Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Обоснование параметров торцевого выпуска руды с использованием поршневых железобетонных питателей при отработке наклонных рудных залежей

ВАК РФ 25.00.22, Геотехнология(подземная, открытая и строительная)

Автореферат диссертации по теме "Обоснование параметров торцевого выпуска руды с использованием поршневых железобетонных питателей при отработке наклонных рудных залежей"

На правах рукописи

Ефимов Андрей Рудольфович

ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ТОРЦЕВОГО ВЫПУСКА РУДЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПОРШНЕВЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ПИТАТЕЛЕЙ ПРИ ОТРАБОТКЕ НАКЛОННЫХ РУДНЫХ ЗАЛЕЖЕЙ

Специальность 25.00.22 «Геотехнология (открытая, подземная и

строительная)»

5 ДЕК 2013

АВТОРЕФЕРАТ диссертации

на соискание учёной степени кандидата технических наук

Владикавказ 2013

005543620

005543620

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «СевероКавказский горно-металлургический институт (государственный технологический университет) на кафедре «Технология разработки месторождений» им. М.И.

Агошкова

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

ВЕРСИЛОВ Сергей Олегович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор кафедры «Подземная разработка рудных месторождений (ТПР)» ФГБОУ ВПО «МГТУ»

ЛОМОНОСОВ Геральд Георгиевич

кандидат технических наук, доцент кафедры «Горное дело» ФГБОУ ВПО «ЮРГТУ

(НПИ)»

БЕЛО ДЕДОВ Андрей Алексеевич

Ведущая организация:

ФГБОУ ВПО «Уральский государственный горный университет»

Защита состоится «20» декабря 2013 г. в 14 час. 30 мин. на заседании специализированного диссертационного Совета Д 212.246.02 при СевероКавказском горно-металлургическом институте (государственном технологическом университете) по адресу:

362021, РСО-Алания, г. Владикавказ, ул. Николаева, 44, факс 8(8672) 40-72-03, E-mail: info@skgmi-gtu.ru.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Северо-Кавказского горно-металлургического института (государственного технологического университета).

Автореферат разослан «20» ноября 2013 г.

Ученый секретарь Совета доктор технических наук, профессор

Гегелашвили М.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В настоящее время при отработке наклонных рудных залежей всё чаще применяется система разработки с обрушением руды и налегающих пород, в том числе с торцевым выпуском руды. Основным достоинством вышеуказанной технологии является ее высокая производительность, а одним из существенных недостатков - высокий уровень потерь и разубоживания, во многом обусловленный недостатками применяемых выпускных устройств. Для повышения эффективности выпуска руды совершенствуются различные выпускные устройства (самоходная техника, питатели различных конструкций, оградительно-передвижные крепи), при этом каждый способ выпуска имеет свои недостатки.

Один из подходов к повышению эффективности выпуска руды, позволяющий снизить потери - использование поршневых питателей, изготавливаемых из железобетона непосредственно на месте применения, с согласованием горнотехнических условий и возможностей питателя.

В связи с изложенным, научные исследования по обоснованию параметров торцевого выпуска руды с использованием поршневых железобетонных питателей при отработке наклонных рудных залежей, обеспечивающих повышение показателей полноты извлечения руды из недр, повышение которых при традиционной технологии выпуска признано экономически нецелесообразным, являются актуальными.

Цель исследований — повышение показателей полноты извлечения руд при разработке наклонных рудных залежей системами с обрушением с использованием при торцевом выпуске питателей, согласованных с горнотехническими условиями.

Идея работы - за счет применения при торцевом выпуске руды поршневых железобетонных питателей, согласованных с горнотехническими условиями и позволяющими управлять размерами выпускного отверстия, повысить показатели полноты извлечения руд при разработке наклонных рудных залежей с обрушением руды и налегающих пород.

Методы исследований включают анализ и обобщение научно-технической информации, изучение нормативно-методических

документов, аналитические исследования, в том числе комплексное математическое моделирование при определении технологических параметров применения питателя, эксперименты в производственных условиях Урупского рудника, технико-экономический анализ.

Научные положения, разработанные автором диссертации:

- при разработке наклонных рудных тел системой с обрушением показатели торцевого выпуска зависят от согласования возможностей выпускного оборудования - поршневых питателей и размеров выпускной выработки, определяемых решением модели вида / У(а'/2) = //(а/2), где /' - высота свода буродоставочной выработки, а'12 - полупролет буродоставочной выработки, / - высота свода арочного перекрытия питателя, а/2 - полупролет арочного перекрытия питателя при толщине свода арочного перекрытия не более 300 мм,

- параметры доставочной выработки и усилие на рабочем органе питателя от массы налегающих руд связаны квазилинейной зависимостью и адекватно описываются предлагаемой моделью,

- соотношение объемов руд, извлекаемых через большое окно к общему объему тела выпуска в двухстадийном режиме связано с высотой выпускаемого массива разрушенных руд и аппроксимируется логарифмической зависимостью с корректировкой на конструктивные особенности питателя.

Научная новизна заключается в следующем:

- предложена новая модель согласования возможностей выпускного оборудования - поршневых питателей и размеров выпускной выработки для оптимизации показателей торцевого выпуска при разработке наклонных рудных тел с системой обрушением руды и налегающих пород,

- сформулирована новая модель определения параметров выпуска руд, увязывающая размеры доставочной выработки и усилия на рабочем органе питателя от массы налегающих руд,

- установлена новая зависимость между соотношением объемов руд, извлекаемых через большое окно к общему объему тела выпуска в двухстадийном режиме и высотой выпускаемого массива разрушенных руд, учитывающая конструктивные особенности питателя.

Новизна технологического решения подтверждена патентом.

Научное значение:

Разработаны научные основы оптимизации параметров выпуска обрушенных руд с использованием поршневых питателей посредством взаимоувязки конструкции поршневых питателей с показателями использования недр при разработке наклонных рудных залежей.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечена обоснованностью принятых исходных предпосылок и гипотез, соблюдением методов и принципов горного дела, большим объемом обобщенных статистических данных, применением современных методов исследований, достаточной сходимостью результатов расчетов с практическими данными, внедрением рекомендаций по отработке нижних горизонтов Урупского рудника с применением железобетонных питателей при торцевом выпуске руды системой разработки с обрушением.

Практическое значение работы:

Разработан способ оптимизации и управления процессом выпуска обрушенных руд с использованием поршневых питателей посредством взаимоувязки конструкции поршневых питателей с размерами выпускной выработки, высотой выпускаемого массива разрушенных руд, учитывающий конструктивные особенности питателя.

