, фактическое положение с развитием горных работ в пределах верхнего технологического слоя характеризуется значительными затратами на транспорт руды.

Графическая интерпретация необходимого количества воздуха, числа действующих очистных заходок, планируемых объёмов добычи и сечений воздухоподающих выработок на 2010 г. поквартально приведена на рисунке 2. При реализации данного графика годовой объём добычи рудника составит около 1 млн. тонн руды.

Рис.2. Динамика поквартального изменения добычи рудника (Б), числа действующих очистных забоев (пгал), расхода воздуха (0В) и необходимого суммарного сечения воздухоподающих выработок (8„.в.) при выполнении плана добычи рудника на 2010 г. (поз дли„- число очистных заходок длиной более 200 м)

При достигнутых скоростях проходки очистных заходок кардинальное улучшение ситуации по обеспечению воздухом очистных выработок горизонта - 370 м может быть достигнуто: внедрением вариантов подготовки панелей с длиной очистных за-

ходок, проходимых комбайновым способом, до 150+220 м и более; равномерным распределением шахтной добычи по кварталам года. Так, при применении в отрабатываемых панелях №1-№5 технологической схемы, характерной для панели №6-7, добыча на верхнем слое в 1,0 млн. т в год может быть обеспечена при годовом числе очистных заходок не более 40-50. Суммарный расход воздуха для проветривания очистных забоев при этом уменьшается в 2,0+2,5 раза. Увеличение длины очистных заходок до 250 м и более реально возможно при переходе на выемку второго и последующих

слоев в панелях №1 и №6-7.

Максимальная производственная мощность рудника по верхнему выемочному слою ограничивается с позиции обеспечения надёжного проветривания очистных работ. При имеющихся суммарных сечениях воздухоподающих и вентиляционных выработок максимально возможные объёмы годовой добычи в пределах верхнего выемочного слоя "0" по фактору "проветривание" не превышают 1,3 млн. т.

Анализ возможности развития фронта очистных работ в пределах первого слоя показал, что при принятой на руднике последовательности отработки заходок и фактически сложившейся технологической схеме отработки запасов верхнего слоя максимально возможное число одновременно проходимых очистных заходок составляет 46-49. Соответствующий этому числу заходок годовой объём добычи с первого слоя не превышает 1,2+1,3 млн. т.

Увеличение числа одновременно отрабатываемых заходок за счёт вовлечения в отработку новых участков шахтного поля в пределах верхнего слоя приведёт к дальнейшей деконцентрации горных работ, а следовательно и к проблеме с обеспечением надёжного, в соответствии с требованиями ЕПБ, проветривания очистных работ и ухудшению технико-экономических показателей работ рудника по фактору "затраты на транспорт".

Результаты выполненного анализа фактически сложившейся технологической схемы рудника "Яковлевский" показал, что производственная мощность рудника по факторам "подземный транспорт", "проветривание" и " фронт очистных работ" не превышает 1,2+1,5 млн. т/год. Дальнейшее увеличение годовой производствен-

ной мощности рудника возможно только при одновременной отработке двух и более выемочных слоев.

Переход к отработке второго слоя является наиболее рациональным в блоке №6. Вовлечение в отработку данного участка шахтного поля позволит без существенных дополнительных затрат уменьшить необходимое число одновременно отрабатываемых очистных заходок и повысить надёжность схемы проветривания за счёт увеличения числа заходок со средней скоростью проходки до 100 м в месяц и более.

2. Предельно допустимая ширина очистных заходок подрабатываемых слоев, при превышении которой происходит обрушение искусственной кровли в зонах ведения очистных работ, существенно увеличивается при расположении осей заходок нижерасположенного выемочного слоя под углом к осям очистных заходок в вышерасположенном слое. В условиях рудника "Яко-влевский" при расположении осей очистных заходок в смежных слоях под углом 20+90° предельно допустимая ширина заходок нижерасположенного слоя увеличивается в 1,5+2,0 раза и более.