Реализация работы.

Вариант системы разработки с обрушением и с применением поршневых железобетонных питателей на выпуске руды принят к проектированию и планируется к применению при отработке нижних горизонтов Урупского рудника.

Материалы исследований используются в учебном процессе при подготовке специалистов по направлению «Горное дело» в ЮРГТУ (НПИ) и СКГМИ (ГТУ).

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и получили одобрение на ряде научно-технических конференций, в частности на Всероссийских научных симпозиумах «Неделя горняка» (Москва, 2007..2013 гг.), на Всероссийской научно-технической конференции «Техносферная безопасность» (Туапсе,

сентябрь 2006 г.), на конференциях ЮРГТУ (НПИ) (Новочеркасск, 2006..2013 гг.), СКГМИ (ГТУ) (Владикавказ, 2006..2013 гг.), а также на техсоветах ЗАО «Урупский горно-обогатительный комбинат».

Публикации. Основное содержание работы опубликовано в 12 научных трудах, из них 4 - в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 117 страницах, включает 30 рисунков и 8 таблиц, состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 102 источников, приложения.

Автор выражает благодарность д.т.н. проф. Сергееву В.В. за научные- консультации и методическую помощь, кафедре «Технология разработки месторождений» СКГМИ (ГТУ) и её заведующему за помощь при подготовке работы, ИПКОН РАН за ряд ценных замечаний, кафедре ТПР МГГУ, заведующему кафедрой ГМО МГГУ д.т.н. проф. Кантовичу Л.И., доценту кафедры ГМТ МГГУ к.т.н. Зотову В.В. и многим другим специалистам за помощь и поддержку работы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Первая глава «Анализ существующих технологических решений организации выпуска руды из обрушенных блоков, цели и задачи исследований» посвящена анализу существующих подходов к решению задачи выпуска руды из блоков и совершенствованию устройств для реализации технологии выпуска, а также определению целей и задач исследований.

Задача выпуска руды из блоков и совершенствования устройств для реализации технологии выпуска - одна из самых изучаемых в горном деле.

Значительный вклад в развитие теоретических и прикладных аспектов данной задачи внесли: В.Р. Безух, A.A. Белодедов, В.М. Беркович, A.B. Будько, Г.М. Бурмин, С.О. Версилов, Н.З. Галаев, С.А. Головашкин, И.П. Губин, Ю.А. Дик, Н.Г. Дубынин, В.Н. Игнатов, В.Р. Именитов, Д.Р. Каплунов, Ю.И. Кудрявцев, И.К. Кунин, Г.Г. Ломоносов, Г.М. Малахов, А.И. Мезин, П.Д. Петренко, М.В. Рыльникова, В.В. Сергеев, З.А. Терпогосов, К.Н. Трубецкой, В.А. Шестаков; В.В. Шкарпетин, и многие другие.

Проведенные исследования показывают, что технологические варианты системы подэтажного обрушения с торцевым выпуском руды являются наиболее перспективными для отработки рудных запасов в сложных горно-геологических условиях.

На рис. 1 отображена разработка наклонного рудного тела системой с обрушением налегающих пород и торцевым выпуском в условиях Урупского рудника.

^тШФ-

1—6

ШШ

Рис. 1. Разработка наклонного рудного тела системой с обрушением руды и налегающих пород и торцевым выпуском

Проведенный анализ показал, что особый интерес представляют технологические варианты с использованием выпускных устройств, позволяющих регулировать размер выпускного отверстия (как в сторону уменьшения, так и увеличения) в отличие от многих других существующих способов выпуска обрушенной руды.

При этом указанные выпускные устройства должны удовлетворять следующим требованиям: простота и удобство монтажа, использования, низкая ресурсоемкость и стоимость,

согласованность с горнотехническими условиями применения, что возможно, в том числе, при изготовлении их из железобетона непосредственно в забое.

Выявлено, что одним из наиболее перспективных видов подобных устройств являются поршневые железобетонные питатели.

На рис. 1 показано место (выделено эллипсом) предполагаемой установки указанного питателя перед отбойкой и последующим выпуском руды (на втором, более крупном варианте разреза В-В).

С целью выполнения указанных требований, и с учётом результатов проведенного анализа, сформулированы следующие задачи исследований:

— разработать модель согласования возможностей выпускного оборудования - поршневых питателей и размеров выпускной выработки для оптимизации показателей торцевого выпуска при разработке наклонных рудных тел с обрушением,

— сформулировать модель определения -параметров выпуска руд, увязывающую размеры доставочной выработки и усилие на рабочем органе питателя от массы налегающих руд,

— установить рациональную зависимость между соотношением объемов руд, извлекаемых через большое окно к общему объему тела выпуска в двухстадийном режиме и высотой выпускаемого массива разрушенных руд, учитывающую конструктивные особенности питателя.

Вторая глава «Применение поршневых железобетонных питателей при торцевом выпуске руды» посвящена решению поставленных в первой главе задач исследований в части разработки модели согласования возможностей поршневых питателей и размеров выпускной выработки для оптимизации показателей торцевого выпуска при разработке наклонных рудных тел с обрушением, а также модели определения параметров выпуска руд, увязывающей размеры доставочной выработки и усилие на рабочем органе питателя от массы налегающих руд.

На рис.2 схематично представлено взаимодействие питателя с выпускаемой рудой. Ряд элементов выработки намеренно показаны упрощенно.

Рис. 2. Схема выпуска руды поршневым питателем из железобетона, изготовленным непосредственно в забое: 1 — буродоставочная выработка; 2 - отбитая руда; 3 - основание питателя; 4 - поршень питателя; 5 - арочное перекрытие питателя; б - выдвижная платформа; 7- породы отработанного слоя; Нв — высота выработки; Нп - высота питателя; Нс - размер активного сечения выпускного отверстия; Ь3 - заглубление питателя в навал обрушенной руды

В процессе работы поршень 4 питателя может совершать возвратно-поступательные движения. При выходе из-под перекрытия

5 поршень питателя подает отбитую руду в буродоставочную выработку к транспортному устройству. Поршень питателя снабжен выдвижной платформой 6, на которой выпускаемая руда выдвигается из общего навала.

Согласно теории механики грунтов, при этом в сыпучем теле (в навале руды) вызывается напряженное состояние, называемое пассивным сопротивлением.

Величина заглубления питателя в навал отбитой руды 13 определяется, как расстояние от плоскости торцевого забоя до места заглубления поршня питателя и может быть рассчитана по формуле:

Л, = (Яс - Ни)/1&1,, (1)

где у/ = 45° - р/2, здесь р - угол внутреннего трения разрыхленной руды.

Высота активного сечения окна АВ составит: Нс = Ь^соъу/.

С точки зрения технологии выпуска вышеуказанные параметры конструкции поршневого питателя являются рациональными, т.к. при большем заглублении поршня 4 питателя сопротивление грунта его движению резко возрастет, что приведет к нарушению процесса формирования окна выпуска; в противном случае уменьшение величины приведет к уменьшению размеров активного сечения выпускного отверстия.

Соотношения, определяющие величину заглубления питателя в навал обрушенной руды и высоту активного сечения выпускного отверстия, рассмотренные в вертикальной плоскости, проходящей по оси буродоставочной выработки справедливы и в любой другой плоскости, проходящей по оси буродоставочной выработки.

Проведенные теоретические и аналитические исследования позволяют обосновать геометрическое подобие поршня, арочного перекрытия питателя и свода буродоставочной выработки, выражаемое соотношением:/'/(а'А2) =//(а/2), где/ - высота свода буродоставочной выработки; а'/1 - полупролет буродоставочной выработки; / - высота свода арочного перекрытия питателя; а/2 - полупролет арочного перекрытия питателя, при этом коэффициент подобия формы (Кпод) должен находиться в диапазоне 2...3 в зависимости от конкретных горнотехнических условий.

Так как высота свода горных выработок определяется физико-механическими свойствами вмещающих пород, то, очевидно, что высота свода арочного перекрытия поршневого питателя, изготавливаемого из железобетона непосредственно в забое, также будет зависеть от характеристик горного массива выемочного участка, которые могут изменяться даже в пределах одной выемочной единицы.

Исходя из этого, технологический вариант использования поршневых питателей, изготавливаемых указанным образом, позволяет повысить эффективность отработки залежей по сравнению с использованием других аналогичных выпускных устройств за счет возможность создавать питатель в соответствии с конкретными заданными горнотехническими условиями, определяющими как форму и размеры буродоставочной выработки, так и параметры самого питателя.

Важным элементом питателя является перекрытие подвижной части (поршня питателя) арочной формы, являющееся наиболее нагруженным элементом питателя и обеспечивающим технологическую возможность использовать питатель под навалом руды и налегающих пород.

Расчет конструкций арочных перекрытий поршневых питателей целесообразно производить по методике расчета рамы с криволинейным параболическим ригелем.

Для расчетов принимаем, что на питатель воздействует рудная масса с достаточными текучими свойствами, подчиняющимися гидравлическим законам, причем воздействует со всех сторон одинаково. В этом случае считаем, что элементы питателя подвержены гидростатическому давлению.

С целью упрощения расчетов криволинейная часть арки разбита на 10 прямолинейных стержней, а горизонтальная плита днища - на 2 вертикальные опорные части арки и 2 горизонтальные части.

Для упрощения расчетов в наиболее тяжелых условиях эксплуатации питателя принято, что рудная масса на арку питателя воздействует с давлением р = 0,8, 1,2, 1,6 и 2,0 МПа, что соответствует давлениям 80, 120, 160 и 200 т/м2.

Согласно закону о гидростатическом давлении: р = уН,

где у — удельный вес рудной массы над аркой питателя, т/м3, Н -высота рудной массы над аркой питателя, м.

Тогда при давлении 80 т/м" и удельном весе рудной массы 2,5 t/mj над аркой питателя будет сосредоточена рудная масса высотой 32 м, при давлении 120 т/м2 - 48 м, при давлении 160 т/м2 - 64 м, а при давлении 200 т/м2 - 80 м.

Расчеты выполнены с использованием стандартной программы «Лира», версии 9.2. Получены совмещенные эпюры нормальных сил и изгибающих моментов в сечениях стержней (см. рис. 3, показаны для давления 2,0 МПа).

Проведенные исследования нагрузок физического сечения питателя по арке показали, что изгибающие моменты относительно малы, а толщина арочного перекрытия составляет 300 мм для самых жестких условий (с учетом коэффициента запаса 2,5 и армирования сечений стержнями диаметром 12 А-Ш с шагом 200 мм как в продольном, так и в поперечном направлениях,- что можно считать типовыми параметрами армировки).

Таким образом, можно считать доказанным первое научное положение - при разработке наклонных рудных тел системой с обрушением показатели торцевого выпуска зависят от согласования возможностей выпускного оборудования - поршневых питателей и размеров выпускной выработки, определяемых решением модели вида / V(a'/2) = f/(a/1), где /' - высота свода буродоставочной выработки, а'/.2 - полупролет буродоставочной выработки,/- высота свода арочного перекрытия питателя, а/2 - полупролет арочного перекрытия питателя при толщине свода арочного перекрытия не более 300 мм.

Рис. 3. Эпюры нормальных сил (т) и изгибающих моментов (тм) при давлении 2,0 МПа

Для разработки модели определения параметров выпуска руд, увязывающей размеры доставочной выработки и усилие на рабочем органе питателя от массы налегающих руд, использован следующий подход. Зная форму и размеры поверхности скольжения (рис. 4), обусловленной формой питателя, параметрами выработки и руды в ней, при воздействии на навал руды поршня питателя, учитывая положения механики грунтов (с учетом условия прочности Мора-Кулона и некоторых допущений), определен объем руды внутри нее. После чего рассчитано усилие, необходимое для смещения этого объема, и, в конечном итоге, усилие, которое должен развивать гидроцилиндр питателя. Таким образом, положение питателя в навале руды однозначно определяется по усилию гидроцилиндра.

Рис. 4. Схема для расчета усилий, развиваемых питателем при сдвиге горной массы

при X/ <х2: 1 - нетронутый горный массив; 2 - буродоставочная выработка; 3 -сыпучий массив обрушенной руды; 4 ~ корпус питателя; 5 - поршень питателя; б -перекрытие питателя; 7 - обрушенная пустая порода.

Объем всей сдвигаемой рудной массы при работе питателя разделен на три области.

Суммарный объем сдвигаемой рудной массы:

+ (2) где Щ, IVI, Щ - объемы I, Ни ///областей соответственно.

Объемы указанных областей определены с использованием разработанных интегральных зависимостей.

Вес сдвигаемого объема руды можно определить по формуле:

в = (3)

где у - плотность руды, § - ускорение свободного падения.