В настоящее время на руднике "Яковлевский" при отработке верхнего слоя используются две технологии ведения очистных работ - с применением проходческих комбайнов и буровзрывных работ. Шахтные исследования, включающие анализ более чем 110 обрушений кровли в очистных и подготовительных выработках, показали, что использование комбайнов при ведении очистных работ в верхнем слое по сравнению с буровзрывным способом позволяет: уменьшить число вывалов на 1000 м проходки в 1,4-2,6 раза; улучшить качественный состав рудничной атмосферы; увеличить скорость проходки очистных заходок в 2-2,5 раза и более; существенно повысить производительность труда и концентрацию горных работ. Принимая во внимание указанные преимущества комбайнового способа, данный способ рекомендуется в качестве основного способа ведения очистных работ при отработке слоёв, расположенных ниже слоя "0".

Главной отличительной особенностью ведения очистных работ в надрабатываемых слоях является то, что очистные заходки проходят под закладочным массивом (искусственной кровлей), создан-

ным при отработке вышерасположенного слоя. Это создаёт объективные предпосылки для увеличения ширины заходок, существенного повышения производительности труда, снижения эксплуатационных потерь полезного ископаемого и отказа от применения дорогостоящей металлической арочной податливой крепи в очистных заходках. Учитывая специфику выемки надрабатываемых слоев, рекомендуется прямоугольная форма поперечного сечения очистных заходок.

С целью определения максимально допустимых (предельных) пролётов кровли в очистных заходках надрабатываемых слоев, пройденных в рудах с различными физико-механическими свойствами, были проведены аналитические исследования напряжённо-деформированного состояния рудного и закладочного массивов при различных схемах взаимного расположения заходок в смежных слоях.

Принятые к анализу производственные ситуации и соответствующие им расчётные схемы приведены на рисунке 3:

I. Расчётная схема с соосным размещением осей очистных заходок в выемочных слоях "О" и "1" (угол ср=0°);

П. Расчётная схема со смещением осей очистных заходок в выемочных слоях "О" и "1" на 0,5 ширины выработки (угол ср не определён);

III. Расчётная схема с перекрёстным расположением осей очистных заходок в выемочных слоях "0" и "1" (угол ср=90°);

IV - VII. Расчётные схемы с расположением осей очистных заходок в выемочных слоях "0" и "1" под углом ф = 10°, 20°, 30°, 40°.

В результате выполненных исследований с использованием метода конечных элементов установлено, что к числу основных факторов, оказывающих существенное влияние на устойчивость и порядок проведения очистных заходок слоя "1", относятся: деформационные и прочностные характеристики рудного и закладочного массивов; взаимное расположение осей очистных заходок слоя "0" и "1"; порядок отработки очистных заходок верхнего выемочного слоя "0"; ширина очистных заходок слоя "1". Значительное увеличение устойчивости кровли очистных заходок слоя "1" возможно при ориентации осей заходок слоёв "0" и "1" под углом ф более 20+30°. При перекрёстном расположении заходок наблюдается максимальная устойчивость пролёта кровли очистной заходки, проходимой под закладочным массивом. Значению угла ф=90° со-

ответствует максимальная предельно допустимая ширина очистных заходок надрабатываемого слоя.

Полученные в результате выполненных исследований зависимости предельно допустимых пролётов очистных заходок, проходимых в надрабатываемом выемочном слое "1" от физико-механических свойств рудного массива и пространственной ориентации очистных заходок в смежных слоях "О" и "1", представлены на рисунке 4.

1 »4 п.ь и'н м! 1* 1.<, 1.п до г.г г,4 2(. /,н ».о чл я /, н.н -».а 4.2 4.4 <,« г.о и

Предел прочности па растяжение (<*г). МПа

О б)

Рис.4. Зависимости предельно допустимых пролётов очистных заходок, проходимых в надрабатываемом выемочном слое "1" от физико-механических свойств рудного массива и пространственной ориентации очистных заходок в смежных слоях "О" и "1": 1.Р-руда мартит-железно-слюдковая, рыхлая (у =34,5 кН/м3; <тр=0,5 МПа; Е=800 МПа; ц=0,25; С=0,5 МПа; р=34°); 2.Р-руда железно-слюдково-мартитовая, хлоритизированная (у =34,8 кН/м3; <тр=1,4 МПа; Е=1400 МПа; ц=0,20; С=1,7 МПа; р=40°); З.Р-руда железно-слюдково-мартитовая, карбо-нитизированная, плотная (у =35,8 кН/м3; стр=3,5 МПа; Е=3000 МПа; ц=0,27; С=5,4 МПа; р=42°); 4.Р-руда гидрогематит-мартитовая, тонкозернистая, крепкая (у =33,4 кН/м3; ор=4,0 МПа; Е=2600 МПа; ц=0,21; С=4,5 МПа; р=39°); 5.Р - руда хлорит-лимонит-мартитовая, среднеблочная, плотная (у=34,6 кН/м3; ор=5,0 МПа; Е=2100 МПа; ц=0,27; С=9,2 МПа; р=42°)