Результирующая сила, необходимая для сдвижения горной

массы

Р = Мв-К2*+(4) где Е} = у%1¥ - вес налегающей обрушенной руды, которая воздействует на плоскость скольжения, здесь \У - объем обрушенной налегающей руды, определяемый с использованием разработанных интегральных зависимостей, приведенных в работе,

р' = у ^_) | Н' 4Я01 _ касательная сила, от воздействия

2 2 { Зл )

массы налегающей обрушенной руды на плоскость скольжения, действующая в сторону воздействия питателя на навал руды, а -коэффициент Пуассона, характеризующий передачу силы от веса налегающей обрушенной руды вдоль буродоставочной выработки, отражающегося от поверхности скольжения (принят а = 0,3).

На рис. 4 и в расчетах использованы следующие обозначения: /з - заглубление питателя в навал обрушенной горной массы, /?о -высота питателя, Ьо — ширина питателя, Во - ширина буродоставочной выработки, Но — высота буродоставочной выработки, у/ - угол сдвига рудной массы при воздействии на нее питателя, /? - угол естественного откоса рудной массы, /3 = /1 - глубина заглубления питателя — длина первой области, XI — координата ширины первой области, Ь\ - ширина первой области - ширина начала второй области, 12 — длина второй области, хг - координата начала второй области, /3 — длина третьей области, х3 - координата ширины третьей области, IV* -объем обрушенной налегающей руды, Я* - высота налегающей руды - высота этажа, к* - высота налегающих руды и пород над питателем,

I7]* - нормальная сила от массы налегающей руды, Г2* -тангенциальная сила от массы налегающей руды.

На основе новой математической модели, использующей зависимость (4), проведен расчет усилия, необходимого для сдвижения горной массы питателем. Моделирование произведено в наиболее распространенных условиях, когда х2 < х\; остальные параметры заданы аналогичным образом: Во — 3 м - ширина буродоставочной выработки; #0 = 3 м - высота буродоставочной выработки. При этом Ь0 = 1 м - ширина поршня питателя; к0 = \ м -высота поршня питателя. Остальные значения, принятые для расчета: у - 2500 кг/м^ - плотность руды; 9,81 м/с2 - ускорение свободного падения; я=3,14, <7=0,3,^=0,3, р=30°, у = 30°.

В таком случае, для различных значений высоты обрушения руды (высоты навала руды) результаты моделирования будут отражаться графическими зависимостями, представленными на рис. 5.

Усилие сдвига руды поршнем питателя, Р, кН

3500

Экспериментально зафиксированное усилие

Я =30 м

500

//"=20 м

#'=15 м

Я"=Ш-« Н"= 5 м

#"=25 м

0

2

3

4

5

Заглубление питателя в навал руды, ¿„ м

Рис. 5. Зависимости усилия сдвига поршня питателя от его заглубления в навал руды при различных значениях высоты отбиваемого слоя

Созданная математическая модель позволяет с достаточной точностью определять реальное заглубление поршня питателя в рудную массу по усилию. При этом усилие Р будет соотноситься с давлением маслостанции ри согласно зависимости

Р = t\pnSpM, (5)

где п - число гидроцилиндров, S - площадь поршня гидроцилиндра, на которую действует давление гидросистемы, Т]р - коэффициент полезного действия гидроцилиндров.

Видно, что зависимость Р от Z3 носит квазилинейный характер.

Результаты экспериментальных исследований, при которых определено, что в конкретных условиях эксперимента усилие воздействия поршня питателя на навал руды равнялось примерно 900... 1000 кН, подтверждают результаты расчета (соответствуют точке на графике при Н = 15 м, ¿, = 1,5 м с отклонением не более 10%).

Таким образом, можно считать доказанным, что параметры доставочной выработки и усилие на рабочем органе питателя от массы налегающих руд связаны квазилинейной зависимостью и адекватно описываются предлагаемой моделью.

Третья глава «Определение объемов тел истечения при торцевом выпуска с применением поршневых железобетонных питателей и снижение потерь в гребнях руды» посвящена решению поставленных в первой главе задач исследований в части установления рациональной зависимости между соотношение объемов руд, извлекаемых через большое окно к общему объему тела выпуска в двухстадийном режиме и высотой выпускаемого массива разрушенных руд, учитывающей конструктивные особенности питателя.

Известно, что объем извлекаемой руды Q - а + bS, где а и b -постоянные параметры, зависящие от сыпучих свойств руды и высоты выпускаемого слоя, S — площадь поперечного сечения выпускного отверстия. Таким образом, изменяя сечение выпускного отверстия, можно изменять объем тела истечения.

Тело выпуска при торцевой схеме можно представить в виде трехосного эллипсоида (большие и малые оси соответственно обозначим как Н, Ь+х и Ь), ограниченного плоскостями торцевого

забоя и почвой выпускной выработки. Используя выражение Симпсона для вычисления определенного интеграла, установив шаг интегрирования Н/2, значения подынтегральной функции горизонтальными сечениями тела выпуска (принимая число сечений равное трем), получим формулу для определения объема:

V - ЩЗ'о + 48, - Б2)/6 (6)

В рассматриваемом случае ¿о = Во1^(Кпод+1 )/2АГ,,0Л, 5/ = кЬг12 + 2Ъх, = 0, х = 0,05II, где х - показатель отклонения оси тела выпуска от вертикали.

Зависимость для объема тела истечения:

V = Н(ВоЪ(Кпод+1 )/2Кпод + Ь(2кЬ + 0,4Н))/6 (7)

При Ь3>х величина 5/ определяется как = пЬ2/2 + 2Ы3, в таком случае:

V = Я(В0^(^под+1)/2^под + Ь(2пЬ + 8Ь,))/6 (8)

Таким образом, получена зависимость объема выпускаемой руды от высоты выпускаемого массива с учетом конструктивных особенностей питателя.

Многочисленные методики расчета показателей извлечения наиболее перспективных вариантов систем разработки с обрушением и торцевым выпуском руды показывают, что основные потери, обусловленные несоответствием форм тел выпуска и массива выпускаемой руды образуются на почве выработки в гребнях между последовательно выпускаемыми слоями. Поэтому процесс управления выпуском обрушенной руды при применении поршневых питателей сводится к созданию режима выпуска, позволяющего свести к минимуму потери в гребнях. Для этого выпуск следует вести в две стадии.

В первой стадии питатель должен создавать малое окно выпуска, которое формирует основное тело истечения. Для этого рабочий орган питателя выдвигается из-под перекрытия на всю длину, а сам питатель устанавливается таким образом, чтобы образовавшееся выпускное окно позволило выпустить максимальный объем руды до начала разубоживания (чисто выпущенной руды).

Длина обратного хода ограничивается размерами необходимого малого окна выпуска. Во второй стадии выпуска обратный ход рабочего органа питателя не ограничен, и величина активного сечения

большого окна выпуска, через которое выпускаются гребни руды, определяется заглублением питателя в навал обрушенной руды.

Известно, что увеличение Ьъ приводит к уменьшению площади потерь в плоскости оси выпускной выработки и к ее росту во фронтальной плоскости.

Для определения оптимальной величины заглубления рабочего органа питателя были проведены исследования изменения У\ (объема «довыпуска», т.е. выпуска через большое окно), как функции от Ь2 с учетом Кпод. С помощью определения экстремумов (максимально возможных величин была получена зависимость изменения Ьг как функции от Н, которая при Л'ПОд=3 численно аппроксимируется следующим выражением:

1з=0,064#+ 0,631 (9)

Результаты расчета объемов, извлекаемых через изменяющееся сечение выпускного отверстия приведены в табл. 1.

Таблица 1

Расчетные значения объемов, извлекаемых через изменяющееся _сечение выпускного отверстия

Высота тела выпуска Н, м Величина заглубления питателя (оптим.), м Высота фигуры выпуска большого отверстия, Ни м Объем тела выпуска большого отверстия,К^м* Общий объем тела выпуска Км* Соотношение У, У

10 1,27 4,56 23,5 72,2 33

15 1,59 7,69 63,7 165,11 39

20 1,91 11,37 129,9 295,17 44

25 2,23 13,54 221,3 481,37 46

30 2,55 17,3 328,0 701,39 47

Проведенные расчеты показали, что величина соотношения объемов, для снижения потерь извлекаемых через большое окно выпуска (У\) к общему объему тела истечения (V) изменяется с высотой выпуска от 33 % до 47 %. С точностью, достаточной для практических расчетов, вышеуказанная зависимость

аппроксимируется логарифмической зависимостью:

^ = 0,09081п(Я) + 0,3311 (Ю)

Таким образом, можно считать доказанным, что соотношение объемов руд, извлекаемых через большое окно к общему объему тела выпуска в двухстадийном режиме связано с высотой выпускаемого массива разрушенных руд и аппроксимируется логарифмической

зависимостью с корректировкой на конструктивные особенности питателя.

Четвертая глава «Экономическая оценка применения поршневых питателей при торцевом выпуске руды» посвящена экономической оценке эффективности применения технологической схемы с использованием поршневого питателя, которая будет повышаться за счет увеличения годовой прибыли предприятия вследствие снижения потерь, а также повышения интенсивности ведения горных работ.

Сравнение показателей базового варианта системы с подэтажным обрушением и предлагаемого варианта с использованием поршневых питателей при улучшении показателей за счет снижения потерь руды в гребнях приведено в табл. 2.

Таблица 2

Сравнение показателей базового и предлагаемого вариантов системы с подэтажным

обрушением

№ п/п 1 Наименование показателя Ед. изм. варианта системы с подэтажным обрушением

базовый предлагаемый

Потери руды, П % 15 9

2 Разубоживание руды, Р % 16 16

3 Извлечение металла из балансовых запасов, Кпо - 1 1,083

4 Удельная себестоимость добычи и обогащения руды, Сд руб/т 533 473

5 Удельная прибыль, Пр руб/т 67 127

Таким образом, потери руды снижаются на 40%, при этом величину разубоживания рассматриваем как неизменную.

В результате применения варианта с использованием поршневых железобетонных питателей только за счет снижения потерь извлечение металла из балансовых запасов увеличивается на 8,3%.

С учетом повышения производительности за счет уменьшения затрат времени на подготовку запасов (нарезку и подготовку забоев), общая удельная себестоимость добычи и обогащения руды снижается на 11%, а удельная прибыль - увеличивается на 90%.

Таким образом, можно считать доказанным, что предлагаемый вариант системы разработки с обрушением с применением поршневых железобетонных питателей позволяет повысить эффективность работы горного предприятия.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертационная работа является законченным научным исследованием, в котором изложено решение актуальной научной задачи - обоснование параметров торцевого выпуска руды с использованием поршневых железобетонных питателей при отработке наклонных рудных залежей. Проведены исследования в следующих областях:

- разработан метод повышения полноты извлечения запасов недр (снижения потерь в гребнях руды на почве выработок),

разработаны и научно обоснованы критерии и технологические требования для создания новой горной техники и оборудования (питателей),

что соответствует п.п. 5, б паспорта специальности 25.00.22 «Геотехнология (открытая, подземная и строительная)».

Основные научные и практические результаты, полученные лично автором:

1. Достигнута цель — повышение показателей полноты извлечения руд при разработке наклонных рудных залежей системами с обрушением с использованием при торцевом выпуске питателей, согласованных с горнотехническими условиями.

2.Реализована идея - за счет применения при торцевом выпуске руды поршневых железобетонных питателей, согласованных с горнотехническими условиями и позволяющими управлять размерами выпускного отверстия, повысить показатели полноты извлечения руд при разработке наклонных рудных залежей с обрушением руды и налегающих пород.

3.Доказано, что при разработке мощных наклонных рудных тел с обрушением показатели торцевого выпуска зависят от согласования возможностей выпускного оборудования - поршневых питателей и размеров выпускной выработки и предложена модель оптимизации параметров, описываемая соотношением: /'/(а'/1) - //(а/2), где / -высота свода буродоставочной выработки; а'/2 - полупролет буродоставочной выработки; / - высота свода арочного перекрытия питателя; а/2 - полупролет арочного перекрытия питателя.

4. Установлено, что параметры доставочной выработки и усилие на рабочем органе питателя от массы налегающих руд связаны

квазилинейной зависимостью и предложена модель оптимизации параметров, при этом расчетное и экспериментально зафиксированное усилие воздействия поршня питателя на навал руды соответствуют с отклонением не более 10%.

5.Определено, что соотношение объемов руд, извлекаемых через большое окно к общему объему тела выпуска в двухстадийном режиме изменяется с высотой выпуска в диапазоне от 33 % до 47 % и связано с высотой выпускаемого массива разрушенных руд логарифмической зависимостью.

б.Результаты исследования в совокупности составляют научные основы оптимизации параметров выпуска обрушенных руд с использованием поршневых питателей посредством взаимоувязки конструкции поршневых питателей с показателями использования недр при разработке месторождений с обрушением руд. Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах.