Как следует из графика (рис.4) предельно допустимые значения пролётов очистных заходок нижерасположенного слоя зависят от прочностных характеристик рудного массива и взаимного расположения осей очистных заходок смежных выемочных слоев. При значении угла ф равном 20° и более достигается значительное повышение устойчивости кровли очистной заходки нижерасположенного слоя. Изменения значений предельных пролётов кровли очистных заходок надрабатываемых слоев находятся в диапазонах: 4-11 м - для мартит-железно-слюдковых, рыхлых руд; 8-22 м - для хлорит-лимонит-мартитовых, плотных руд.

3. Для снижения издержек производства руды на 50+60% и более, повышения безопасности горных работ и увеличения производственной мощности рудника в 1,5+2,5раза, следует использовать рекомендуемые технологические схемы одновременной отработки слоев при системе разработки с послойной выемкой и закладкой выработанного пространства.

Разработанные технологические схемы совместной отработки выемочных слоев разделены на три группы: технологические схемы с параллельным расположением очистных заходок в смежных слоях; технологические схемы отработки выемочных слоёв из разноимённых стартовых выработок; технологические схемы одновременной отработки смежных выемочных слоёв с расширением очистных заходок под искусственной кровлей.

При использовании схем первой группы очистные выработки каждого последующего надрабатываемого слоя проходят под искусственной кровлей типа "трёхшарнирная арка". Величину опережения отработки вышерасположенного слоя по отношению к нижерасположенному смежному слою рекомендуется принимать не менее 2Ь0, где Ьо — ширина очистной заходки по вышерасположенному слою.

Сущность технологических схем отработки выемочных слоёв из разноимённых стартовых выработок заключается в том, что оси очистных тупиковых заходок в смежных слоях располагают под определённым углом 0°<ф<90°. Очистные заходки проходят из разноимённых стартовых выработок - штреков и ортов. К внедрению в условиях месторождения "Яковлевское" рекомендуются схемы:

Рис.3. Рассмотренные варианты расположения очистных заходок в смежных слоях:

I. Расчётная схема с соосным размещением осей очистных заходок в выемочных слоях "О" и "1" (угол ф=0°); II. Расчётная схема со смещением осей очистных заходок в выемочных слоях "0" и "1" на 0,5 ширины выработки (угол ф не определён); III. Расчётная схема с перекрёстным расположением осей очистных заходок в выемочных слоях "0" и "1" (угол ф=90°); IV - VII. Расчётные схемы с расположением осей очистных заходок в выемочных слоях "0" и "1" под углом ф = 10°, 20°, 30°, 40°; 1 - очистная заходка по верхнему слою "0"; 2 - закладочный массив по верхнему слою; 3 - очистная заходка надрабатываемого слоя"1"; 4 - закладочный массив по надрабаты-ваемому слою "1"; 5 - стартовая выработка по слою "0"; 6 - стартовая выработка по слою "1"'; Ь0 - ширина очистной заходки слоя "0"; bi - ширина очистной заходки слоя "1"; т0 - мощность слоя "0"; mi - мощность слоя "1"; 10 - длина очистной заходки слоя "0"; Ь - длина очистной заходки слоя "1"; ф - угол между осями очистных заходок по слоям ''0" и "Г"

угол <р не определён

Разрез по линии EF

Разрез по линии ABCD

Разрез по линии EF

Схема II а - технологическая схема выемки слоев с расположением осей очистных заходок слоя "О" и "1" под углом ф=90°, пройденных из стартового штрека в верхнем слое выемки и стартового орта в нижерасположенном слое выемки.

Схема II б - технологическая схема выемки слоев с расположением осей очистных заходок слоя "О" и "1" под углом ф=90°, пройденных из стартового орта в верхнем слое выемки и стартового штрека в нижерасположенном слое выемки.