1. В изданиях, рекомендованных ВАК РФ

1. Сергеев В.В., Версшов С.О., Игнатов М.В., Ефимов Л.Р. Питатель для выпуска руды Патент России на изобретение № 2341434, Опубл. в Б.И., 2008, №35., МПК8 Е 21 С 13/0

2. Сергеев В.В., Версшов С.О., Ефимов А.Р. Об оптимизации параметров питателя активного действия при торцевом выпуске руды (статья) «Горный информационно-аналитический бюллетень — «Неделя горняка - 2010», №4, М.: «Горная книга», 2010, с. 205.. .209

3. Музаев И.Д., Сергеев В.В., Версгшов С.О., Ефимов А.Р. Определение усилий сдвига железобетонным питателем при торцевом выпуске руды (статья) «Горный информационно-аналитический бюллетень», 2012, №1, М.: «Горная книга», 2012, с. 219. ..224

4. Музаев И.Д., Сергеев В.В., Версшов С.О., Ефимов А.Р. Комплексный учет факторов при определении усилий сдвига железобетонным питателем при торцевом выпуске руды (статья) «Горный информационно-аналитический бюллетень», 2012, №6, М.: «Горная книга», 2012, с. 379...383

2. В прочих изданиях

5. Версшов С.О., Игнатов В.Н., Ефимов А.Р. Пути совершенствования организационных схем для отработки рудных залежей с

обрушением//Безопасность горных предприятий: Сборник Б40 Научных трудов по материалам симпозиума «Неделя горняка-2008». Отдельный выпуск Горного информационно-аналитического бюллетеня.-2008.-№ОВ6.-352с.-М.:Издательство «Мир горной книги»,-С.110... 114.

6. Сергеев В.В., Ефшюв А.Р. Поиск технического решения повышения технологичности разгрузки руды из блока с торцевым выпуском и экологии региона размещения подземного рудника (статья) сб. Вестник МАНЭБ, Том 13, № 3, Санкт-Петербург, 2008, с. 156. ..165

7. Версилов С.О., Сергеев В.В., Ефимов А.Р. Методика определения потерь и разубоживания при выпуске руды железобетонными питателями (статья) сб. Вестник МАНЭБ, Том 12, № 3, Санкт-Петербург, 2007, с. 121...124

8 Версилов С.О., Сергеев В.В., Ефимов А.Р. Концепция применения выпускных устройств для отработки сложных рудных залежей (статья) В сб. Материалы IV Всероссийской НПК, поев. 75-летию СКГМИ (ГТУ), Владикавказ, 2006, с. 144... 146

9. Ефшюв А.Р., Сергеев В.В., Годустов И.С., Ачексеев В.Б. Расчет конструктивных элементов железобетонного питателя для разгрузки руды из блока с торцевым выпуском (статья) сб. Труды молодых ученых Владикавказского научного центра РАН и Правительства РСО-А и СКГМИ (ГТУ), 2008, № 2

10. Версилов С.О., Сергеев В.В., Ефимов А.Р. Методика определения потерь и разубоживания при выпуске руды железобетонными питателями (статья) сб.: Труды СКГМИ (ГТУ), вып. 15,- Владикавказ, 2008. с. 245...248

11. Версилов С.О., Игнатов М.В., Сергеев В.В., Ефимов А.Р. Обоснование параметров арочного перекрытия железобетонного питателя (статья) сб.: Труды СКГМИ (ГТУ), вып. 15,- Владикавказ, 2008,. с. 249...252

12. Версилов С.О., Сергеев В.В., Ефшюв А.Р. О расчете арочного перекрытия железобетонного питателя (статья) сб. Труды молодых ученых Владикавказского научного центра РАН и Правительства РСО-А и СКГМИ (ГТУ), 2008, № 4

Подписано в печать 19.11.2013 г. Гарнитура Тайме. Печать трафаретная. Формат 60x84 1/16. Бумага офсетная. Усл. печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ № 216.

Типография ООО НПКП «МАВР», Лицензия Серия ПД №01107, 362040, г. Владикавказ, ул. Августовских событий, 8, тел. 44-19-31

Текст научной работыДиссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Ефимов, Андрей Рудольфович, Владикавказ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Северо-Кавказский горно-металлургический институт (государственный технологический университет)»

СИ 4-51 371 /уУС^Г На правах рукописи

Ефимов Андрей Рудольфович

ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ТОРЦЕВОГО ВЫПУСКА РУДЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПОРШНЕВЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ПИТАТЕЛЕЙ ПРИ ОТРАБОТКЕ НАКЛОННЫХ РУДНЫХ ЗАЛЕЖЕЙ

Специальность 25.00.22 «Геотехнология (открытая, подземная и

строительная)»

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель: доктор технических наук Версилов Сергей Олегович

Владикавказ 2013

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ..............................................................................................................4

1. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ОРГАНИЗАЦИИ ВЫПУСКА РУДЫ ИЗ ОБРУШЕННЫХ БЛОКОВ, ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ.................................................................................8

1.1. Горно-геологические условия и технологические особенности разработки наклонных рудных залежей..........................................................8

1.2. Теория и практика выпуска руды из блоков....................................15

1.3. Анализ существующих технологических решений выпуска с применением различных выпускных устройств...........................................20

1.4. Цели и задачи исследований.............................................................33

2. ПРИМЕНЕНИЕ ПОРШНЕВЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ПИТАТЕЛЕЙ ПРИ ТОРЦЕВОМ ВЫПУСКЕ РУДЫ.................................................................36

2.1. Модель согласования возможностей поршневых питателей и размеров выпускной выработки......................................................................36

2.2. Связь параметров доставочной выработки, усилия на рабочем органе питателя и массы налегающих руд....................................................58

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЪЕМОВ ТЕЛ ИСТЕЧЕНИЯ ПРИ ТОРЦЕВОМ ВЫПУСКЕ С ПРИМЕНЕНИЕМ ПОРШНЕВЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ПИТАТЕЛЕЙ И СНИЖЕНИЕ ПОТЕРЬ В ГРЕБНЯХ РУДЫ..........................76

3.1. Исследование влияния питателя на показатели выпуска...............76

3.2. Формирование тела истечения при выпуске руды питателем для снижения потерь в гребнях руды....................................................................80

4. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ПРИМЕНЕНИЯ ПОРШНЕВЫХ ПИТАТЕЛЕЙ ПРИ ТОРЦЕВОМ ВЫПУСКЕ РУДЫ........................................88

4.1. Экономический эффект от снижения потерь руды при применении поршневых питателей......................................................................................88

4.2. Экономический эффект от повышения интенсивности горных работ при применении поршневых питателей..............................................95

ЗАКЛЮЧЕНИЕ....................................................................................................104

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ..........................................106

ПРИЛОЖЕНИЕ. АКТ о внедрении результатов диссертационной работы.. 116

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследований. В настоящее время при отработке наклонных рудных залежей всё чаще применяется система разработки с обрушением руды и налегающих пород, в том числе с торцевым выпуском руды. Основным достоинством вышеуказанной технологии является её высокая производительность, а одним из существенных недостатков — высокий уровень потерь и разубоживания, во многом обусловленный недостатками применяемых выпускных устройств. Для повышения эффективности выпуска руды совершенствуются различные выпускные устройства (самоходная техника, питатели различных конструкций, оградительно-передвижные крепи), при этом каждый способ выпуска имеет свои недостатки.