Схема II в - технологическая схема выемки слоев с расположением осей очистных заходок слоя "О" и "1" под углом 0°«р<90°, проходимых из одноимённых стартовых выработок.

Основанием для разработки технологических схем одновременной выемки слоев с расширением очистных заходок под искусственной кровлей явилась установленная зависимость величины снижения давления на опорные поверхности надработанного массива от величины угла <р между продольными осями очистных заходок в смежных слоях. При проведении очистных заходок слоя "О" и "1" под углом ф=20+25° и более интенсивность формирования зон неупругих деформаций в окрестностях заходок надрабатываемого слоя значительно снижается, а при углеф=90° является минимальной. С учётом этого обстоятельства разработаны два варианта технологических схем с поперечным расширением очистных заходок нижерасположенных выемочных слоев под искусственной кровлей типа "перекрытие". При использовании схемы IH-a (рис.5) предусматривается предварительная надработка слоя"1" параллельными очистными за-ходками при штрековой подготовке слоя "О" в пределах блока, возведение сплошного закладочного массива из ГТС с армированным несущим слоем и отработка слоя "1" очистными заходками, расположенными под углом ф=90° к очистным заходкам в слое "О".

Отработку очистных заходок нижнего слоя ведут в два этапа: вначале комбайном проходится заходка шириной Ьк, затем данная заходка расширяется в поперечном направлении до проектных размеров с использованием комбайна или БВР. Схема III а предназначена для использования на участках месторождения "Яковлевское", представленных малонарушенными богатыми железными рудами с коэффициентом крепости f>3.

Рис.5. Принципиальная схема отработки слоя "1" с расширением очистных заходок под искусственной кровлей типа "перекрытие": I, II, III - последовательность отработки запасов очистной заходки I выемочного слоя "1"; Ьк - ширина очистной заходки при выемке комбайном; Ьр - величина расширения очистной заходки

Рис.6. Принципиальная схема (III б) с теречным расширением очистных заходок выемочного слоя "1", о печивающая возможность селективной выемки руд ра_. го качества: А - участки руд первого сорта; Б - участки f УД второго сорта; I - участок первой очереди отработки запасов II, III - участки второй и третьей очереди отр^ способом; 1 - закладочные полосы искусственной кровли слоя "О"; 2 - очистные заходки слоя "Г'; 3, 4, 5, 6 - участки расширения очистной заходки слоя "1" на различных стадиях

комбайновым способом; |ботки запасов буровзрывным

На рисунке 6 представлена технологическая схема с поперечным расширением очистных заходок выемочного слоя'Т' под искусственной кровлей типа "перекрытие", обеспечивающая возможность селективной выемки руд разного качества.

Расширение первичных заходок (1) может производиться на глубину до 5 м в устойчивых рудах и на глубину до 2,5+3,0 м на участках неустойчивых руд. Длину участка, на котором производится расширение очистной заходки слоя "1", на первоначальном этапе внедрения данной технологии в условиях рудника "Яковлевский" следует принимать менее 14-Н 5 м.

Использование рекомендуемых технологических схем одновременной отработки слоев позволяет повысить: производственную мощность рудника в 1,5-2,5 раза за счёт увеличения числа одновременно проходимых заходок; безопасность горных работ, что достигается за счёт увеличения устойчивости кровли очистных заходок надработанного выемочного слоя; производительность труда на 60% и более. При этом существенно (на 12+25%) снижается себестоимость добычи руды.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертация является законченной научно-квалификационной работой, в которой содержится решение актуальной задачи - снижение издержек производства руды и повышение производственной мощности рудника при отработке неустойчивых богатых железных руд с использованием системы разработки с послойной выемкой рудного тела в нисходящем порядке и полной закладкой выработанного пространства твердеющими материалами.

Основные научные и практические результаты выполненных исследований:

1. Применяемая на руднике система разработки с послойной выемкой рудного тела в нисходящем порядке и полной закладкой выработанного пространства твердеющими смесями характеризуется высокими издержками производства и ограниченными возможностями для повышения производственной мощности рудника. Существенное улучшение технико-экономических показателей работы

рудника "Яковлевский" возможно при ведении очистных работ одновременно в нескольких выемочных слоях.

2. Определяющее влияние на выбор технологической схемы совместной отработки слоев и параметры очистной выемки в надра-батываемом слое оказывают прочностные характеристики закладочного массива, созданного в вышерасположенном слое; прочностные характеристики рудного массива в надрабатываемом слое; взаимное расположение осей очистных заходок, пройденных в смежных слоях.