Один из подходов к повышению эффективности выпуска руды, позволяющий снизить потери - использование поршневых питателей, изготавливаемых из железобетона непосредственно на месте применения, с согласованием горнотехнических условий и возможностей питателя.

В связи с изложенным, научные исследования по обоснованию параметров торцевого выпуска руды с использованием поршневых железобетонных питателей при отработке наклонных рудных залежей, обеспечивающих повышение показателей полноты извлечения руды из недр, повышение которых при традиционной технологии выпуска признано экономически нецелесообразным, являются актуальными..

Цель исследований - повышение показателей полноты извлечения руд при разработке наклонных рудных залежей системами с обрушением с использованием при торцевом выпуске питателей, согласованных с горнотехническими условиями.

Идея работы — за счет применения при торцевом выпуске руды поршневых железобетонных питателей, согласованных с горнотехническими условиями и позволяющими управлять размерами выпускного отверстия, повысить показатели полноты извлечения руд при разработке наклонных

рудных залежей с обрушением руды и налегающих пород.

Методы исследований включают анализ и обобщение научно-технической информации, изучение нормативно-методических документов, аналитические исследования, в том числе комплексное математическое моделирование при определении технологических параметров применения питателя, эксперименты в производственных условиях Урупского рудника, технико-экономический анализ.

Научные положения, разработанные автором диссертации:

- при разработке наклонных рудных тел системой с обрушением показатели торцевого выпуска зависят от согласования возможностей выпускного оборудования - поршневых питателей и размеров выпускной выработки, определяемых решением модели вида /7(а'/2) = jl{a!2), где /' -высота свода буродоставочной выработки, с? 12 - полупролет буродоставочной выработки,/- высота свода арочного перекрытия питателя, а!2 - полупролет арочного перекрытия питателя при толщине свода арочного перекрытия не более 300 мм,

- параметры доставочной выработки и усилие на рабочем органе питателя от массы налегающих руд связаны квазилинейной зависимостью и адекватно описываются предлагаемой моделью,

- соотношение объемов руд, извлекаемых через большое окно к общему объему тела выпуска в двухстадийном режиме связано с высотой выпускаемого массива разрушенных руд и аппроксимируется логарифмической зависимостью с корректировкой на конструктивные особенности питателя.

Научная новизна заключается в следующем:

- предложена новая модель согласования возможностей выпускного оборудования - поршневых питателей и размеров выпускной выработки для оптимизации показателей торцевого выпуска при разработке наклонных рудных тел с системой обрушением руды и налегающих пород,

- сформулирована новая модель определения параметров выпуска руд,

увязывающая размеры доставочной выработки и усилия на рабочем органе питателя от массы налегающих руд,

- установлена новая зависимость между соотношением объемов руд, извлекаемых через большое окно к общему объему тела выпуска в двухстадийном режиме и высотой выпускаемого массива разрушенных руд, учитывающая конструктивные особенности питателя.

Новизна технологического решения подтверждена патентом [1].

Научное значение:

Разработаны научные основы оптимизации параметров выпуска обрушенных руд с использованием поршневых питателей посредством взаимоувязки конструкции поршневых питателей с показателями использования недр при разработке наклонных рудных залежей.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечена обоснованностью принятых исходных предпосылок и гипотез, соблюдением методов и принципов горного дела, большим объемом обобщенных статистических данных, применением современных методов исследований, достаточной сходимостью результатов расчетов с практическими данными, внедрением рекомендаций по отработке нижних горизонтов Урупского рудника с применением железобетонных питателей при торцевом выпуске руды системой разработки с обрушением.

Практическое значение работы:

Разработан способ оптимизации и управления процессом выпуска обрушенных руд с использованием поршневых питателей посредством взаимоувязки конструкции поршневых питателей с размерами выпускной выработки, высотой выпускаемого массива разрушенных руд, учитывающий конструктивные особенности питателя.

Реализация работы.

Вариант системы разработки с обрушением и с применением поршневых железобетонных питателей на выпуске руды принят к проектированию и планируется к применению при отработке нижних

горизонтов Урупского рудника.

Материалы исследований используются в учебном процессе при подготовке специалистов по направлению «Горное дело» в ЮРГТУ (НПИ) и СКГМИ (ГТУ).

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и получили одобрение на ряде научно-технических конференций, в частности на Всероссийских научных симпозиумах «Неделя горняка» (Москва, 2007..2013 гг.), на Всероссийской научно-технической конференции «Техносферная безопасность» (Туапсе, сентябрь 2006 г.), на конференциях ЮРГТУ (НПИ) (Новочеркасск, 2006..2013 гг.), СКГМИ (ГТУ) (Владикавказ, 2006..2013 гг.), а также на техсоветах ЗАО «Урупский горно-обогатительный комбинат».

Публикации. Основное содержание работы опубликовано в 12 научных трудах, из них 4 - в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 117 страницах, включает 30 рисунков и 8 таблиц, состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 102 источников, приложения.

Автор выражает благодарность д.т.н. проф. Сергееву В.В. за научные консультации и методическую помощь, кафедре «Технология разработки месторождений» СКГМИ (ГТУ) и её заведующему за помощь при подготовке работы, ИПКОН РАН за ряд ценных замечаний, кафедре ТПР МГГУ, заведующему кафедрой ГМО МГГУ д.т.н. проф. Кантовичу Л.И., доценту кафедры ГМТ МГГУ к.т.н. Зотову В.В. и многим другим специалистам за помощь и поддержку работы.

1. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ОРГАНИЗАЦИИ ВЫПУСКА РУДЫ ИЗ ОБРУШЕННЫХ БЛОКОВ, ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ 1.1. Горно-геологические условия и технологические особенности разработки наклонных рудных залежей Согласно одному из основных нормативных документов, регламентирующих разработку рудных месторождений [2], к наклонным залежам относятся рудные тела с углом падения от 20 до 50 град. Под вышеуказанную классификацию попадает более 30 % всех месторождений, составляющих рудную базу подземной добычи цветной металлургии страны. Принимая во внимание, что угол падения (залегания) некоторых залежей железных руд также составляет 20...50 град, можно утверждать, что доля наклонных рудных залежей в сырьевой базе цветных и черных металлов довольно значительна.

Наклонные рудные залежи в основном представлены рудными участками средней мощности.

Табл. 1.1.

Распределение рудных тел по форме залегания

Подотрасли Фо рмы залегания рудных тел

пластовая пластообразная линзообразная жильная трубообразная сложные формы

Алюминиевая — 100 — — — —

Медная — 59,9 17,7 20,6 — 1,8

Свинцово-цинковая - 32,1 30,6 24,5 4,9 7,9

Никель-кобальтовая 72,0 18,4 - 4,2 5,4 -

Вольфрамо-молибденовая 4,5 - 4,8 18,4 - 12,3

Оловянная — - - 81,0 — 19,0

Ртутная — 34,2 — — — 65,8

Сурьмяная — 100,0 — — — —

ИТОГО: 9,2 40,7 15,9 20,3 2,2 11,7

Подземные полиметаллические рудники отрабатывают самые различные по форме и условиям залегания месторождения.

Согласно исследованиям Института проблем комплексного освоения недр, а также ряда других исследователей [3, 4], месторождения цветных металлов по форме залегания делятся на две группы. Месторождения простой формы - пластовые, пластообразные, линзообразные, жильные трубообразные, и месторождения сложной формы. Удельный вес месторождений второй группы со сложной формой залегания составляет около 12 %. Распределение рудных тел по форме залегания приведено в таблице 1.1.

Следует отметить, что для наклонных залежей наиболее распространены пластообразные, линзообразные и жильные месторождения.

Пластообразная форма характерна для всех залежей алюминиевых и сурьмяных руд, 90 % залежей никель-кобальтовых руд, 60 % медных и более 30 % свинцово-цинковых и ртутных руд.

В настоящее время горные работы в большинстве случаев ведутся на глубинах до 500...600 м. В дальнейшем число рудников, ведущих горные работы на глубине 800... 1000 м, существенно возрастет.

Разнообразие горно-геологических условий отработки наклонных залежей обусловливает обилие применяемых технологических вариантов. Следует отметить, что для наклонных рудных залежей нет своих традиционно-применяемых систем разработки. В зависимости от угла падения применяют системы разработки, характерные для пологопадающих или крутонаклонных рудных тел. Наиболее часто применяются системы с открытым выработанным пространством, системы разработки с закладкой и системы с обрушением. Среди систем разработки с открытым выработанным пространством широкое применение нашел вариант с доставкой руды силой взрыва.

Система разработки с доставкой руды силой взрыва была впервые внедрена на Миргалимсайском руднике [5]. В дальнейшем способ взрывной доставки стали использовать на Лениногорском руднике, на некоторых рудниках, разрабатывающих месторождения железных руд, на зарубежных

рудниках «Седмочисленици» (Болгария), «Сулливан» (Канада) и других [6, 7, 8, 9,10,11].

В настоящее время система разработки с взрыводоставкой применяется на многих рудниках цветных металлов.

Применение систем разработки с доставкой руды силой взрыва позволило сделать технологию отработки наклонных рудных залежей более эффективной и безопасной. Однако в процессе отработки месторождений системами с взрыводоставкой руды были выявлены и недостатки вышеуказанной технологии, присущие технологическим вариантам с восходящей выемкой. По мере отбойки запасов в нижней части очистной панели верхняя часть рудных запасов концентрирует горное давление, что существенно затрудняет их отработку. Кроме того, взрывы вееров скважин разрушают кровлю очистных камер, что приводит к разубоживанию рудных запасов породами кровли. Например, по вышеуказанным причинам на Урупском руднике по мере опускания горных работ наклонная длина панелей была уменьшена с 20...25 м (на верхних горизонтах) до 12... 14 м, что привело к увеличению объёма нарезных работ в очистных блоках.

Система разработки с закладкой выработанного пространства применяется для отработки таких рудных залежей, где дополнительные затраты, связанные с закладкой окупаются за счет достижения более полной выемки руд с относительно высоким содержанием металла, поскольку применение закладки повышает трудозатраты на добычу руды в среднем на 0,06...0,09 чел.смены/т. Для отработки наклонных залежей используются в основном технологические варианты системы горизонтальных слоев и камерно-целиковой. Реже применяются другие технологические варианты [12,13,14,15,16].

Камерно-столбовая система разработки находит довольно широкое применение при разработке наклонных залежей, обусловленное наличием в практике эксплуатации месторождений ряда ее вариантов.

В первую очередь это варианты системы по направлению

расположения камер: по простиранию залежи, вкрест простирания, по восстанию или по падению залежи, диагонально простиранию [17].

При небольшом угле падения залежи и устойчивой кровле при камерно-столбовой системе на основных процессах используется самоходное оборудование. В этом случае для уменьшения угла наклона нарезка блока также осуществляется диагонально расположенным или ломанным наклонным транспортным восстающим.

Блоки отрабатываются камерами, располагаемыми по простиранию залежи или слоями (высота 3...5 м) в нисходящем порядке. Основные параметры и показатели систем разработки с применением самоходного оборудования на некоторых подземных рудниках цветной металлургии, эксплуатирующих наклонные рудные залежи (по данным Института проблем комплексного освоения недр) приведены в таблице 1.2.

Системы разработки с обрушением применяют для отработки различных по форме и мощности рудных тел, залегающих в неустойчивых вмещающих породах. До настоящего времени область применения технологии с обрушением при отработке наклонных залежей была довольно ограничена. Однако с ухудшением условий разработки многих месторождений в связи с увеличением глубины ведения горных работ в горнорудной промышленности страны усилился интерес к всестороннему изучению и широкому внедрению систем разработок с обрушением, и, в частности, с торцевым выпуском. В работе [18] указывается, что применение систем разработки с торцевым выпуском руды - одно из возможных решений проблемы создания и внедрения более совершенных вариантов систем разработки и средств механизации, способных обеспечить поддержание и постоянное улучшение технико-экономических показателей по добыче и переработке руды в непрерывно усложняющихся горно-геологических условиях.

Главными достоинствами вариантов систем разработки с торцевым выпуском, согласно [18] являются:

- безопасность труда горнорабочих;

- простота и оптимальное соответствие параметров системы разработки новому