3. Устойчивость очистных заходок надрабатываемого слоя существенно повышается при расположении их осей под углом 20+90° к осям очистных заходок, пройденных в вышерасположенном смежном слое. Максимальная устойчивость заходок достигается при величине указанного угла равного 90°.

4. При использовании рекомендуемых технологических схем с одновременной выемкой слоев (в пределах блока) отработку слоя "0" необходимо осуществлять с опережением горных работ по слою "1", величина которого составляет не менее 5 заложенных очистных заходок по верхнему выемочному слою.

5. Существенное улучшение технико-экономических показателей работы рудника при использовании рекомендуемых технологических схем одновременной отработки слоев достигается за счёт снижения затрат на крепление очистных заходок, увеличения средних скоростей проходки заходок, повышенной возможности адаптации горных работ к изменяющимся горно-геологическим условиям, уменьшения потерь руды, увеличения предельно допустимых пролётов кровли очистных заходок.

6. Внедрение разработанных схем совместной разработки слоев в условиях рудника "Яковлевский" создаёт объективные условия для снижения издержек производства в 1,5+1,6 раза, увеличения производственной мощности рудника в 1,5+2,5 раза и существенного повышения безопасности очистных работ.

7. Ведение очистных работ в надрабатываемом слое является допустимым только под закладочным массивом после набора им нормативной прочности. Ведение очистных работ под рудными целиками, оставленными в выработанном пространстве верхнего слоя, является недопустимым.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ:

1. Морозов М.Д. Повышение полноты закладки выработанных пространств при слоевых системах разработки Яковлевской залежи / В.П.Зубов, А.А.Антонов, Ю.НЛуговской, М.Д.Морозов, О.В.Михайленко // Санкт-Петербург. Записки Горного института 2010. Т.185. С.25-30.

2. Морозов М.Д. Исследование влияние бортового содержания полезного компонента на экономические показатели рудника // Санкт-Петербург. Записки Горного института. 2010. Т.186. С.71-74.

3. Морозов М.Д. Обоснование систем разработки Холоднин-ского месторождения в условиях экологических рисков / В.П.Зубов, О.В.Михайленко, А.А.Антонов, М.Д.Морозов // Санкт-Петербург. Записки Горного института. 2011. Т.190. С.323-329.

4. Морозов М.Д. Особенности технологической схемы отработки запасов на руднике "Яковлевский" / А.А.Антонов, М.Д.Морозов, А.С.Малютин // Санкт-Петербург. Записки Горного института. 2012. Т. 195. С.85-88.

5. Morozov M.D. Prospects for the introduction of competitive technologies production of direct reduced iron in "Yakovlevsky" mine // Scientific Reports on Resource Issues TUB AF Germany. 2011. Vol l.p. 109-112.

РИЦ СПГГУ. 25.04.2012. 3.297 Т. 100 экз. 199106 Санкт-Петербург, 21-я линия, д.2

Текст научной работыДиссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Морозов, Михаил Дмитриевич, Санкт-Петербург

61 12-5/3675

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Санкт-Петербургский государственный горный университет

На правах рукописи

МОРОЗОВ МИХАИЛ ДМИТРИЕВИЧ

ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ СОВМЕСТНОЙ ВЫЕМКИ СЛОЁВ ПРИ РАЗРАБОТКЕ БОГАТЫХ ЖЕЛЕЗНЫХ РУД (НА ПРИМЕРЕ МЕСТОРОЖДЕНИЯ

"ЯКОВЛЕВСКОЕ")

Специальность 25.00.22 — Геотехнология (подземная,

открытая и строительная)

Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук

Научный руководитель доктор технических наук, профессор В.П.Зубов

Санкт-Петербург 2012

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 4

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ИЗУЧЕННОСТИ ВОПРОСА 9

1.1. Анализ практического опыта отработки запасов неустойчивых рудных образований в сложных горно-геологических условиях 9

1.2. Краткая геологическая и гидрогеологическая характеристика месторождения "Яковлевское" 22

1.3. Физико-механические свойства руд и вмещающих пород 24

1.4. Фактически сложившаяся технологическая схема отработки запасов на руднике "Яковлевский" 29

1.5. Направления совершенствования сложившейся технологической схемы отработки запасов на руднике "Яковлевский" 35

1.6. Факторы влияющие на сроки вовлечения в отработку запасов нижерасположенного слоя 43

1.6.1. Оценка состояния фронта горных работ по фактору общешахтный транспорт 43

1.6.2. Рудничная вентиляция в условиях деконцентрации горных работ 48

1.6.3. Оценка возможности закладочного комплекса рудника по обеспечению плана добычи сырой руды в 1,0 млн.т. в год. 51

1.6.4. Факторы, влияющие на сроки вовлечения в отработку запасов нижерасположенных слоев 54

1.7. Цель работы и основные задачи исследований 55

Выводы по главе 1 56

ГЛАВА 2. ШАХТНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ ГОРНОТЕХНИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА ПРОЯВЛЕНИЯ ГОРНОГО ДАЛВЕНИЯ В ОЧИСТНЫХ И ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫХ ВЫРАБОТКАХ 58

2.1. Методика визуальной оценки напряжённо-деформированного состояния массива горных пород по состоянию горных выработок 58

2.2. Исследование влияния направления проходки очистных заходок на интенсивность обрушения кровли 61

2.3. Влияние способа проведения очистных заходок на интенсивность обрушения кровли 87

Выводы по главе 2 90

ГЛАВА 3. АНАЛИТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ РУДНОГО И ЗАКЛАДОЧНОГО МАССИВОВ ПРИ ОДНОВРЕМЕННОЙ ОТРАБОТКЕ ДВУХ СЛОЁВ 92

3.1. Обоснование метода моделирования 92

3.2. Методика обоснования параметров технологических схем в условиях месторождения "Яковлевское" 95

3.3. Разработка численной горно-геомеханической модели и расчётных схем99

3.4. Результаты аналитических исследований 110

Выводы по главе 3 128

ГЛАВА 4. РЕКОМЕНДУЕМЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СХЕМЫ СОВМЕСТНОЙ ОТРАБОТКИ СЛОЁВ НА УЧАСТКАХ БОГАТЫХ ЖЕЛЕЗНЫХ РУД 137

4.1. Классификация технологических схем совместной отработки слоев по условиям обеспечения устойчивости искусственной кровли 138

4.2. Рекомендуемые технологические схемы совместной отработки выемочных слоев 145

4.2.1. Технологические схемы с параллельным расположением очистных заходок в смежных слоях 145

4.2.2. Технологические схемы отработки выемочных слоев из разноимённых стартовых выработок 157

4.2.3. Технологические схемы одновременной отработки смежных выемочных слоёв с расширением очистных заходок под искусственной кровлей 164

Выводы по главе 4 170

ГЛАВА 5. ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОТ ВНЕДРЕНИЯ РАЗРАБОТАННЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ 171

5.1. Общие положения при оценке экономического эффекта 171

5.2. Рекомендуемые технологические схемы и сбор исходных данных 172

5.3. Технико-экономические показатели и достигаемый экономический эффект при отработке запасов по предложенным технологическим схемам 176

Выводы по главе 5 178

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 179

ВВЕДЕНИЕ

Поиску экономически эффективных и безопасных технологий отработки богатых железных руд в сложных горно-геологических условиях посвящены исследования, выполненные в ВИОГЕМ, ИПКОН, СПГГУ, ВНИМИ, ИЭЦ ИГД УрО РАН, ОАО "Центрогипроруда", ООО "НТЦ "НОВОТЭК", ООО "Белмеха-нобрчермет", ООО "СПИ "СУБР-проект" и других организациях. Вместе с тем технология, принятая на современном этапе отработки месторождения "Яковлевское", характеризуется значительными издержками производства, что обусловлено необходимостью полной закладки выработанного пространства твердеющими материалами, креплением очистных заходок верхнего слоя металлической рамной крепью и применением системы разработки с послойной выемкой рудного тела в нисходящем порядке.

При фактически сложившейся технологии отработки запасов и уровне издержек производства руды длительная конкурентоспособность рудника может быть обеспечена при увеличении его производственной мощности на 3(Н50% и более по сравнению с фактически имеющейся. Это надёжно может быть достигнуто только при одновременной отработке не менее двух технологических слоев. В этой связи разработка эффективных технологических схем одновременной отработки слоев в сложных горно-геологических условиях является актуальной научной задачей, решение которой имеет большое практическое значение.

Основные задачи исследований.

1. Анализ фактически сложившейся технологической схемы отработки запасов на руднике "Яковлевский".

6. Обоснование рациональных технологических схем совместной выемки слоёв на участках неустойчивых богатых железных руд.

верхнего выемочного слоя "О"; численные и аналитические исследования напряжённо-деформированного состояния рудного и закладочного массивов при совместной отработке слоев.

Научная новизна.

•Установлены закономерности формирования зон предельного состояния пород в окрестности очистных заходок верхнего и надрабатываемого слоев от физико-механических свойств рудного и закладочного массивов и пространственной ориентации осей очистных заходок в смежных слоях.

•Установлена зависимость предельно допустимых пролётов кровли очистных заходок надрабатываемого слоя от физико-механических свойств рудного и закладочного массивов.

Основные защищаемые положения.

1. При системе разработки с послойной выемкой крутопадающего рудного тела в нисходящем порядке и полной закладкой выработанного пространства производственная мощность рудника ограничивается главным образом по факторам: "подземный транспорт", "проветривание" и "фронт очистных работ". В условиях отработки запасов на руднике "Яковлевский" максимально возможная производственная мощность рудника по данным факторам при выемке верхнего выемочного слоя не превышает 1,2^1,5 млн. т/год. Дальнейшее увеличение годовой производственной мощности рудника возможно только при одновременной отработке двух и более выемочных слоев.

2. Предельно допустимая ширина очистных заходок надрабатываемых слоев, при превышении которой происходит обрушение искусственной кровли в зонах ведения очистных работ, существенно увеличивается при расположении осей заходок нижерасположенного выемочного слоя под углом к осям очистных заходок в вышерасположенном слое. В условиях рудника "Яковлевский" при расположении осей очистных заходок в смежных слоях под углом 20^90° предельно допустимая ширина заходок нижерасположенного слоя увеличивается в 1,5^2,0 раза и более.

3. Для снижения издержек производства руды на 5(К60% и более, повышения безопасности горных работ и увеличения производственной мощности рудника в 1,5+2,5 раза, следует использовать рекомендуемые технологические схемы одновременной отработки слоев при системе разработки с послойной выемкой и закладкой выработанного пространства.

Практическая значимость работы.

•Разработана методика определения параметров системы разработки с нисходящей послойной выемкой и полной закладкой выработанного пространства.

•Установлено, что к числу факторов, оказывающих определяющее влияние на устойчивость очистных заходок надработанного выемочного слоя, относятся пространственная ориентация осей очистных заходок в смежных выемочных слоях и физико-механические свойства рудного и закладочного массивов.

•Разработаны эффективные технологические схемы одновременной отработки слоев, расположенных в пределах блока, позволяющие повысить безопасность горных работ и снизить издержки производства руды.

Петербург, 2009 г., 2010 г., 2011 г.); международном форуме молодых учёных "Проблемы недропользования" (Санкт-Петербург, 2009 г.) и научных семинарах кафедры Разработки месторождений полезных ископаемых Санкт-Петербургского государственного горного университета.

Личный вклад автора. Сформулированы задачи исследований; собраны данные по объекту исследования; выполнены шахтные и аналитические исследования; разработана численная горно-геомеханическая модель массива и методика проведения исследований; разработаны технологические схемы совместной выемки слоёв; сформулированы основные защищаемые положения и выводы.

Публикации. Основные результаты исследований опубликованы в 5 печатных работах, из них 4 статьи - в изданиях, рекомендуемых ВАК Мино-брнауки России.

ГЛАВА 1

СОСТОЯНИЕ ИЗУЧЕННОСТИ ВОПРОСА

Теоретической базой при подготовке диссертации являлись результаты анализа научно-технической информации, представленной в трудах ведущих учёных в области совершенствования технологических схем подземной разработки месторождений твёрдых полезных ископаемых: М.И.Агошкова, Э.И.Богуславского, А.А.Борисова, Д.М.Бронникова, Б.П.Дробота, В.П.Зубова, В.Р.Именитова, М.А.Иофиса, Р.П.Каплунова, Д.Р.Каплунова, М.В.Курлени, Н.В.Мельникова, В.Д.Слесарева, Н.И.Трушкова, М.Н.Цыгалова, Н.И.Чеснокова, Л.Д.Шевякова и др. [2, 12, 13,26, 36-39, 46, 47,61,82, 100, 107-110, 114].

При анализе горно-геологических условий и фактически сложившейся технологической схемы отработки запасов на руднике "Яковлевский" использованы результаты ранее выполненных исследований и материалы рабочих проектов: СПГГУ, ВНИМИ, ВИОГЕМ, ИЭЦ ИГД УрО РАН, ОАО "Центроги-проруда", ООО "НТЦ "НОВОТЭК", ООО "Белмеханобрчермет", ООО "СПИ "СУБР-проект", ООО "НПФ "Тарекса", ЗАО "Смарт-холдинг", IMC Montan, "Engineering Dobersek GmbH", а также материалы геологической, маркшейдерской и планово-экономической служб рудника [126, 128-138, 140, 142-145, 147].

1.1. Анализ практического опыта отработки запасов неустойчивых рудных образований в сложных горно-геологических условиях

Основное внимание при проведении данных исследований уделено анализу мирового опыта применения систем разработки с послойной выемкой и закладкой выработанного пространства на российских и зарубежных рудниках. Системы разработки данного класса применяются: в сложных горногеологических и горно-технических условиях; при отработке неустойчивых руд; в условиях наличия водоносных горизонтов и других водных объектов; при отработке запасов в ранее оставленных целиках.

В число проанализированных предприятий, использующих указанную технологию отработки запасов, вошли:

• Отечественные рудники: "Гайский", "Зодский", "Зыряновский", "Интернациональный", "Комсомольский", "Малеевский", "Маяк", "Октябрьский", "Орловский", "Первомайский", "Таймырский", "Тасеевский", "Текелийский", "Тишинский" и др.

• Зарубежные рудники: "Kvemont", "Sullivan", "Noranda" (Канада); "Magma" (США); "Vismut" (ГДР); "Outokumpu" (Финляндия); "Ojel-Byaly" im. Marhlevskogo и im. Varinskogo (Польша); "Cogema" и "Noailhac St. Salvy" (Франция); "Hanoaka", "Kosaka", "Macumine" и "Syakanai" (Япония) и др.

Выполненные исследования [1-3, 6, 9, 10, 13-14, 20, 24-27, 45, 48, 53, 56, 59, 63, 66, 70, 76, 78, 79, 83-85, 90, 93, 101, 108-110, 114-115, 117, 122, 124, 125, 127, 139, 141, 146, 148, 149] показали, что система разработки с послойной выемкой и закладкой выработанного пространства широко применялась на месторождениях Норильского горно-металлургического комбината, на рудниках Тайского горно-обогатительного комбината, Зыряновского свинцового комбината, Лениногорского, Иртышского полиметаллических комбинатов и ряде других рудников цветной и чёрной металлургии.

Данная технология в вариантах с восходящим порядком выемки слоёв за-ходками и закладкой выработанного пространства вмещающими породами применялась в основном до 1958 г. Использование данной системы разработки показало, что к числу её существенных недостатков относится повышенная опасность возникновения эндогенных пожаров в выработанном пространстве, что связано с использованием в качестве закладочного материала вмещающих пород. По этой причине в 1958-1959 гг. на ряде рудников происходит внедрение гидравлической закладки песком.

Начиная с 1963 г., отмечено развитие системы разработки с послойной выемкой по новым направлениям совершенствования, основным из которых является переход на твердеющую закладку. Внедрение твердеющей закладки позволяет решать следующие задачи: создавать прочные закладочные массивы, не обладающие значительной усадкой; отрабатывать значительные запасы руд,

сосредоточенные в охранных целиках; одновременно отрабатывать сложные по морфологии рудные тела (в недостаточно устойчивых породах на нескольких горизонтах); эффективно дорабатывать запасы руды, оставленные после тушения пожаров в целиках на верхних горизонтах.

К существенным недостаткам системы разработки с послойной восходящей выемкой слоев и закладкой выработанн�

Информация о работе

Морозов, Михаил Дмитриевич
кандидата технических наук
Санкт-Петербург, 2012
ВАК 25.00.22

Диссертация

Обоснование параметров технологических схем совместной выемки слоев при разработке богатых железных руд - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы