Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Обоснование технологии закладки выработанного пространства при разработке кимберлитовых трубок в криолитозоне

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

Автореферат диссертации по теме "Обоснование технологии закладки выработанного пространства при разработке кимберлитовых трубок в криолитозоне"

На правах рукописи

МОНТЯНОВА АНТОНИНА НИКОЛАЕВНА

ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ЗАКЛАДКИ ВЫРАБОТАННОГО ПРОСТРАНСТВА ПРИ РАЗРАБОТКЕ КИМБЕРЛИТОВЫХ ТРУБОК В

КРИОЛИТОЗОНЕ

Специальности: 25.00.22 Геотехнология (подземная, открытая и строительная), 25.00.20 Геомеханика, разрушение пород, рудничная аэродинамика и горная теплофизика

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Магнитогорск -2006

Работа выполнена в Акционерной Компании «АЛРОСА».

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Волков Юрий Владимирович

доктор технических наук, профессор Славиковский Олег Валерьянович

доктор технических наук Карташов Юрий Михайлович

Ведущая организация: ОАО «Институт Гипроникель»

Защита диссертации состоится «26» октября 2006 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 212.111.02 при ГОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И.Носова» по адресу: 455000, Челябинская область, г.Магнитогорск, прЛенина, д. 38, малый актовый зал. Факс: (3519) 23-57-60, 29-84-26.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И.Носова».

Автореферат разослан « }8 » (?9 2006г.

Ученый секретарь диссертационного совета, канд.техн.наук

О.Е. Горлова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Характерная особенность современного состояния горных работ на крупных коренных алмазных месторождениях Крайнего Севера — переход на подземный способ разработки в связи с достижением карьерами предельных контуров. Ввиду высокой ценности минерального сырья, сложных горно-, гидро- и криологических условий доработка месторождений подземным способом целесообразна системами с закладкой выработанного пространства, обеспечивающими высокое качество извлекаемых алмазов и безопасность ведения подземных горных работ.

Специфические условия разработки алмазоносных кимберлитовых трубок Крайнего Севера — суровый климат, отрицательные или низкие положительные температуры горного массива, его разупрочнение при увлажнении и растеплении, незначительные размеры рудных тел в плане, наличие напорных высокоминерализованных агрессивных подземных вод, а на ряде месторождений — галогенных пород, специфичность геологического строения и минерально-сырьевой базы территориально разобщенных алмазных месторождений, отсутствие традиционно используемых для закладки выработанного пространства материалов, географическая отдаленность региона от промышленно развитых районов страны — требуют принципиально новых комплексных решений сложных технологических, организационно-технических и экономических задач по обоснованию технологии закладки выработанного пространства кимберлитовых трубок в криолитозоне.

Отсутствие мирового опыта формирования закладочных массивов в столь сложных условиях предопределяет актуальность вопросов, рассматриваемых в данной диссертационной работе.

Цель работы - создание технологии закладки выработанного пространства, обеспечивающей требуемые интенсивность и эффективность добычи высокоценного сырья, безопасность горных работ при подземной разработке кимберлитовых трубок в криолитозоне.

Идея работы заключается в использовании закономерностей геотермического взаимовлияния во времени и пространстве горного и искусственного массивов, а также учете агрессивного воздействия подземных высокоминерализо-

ванных вод при обосновании рациональных параметров очистных и закладочных работ в криолитозоне.

Методы исследований. В работе использован комплексный метод исследований, включающий: анализ и научное обобщение отечественного и зарубежного опыта производства закладочных работ; мониторинг горных работ на действующих рудниках; математическое планирование и проведение лабораторных, опытно-промышленных и промышленных экспериментов; математическое и экономию)-математическое моделирование; натурные исследования свойств и состояния горного и искусственного массивов ; статистическую обработку результатов исследований.

Задачи исследований:

• изучить особенности подземной разработки коренных алмазных месторождений с целью обоснования требований к технологии закладочных работ в условиях криолитозоны;

• исследовать и систематизировать свойства местных материалов с целью поиска эффективных технологий производства закладочных смесей и формирования искусственных массивов;

• разработать способ управления термокинетическими процессами в закладочных смесях с целью обеспечения их транспортабельности, саморазогревания и заданной кинетики твердения;

• разработать научно-методические основы формирования в криолитозоне закладочных массивов с заданными свойствами;

• установить закономерности формирования тепловых и прочностных полей при твердении закладочных массивов в условиях отрицательных и низких положительных температур подземных рудников;

• выявить способы повышения коррозионной стойкости закладочных массивов;

• систематизировать условия формирования закладочных массивов в динамике добычных работ на месторождениях в условиях криолитозоны;

• разработать технологию закладочных работ, обеспечивающую промышленную безопасность, требуемую эффективность и интенсивность ведения горных работ в условиях криолитозоны месторождений, в том числе при отрицательной температуре шахтного воздуха;

• разработать методику обоснования параметров технологии формирования закладочных массивов при освоении коренных алмазных месторождений в криолитозоне.

Положения, выносимые на защиту:

1. В процессе формирования искусственного массива в криолитозоне в условиях взаимного влияния природных и техногенных геотермических полей образуются зоны, различающиеся теплофизическими, механическими характеристиками и фазовым состоянием, пространственное положение и размеры которых определяются направлением, порядком и интенсивностью развития очистных работ, геометрией выемочного пространства, гидравлической активностью, количеством и тепловыделением компонентов закладочной смеси.

2. Параметры температурных, прочностных и фазовых полей, формирующихся в закладочных массивах одного и того же вещественного состава, зависят от условий их возведения в геотермических зонах, различающихся температурой горного и искусственного массивов, шахтного воздуха, соленасыщенно-стью кимберлита и вмещающих пород. Достижение требуемых механических характеристик искусственного массива в каждой геотермической зоне с минимальными затратами обеспечивается регулированием темпов его саморазогрева и охлаждения в процессе твердения.

3. В криолитозоне месторождений негативное геотермическое взаимовлияние закладочного и горного массивов на их прочностные характеристики минимизируется концентрацией и интенсификацией добычных работ; расположением заходок в смежных по высоте слоях под углом не менее 60° друг к другу; двухстадийным порядком отработки заходок в слое в условиях охлажденного и трехстадийным — в условиях мерзлого или морозного горного массива, единовременным возведением закладочного массива под кровлю в условиях морозного шахтного воздуха.

4. Эффективное управление кинетикой саморазогрева и твердения закладочного массива в геотермических зонах достигается применением негашеной извести, как источника интенсивного тепловыделения, в сочетании с материалами активными (цеолиты, туфы) или активированными в процессе термообработки (мергели, глины, хвосты обогащения кимберлитовых руд и россыпных алмазных месторождений, доменные шлаки).

5. Транспортабельность закладочных смесей на основе негашеной извести, свободное растекание, саморазогревание и твердение с увеличением объема в выработанном пространстве достигается их затворением малоконцентрированным раствором флегматизатора, например, лигносульфоната технического, замедляющего гидратацию извести на время технологических операций по возведению искусственных массивов.

6. Формирование закладочных массивов из твердеющих композиций цеолито-цементного или известково-алюмосиликатного состава обеспечивает их высокую коррозионную стойкость к агрессивным высокоминерализованным подземным водам криолитозоны алмазных месторождений.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются: значительным объемом и длительностью (более 20 лет) аналитических и экспериментальных исследований с достаточной сходимостью результатов, полученных различными методами; положительными результатами опытно-промышленной и промышленной апробаций разработанных технологических решений, эффективностью внедрения новых технологий в проекты и горное производство на подземных рудниках АК «АЛРОСА».

Научная новизна диссертационной работы заключается в новом научно-методическом подходе к обоснованию технологии отработки кимберлитовых тел в криолитозоне системами разработки с закладкой выработанного пространства, включающем:

• классификацию на геотермические зоны условий формирования закладочных массивов, дифференцированных по температуре горного и закладочного массивов, а также шахтного воздуха, соленасыщенности кимберлита и вмещающих пород;

• зависимости температуры твердения искусственных массивов различных типов от их геометрических параметров, вида и содержания тепловыделяющего компонента, начальной температуры твердеющего и горного массивов;

• зависимости, аппроксимирующие связь между прочностью закладочных массивов на основе цементного вяжущего и средней температурой их твердения в условиях подземных рудников;

• методику оценки прочности искусственного массива на основе негашеной извести с использованием закономерностей влияния текущей температуры твердения массива на его прочностные характеристики;

• закономерности изменения свойств закладочных массивов в условиях знакопеременных температур твердения, заключающиеся в увеличении прочностных параметров при замораживании и отсутствии деструкций при двукратном цикле замораживания и оттаивания;

• методику определения параметров формирования закладочных массивов, учитывающую взаимовлияние геотермических полей закладочного и горного массивов во времени и пространстве, базирующуюся на использовании функциональных зависимостей прочностных и температурных характеристик закладочных массивов в различных геотермических условиях их возведения;

• способ формирования безусадочных закладочных массивов на основе негашеной извести, суть которого - управление термокинетикой гидратации негашеной извести посредством воздействия флегматизаторами и интенсивного заполнения выработанного пространства с геометрическими параметрами не менее 3 м в каждом измерении.

Новизна технологических рекомендаций подтверждена 10 патентами на способы возведения закладочных массивов, приготовления закладочных смесей и их составы.

Практическое значение результатов работы: составление технологических инструкций на производство закладочных работ на рудниках «Интернациональный» и«Айхал»; создание методик прогнозирования свойств закладочных массивов, возводимых в условиях криолитозоны, учитывающих зависимости, характеризующие кинетику их твердения; разработка типовых схем производства закладочных смесей (бесклинкерных на основе негашеной извести, малоцементных и малоклинкерных на основе цеолита, клинкерных и цементных), а также формирования из них твердеющих массивов, расширяющих границы эффективного применения систем разработки с закладкой выработанного пространства.

Реализация результатов исследований:

1. Разработаны и реализованы: на руднике « Интернациональный» — технические решения по усовершенствованию проектной схемы производства закладочных смесей, способ формирования закладочных массивов с помощью промежуточных, изолирующих и ограждающих перемычек; на руднике «Айхал» - технологии производства, транспортирования твердеющих смесей и формирования закладочных массивов в условиях отрицательных температур шахтного

воздуха и горного массива; на рудниках «Айхал» и «Интернациональный» - методы оперативного контроля прочности закладочных массивов, ежегодные рекомендации по технологии их формирования и нормы расхода цемента на производство закладочных работ.

2. Разработаны и внедрены в проект: на руднике «Айхал» — технологии производства, транспортирования закладочных смесей, формирования закладочных массивов на основе негашеной извести; на руднике «Мир - технологии производства, транспортирования клинкерных и малоклинкерных твердеющих смесей и способы повышения коррозионной стойкости закладочных массивов.

3. Разработаны и применяются на рудниках «Айхал» и «Интернациональный» технологические регламенты на производство закладочных работ.

4. Сформулированы предварительные рекомендации по производству закладочных смесей на основе негашеной извести и технологии формирования из них закладочных массивов при подземной разработке трубки «Удачная ».

5. Разработаны рекомендации по приготовлению, транспортированию закладочных смесей на основе негашеной извести, формированию из них закладочных массивов и контролю их качества при промышленном эксперименте на Учалинском подземном руднике.

Личный вклад соискателя состоит: в выборе и обосновании направлений исследований; организации, планировании и обобщении результатов экспериментов; научно-методическом обеспечении технологий формирования закладочных массивов на алмазодобывающих предприятиях АК «АЛРОСА». Все исследования и основные технические решения по организации полного цикла закладочных работ на алмазодобывающих рудниках в условиях криолитозоны месторождений, принятые на стадии проектных проработок (рудники «Мир», «Айхал» — постоянные схемы), внедренные в производство («Интернациональный» — постоянная схема, «Айхал» — временная) или используемые на стадии проработки концепций освоения (рудник «Удачный»), разработаны под непосредственным руководством и при участии соискателя.

Апробация работы. Ключевые положения диссертации были доложены и получили одобрение на Всесоюзной научной конференции «Основные направления и меры по ускорению научно-технического прогресса в золото- и алмазодобывающей промышленности на период до 2000 г.» (Иркутск, 1985 г.), IV Болгаро-Советском симпозиуме «Природные цеолиты» (Бургас, 1985 г.), Всесоюзной научно-практической конференции «Добыча, переработка и применение природ-

ных цеолитов (Тбилиси, 1986 г.), научных симпозиумах «Неделя горняка» (Москва, 2001 и 2003 гг.); III Международной конференции «Комбинированная геотехнология: масштабы и перспективы применения» (Магнитогорск - У чалы, 2005 г.); Международной научно-практической конференции «Мирный — 2001», а также на технических совещаниях и научных конференциях, проводимых АК «АЛРОСА» в Москве и Мирном в 1980-2006 гг.

Способ формирования бесклинкерных закладочных массивов был представлен на 9-м Московском международном салоне промышленной собственности «Архимед-2006» (Москва, 2006 г.) и удостоен золотой медали в номинации «Изобретения, промышленные образцы, товарные знаки».

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 39 печатных трудах, в числе которых 2 монографии, 19 индивидуальных работ. Но -визна результатов подтверждена 10 авторскими свидетельствами и патентами РФ.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 382 страницах машинописного текста и содержит Введение, 7 шав, Заключение, библиографический список из 175 наименований, а также 121 рисунок, 113 таблиц и Приложения, в которых приведены материалы по реализации результатов исследований.

Автор выражает глубокую благодарность чл.-корр. РАН Д. Р. Каплуно-ву, профессорам М. В. Рылытковой и В. Н. Калмыкову за ценную научно- консультативную помощь в подготовке данной работы; специалистам подземных алмазодобывающих рудников АК «АЛРОСА» — за помощь в проведении опытно-промышленных и промышленных экспериментов и внедрении новых технологий; специалистам Учалинского ГОКа, Магнитогорского государственного технического университета - за организацию промышленного испытания способа возведения закладочного массива на основе негашеной извести; специалистам Управления АК «АЛРОСА», институтов Гипроникель и Якутнипроалмаз — за поддержку и помощь в организации исследований, проводимых под руководством и при непосредственном участии автора, а также за внедрение в проекты основных положений диссертационной работы. Автор хранит светлую и благодарную память о своих учителях — докторах технических наук М. Н. Цыгалове и Н. К. Звонареве.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В настоящее время осуществляется переход основных алмазодобывающих предприятий АК «АЛРОСА» на подземный способ добычи руды.

В районе рассматриваемых коренных алмазных месторождений Якутии — кимберлитовых трубок « Интернациональная», «Айхал», «Мир» и « Удачная » -повсеместно развита многолетняя мерзлота, мощность которой -300 м. Нулевая изотерма проходит на глубинах 700-1000 м. В интервале отрицательных температур горного массива породы находятся в мерзлом, морозном или охлажденном состояниях, а охлажденные породы засолены или насыщены рассолами с температурой ниже 0 °С. Эти образования П.Ф. Швецов объединяет понятием криолито-зона.

Высокие содержание и ценность алмазов в добываемом сырье наряду с экстремальными условиями разработки алмазоносных кимберлитовых трубок предопределили целесообразность использования систем разработки с закладкой выработанного пространства.

Значительный вклад в создание, развитие теории и практики отработки месторождений системами с закладкой выработанного пространства, а также в совершенствование способов формирования закладочных массивов внесли ученые: М. И. Агошков, О. А. Байконуров, Р. В. Балах, Д. М. Бронников, Ю. В. Волков,

A. П. Вяткин, И. Е. Ерофеев, Н. Ф. Замесов, П. Э. Зурков, А. П. Илюшин,

B. Р. Именитов, В. Н. Калмыков, Д. Р. Каплунов, В. В. Квитка, Е. И. Коган, И. Ш. Коган, В. П. Кравченко, В. Т. Кравченко, Л. А. Крупник, Е. В. Кузьмин, В. В. Куликов, Л. В. Малетин, А. И. Мохов, В. Д. Палий, Г. А. Прокушев, К. Ю. Репп, М. В. Рыльникова, И. Н. Савич, К. Н. Светланов, И. Т. Слащилин, А. А. Смирнов, А. Е. Смолдырев, А. Л. Требуков, К. Н. Трубецкой, М. Н. Цыга-лов, Э. О. Штернбек и др. Однако технология ведения горных работ с закладкой выработанного пространства твердеющими минеральными композициями в условиях повсеместного развития на месторождениях многолетнемерзлых, морозных или охлажденных пород, а также в условиях морозного шахтного воздуха в опубликованных трудах и в мировой практике отсутствует.

Исследования температурных режимов твердения закладочных массивов описаны в работах профессоров М. Н. Цыгалова, В. Т. Кравченко, канд. техн. наук Л. В. Малетина. Ими отмечено, что влияние температурных условий твердею

пия закладочного массива на его прочность несущественно. Но это утверждение справедливо лишь для закладочных массивов на основе портландцемента, сформированных в контакте с горным массивом, температура которого близка или выше +15 °С. При использовании для формирования закладочных массивов вяжущих материалов с иной кинетикой тепловыделения и твердения, нежели портландцемент; при развитии добычных и закладочных работ в условиях криолито-зоны месторождений отрицательные или низкие положительные температуры горного массива оказывают негативное воздействие на кинетику саморазогревания, сохранения тепла, твердения искусственных массивов. Кроме того, не проводились исследования по выявлению влияния знакопеременных температур на свойства закладочных массивов.

В связи с этим разработка нетрадиционных технологий закладки выработанного пространства адаптированных к условиям криолитозоны месторождений и обеспечивающих заданные интенсивность и эффективность добычи высокоценного сырья, безопасность горных работ, является весьма актуальной и требует решения комплекса задач, главные из которых: обоснование требований к основным технологическим параметрам закладочных работ; изыскание новых способов формирования закладочных массивов в специфических температурных и агрессивных условиях рудников; исследование и систематизация сырьевой базы для производства новых вяжущих, закладочных смесей с управляемыми термокинетическими параметрами и свойствами, обеспечивающими требуемые прочность и долговечность возводимых массивов в экстремальных условиях; создание инновационных технологий производства закладочных работ, устойчиво снабжающих в суровых климатических условиях подземные рудники твердеющими смесями, а также расширяющих возможности эффективного использования систем разработки с закладкой выработанного пространства.

Низкая устойчивость горного массива вследствие его разупрочнения при изменении криогенного состояния или природной влажности обусловили необходимость преимущественного использования на месторождениях слоевых систем разработки с закладкой выработанного пространства и нисходящим порядком выемки. Для сохранности добываемых алмазов принят механический способ отбойки руды — комбайновый. При этом исключается сейсмическое воздействие на искусственный массив, как при взрывном способе, что, в свою очередь, позволяет снизить нормативные требования к прочности закладки в кровле и стен-

ках выработок. Вместе с тем, массивность комбайнового оборудования (до 120 т) обусловливает увеличение нормативных прочностных параметров закладки в почве очистных выработок, одновременно являющейся дорожным полотном.

Обеспечить требуемые нормативные показатели закладочного массива и сохранять их в течение длительного периода эксплуатации месторождения, осложненной наличием мерзлоты, соленасыщенных горных пород и мощных подземных высокоминерализованных комплексов с отрицательной температурой, можно путем формирования искусственных массивов с высокой устойчивостью к негативному воздействию криолитозоны.

Для возведения закладочных массивов в условиях криолитозоны могут использоваться твердеющие смеси, индифферентные к пониженным температурам твердения либо обеспечивающие массивам саморазогревание, достаточное для достижения ими требуемой прочности до момента остывания. Однако анализ местной сырьевой базы для производства закладочных смесей с заданными параметрами показал, что сырье, обеспечивающее индифферентность смесей, в промышленных объемах отсутствует. Сырье, обеспечивающее саморазогревание закладочного массива имеется, и наиболее перспективными для этих целей являются местные карбонатные породы, обожжённые при температуре 900-1200 °С, т. е. негашеная известь. Образующиеся в результате обжига оксиды при затворе-нии водой интенсивно выделяют тепло С—ИЗО кДж на 1 кг оксида кальция), значительно превышающее тепловыделение портландцемента (~436 кДж/кг). Предпочтительность использования закладочных массивов на основе извести обусловлена меньшим расходом тепловыделяющего компонента для создания положительных температур твердения.

Экспериментально установлено, что введение в состав закладочных смесей на основе негашеной извести местных активных материалов (цеолиты, туфы) или материалов, активированных в процессе термообработки (мергели, глины, хвосты обогащения кимберлитовых руд и россыпных алмазных месторождений), повышает прочность минеральных композиций. Эффективно также использовать в комбинации с негашеной известью доменные шлаки.

Негашеная известь характеризуется высокой реакционной способностью: период ее гидратации, вызывающей кипение воды вследствие интенсивного тепловыделения, завершается в течение 5—10 мин и сопровождается увеличением объема продукта гидратации в 2-2,5 раза. Столь специфические свойства нега-

шеной извести и композиции на ее основе не позволяли ранее использовать этот материал для закладочных работ из-за опасности полной потери подвижности смесей в процессе перемешивания в смесителях или при транспортировании в выработанное пространство по трубопроводам.

Для управления термокинетикой гидратации негашеной извести и закладочных смесей на ее основе предложено использовать для затворения не воду, а малоконцентрированный раствор флегматизатора, например, лигносульфоната технического (рис.1). Массовая концентрация флегматизатора в воде затворения рассчитывается исходя из содержания в закладочной смеси обожженных карбонатных пород с учетом их активности:

Д = (0,005+0,021)Си-=-Св

oU

(i)

где Д - концентрация флегматизатора в воде затворения, кг/л; 0,005 + 0,021 -коэффициент отношения массы флегматизатора к массе обожженных карбонатных пород с учетом их активности; Си — расход обожженных карбонатных пород (негашеной извести) для приготовления закладочной смеси, кг; Св - экспериментально установленный расход воды для затворения закладочной смеси, л (определяется на стадии предварительных экспериментов); А!80- коэффициент активности обожженных карбонатных пород (отношение фактической активности к 80 %-ной активности извести, принятой за эталон).

Рис. 1. Термокинетика гидратации негашеной извести и закладочных смесей на ее основе:

1 - негашеная известь; 2 — флегмати-зированная негашеная известь; 3, 4, 5 — закладочные смеси с расходом извести соответственно 120,160 и 200 кг/м3

0 10 20 30 4» 10 60 И 80 90 100 110 120 130 140130

Время замера, мин

Флегматизация гидратации извести придает закладочным смесям на основе негашеной извести транспортабельность и обеспечивает их свободное растекание, саморазогревание и твердение с увеличением объема в выработанном пространстве (табл. 1). Отсутствие усадки закладочного массива особенно важно при системах разработки с нисходящим порядком выемки руды: за счет исклю-

чения недозакладки повышается устойчивость искусственной кровли и интенсивность ведения горных работ.

Таблица 1

Влияние расхода обожженных карбонатных пород в составе _твердеющей смеси на свойства закладочного массива_

Расход обожженных карбонатных пород, кг/м3 Теплофизические свойства закладочного массива Наличие температурных трещин

Тепловыделение, кДж/кг Температура в ядре, С Линейное расширение, мм/м (за первые сутки)

120 69,6 55,6 +3,4 Отсутствуют

160 84,2 61,2 +16,1 «

200 98,2 70,0 +29,6 «

240 112,7 77,0 +40,4 Визуально фиксируются

Примечание Активность обожженных карбонатных пород 87 %.

Поскольку не все рассматриваемые рудники имеют сырьевую базу для производства местного известкового вяжущего, разработан ряд альтернативных вариантов обеспечения их закладочными композициями: бесклинкерные на основе негашеной извести; цементные (привозной портландцемент); клинкерные (привозной клинкер); малоцементные или малоклинкерные (часть цемента или клинкера замещены местными минеральными добавками). В качестве заполнителей рекомендовано использовать диабазовые и известняковые породы, мелкозернистые пески, туфовые породы, хвосты обогащения. Обоснованы рациональные составы закладочных смесей, применительно к условиям исследуемых рудников.

Устойчивость бесклинкерных композиций к агрессивному воздействию рассолов подземных водоносных комплексов обеспечивается их известково-алюминатным составом, а закладочных смесей на цементной основе - замещением не менее 15 % цемента молотыми цеолитовыми породами (табл. 2).

Таблица 2

Влияние расхода цеолита на коррозионную стойкость _цементных композиций_

Состав вяжущего, % масс. Прочность состава на изгиб, МПа через N месяцев Коэффициент коррозионной стойкости Кк* через 6 мес

цемент цеолит в питьевой воде в рассоле

N= 3 N= 6 N= 3 N=6

100 0 4,61 5,30 4,66 3,87 0,73

85 15 5,51 5,56 5,36 4,50 0,81

70 30 5,00 5,80 5,18 6,44 1.11

50 50 3,40 4,80 3,40 5,30 1,11

*Кк — отношение прочности на изгиб в рассоле к соответствующему показателю в питьевой воде. Допустимое значение - > 0,8.

Твердеющие смеси, размещенные в выработанном пространстве, саморазогреваются, а затем остывают в результате теплообмена с горным массивом. Для обеспечения безопасности, заданной интенсивности и эффективности производства горных работ в криолитозоне месторождений составы твердеющих композиций, способы отработки рудных тел и формирования искусственных массивов необходимо разрабатывать с учетом геотермического взаимовлияния искусственного и горного массивов по мере развития закладочных и добычных работ в слое и на месторождении в целом. Параметры тепловых полей, формирующихся в закладочных массивах при их твердении в различных геотермических зонах, определялись с использованием математического моделирования в соответствии с моделью, представленной на рис. 2.

Твердеющим массиве начальной 1. °С

Кимберлит с начальной ВС

Вмещающая порода с начальной 1, °С I

1,2, 3,4, 5 * граничные температурные условия

= 1 ГГ„; Т„; Т.; О,(В, О. М, ЦХ,; Я,; X,; К, К С« Ся; С,; V.; X]

• температура закладки в заданной точке; ■ исходная температура свежеуложенной закладки;

- начальная температура окраужающих закладку пород;

- температура шахтного воздуха;

- скорость воздушной струи;

- тепловыделение закладки при гидратации вяжущего;

• минералогический состав вяжущего;

- расход вяжущего в составе закладки;

• тепловыделение вяжущего;

- время твердения закладки; X,, Х^, X,, X,, X. - коэффициенты теплопроводности кимберлита,

вмещающих пород, закладки, шахтного воздуха, перемычки соответственно; С„ С„, С, • теплоемкости кимберлита, вмещающих пород и

закладки соответственно; X • пространственная координата.

Рис. 2. Математическая модель расчета параметров тепловых полей искусственного массива

Установлено, что в условиях контакта с горным массивом и шахтным воздухом, имеющими более низкую температуру, образуется разнопрочная структура закладочных массивов одного и того же вещественного состава, которая обусловлена неравномерностью остывания саморазогретых искусственных массивов в результате теплообменных процессов (рис. 3).

Рис. 3. Изолинии температурных и прочностных полей, формирующихся при твердении закладочного массива на основе негашеной извести, возведенного единовременно под кровлю (расход извести 190 кг/м3; возраст твердения 28 сут)

Результаты математического моделирования подтверждены опытно-промышленными экспериментами на руднике « Айхал» (рис. 4) и Учалинском подземном руднике. На последнем искусственный массив в объеме 5300 м3 был сформирован из закладочных смесей на основе негашеной извести (расход 40-60 кг/м3) и доменных шлаков (200-240 кг/м3). При этом прочность закладочного массива возрастает от 2,6 до 7 МПа в направлении от периферии к центру в условиях максимального саморазогревания до температуры 40 °С.

Rent * 2 2 .28 МПа (7 суток) __ \ Ксж > 3.2...3,5 МПа (28 суток)

Рис. 4. Изолинии температурных (возраст 2 суток) и прочностных полей закладочного массива на основе негашеной извести (расход 200 кг/м3) на руднике «Айхал» (массив возведен на высоту 3 м, выработка проветриваемая)

В условиях криолитозоны (см. рис.4) негативное влияние горного массива на прочность возводимых закладочных массивов усиливается, что предопределяет необходимость компенсировать это воздействие увеличением доли тепловыделяющего компонента в составах закладочных смесей.

Математическим моделированием и натурными исследованиями в шахтных условиях установлено, что закладочные массивы с повышенным расходом цемента характеризуются высоким тепловыделением и обеспечивают относительно равномерное распределение прочности массива. Однако в условиях отри-

16

Ron » 2,7.. .5.0 МПв (7 суток)

Ксж • 6.6.. 8.3 МПа (28 суток) Ксж - 7.2...11.3 Мпа (360 суток)

дательных температур горного массива и шахтного воздуха возможно их частичное или полное перемерзание в зависимости от технологии формирования и интенсивности ведения горных работ. Такие условия формирования массивов имеют место на подземном руднике «Айхал», где ввиду неудовлетворительных результатов опытно-промышленного опробования систем с обрушением потребовался срочный переход на системы разработки с закладкой выработанного пространства при недостроенном руднике, в том числе отсутствии калориферной установки по подогреву шахтного воздуха.

Математическим моделированием и экспериментальными исследованиями выявлены основные закономерности изменения свойств закладочных массивов, твердеющих в морозных условиях, а также в условиях знакопеременных температур. Установлено следующее:

• прочность закладки как в замороженном, так и в талом состоянии не зависит от ее влажности;

• процесс набора прочности в первичных выработках при отработке смежной заходки под воздействием морозного воздуха приостанавливается (рис. 5), а затем возобновляется под действием теплообменных процессов с закладоч-ныммассивомвторичных заходок;

• прочность закладки в замороженном, а затем в оттаявшем состоянии равна прочности закладки до замораживания (рис. 6);

• два цикла попеременного замораживания и оттаивания закладочных массивов не приводят к деструкции массивов;

• прочность закладки в замороженном состоянии выше прочности закладки в талом состоянии;

• прочность закладочного массива в замороженном состоянии, независимо от его прочности до замораживания, в месячном возрасте достигает показателей, характерных для нормальных условий твердения.

Формирование закладочных массивов с заданными свойствами в морозных шахтных условиях обеспечивается при начальной температуре горного массива не менее минус 10 °С; закладочной смеси - не менее +9 °С; температуре шахтного воздуха не менее минус 15 °С; возведении массива единовременно под кровлю; теплоизоляции со стороны перемычки. Противоморозные добавки не требуются.

Рис. 5. Динамика изменения температуры закладочного массива первичных заходок на контакте при сроках обнажения 7 (кривая 1), 14 (кривая 2) и 28 сут (кривая 3)

Время, сут

В"*?? <»г" .«ЯВшн жшЛИШШПМШ

—юрда львыв условия твердения

■ '2- замораживание через 7 суг^образщл

мерзлые -Ж-»3-то*е , образца талые

■••4 - замор ожнваню через 14 сут.,образцы

мерзлые ■ ■ ■ 5 - то же, образцу талые

■ ♦ "6 - замор аэкнваяе через 28 сут .»образцы

мерзлые ■А-7- замор еживаню через 28 сут., образцы

талые ' • '■ 8 - замор аживание через 60 сут .»образцы

мерзлые " * "9- замор аживаню через 60 сут., образцы

тальк

Время твердения ,сут

Рис. б. Динамика набора прочности закладочного массива в различных фазовых состояниях и условиях твердения

Результаты исследований свидетельствуют: свойства закладочных массивов одного и того же вещественного состава существенно изменяются в зависимости от условий их возведения в процессе развития добычных работ. Это необходимо учитывать при обосновании закладочных работ. От этого зависит безопасность и интенсивность ведения горных работ.

Анализ и обобщение температурных и технологических условий формирования закладочных массивов, а также результаты исследований позволили классифицировать условия возведения искусственных массивов на типовые геотермические зоны. В качестве основных классификационных признаков приняты внешние (по отношению к искусственному массиву) параметры, наиболее суще-

ствснно влияющие на интенсивность его саморазогрева и охлаждения: температура горного, искусственного массивов и шахтного воздуха, соленасыщенность пород (рис. 7). Выделены пять геотермических зон: I — отрицательная температура незаселенного горного массива и шахтного воздуха; II — отрицательная или низкая положительная температура соленасыщенного горного массива, низкая положительная температура шахтного воздуха; III — отрицательная или низкая положительная температура незасоленного горного массива, низкая положительная температура шахтного воздуха; IV — температура незасоленнош горного массива и шахтного воздуха близка температуре нормальных условий; V — температура горного массива и шахтного воздуха не влияет на условия возведения массива, условия твердения близки к адиабатическим.

,3

Первая геотермическая зона (I)

рудничный воздух: -15....0°С

ХЕ

N4 Ч^Ч

Четвертая геотермическая зона (IV) рудничный воздух: +15"С

Вторая геотермическая зона (II)

рудничный воздух: +8®С

К \Ш ;х

Шщ

Пятая геотермическая зона (V)

рудничный в о тух: не влияет

Третья геотермическая зона ЯП)

рудничным воздух: +8°С

V

■5...+ "С //

• твердеющал закладка

Рис. 7. Схемы к классификации геотермических зон твердения закладочных массивов при развитии горных работ во времени и в пространстве кимберлитовых трубок при контакте массива:

1 — с воздухом через перемычку; 2-е кимберлитом; 3 — с незаселенной вмещающей породой; 4-е твердеющей закладкой; 5-е галогенными породами

С целью оперативного прогноза прочности формируемых закладочных массивов в геотермических зонах экспериментально установлена взаимосвязь между температурой и соответствующей ей прочностью.

Для определения температуры в периферийной части закладочных массивов различных типов ( цементные, малоцементные, клинкерные, малоклинкерные, бесклинкерные на основе негашеной извести) в геотермических зонах 1-У методами математического планирования расчетов и статистической обработки их результатов получены зависимости вида:

Т, =Ь0+Ь1Тгя+Ь2Т,„+ЬуВт+ЬМЬ5ТтТ,н+Ь6Т1НВг+Ь7Тп,к+Ь»Т^Вг +Ь9ТШ и+ъ^, (2) где Т, — средняя или текущая температура закладочного массива в расчетной точке через t суток твердения; 60 ... Ьщ - эмпирические коэффициенты, полученные с использованием математической обработки результатов расчетов. Диапазон изменения факторов Г™, Тш, Вя, А и соответствующий присвоенный им уровень представлены в табл. 3.

Таблица 3

Диапазон изменения факторов, влияющих на температуру закладочного массива

Фактор Условное обозначение Уровень варьирования*

верхний, +1 средний, 0 нижний, -1

Начальная температура горного массива, "С Тгн +3/+25 -1/+17.5 -5/+10

Начальная температура свсжсуложснной закладки, "С Тт +40/+40 +21/+21 +2/+2

Расход тепловыделяющего компонента на 1 м* закладки, кг: портландцемента (клинкера) негашеной извести вт •ВпМ вя 300/300 200/200 200/170 150/120 100/40 100/40

Мощность единовременно возводимого искусственного массива, м h 5,0/5,0 3,0/3,0 1,0/1,0

*В числителе - уровень для геотермических зон I, II и III, в знаменателе — для зон IV и V.

Методом оценки значимости коэффициентов Ьо — Ью для каждой из геотермических зон и типа закладочной смеси формула (2) приведена к упрощенному виду. Например, для условий III геотермической зоны зависимость (2) для закладочных массивов на основе цемента или молотого клинкера имеет вид:

Г7=16,34+2,42Ггн+9,35Гзн+4,495п(к)+0,77ГМ15п(к)+0,42ГзнА; (3)

Г23=8,48+2,83 Гга+3,33 Гзн+2,415п(к)+0,82А+0,74ГЗНА+0,475п(к)й; (4) для бесклинкерных закладочных массивов:

Г,=49,88+0,62Гга+13,63Яя+0,13 А-0,13 ГгнЯ„-0,13 ГгаА-0,13 В„А; (5)

Г2=33,63+1,75^+8,385„+1,00А-0,13 Tnh+0,25BHh; (6)

Г'з=25,00+2,25Ггн+6,25Ди+1,75А+0,50В„А; (7)

Г7=14,25+2,75Ггн+3,75Ди+3,50А-0,25ГгнДи+ДиА; (8)

Г14=8,00+3,00Гга+2,00Ди+3,75А+0,25 Г™ Ä„+l ,25Д„А; (9)

Г28=4,00+З)00гп1+5И+2,50Л+0,50ГГНА+5ИА. (10)

Твердение закладочных массивов в условиях геотермической зоны I аналогично условиям зоны III, если процесс не сопровождается фазовым переходом.

Для условий геотермической зоны V зависимость (2) для закладочных массивов на основе цемента или молотого клинкера имеет вид:

77=40,10+23,507;н+10,60Яп(к)+1,70Г3А w; (11)

728=42,30+0,307Vh+ 18,80Гзн+11,70Вп w+0,30r,A w; (12)

для бесклинкерных закладочных массивов:

Т'у=58,80+15,50ЯИ; (13)

Г 2=59,50+14,80Я„; (14)

V 7=59,10+14,805и; (15)

Т 14=57,20+0,307^+14,гоДгЮ.ЮГпА,; (16)

Г 28=51,00+0,607^+12,80Я„, (17)

где T-j, Гга — средняя температура закладочного массива в расчетной точке (периферийная часть массива) в первичных выработках за расчетные периоды 7 и 28 сут; Т\, 7*2, Т , Т*14 и 7"28 - текущая температура закладочного массива в расчетной точке (периферийная часть массива) в возрасте твердения соответственно 1,2, 7,14 и 28 сут.

При расчете параметров температуры закладочного массива по зависимостям (3) — (17) в формулы подставляются не абсолютные значения факторов, а присвоенный им уровень (см. табл. 3).

Для выявления количественных показателей влияния температуры на прочность закладочного массива проведены специальные лабораторные эксперименты. В лабораторных условиях изготовлялись образцы и хранились при различных фиксированных температурах, например, +2, +8, +20, +50 °С. В установленные сроки формирования закладочного массива определены прочностные параметры закладки и температура массива в соответствующих условиях подземных рудников по зависимостям (3) — (17). Таким образом, установлены парные корреляционные зависимости относительной прочности закладки в процентах от марочной прочности для разных сроков твердения от средней или текущей температуры закладочного массива. Например, в диапазоне температур 2 °С<Г<40 °С зависимость относительной прочности цементной закладки в возрасте 7 и 28 сут от температуры имеет вид:

стт= -0,0325Г27+2,8296Г7+16,022; (18)

о28= -0,0448 Г228+2,9279Г28+ 60,446; (19)

для клинкерной закладки:

а7=13,6771п(Т7)+3,164; (20)

8 09 /е'.31<Г28-2)/38

028=52+64/е ' . (21)

Относительная прочность бесклинкерной закладки зависит от текущей температуры массива и рассчитывается по формуле

а28=Дао*1 +До1+2+Да2+7+Ао7+14+Да14+28. (22)

где а7, а28 - относительная прочность цементной, клинкерной или бесклинкерной закладки, % от марочной прочности (прочность закладки при твердении в нормальных

условиях в возрасте 28 сут) за расчетный промежуток времени, например 7 или 28 сут твердения; Tq, — средняя температура закладочного массива в расчетной точке (периферийная часть массива) в первичных выработках за расчетный период 7 или 28 сут; До0+1+Аа1+2+Да2+7+Да7+14+Дст14+28 - увеличение относительной прочности бесклинкерной закладки за периоды 0-1, 1-2, 2-7, 7-14 и 14—28 сут соответственно при текущих температурах твердения в возрасте 1, 2, 7, 14 и 28 сут (табл. 4).

Таблица 4

Матрица для расчета относительной прочности бесклинкерной закладки

№ п/п Температура твер- Ол дения, С Относительная прочность закладки (% от марочной) при твердении в течение

1 сут 2 сут 3 сут 5 сут 7 сут 14 сут 28 сут

1 70 50 120 173 250 269 315 350

2 50 35 79 105 150 211 268 315

3 40 18 35 50 125 145 200 250

4 30 10 20 32 65 78 128 171

5 20 0 7 18 20 27 68 100

6 14 0 0 12 14 19 51 77

7 8 0 0 5 6 10 35 54

8 2 0 0 0 0 5 15 45

Исследованием влияния теплоты, выделяемой закладочным массивом, на

охлажденный горный массив установлено, что под действием теплоты от закладки положительные температуры через 1 мес распространяются в горный массив максимум на 3,5 м. Размер зоны растепления мерзлого горного массива меньше, поскольку часть теплоты расходуется на фазовый переход. Растепление горного массива в результате длительного комплексного воздействия теплоты не только от закладочных работ, но и от работающей горной техники, вентиляции и других факторов, безусловно, происходит.

Известно, что растепление мерзлого массива снижает его устойчивость в 2 раза (рис. 8). Деструкционные процессы сопровождаются фазовым переходом льда в воду. При отсутствии фазового перехода прочностные свойства горных пород не меняются.

На исследуемых кимберлитовых трубках многолетнемерзлые породы в основном отработаны карьерами. В зоне подземных работ горный массив, хотя и имеет отрицательную температуру, но ввиду соленасыгценности находится в охлажденном состоянии. Следовательно, он не подвержен разупрочнению под действием тепла. Это положение учтено при обосновании параметров очистных и закладочных работ.

Чтобы минимизировать негативное взаимовлияние саморазогревающихся закладочных и горного массивов в криолитозоне месторождений, рекомендовано не рассредоточивать фронт очистных работ по всей кимберлитовой трубке в плане, а последовательно отрабатывать группы из 5-12 заходок.

22

Рис. 8. Влияние температуры на прочность горной породы: 1-7-с влажностью 1; 3; 0,5; 0,25; 2; 4; 5% соответственно (данные Н. К. Звонарева)

-Чй -10 М .10 о 10 20 30

Температура °С

При этом сокращается время контакта закладочного и горного массивов, что обеспечивает более благоприятные температурные условия твердения закладки во вторичных выработках и снижает степень растепления междукамерных целиков. Число заходок в группе определено расчетным путем с учетом: срока набора нормативной прочности в стенках закладочных массивов выработок первой очереди; максимально возможной степени саморазогрева искусственных массивов в смежных ( первичных) выработках в момент обнажения их в стенке (при этом горный мерзлый массив минимально растеплен, а следовательно, и разупрочнен); минимизации простоя очистных комплексов; обеспечения требуемой интенсивности отработки слоя в целом.

В условиях мерзлого горного массива для обеспечения безопасности горных работ рекомендован трехстадийный порядок отработки заходок в группе. В разупрочненном растепленном рудном массиве устойчивость целиков обеспечивается порядком их отработки, при котором ширина целиков должна быть в 2 раза больше ширины очистных заходок. В условиях охлажденного горного массива, когда фазовый переход отсутствует и разупрочнения не происходит, рекомендован двустадийный порядок отработки заходок в пределах слоя. При этом закладочный массив в каждой второй заходке формируется в его ненесущей части (рис. 9) в условиях повышенных температур IV или V геотермической зоны, что способствует экономии цемента и снижению стоимости возведения закладочного массива.

Исследованиями доказано, что достижение требуемой нормативной прочности закладочных массивов в расчетные сроки твердения и их безопасное обнажение в криолитозоне месторождений, в том числе при отрицательной темпе-

ратуре шахтного воздуха, обеспечивается заданными темпами их саморазогревания и охлаждения.

Рис.9. Распределение температуры в закладочном массиве при извлечении заходок второй очереди: 1, II, III - закладочные массивы в возрасте 5, 2 и 60 сут соответственно

В соответствии с установленными закономерностями взаимовлияния геотермических полей горного и закладочного массивов разработаны технологические рекомендации по возведению искусственных массивов в геотермических зонах:

• I геотермическая зона — формирование закладочного массива единовременно, под кровлю, не допуская контакта с морозным воздухом;

• II геотермическая зона — формирование закладочного массива с повышенным расходом вяжущего, восполняющим снижение температуры закладки в контакте с морозными и охлажденными соленасыщенными породами;

• III геотермическая зона — формирование закладочного массива с повышенным расходом вяжущего, восполняющим снижение температуры закладки в контакте с мерзлыми породами или породами с низкой положительной температурой (горный массив не засолен);

• IV геотермическая зона — формирование закладочного массива с расходом вяжущего, назначенным для нормальных условий твердения;

• V геотермическая зона — формирование закладочных массивов с минимальным для данной нормативной прочности расходом вяжущего.

Для обеспечения требуемой интенсивности, безопасности и эффективности отработки ограниченных в плане кимберлитовых тел в геотермических зонах месторождений следует вести мониторинг температуры горного массива в районе закладочных работ на глубину не менее 1,5 м от обнажения. При существенном

изменении температуры целесообразно присваивать условиям твердения закладочных массивов соответствующую геотермическую зону и адекватно корректировать технологические решения.

На практике условия ведения горных работ в криолитозоне не всегда позволяют выполнять рекомендации по оптимизации закладочных работ в части максимального использования теплоты при твердении закладки посредством формирования вновь закладываемых массивов в контакте с саморазогретыми. В этом случае для повышения устойчивости искусственной кровли при нисходящем порядке выемки рекомендуется расположение заходок под углом друг к другу в смежных по высоте слоях. При этом, в отличие от соосного расположения заходок, снижается негативное влияние на устойчивость искусственной кровли менее прочной периферийной части закладочных массивов и происходит перераспределение нагрузки на более прочную центральную часть. Данное положение особо значимо для бесклинкерных и малоклинкерных закладочных массивов, наиболее восприимчивых к температурным условиям твердения.

Для определения параметров добычных работ при разработке месторождений системами разработки с закладкой выработанного пространства выведен алгоритм (рис. 10) и на его основе разработана методика обоснования параметров очистных и закладочных работ с учетом взаимовлияния закладочного и горного массивов. Данная методика и сформулированные технологические рекомендации использованы при проектировании и внедрены в производство на рудниках «Интернациональный», «Айхал» и «Мир», а также учтены при обосновании концепции подземной разработки кимберлитовой трубки «Удачная ».

Закладочные смеси на основе негашеной извести, технология их производства, транспортирования и укладки в выработанном пространстве внедрены в проект подземного рудника «Айхал» (рис. 11). Рекомендуемая технология формирования бесклинкерных искусственных массивов на руднике «Айхал» включает последовательное развитие фронта горных работ группами заходок при трехстадийном порядке отработки заходок в группах (рис. 12).

Экономическая оценка технологии возведения закладочных массивов на основе цементной и бесклинкерной закладки на основе негашеной извести выявила существенные преимущества использования составов на основе извести: себестоимость возведения таких закладочных массивов в 2 раза ниже чем цементных (табл. 5).

Обоснование наиболее значимых начальных параметров, влияющих на температуру закладочных массивов и диапазона их изменений

х

Мониторинг технологии отработки кимберлитовых

трубок системами с закладкой выработанного пространства

Разработка матрицы планирования расчётов

Т

Разработка математической Додели для расчета температурного режима

закладочного и горного массивов

именование исходных данных для теплотехнических расчетов

Выполнение расчётов с фиксированием данных по температуре е различных точках массивов в заданные сроки твердения

Обработка результатов расчетов методом математической статистики

разработка лолиномной зависимости температуры массива от наиболее значимых параметров (начальная температура закладки, горного _массива и тл.1_

Достаточна ли точность аппроксимации?

Увеличить количество _расчетов

^ гЗаУ

Обоснование геометрических параметров расчётной математической модели закладочного и горного массивов с детализацией их проблемных зон

Обоснование

нормативной прочности

закладочных массивов

Математическое планирование экспериментов

изготовление образцов м| закладочных смесей

Обоснование тепловых полей закладочного массива

Обоснование

изотерм растепления горного массива

Обоснование прочностных

полей закладочного массивов

Опытно-промышленная проверка основных результатов по температуре и прочности закладочного и горного массивов в условиях подземных рудников

Обоснование параметров очистных и закладочных работ с учётом взаимовлияния закладочного и горного массивов

□Ё

лранение ооразцов при различных фиксированных температурах

Испытание образцов на прочность при сжатии

I

Достаточна ли точность 1ппррксимации7

Щ}

Разработка полиномных и

логарифмических зависимостей прочности закладочного массива от температуры твердения

I

Увеличить количество экспериментов

Рис.10. Алгоритм обоснования параметров очистных и закладочных работ с учетом взаимовлияния закладочного и горного массива

Рис. И. Постоянный закладочный комплекс подземного рудника " Ай-хал" по производству бесклинкерных закладочных смесей на основе негашеной извести

1 - крытый холодный склад туфа и гипса;

2 - бункерный склад извести;

3 - крытый холодный склад ЛСТ;

4 - шахтная печь;

5 - галерея;

6 - элеваторный участок;

7 - участок помола;

8 - участок переработки туфа

и приготовления закладки;

9 - участок закладочных скважин;

10 - резервный участок цемента

Рис. 12. Рекомендуемый порядок организации добычных и закладочных работ на руднике «Айхал»: а — отработка от центра к флангам группами из 5-8 заходок; б -диагональное расположение заходок в смежных слоях

Таблица 5

Сравнительные показатели возведения закладочных массивов_

Показатели Закладка на основе

цемента извести

Объем добываемой руды, % 100 100

Объем производства закладочных смесей, % 100 93

Производственная себестоимость, % к базовому варианту 100,0 42,8

Распределение основных статей затрат в производственной себестоимости, %:

сырье и основные материалы 77,1 47,5

электроэнергия 3,7 10,1

природный газ 0 2,9

заработная плата 5,0 12,7

амортизационные отчисления 3,6 11,1

Расход портландцемента на закладочные работы, % 100 0

Капитальные вложения, % к базовому варианту 100,0 163,9

Всего затрат на производство закладочных смесей, % к базовому варианту 100,0 49,6

В апреле 2005 г. на руднике «Айхал» введен в эксплуатацию временный закладочный комплекс (рис.13), построенный с учетом внедренных в проект технических решений. Закладочные работы выполняются при отрицательных температурах шахтного воздуха и горного массива. Рекомендованные составы и технологии возведения искусственного массива обеспечивают требуемые прочностные и технологические характеристики. Например, по данным от 15.03.06 г.,

27

температура горного массива в районе закладочных работ составляла минус 3,2 °С, шахтного воздуха минус 4 °С, закладочных массивов, обнажаемых в стенках, — от 0 до +5 °С. Прочность закладочного массива в месячном возрасте составила 5-7 МПа.

Рис.13. Временный закладочный комплекс рудника «Айхал»

На руднике «Удачный» также предложено формировать закладочный массив на основе негашеной извести. Учет условий формирования в геотермических зонах позволил рекомендовать двустадийный порядок отработки в слое группами из 6 заходок шириной по 5 м. Такой порядок отработки обеспечивает снижение расхода негашеной извести на закладочные работы на 25,8 % (рис. 14) по сравнению с базовым вариантом, предусматривающим распределение горных работ по всей площади трубки.

Рис.14, Экономия расхода тепловыделяющего компонента при формировании закладочных массивов из смеси на основе цемента (1—6) и на основе негашеной извести (7, 8) с учетом геотермических зон:

1-3, 7,8- при ширине выработок 5 м и четырехстадийном (7), трехстадийном (2, 7) и двухста-дийном (3,8) порядке отработки заходок в слое; 4-6 — при двустадийном порядке отработки и ширине выработок первичных 5 м и вторичных 6 м (4), первичных 5 м и вторичных 7 м (5), первичных 4 м и вторичных 5 м (б)

В рекомендуемом варианте экономия вяжущего обусловлена более благоприятными условиями твердения искусственных массивов в заходках второй очереди при локализации закладочных работ в слое.

На месторождении «Мир», условия разработки которого характеризуются наличием подземных агрессивных рассолов и мощных пластов галогенных пород, предложено возводить коррозионностойкие закладочные массивы на основе цеолитоцементных композиций, т. к. сырье для производства известкового вяжущего отсутствует. Рекомендованы двустадийный порядок отработки заходок в слое и формирование закладочных массивов с помощью изолирующих, промежуточных и ограждающих перемычек при диагональном взаиморасположении заходок в смежных по высоте слоях (рис. 15).

В проект рудника «Мир» внедрена технология производства закладочных смесей на основе привозного клинкера и диабазовых пород (мельничный способ производства), а также малоклинкерных спецсоставов на основе местных цеоли-товых пород. Снижение себестоимости закладочных смесей при использовании привозного клинкера вместо привозного цемента составляет 15 %. Малоклинкерные составы закладочных смесей характеризуются высокой водоудерживаю -щей способностью, низкой абразивностью, высокой коррозионной стойкостью по отношению к галогенным породам и рассолам водоносного горизонта.

С учетом геотермических зон твердения закладочных массивов на основе цементных и клинкерных закладочных смесей установлена оптимальная схема формирования искусственных массивов при слоевой системе разработки с нисходящей выемкой: двустадйный порядок отработки заходок в слое; ширина выработок 5 м; мощность несущего слоя 1,5 м. При этом экономия цемента для возведения закладочных массивов составит 11 % (см. рис. 13) по сравнению с базо-

Рис. 15. Схема диагонального взаиморасположения заходок в смежных по высоте слоях при двустадийной выемке на руднике «Мир»

вым вариантом, предусматривающим трехстадийный порядок отработки и мощность несущего слоя 1 м.

На руднике «Интернациональный» с целью сокращения расхода цемента (затраты на цемент составляют в среднем 70 % стоимости закладочных смесей) при производстве закладочных работ внедрена технология формирования твердеющих массивов с помощью системы перемычек — изолирующих, ограждающих и промежуточных (рис. 16), что позволило получить суммарный экономический эффект 7,6 млн руб/год.

Рис.16. Схема расположения перемычек различного назначения при формировании закладочных массивов: а, б, в, г — взаиморасположение разрезных штреков в смежных по высоте слоях (нижний слой — справа верхний слой - слева

На подземных рудниках «Интернациональный» и « Айхал» внедрены также усовершенствованные методы контроля качества возводимых искусственных массивов. Для определения прочности искусственного массива по разработанному рас-четно-фактическому методу образцы-кубы, заформованные в процессе производства закладочных смесей (на выходе из смесителя), хранятся в нормальных условиях и испытываются на одноосное сжатие. Установленная прочность образцов, умноженная на коэффициент адаптации к условиям геотермических зон соответствует прочности возведенного одновременно с изготовлением образцов закладочного массива. Коэффициенты адаптации определяются отношением прочности закладочного массива, твердеющего в условиях подземного рудника ^ к прочности образцов закладки, хранящихся в нормальных условиях твердения. При этом прочность закладочного массива при температуре, рассчитанной по

формулам (2) - (17) оценивается по зависимостям (18) - (22). По мере наработки фактических данных по прочности закладочных массивов, выявленной с помощью кернового опробования, коэффициенты адаптации уточняются. Значения коэффициентов адаптации для условий рудника «Интернациональный» приведены на рис. 17. По сравнению с керновым опробованием, разница в результатах оценки прочности закладочного массива предложенным неразрушающим рас-четно-фактическим методом не превысила 20 %.

1,40 1,35

f U0

S 1,20

I 1'15

§■ 1,10 1,05

!- 1,00

о 0,95

§ 0,90

5 0,85

§ 0,80

8 О'75

Ü 0,70 0,65 0,60

1

X

4

Рис. 17. Коэффициенты адаптации прочности закладки, твердеющей В нормальных условиях, к прочности закладки, твердеющей в условиях подземного рудника « Интернациональный»:

1 - время твердения 3 сут; 2-1 сут; 3 14 сут; 4- 28 сут

100 150 200 250 300 350 400 450 500 550

Расход цемента, кг/м1

Суммарный годовой экономический эффект, полученный от внедрения предложенных технологий возведения закладочных массивов на подземных рудниках «Интернациональный», «Мир» и «Айхал» и подтвержденный актами внедрения в проекты и горное производство, составляет 215,8 млн руб в ценах 2004 г. Эффект достигнут за счет снижения стоимости и расхода вяжущих при производстве закладочных смесей и возведении закладочных массивов, в том числе сокращении затрат на возведение участков закладочного массива с повышенной прочностью с помощью перемычек различного назначения; снижения объемов потребления закладочных смесей за счет возведения безусадочных закладочных массивов на основе негашеной извести; сокращения объемов буровых работ на опробование прочности закладочного массива; увеличения интенсивности горных работ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации, являющейся завершенной квалификационной работой, дано решение совокупности актуальных научно-технических задач по созданию технологии закладки выработанного пространства в экстремальных климатиче-

ских и сложных горно-, гидро, крио- и геологических условиях коренных алмазных месторождений, что имеет важное экономическое значение. Сформирован новый научно-методический подход к управлению термокинетикой твердения закладочных массивов в условиях криолитозоны, созданы способы возведения закладочных массивов на основе предложенных составов, разработана методика обоснования параметров технологии формирования закладочных массивов. Основные научные и практические результаты заключаются в следующем:

1. Обобщены основные особенности разработки кимберлитовых трубок. Выполнен анализ теории и практики использования систем разработки с закладкой выработанного пространства на отечественных и зарубежных рудниках. Научно обоснованы основные направления развития технологии закладочных работ. Сформулированы требования к параметрам закладочных смесей и массивов определяющие: возможность снижения нормативной прочности закладочного массива в стенках и кровле выработок на 30 % при комбайновой отбойке руды по сравнению с взрывной отбойкой; необходимость увеличения прочности закладочного массива в почве выработок в 2,3-3,5 раза при массе комбайнов 80120 т; высокую устойчивость закладочных массивов к негативному воздействию соленасыщенных горных массивов и подземных высокоминерализованных вод с отрицательной температурой.

2. Исследованы и систематизированы свойства местных материалов с целью поиска эффективных технологий производства закладочных смесей и формирования искусственных массивов. Разработаны разнотипные составы закладочных смесей на основе различных заполнителей (диабазовых пород, мелкозернистых песков, туфовых пород, хвостов обогащения) и вяжущих: бесклинкерные на основе местного известково-алюмосиликатнош вяжущего; цементные (привозной портландцемент); клинкерные (привозной клинкер); малоцементные или малоклинкерные (часть цемента или клинкера замещены местными минеральными добавками). Установлено , что закладочные массивы, сформированные из твердеющих композиций цеолитоцементного или известково-алюмосиликатного составов, имеют высокую коррозионную стойкость по отношению к агрессивным высокоминерализованным подземным водам. Коэффициент коррозионной стойкости увеличивается с 0,73 до 0,81—1,12 при его нормативном значении не менее 0,8.

3. Рекомендовано эффективное средство саморазогревания закладочных массивов — негашеная известь, использование которой позволяет снизить расход тепловыделяющего компонента закладочных смесей в 1,5-2 раза. С целью увеличения прочности закладочного массива негашеную известь рекомендовано комбинировать с природными активными материалами (цеолиты, туфы) или материалами, активированными в процессе термообработки (мергели, глины, хвосты обогащения кимберлитовых руд, хвосты обогащения россыпных алмазных месторождений, доменные шлаки), при этом прочность закладочного массива возрастаете 5—10 раз. Стоимость возведения закладочных массивов на основе негашеной извести в 2 раза ниже, чем на основе привозного портландцемента.

4. Разработано средство управления термокинетикой гидратации негашеной извести и закладочных смесей на ее основе, обеспечивающее их транспортабельность, саморазогревание и твердение в экстремальных условиях алмазных месторождений — затворение смесей не водой, а малоконцентрированным раствором флегматизатора, например, лигносульфоната технического, что позволяет замедлить реакцию гидратации на 30—40 мин.

5. Обоснована необходимость классификации условий твердения закладочных массивов в процессе развития очистных и закладочных работ в криоли-тозоне по температуре горного и искусственного массивов, шахтного воздуха и соленасыщенности кимберлита и вмещающих пород. Условия дифференцированы на пять геотермических зон: I — отрицательная температура незаселенного горного массива и шахтного воздуха; II — отрицательная или низкая положительная температура соленасьпценного горного массива, низкая положительная температура шахтного воздуха; III — отрицательная или низкая положительная температура незасоленного горного массива, низкая положительная температура шахтного воздуха; IV - температура незасоленного горного массива и шахтного воздуха близка к температуре нормальных условий; V - температура горного массива и шахтного воздуха не влияет на условия возведения закладочного массива, условия твердения близки к адиабатическим.

6. Установлены новые зависимости температуры твердения закладочных массивов различного вещественного состава в геотермических зонах от основных факторов, определяющих степень их саморазогревания и охлаждения: начальной температуры горного массива и закладочной смеси; доли тепловыделяющего компонента в составе закладки; мощности возводимого слоя. Эти зави-

симости используются для определения прочности закладочного массива в различных температурных условиях геотермических зон на основе установленных уравнений связи прочности и средней либо текущей температуры закладочного массива в период твердения. Например, прочность закладочного массива одного и того же цементного состава в условиях V геотермической зоны в 2 раза выше, чем в условиях III геотермической зоны, а бесклинкерного состава — в 8 раз.

7. Раскрыт механизм твердения закладочных массивов в условиях знакопеременных температур, заключающийся в увеличении прочностных параметров при замораживании в среднем в 2-3 раза в зависимости от сроков замораживания и отсутствии деструкции при оттаивании с сохранением первоначальной прочности до замерзания.

8. Разработаны технологические решения по формированию закладочных массивов, базирующиеся на снижении негативного взаимовлияния саморазогретого закладочного массива и горного массива, имеющего отрицательную или низкую положительную температуру. Рекомендовано концентрировать добычные работы в группы из 5-12 заходок при двустадийном порядке отработки за-ходок в условиях охлажденного горного массива и трехстадийном - в условиях мерзлого массива, при этом ширина целиков должна в 2 раза превышать пролет очистных заходок. Реализация решений позволила снизить расход тепловыделяющего компонента в составах закладочных смесей на 11 % при использовании портландцемента и на 25,8 % при использовании негашеной извести.

9. При нисходящем порядке выемки рекомендовано расположение заходок в смежных по высоте слоях под углом не менее 60° друг к другу, что обусловлено образованием в криолитозоне разнопрочной, а в ряде случаев, и разнофазовой структуры закладочных массивов. Прочность бесклинкерных закладочных массивов при отсутствии фазового перехода увеличивается от периферии к центру массива в 1,5-3 раза, а при частичном перемерзании на контакте с мерзлым массивом прочность на периферии массива увеличивается в 2-3 раза.

10. Разработана методика обоснования параметров очистных и закладочных работ с позиций возведения закладочного массива в условиях криолитозоны месторождений с учетом температуры твердения закладочных массивов различного вещественного состава и ее влияния на прочность закладочного массива в условиях геотермических зон, а также фазового состояния горного и искусственного массивов. Реализация методики осуществлена при обосновании параметров

технологии закладочных работ на рудниках « Айхал», «Интернациональный», «Мир».

11. Разработаны типовые технологические схемы производства цементных, малоцементных, клинкерных, малоклинкерных и бесклинкерных твердеющих смесей. По сравнению с цементными составами использование клинкера позволяет снизить стоимость закладочных смесей на 15 % за счет замены цемента, гидратирующегося в процессе длительного транспортирования и хранения. Применение малоцементных и малоклинкерных композиций на основе цеолитовых пород снижает потребность в цементе на 15-30 % и увеличивает коррозионную стойкость в 1,1-1,5 раза. Бесклинкерные закладочные смеси на основе негашеной извести позволяют сократить сроки обнажения закладочных массивов по сравнению с цементными в 3 раза, улучшают свойства массива в части отсутствия во-доотделения, усадки и снижают стоимость возведения закладочных массивов в 2 раза за счет замены привозного портландцемента местным известково-алюминатным вяжущим и снижения потребления закладочных смесей на 7 % за счет исключения дозакладки.

12. Технологии возведения закладочных массивов внедрены в проектные решения и производство горных работ на подземных рудниках «Интернациональный», «Мир», «Айхал». Реализация технологий производства и транспортирования цементных, клинкерных, малоклинкерных и бесклинкерных закладочных смесей на основе негашеной извести, формирования искусственных массивов в условиях криолитозоны месторождений, а также методов контроля качества сформированного массива позволила получить совокупный годовой экономический эффект, подтвержденный актами внедрения в проекты и горное производство, в размере 215,8 млн руб в ценах 2004 г.

13. Реализовано научно-методическое обеспечение технологий формирования закладочных массивов в виде изданных технологических инструкций и технологических регламентов на производство закладочных работ на рудниках «Айхал» и «Интернациональный».

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах. Монографии

1. Полезные ископаемые Сунтарского района и перспективы их промышленного освоения/А. Ф. Сафронов, К. Е. Колодезников, П. Г. Новгородов, А. Н. Монтянова и др. — Якутск: ЯФ ГУ, Изд-во СО РАН, 2004. - 150 с.

2. Монтянова А. Н. Формирование закладочных массивов при разработке алмазных месторождений в криолитозоне. — М.: Горная книга, 2005. — 597 с. — Библиогр.: с.584-594. - 1500 экз. - ISBN 5-98672-014-8 (в пер.).

Статьи

3. Монтянова А. II, Каткова Л. Ю. Бесцементная твердеющая смесь на основе обожженных пород вскрыши / Физические процессы горного производства: Материалы Все-союз. науч. конф. вузов СССР с участием НИИ, Моск. горн, ин-та. — М., 1991. —С. 209.

4. Монтянова А. Н. Бесцементные и малоцементные закладочные смеси для подземных рудников AK «AJIPOCA» // Актуальные проблемы разработки кимберлитовых месторождений: современное состояние и перспективы развития: Сб. докл. Международной науч.-практич. конф. «Мирный-2001». — М.: Издательский дом «Руда и металлы», 2002. - С. 258-266.

5. Монтянова А. Н. Взаимовлияние закладочных и горных массивов в криолитозоне кимберлитовых трубок // Комбинированная технология: масштабы и перспективы применения: Материалы Международной науч.-техн. конф. «Магнитогорск — Учалы-2005». - Магнитогорск, 2005. - С. 72-74.

6. Выбор технологии отработки трубообразных рудных тел / К. Ш. Подмарев, Г. П. Балакин, Б. П Дробот, П. П. Прокопенко, Н. П. Крамсков, А. Н. Монтянова // Изыскание эффективной технологии добычи руд цветных металлов: Сб. науч. тр. - Свердловск, 1985.-С. 49-55.

7. Монтянова А. Н., Севастьянова Л. И., Камаева М. И. Вяжущее для приготовления закладки / Комплексное освоение недр и рациональное использование минеральных ресурсов. - Якутск: ИЩС ЯФ АН СССР, 1984. - С.24-26.

8. Монтянова А. Н. Закладочные смеси для коренных алмазных месторождений Якутии // Подземная разработка мощных рудных месторождений: Межвуз. сб. науч. тр. -Свердловск: ИЗД. УПИ, 1988. - С.124-130.

9. Монтянова А. Н. Изыскание оптимальных составов закладочных смесей на основе местных материалов // Проблемы горного дела Севера. - Якутск: ИЩС ЯФ АН СССР, 1982.-С. 9.

10.Монтянова А. N. К вопросу сокращения расхода цемента для закладочных и тампо-нажных работ // Колыма, 1983. - № 2. - С. 14-16.

11. Монтянова А. Н. Коррекция составов закладочных смесей на основе вскрышных пород // Комплексное освоение недр и рациональное использование минеральных ресурсов. - Якутск: ИГДС ЯФ АН СССР, 1984. - С. 22-24.

12.Монтянова А. Н., Каткова Л. Ю. Коррозионностойкая закладочная смесь для подземного рудника «Интернациональный» // Подземная разработка мощных рудных месторождений: Межвуз. сб. науч. тр. — Свердловск: ИЗД. УПИ, 1991. - С. 153-157.

13.МонтяноваА. H. Малоцементная закладка на основе активных минеральных добавок // Строительные материалы, 1988. - № 6. - С. 21-22.

14.Монтянова А. Н. Обоснование составов твердеющей закладки для алмазодобывающих предприятий Якутии // Горный информационно-аналитический бюллетень, 2003. — №5. -С. 41-44.

15.МонтяноваА. Н, Обоснование технологии формирования твердеющих искусственных массивов при подземной разработке коренных алмазных месторождений в криоли-тозоне // Горный информационно-аналитический бюллетень, 2003. - № 6. - С. 35-37.

16.Монтянова А. Н. Опробование бесцементных закладочных смесей на алмазодобывающем руднике «Айхал» // Горный журнал, 2002. - № 3. - С. 36-38.

П. Опыт ведения закладочных работ на рудниках АК «AJIPOCA» / А. Н. Монтянова, А. Р. Закиров, А. В. Белобородова, И. В. Штауб // Горный журнал, 2005. - № 7. - С. 95-98.

18. Монтянова А. Н. Освоение технологии закладки выработанного пространства на руднике «Интернациональный» // Горный информационно-аналитический бюллетень, 2001.-№ 4.-С. 174-179.

19.Монтянова А. Н., Каткова Л. Ю. Отходы алмазодобывающих предприятий - сырье для производства твердеющей закладки // Горный журнал, 1995. -№ 3. - С. 43-45.

20.МонтяноваА . Н. Перспективы использования отходов алмазодобывающей промышленности и местных материалов с целью производства закладочных смесей и строительных материалов // Основные направления и меры по ускорению научно-технического прогресса в золото- и алмазодобывающей промышленности на период до 2000 года: Материалы Всесоюз. конференции. - Иркутск, 1985. - С. 76.

21 .МонтяноваА. Н. Применение бесцементных саморазогревающихся закладочных смесей в условиях пониженных температур//Горный журнал, 1994. —№9.— С. 41—43.

22.Монтянова А. Н. Проблемы и перспективы производства закладки для алмазодобывающих рудников АК «AJIPOCA» Н Алмазы, 2001. - С. 86-88.

23.Монтянова А. Н. Прогнозирование и контроль прочностных параметров закладочного массива, твердеющего в условиях пониженных температур // Горный журнал, 2000,-№7.-С. 82-84.

24.Монтянова А. Н. Технологическая инструкция по производству закладочных работ на руднике «Айхал» (временная схема). - Мирный, 2004.

25.Монтянова А. Н. Технологический регламент (временная технологическая инструкция) по производству закладочных работ на руднике «Интернациональный» в 20042006г. - Мирный, 2004.

26. Монтянова А. Н„ Величко В. П. Формирование искусственного массива в контакте с многолетнемерзлыми породами // Подземная разработка мощных рудных месторождений. - Свердловск, 1987. - С. 52-57.

27.Монтянова А. Н. Цеолиты как средство повышения сульфатостойкости цементных композиций // Природные цеолиты: Материалы IV Болгаро-Советского симпозиума. -Бургас, 1985. - С. 46.

2&.МонтяноваА. Н., Крамсков Н. П. Эффективность туфов в составе твердеющей закладки // Подземная разработка мощных рудных месторождений: Межвуз. сб. науч. тр. - Свердловск: ИЗД. УПИ, 1982. - С.137-142.

29.Монтянова А. Н. Эффективность цеолитов в закладке // Природные цеолиты: Материалы IV Болгаро-Советского симпозиума. - Бургас, 1985. - С. 46-47.

Авторские свидетельства, патенты

30.Бетонная смесь для закладки выработанного пространства / А. Н. Монтянова, В. М. Зуев, Л. И. Севастьянова, М. И. Камаева: Пат. № 1317163 РФ: МКИ Е 21 Б 15/00; Заявитель и патентообладатель «Якутнипроалмаз». - № 3922951/29-33; заявл. 15.04.85; не-опубл.

31. Крамсков Н. П., Монтянова А. Н. Бетонная смесь для закладки выработанного пространства: А. с. 968483 СССР: МКИЗ Е21 Б 15/00. - № 3253267; заявл. 24.02.81; опубл. 23.10.82, Бюл.№ 39.

32.Закладочная смесь / В. Н. Калмыков, И. С. Белобородов, В. В. Григорьев, А. В. Са-раскин, А. Н. Монтянова: Решение о выдаче патента № 2005110766/03(012571) от 13.04.2005 г.-Е 21 Р 15/00

33.Монтянова А. Н„ Сажнева 3. С., Смесь для закладки выработанного пространства: Пат. 1677340 СССР, МКИ Е 21 Б 15/00. - № 4676602. - заявл. 08.02.89; опубл. 15.09.91. Бюл. № 34.

34. Смесь для закладки выработанного пространства / А. Н. Монтянова, А. А. Козеев, Л. В. Голенчук, А. П. Филатов, С. Н. Монтянов: Пат. № 2100615 РФ. МПК 6 Е21 Г 15/00. - № 95110952/03; заявл. 27.06.95; опубл. 27.12.97. Бюл. № 36.

35.Состав закладочной смеси / В. М. Зуев, А. Н. Монтянова, А. И. Коробка: А. с. 1226793 СССР: МКИЗ С04 В 18/12, Е 21 Б 15/00. - № 382621; заявл. 17.12.84. Не публикуется — 1985. Бюл. № 15.

36.Монтянова А. Н. Способ возведения закладочных массивов из твердеющих бесклинкерных закладочных смесей: Пат. № 1778257 РФ: МПК Е 21 Б 15/00. Заявитель и патентообладатель АК«АЛРОСА» (ЗАО). - № 2004132412/03; заявл. 15.11.04; не опубл.

37. Способ приготовления закладочной смеси/А. Н. Монтянова, А. А. Козеев, Л. В. Голенчук, А. П. Филатов, С. Н. Монтянов: Пат. № 2103517 РФ: МПК 6 Е21 Г 15/00; Заявитель и патентообладатель АК «АЛРОСА» (ЗАО). - № 95111021/03. — заявл. 27.06.95; опубл. 27.01.98. Бюл. № 3.

38.Монтянова А. Н., МогуновВ. В. Сырьевая строительная смесь: Пат. № 1742251 РФ: МКИ 5 СО 4В 18/24, 28/24. - № 4856124/33; заявл. 28.05.90; опубл. 23.06.92. Бюл. № 23.

39.Монтянова А. Н. Твердеющая бесклинкерная закладочная смесь: Пат. № 2275505 РФ: МПК (7) Е 21 Б 15/00. - № 2004132411/03 (035183); заявл. 05.11.04; опубл. 27.04.06. Бюл. № 12.

Подписано в печать 8.07.2006 г. Формат 60x90/16 Объем 2,25 п. л. Тираж 100 экз Заказ № 23-07-06

Отпечатано: ИПК "INDIGO" Ярославль, ул. Свободы, 97

Содержание диссертации, доктора технических наук, Монтянова, Антонина Николаевна

Введение.

Глава 1. Обоснование направлений развития закладочных работ в криолитозоне коренных алмазных месторождений Якутии.

1.1. Обобщение основных особенностей разработки кимберлитовых трубок.

1.2. Анализ практики производства закладочных работ на отечественных и зарубежных подземных рудниках.

1.3. Анализ рекомендаций для коренных алмазных месторождений в области составов закладки и технологии их приготовления.

1.4. Влияние геотермических полей и агрессивной среды криолитозоны на формирование закладочных массивов.

1.5. Цель, задачи и методы исследований.

Выводы.

Глава 2. Научно-методическое обоснование основных технологических параметров закладочных работ.

2.1. Оценка прочностных и деформационных нормативных показателей закладочных массивов.

2.2. Расчет основных параметров трубопроводного транспорта закладочных смесей.

2.3. Требования к специальным свойствам закладки.

Выводы.

Глава 3. Экспериментальные исследования по выявлению рациональных свойств, состава и технологии производства закладочных смесей.

3.1. Разработка эффективных вяжущих композиций на основе местных материалов.

3.2. Изыскание целесообразных заполнителей для закладочных смесей.

3.3. Выявление рациональных составов бесклинкерных, клинкерных, цементных закладочных смесей и способов их приготовления.

Выводы.

Глава 4. Теоретическое обоснование параметров очистных и закладочных работ с учетом взаимовлияния закладочного и горного массивов.

4.1. Разработка алгоритма обоснования параметров очистных и закладочных работ в части возведения закладочных массивов.

4.2. Разработка термокинетической модели для расчета температурного режима твердения закладочных массивов в условиях криолитозоны месторождений.

4.3. Исследование закономерностей формирования тепловых и прочностных полей закладочных массивов на основе портландцемента для III геотермической зоны.

4.4. Исследование закономерностей формирования тепловых и прочностных полей закладочных массивов на основе негашеной извести для III геотермической зоны.

4.5. Исследование закономерностей формирования тепловых и прочностных полей закладочных массивов на основе портландцемента или негашеной извести в условиях II геотермической зоны.

4.6. Исследование закономерностей формирования тепловых и прочностных полей закладочных массивов на основе портландцемента в условиях I геотермической зоны.

4.7. Исследование закономерностей формирования тепловых и прочностных полей закладочных массивов в условиях IV геотермической зоны.

4.8. Исследование закономерностей формирования тепловых и прочностных полей закладочных массивов в условиях V геотермической зоны.

4.9. Исследование влияния тепловых полей закладочных массивов на температуру и прочность горного массива.

4.10. Рекомендации по обоснованию параметров очистных и закладочных работ с учетом взаимовлияния закладочного и горного массива, с позиций возведения закладочных массивов.

Выводы.

Глава 5. Составы закладочных смесей и технологии их производства.

5.1. Рудник «Интернациональный».

5.2. Рудник «Мир».

5.3. Рудник «Айхал».

5.4. Рудник «Удачный».

Выводы.

Глава 6. Разработка рекомендаций по технологии транспортирования закладочных смесей и формирования искусственных массивов.

6.1. Рудник «Интернациональный».

6.2. Рудник «Мир».

6.3. Рудник «Айхал».

6.4. Рудник «Удачный».

Выводы.

Глава 7. Внедрение рекомендаций. Экономическая эффективность исследований.

7.1. Рудник «Интернациональный».

7.2. Рудник «Мир».

7.3. Рудник «Айхал».

Выводы.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Обоснование технологии закладки выработанного пространства при разработке кимберлитовых трубок в криолитозоне"

Характерная особенность современного состояния горных работ на крупных коренных алмазных месторождениях Крайнего Севера - переход на подземный способ разработки в связи с достижением карьерами предельных контуров. Ввиду высокой ценности минерального сырья, сложных горно-, гидро- и криологических условий доработка месторождений подземным способом целесообразна системами с закладкой выработанного пространства, обеспечивающими высокое качество извлекаемых алмазов и безопасность ведения подземных горных работ.

Специфические условия разработки алмазоносных кимберлитовых трубок Крайнего Севера - суровый климат, отрицательные или низкие положительные температуры горного массива, его разупрочнение при увлажнении и растеплении, незначительные размеры рудных тел в плане, наличие напорных высокоминерализованных агрессивных подземных вод, а на ряде месторождений - галогенных пород, специфичность геологического строения и минерально-сырьевой базы территориально разобщенных алмазных месторождений, отсутствие традиционно используемых для закладки выработанного пространства материалов, географическая отдаленность региона от промышленно развитых районов страны - требуют принципиально новых комплексных решений сложных технологических, организационно-технических и экономических задач по обоснованию технологии закладки выработанного пространства кимберлитовых трубок в криолитозоне.

Отсутствие мирового опыта формирования закладочных массивов в столь сложных условиях предопределяет актуальность вопросов, рассматриваемых в данной диссертационной работе.

Цель работы - создание технологии закладки выработанного пространства, обеспечивающей требуемые интенсивность и эффективность добычи высокоценного сырья, безопасность горных работ при подземной разработке кимберлитовых трубок в криолитозоне.

Идея работы заключается в использовании закономерностей геотермического взаимовлияния во времени и пространстве горного и искусственного массивов, а также учете агрессивного воздействия подземных высокоминерализованных вод при обосновании рациональных параметров очистных и закладочных работ в криолитозоне.

Методы исследований. В работе использован комплексный метод исследований, включающий: анализ и научное обобщение отечественного и зарубежного опыта производства закладочных работ; мониторинг горных работ на действующих рудниках; математическое планирование и проведение лабораторных, опытно-промышленных и промышленных экспериментов; математическое и экономико-математическое моделирование; натурные исследования свойств и состояния горного и искусственного массивов; статистическую обработку результатов исследований. Задачи исследований:

• изучить особенности подземной разработки коренных алмазных месторождений с целью обоснования требований к технологии закладочных работ в условиях криолитозоны;

• исследовать и систематизировать свойства местных материалов с целью поиска эффективных технологий производства закладочных смесей и формирования искусственных массивов;

• разработать способ управления термокинетическими процессами в закладочных смесях с целью обеспечения их транспортабельности, саморазогревания и заданной кинетики твердения;

• разработать научно-методические основы формирования в криолитозоне закладочных массивов с заданными свойствами;

• установить закономерности формирования тепловых и прочностных полей при твердении закладочных массивов в условиях отрицательных и низких положительных температур подземных рудников;

• выявить способы повышения коррозионной стойкости закладочных массивов;

• систематизировать условия формирования закладочных массивов в динамике добычных работ на месторождениях в условиях криолитозоны;

• разработать технологию закладочных работ, обеспечивающую промышленную безопасность, требуемую эффективность и интенсивность ведения горных работ в условиях криолитозоны месторождений, в том числе при отрицательной температуре шахтного воздуха;

• разработать методику обоснования параметров технологии формирования закладочных массивов при освоении коренных алмазных месторождений в криолитозоне.

Положения, выносимые на защиту:

1. В процессе формирования искусственного массива в криолитозоне в условиях взаимного влияния природных и техногенных геотермических полей образуются зоны, различающиеся теплофизическими, механическими характеристиками и фазовым состоянием, пространственное положение и размеры которых определяются направлением, порядком и интенсивностью развития очистных работ, геометрией выемочного пространства, гидравлической активностью, количеством и тепловыделением компонентов закладочной смеси.

2. Параметры температурных, прочностных и фазовых полей, формирующихся в закладочных массивах одного и того же вещественного состава, зависят от условий их возведения в геотермических зонах, различающихся температурой горного и искусственного массивов, шахтного воздуха, соленасы-щенностью кимберлита и вмещающих пород. Достижение требуемых механических характеристик искусственного массива в каждой геотермической зоне с минимальными затратами обеспечивается регулированием темпов его саморазогрева и охлаждения в процессе твердения.

3. В криолитозоне месторождений негативное геотермическое взаимовлияние закладочного и горного массивов на их прочностные характеристики минимизируется концентрацией и интенсификацией добычных работ; расположением заходок в смежных по высоте слоях под углом не менее 60° друг к другу; двухстадийным порядком отработки заходок в слое в условиях охлажденного и трехстадийным - в условиях мерзлого или морозного горного массива, единовременным возведением закладочного массива под кровлю в условиях морозного шахтного воздуха.

4. Эффективное управление кинетикой саморазогрева и твердения закладочного массива в геотермических зонах достигается применением негашеной извести, как источника интенсивного тепловыделения, в сочетании с материалами активными (цеолиты, туфы) или активированными в процессе термообработки (мергели, глины, хвосты обогащения кимберлитовых руд и россыпных алмазных месторождений, доменные шлаки).

5. Транспортабельность закладочных смесей на основе негашеной извести, свободное растекание, саморазогревание и твердение с увеличением объема в выработанном пространстве достигается их затворением малоконцентрированным раствором флегматизатора, например, лигносульфоната технического, замедляющего гидратацию извести на время технологических операций по возведению искусственных массивов.

6. Формирование закладочных массивов из твердеющих композиций цеоли-то-цементного или известково-алюмосиликатного состава обеспечивает их высокую коррозионную стойкость к агрессивным высокоминерализованным подземным водам криолитозоны алмазных месторождений.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются: значительным объемом и длительностью (более 20 лет) аналитических и экспериментальных исследований с достаточной сходимостью результатов, полученных различными методами; положительными результатами опытно-промышленной и промышленной апробаций разработанных технологических решений, эффективностью внедрения новых технологий в проекты и горное производство на подземных рудниках АК «AJ1-РОСА».

Научная новизна диссертационной работы заключается в новом научно-методическом подходе к обоснованию технологии отработки кимберли-товых тел в криолитозоне системами разработки с закладкой выработанного пространства, включающем:

• классификацию на геотермические зоны условий формирования закладочных массивов, дифференцированных по температуре горного и закладочного массивов, а также шахтного воздуха, соленасыщенности кимберлита и вмещающих пород;

• зависимости температуры твердения искусственных массивов различных типов от их геометрических параметров, вида и содержания тепловыделяющего компонента, начальной температуры твердеющего и горного массивов;

• зависимости, аппроксимирующие связь между прочностью закладочных массивов на основе цементного вяжущего и средней температурой их твердения в условиях подземных рудников;

• методику оценки прочности искусственного массива на основе негашеной извести с использованием закономерностей влияния текущей температуры твердения массива на его прочностные характеристики;

• закономерности изменения свойств закладочных массивов в условиях знакопеременных температур твердения, заключающиеся в увеличении прочностных параметров при замораживании и отсутствии деструкций при двукратном цикле замораживания и оттаивания;

• методику определения параметров формирования закладочных массивов, учитывающую взаимовлияние геотермических полей закладочного и горного массивов во времени и пространстве, базирующуюся на использовании функциональных зависимостей прочностных и температурных характеристик закладочных массивов в различных геотермических условиях их возведения;

• способ формирования безусадочных закладочных массивов на основе негашеной извести, суть которого - управление термокинетикой гидратации негашеной извести посредством воздействия флегматизаторами и интенсивного заполнения выработанного пространства с геометрическими параметрами не менее 3 м в каждом измерении.

Новизна технологических рекомендаций подтверждена 10 патентами на способы возведения закладочных массивов, приготовления закладочных смесей и их составы.

Практическое значение результатов работы: составление технологических инструкций на производство закладочных работ на рудниках «Интернациональный» и «Айхал»; создание методик прогнозирования свойств закладочных массивов, возводимых в условиях криолитозоны, учитывающих зависимости, характеризующие кинетику их твердения; разработка типовых схем производства закладочных смесей (бесклинкерных на основе негашеной извести, малоцементных и малоклинкерных на основе цеолита, клинкерных и цементных), а также формирования из них твердеющих массивов, расширяющих границы эффективного применения систем разработки с закладкой выработанного пространства.

Реализация результатов исследований:

• Разработаны и реализованы: на руднике «Интернациональный» -технические решения по усовершенствованию проектной схемы производства закладочных смесей, способ формирования закладочных массивов с помощью промежуточных, изолирующих и ограждающих перемычек; на руднике «Айхал» - технологии производства, транспортирования твердеющих смесей и формирования закладочных массивов в условиях отрицательных температур шахтного воздуха и горного массива; на рудниках «Айхал» и «Интернациональный» - методы оперативного контроля прочности закладочных массивов, ежегодные рекомендации по технологии их формирования и нормы расхода цемента на производство закладочных работ.

• Разработаны и внедрены в проект: на руднике «Айхал» - технологии производства, транспортирования закладочных смесей, формирования закладочных массивов на основе негашеной извести; на руднике «Мир - технологии производства, транспортирования клинкерных и малоклинкерных твердеющих смесей и способы повышения коррозионной стойкости закладочных массивов.

• Разработаны и применяются на рудниках «Айхал» и «Интернациональный» технологические регламенты на производство закладочных работ.

• Сформулированы предварительные рекомендации по производству закладочных смесей на основе негашеной извести и технологии формирования из них закладочных массивов при подземной разработке трубки «Удачная».

• Разработаны рекомендации по приготовлению, транспортированию закладочных смесей на основе негашеной извести, формированию из них закладочных массивов и контролю их качества при промышленном эксперименте на Учалинском подземном руднике.

Личный вклад соискателя состоит: в выборе и обосновании направлений исследований; организации, планировании и обобщении результатов экспериментов; научно-методическом обеспечении технологий формирования закладочных массивов на алмазодобывающих предприятиях АК «АЛРО-СА». Все исследования и основные технические решения по организации полного цикла закладочных работ на алмазодобывающих рудниках в условиях криолитозоны месторождений, принятые на стадии проектных проработок (рудники «Мир», «Айхал» - постоянные схемы), внедренные в производство («Интернациональный» - постоянная схема, «Айхал» - временная) или используемые на стадии проработки концепций освоения (рудник «Удачный»), разработаны под непосредственным руководством и при участии соискателя.

Апробация работы. Ключевые положения диссертации были доложены и получили одобрение на Всесоюзной научной конференции «Основные направления и меры по ускорению научно-технического прогресса в золото- и алмазодобывающей промышленности на период до 2000 г.» (Иркутск, 1985 г.), IV Болгаро-Советском симпозиуме «Природные цеолиты» (Бургас, 1985 г.), Всесоюзной научно-практической конференции «Добыча, переработка и применение природных цеолитов (Тбилиси, 1986 г.), научных симпозиумах «Неделя горняка» (Москва, 2001 и 2003 гг.); III Международной конференции «Комбинированная геотехнология: масштабы и перспективы применения» (Магнитогорск - Учалы, 2005 г.); Международной научно-практической конференции «Мирный - 2001», а также на технических совещаниях и научных конференциях, проводимых АК «АЛРОСА» в Москве и Мирном в 1980-2006 гг.

Способ формирования бесклинкерных закладочных массивов был представлен на 9-м Московском международном салоне промышленной собственности «Архимед-2006» (Москва, 2006 г.) и удостоен золотой медали в номинации «Изобретения, промышленные образцы, товарные знаки».

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 39 печатных трудах, в числе которых 2 монографии, 19 индивидуальных работ. Новизна результатов подтверждена 10 авторскими свидетельствами и патентами РФ.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 382 страницах машинописного текста и содержит Введение, 7 глав, Заключение, библиографический список из 175 наименований, а также 121 рисунок, 114 таблиц и Приложения, в которых приведены материалы по реализации результатов исследований.

Заключение Диссертация по теме "Геотехнология(подземная, открытая и строительная)", Монтянова, Антонина Николаевна

ВЫВОДЫ:

1. На стадии проекта подземного рудника «Интернациональный» внедрены рекомендации по модернизации технологии производства закладочных смесей в непрерывный технологический процесс. В производство, через проект, внедрены рекомендации по возведению закладочных скважин в условиях крио-литозоны месторождений. В производство внедрены рекомендации по усовершенствованию технологии производства закладочных смесей с фактическим экономическим эффектом 28,1 млн руб в год; по формированию искусственных массивов с помощью промежуточных перемычек с фактическим экономическим эффектом 7,5 млн руб в год и по контролю качества закладочных массивов с фактическим экономическим эффектом 2,4 млн руб в год.

2. В проект подземного рудника «Мир» внедрены рекомендации по полному циклу закладочных работ. При этом за счет использования при производстве закладочных смесей молотого клинкера вместо привозного портландцемента ожидаемый экономический эффект составляет 94 млн руб в год.

3. В производство (рудник «Айхал») через проект внедрены рекомендации по полному циклу закладочных работ (производство и транспортирование закладочных смесей, формирование искусственных массивов) в условиях отрицательных температур шахтного воздуха и горного массива.

4. С целью сокращения себестоимости возведения закладочных массивов, в проект рудника "Айхал" (стадии проект и рабочая документация) внедрены рекомендации по производству бесклинкерных закладочных смесей, исключающих потребление портландцемента в закладочных работах. Ожидаемый экономический эффект от производства закладочных смесей на основе местного вяжущего составляет 151 млн руб.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации, являющейся завершенной квалификационной работой, дано решение совокупности актуальных научно-технических задач по созданию технологии закладки выработанного пространства в экстремальных климатических и сложных горно-, гидро, крио- и геологических условиях коренных алмазных месторождений, что имеет важное экономическое значение. Сформирован новый научно-методический подход к управлению термокинетикой твердения закладочных массивов в условиях криолитозоны, созданы способы возведения закладочных массивов на основе предложенных составов, разработана методика обоснования параметров технологии формирования закладочных массивов. Основные научные и практические результаты заключаются в следующем:

1. Обобщены основные особенности разработки кимберлитовых трубок. Выполнен анализ теории и практики использования систем разработки с закладкой выработанного пространства на отечественных и зарубежных рудниках. Научно обоснованы основные направления развития технологии закладочных работ. Сформулированы требования к параметрам закладочных смесей и массивов, определяющие: возможность снижения нормативной прочности закладочного массива в стенках и кровле выработок на 30 % при комбайновой отбойке руды по сравнению с взрывной отбойкой; необходимость увеличения прочности закладочного массива в почве выработок в 2,3-3,5 раза при массе комбайнов 80-120 т; высокую устойчивость закладочных массивов к негативному воздействию соленасыщенных горных массивов и подземных высокоминерализованных вод с отрицательной температурой.

2. Исследованы и систематизированы свойства местных материалов с целью поиска эффективных технологий производства закладочных смесей и формирования искусственных массивов. Разработаны разнотипные составы закладочных смесей на основе различных заполнителей (диабазовых пород, мелкозернистых песков, туфовых пород, хвостов обогащения) и вяжущих: бесклинкерные на основе местного известково-алюмосиликатного вяжущего; цементные (привозной портландцемент); клинкерные (привозной клинкер); малоцементные или малоклинкерные (часть цемента или клинкера замещены местными минеральными добавками). Установлено, что закладочные массивы, сформированные из твердеющих композиций цеолитоцементного или известково-алюмосиликатного составов, имеют высокую коррозионную стойкость по отношению к агрессивным высокоминерализованным подземным водам. Коэффициент коррозионной стойкости увеличивается с 0,73 до 0,81-1,12 при его нормативном значении не менее 0,8.

3. Рекомендовано эффективное средство саморазогревания закладочных массивов - негашеная известь, использование которой позволяет снизить расход тепловыделяющего компонента закладочных смесей в 1,5-2 раза. С целью увеличения прочности закладочного массива негашеную известь рекомендовано комбинировать с природными активными материалами (цеолиты, туфы) или материалами, активированными в процессе термообработки (мергели, глины, хвосты обогащения кимберлитовых руд, хвосты обогащения россыпных алмазных месторождений, доменные шлаки), при этом прочность закладочного массива возрастает в 5-10 раз. Стоимость возведения закладочных массивов на основе негашеной извести в 2 раза ниже, чем на основе привозного портландцемента.

4. Разработано средство управления термокинетикой гидратации негашеной извести и закладочных смесей на ее основе, обеспечивающее их транспортабельность, саморазогревание и твердение в экстремальных условиях алмазных месторождений - затворение смесей не водой, а малоконцентрированным раствором флегматизатора, например, лигносульфоната технического, что позволяет замедлить реакцию гидратации на 30—40 мин.

5. Обоснована необходимость классификации условий твердения закладочных массивов в процессе развития очистных и закладочных работ в криолитозоне по температуре горного и искусственного массивов, шахтного воздуха и соленасыщенности кимберлита и вмещающих пород. Условия дифференцированы на пять геотермических зон: I - отрицательная температура незасоленного горного массива и шахтного воздуха; II -отрицательная или низкая положительная температура соленасыщенного горного массива, низкая положительная температура шахтного воздуха; III -отрицательная или низкая положительная температура незасоленного горного массива, низкая положительная температура шахтного воздуха; IV -температура незасоленного горного массива и шахтного воздуха близка к температуре нормальных условий; V - температура горного массива и шахтного воздуха не влияет на условия возведения закладочного массива, условия твердения близки к адиабатическим.

6. Установлены новые зависимости температуры твердения закладочных массивов различного вещественного состава в геотермических зонах от основных факторов, определяющих степень их саморазогревания и охлаждения: начальной температуры горного массива и закладочной смеси; доли тепловыделяющего компонента в составе закладки; мощности возводимого слоя. Эти зависимости используются для определения прочности закладочного массива в различных температурных условиях геотермических зон на основе установленных уравнений связи прочности и средней либо текущей температуры закладочного массива в период твердения. Например, прочность закладочного массива одного и того же цементного состава в условиях V геотермической зоны в 2 раза выше, чем в условиях III геотермической зоны, а бесклинкерного состава - в 8 раз.

7. Раскрыт механизм твердения закладочных массивов в условиях знакопеременных температур, заключающийся в увеличении прочностных параметров при замораживании в среднем в 2-3 раза в зависимости от сроков замораживания и отсутствии деструкции при оттаивании с сохранением первоначальной прочности до замерзания.

8. Разработаны технологические решения по формированию закладочных массивов, базирующиеся на снижении негативного взаимовлияния саморазогретого закладочного массива и горного массива, имеющего отрицательную или низкую положительную температуру. Рекомендовано концентрировать добычные работы в группы из 5-12 заходок при двустадийном порядке отработки заходок в условиях охлажденного горного массива и трехстадийном - в условиях мерзлого массива, при этом ширина целиков должна в 2 раза превышать пролет очистных заходок. Реализация решений позволила снизить расход тепловыделяющего компонента в составах закладочных смесей на 11 % при использовании портландцемента и на 25,8 % при использовании негашеной извести.

9. При нисходящем порядке выемки рекомендовано расположение заходок в смежных по высоте слоях под углом не менее 60° друг к другу, что обусловлено образованием в криолитозоне разнопрочной, а в ряде случаев, и разнофазовой структуры закладочных массивов. Прочность бесклинкерных закладочных массивов при отсутствии фазового перехода увеличивается от периферии к центру массива в 1,5-3 раза, а при частичном перемерзании на контакте с мерзлым массивом прочность на периферии массива увеличивается в 2-3 раза.

10. Разработана методика обоснования параметров очистных и закладочных работ с позиций возведения закладочного массива в условиях криолитозоны месторождений с учетом температуры твердения закладочных массивов различного вещественного состава и ее влияния на прочность закладочного массива в условиях геотермических зон, а также фазового состояния горного и искусственного массивов. Реализация методики осуществлена при обосновании параметров технологии закладочных работ на рудниках «Айхал», «Интернациональный», «Мир».

11. Разработаны типовые технологические схемы производства цементных, малоцементных, клинкерных, малоклинкерных и бесклинкерных твердеющих смесей. По сравнению с цементными составами использование клинкера позволяет снизить стоимость закладочных смесей на 15 % за счет замены цемента, гидратирующегося в процессе длительного транспортирования и хранения. Применение малоцементных и малоклинкерных композиций на основе цеолитовых пород снижает потребность в цементе на 15-30 % и увеличивает коррозионную стойкость в 1,1-1,5 раза. Бесклинкерные закладочные смеси на основе негашеной извести позволяют сократить сроки обнажения закладочных массивов по сравнению с цементными в 3 раза, улучшают свойства массива в части отсутствия водоотделения, усадки и снижают стоимость возведения закладочных смесей в 2 раза за счет замены привозного портландцемента местным известково-алюминатным вяжущим и снижения потребления закладочных смесей на 7 % за счет исключения дозакладки.

12. Технологии возведения закладочных массивов внедрены в проектные решения и производство горных работ на подземных рудниках «Интернациональный», «Мир», «Айхал». Реализация технологий производства и транспортирования цементных, клинкерных, малоклинкерных и бесклинкерных закладочных смесей на основе негашеной извести, формирования искусственных массивов в условиях криолитозоны месторождений, а также методов контроля качества сформированного массива позволила получить совокупный годовой экономический эффект, подтвержденный актами внедрения в проекты и горное производство, в размере 215,8 млн руб. в ценах 2004 г.

13. Реализовано научно-методическое обеспечение технологий формирования закладочных массивов в виде изданных технологических инструкций и технологических регламентов на производство закладочных работ на рудниках «Айхал» и «Интернациональный».

Библиография Диссертация по наукам о земле, доктора технических наук, Монтянова, Антонина Николаевна, Мирный

1. Аглюков Х.И. Совершенствование технологии закладочных ра-бот.//Горный журнал. 2003 - №1. - С. 35-39.

2. Агошков М.И., Бурцев JI.K, Требуков A.JI. Твердеющая закладка из хвостов обогатительных фабрик//Горный журнал. 1963. - №1. - С. 41 - 44.

3. Азов Г.Ф. Комплексное использование минерального сырья на Учалин-ском ГОКе//Горный журнал. 2004 - № 6. - С. 63-65.

4. Анализ производства закладочных работ за период 1976-1979 гг. и пути совершенствования технологии закладки в XI пятилетке: Информационный отчет. Норильск, 1980.

5. Анушенков А.Н. Разработка технологии приготовления и транспорта активированных закладочных смесей на основе отходов производства: Дис. .д-ра техн. наук. Новосибирск, 2000.

6. Аров Р.И., Ванеева И.В. Сульфатостойкие бетоны на среднеалюминат-ных цементах и карбонатных песках//Строительные материалы и композиции. 1984. - №3. - С. 13-14.

7. Ашманских С.А., Гертман JI.K., Светланов К.Н. Подбор составов Твердеющих закладочных смесей//Горный журнал. 1984. - №7. - С. 24-26.

8. Балах Р.В. Разработка месторождений с закладкой хвостами обогащения. Алматы: Наука, 1977.

9. Барилюк А.И. и др. Разработка Орловского месторождения системой горизонтальных слоев в нисходящем порядке//Горный журнал. 2002. -№5. - С. 55-58.

10. Бесцементная закладка на горных предприятиях/В.И.Ляшенко, В.Н. Коваленко, В.И. Голик и др.//Обзорная информация. М., 1992. - Вып. №3.

11. Бесцементные закладочные смеси на основе известково-туфового вяжущего: Технические условия. ТУ 4520-02-12413-2002. Мирный, 2002.

12. Боголюбов А.А., Ермолаева JI.A. Опыт применения комбинированной системы разработки и показатели работы крупнейших рудников за рубежом/ ЦНИИцветмет экономики и информации. М., 1991.

13. Бронников Д.М., Замесов И.Ф., Богданов Г.И. Разработка руд на больших глубинах. -М.: Недра, 1982.

14. Бугрим С.Ф. Особенности твердения бетона в вечномерзлых грунтах: Второй международный симпозиум по зимнему бетонированию, г. Москва, 14-16 окт.1975г.-М.: Стройиздат, 1975.-С. 23 -33.

15. Валуев В.П. Влияние теплофизических процессов на устойчивость уступов и бортов карьеров в мерзлых породах: Автореф. дис. .канд. техн. наук. М., 1983.

16. Величко В.П. Методика использования гидравлических аналогий B.C. Лукьянова при разработке алгоритма и решений на ЭВМ задач транспортного строительства/УТеплофизические исследования в транспортном строительстве. М.: Транспорт, 1985.

17. Вербицкий Г.П. Прочность и долговечность бетона в водной среде. -М.: Стройиздат, 1976.

18. Виноградов С.А., Картузов В.И., Требуков A.JI. Технология приготовления и формирования закладочной смеси для Яковлевского рудни-каНГорный журнал. 1991. - №10. - С. 31 -35

19. Волженский А.В., Бурое Ю.С., Колоколъников B.C. Минеральные вяжущие вещества. М.: Изд-во литературы по строительству, 1966.

20. Волков Ю.В. Системы разработки подземной геотехнологии меднокол-чеданных месторождений Урала. Екатеринбург: УрО РАН, 2001.-198с.

21. Воробьев А.Е., Магомедов Ш.Ш. Эффективная технология подготовки и транспортирования твердеющих смесей//Горный журнал. 2002. -№7.-С. 51-62.

22. Вулъферт В.Р. и др. Совершенствование разработки Тишинского полиметаллического месторождения.//Горный журнал. 1989. - № 5 - С. 29-32.

23. Выполнить теплотехнические расчеты процесса растепления мерзлого мелкозернистого песка с целью его использования в качестве заполнителя: Отчет о НИР/АН России Сибирское отделение Институт горного дела севера. Якутск, 2000.

24. Вяткин А.П., Горбачев В.Г., Рубцов В.А. Твердеющая закладка на рудниках.-М.: Недра, 1983.

25. Вяткин А.П., Кочкин В.И. Опыт доставки закладочных смесей на руднике «Комсомольский» Норильского комбината//Цветная металлургия. 1978. -№20. -С. 16-23.

26. Вяткин А.П., Кравченко В.П., Репп К.Ю. Транспортабельность закладочных смесей по трубам в самотечно-пневматическом режиме. М.: Цветметинформация, 1975.

27. Вяткин А.П., Осеев О.Б. Износ закладочных трубопроводов твердеющими смесями//Подземная разработка мощных рудных месторождений. Свердловск, 1978. - С. 130 - 134.

28. Ганченко М.В., Филатов А.П., Киселев М.В. Состояние и направления развития подземной добычи алмазов в Западной Якутии»//Горный журнал.-2005.-№7. С. 87 - 90.

29. Гертман JT.K, Атманских С.А., Светлаков К.Н. Влияние расхода воды и зернового состава заполнителя на структуру и качество заклад-ки//Горный журнал. 1982. - № 5. - С. 28 - 31.

30. Горная энциклопедия./Гл. ред. Е.А. Козловский; Ред. кол.: М.И. Агош-ков, Н.К. Байбаков, А.С. Болдырев и др. М.: Сов. энциклопедия, 1987.

31. Горное производство. Акционерная Компания «АЛРОСА». Мирный: Издательство ЦПК АК «АЛРОСА», ООО «Мирнинская типография» -2001.

32. Горные науки. Освоение и сохранение недр Земли/РАН, АГН, РАЕН, МИА; Под ред. К.Н. Трубецкого. М.: Изд-во Акад. горн, наук, 1997.

33. Дополнение к технологическому регламенту на производство бесклинкерных закладочных смесей для подземного рудника «Айхал»/рук. А.Н. Монтянова. Мирный: Якутнипроалмаз, 2003.

34. Дорш К Твердение и коррозия цементов. М.: Стройиздат, 1936.

35. Жулин JI.B., Ботурина Г.М. Местные вяжущие для твердеющей закладки //Цветная металлургия Бюл.. 1975. - № 5. - С. 26 - 27.

36. Закладочные работы в шахтах: Справочник/Под ред. Д.М. Бронникова, М.Н. Цыгалова.-М.: Недра, 1989.

37. Закладочные работы на Верхнекамских калийных рудниках: Справочник/Под ред. Б.А. Борзаковского, JI.M. Папулова. М.: Недра, 1994.

38. Зилъберберг Г.Я. ОАО «Казцинк» сегодня: состояние и перспекти-вы//Горный журнал. 2001. - № 11. - С. 57 - 58.

39. Иванов Н.Ф., Цыгалов М.Н. Развитие технологии разработки Гайского месторождения.//Горный журнал. 1994. - № 4. - С. 32-35.

40. Иванов Н.Ф. и др. Обоснование параметров комбинированной закладки на Гайском руднике.//Горный журнал. 1994. - № 4. - С. 41-44.

41. Изаксон В.Ю., Полхов Г.Н. Возведение бетонной крепи на стволе «Центральный» рудника «Сарылах».//БНТИ. Проблемы горного дела Севера/ ЯФ СО АН СССР. Якутск, 1983. - С. 24-26

42. Илюшин А.П., Цыгалов М.Н. Взвешивающая способность несущей среды твердеющей закладки//Подземная разработка мощных рудных месторождений. Свердловск, 1978. - С. 116 - 121.

43. Именитое В.Р. Системы подземной разработки рудных месторождений: Учебник для вузов. М.: МГГУ, 2000.

44. Исследовать возможность производства и использования на руднике «Айхал» пастовых закладочных смесей на основе текущих хвостов обогащения: Отчет о НИР/ВНИИЦВЕТМЕТ. Усть-Каменогорск, 2004.

45. Исследовать режимы формирования льдопородного массива и разработать рекомендации по отработке слепого рудного тела с льдопород-ной закладкой: Отчет о НИР/ИГДС. Якутск, 2003.

46. Калмыков В.Н., Рыльникова М.В. и др. Научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы при стоительстве и эксплуатации производственных объектов ОАО «Учалинский ГОК»//Горный журнал. -2004.-№6.-С.31-36.

47. Каплунов Д.Р., Калмыков В.Н., Рыльникова М.В. Комбинированная геотехнология. -М.: Издательский дом «Руда и металлы», 2003.

48. Каплунов Д.Р. О принципах пректирования комбинированной разработки месторождений при комплексном освоении недр//Актуальные проблемы освоения месторождений и использования минерального сырья. М.: МГГУ, 1993. - С. 59 - 68.

49. Каплунов Д.Р., Шубодеров В.И. Перспективы разработки рудных месторождений комбинированным способом//Горный журнал. 1997. -№8. -С. 16-18.

50. Квитка В.В. и др. Новая технология приготовления закладочных смесей на рудниках Алтая./Повышение технического уровня горнометаллургических предприятий Казахстана.: Сб. науч. тр. / ВНИИцвет-мет. Усть-Каменогорск: Изд-во ВНИИцветмет, 2000. - С. 105 -110.

51. Квитка В.В. и др. Твердеющие закладочные смеси повышенной плот-ности.//Горный журнал. 2001. - № 5. - С. 33 - 35.

52. Коган Е.И. Исследование свойств твердеющей закладки из хвостов обогащения//Технология процессов разработки месторождений полезных ископаемых. Алматы. - 1978. - С. 37 - 38.

53. Коган Е.И., Ненашев В.Е., Корн И.И Приготовление тиксотропной закладочной смеси и укладка ее в выработанное пространство//Цветная металлургия. 1986. - №5. - С. 7 - 10.

54. Коган Е.И. Новая технология закладочных работ//Безопасность труда в промышленности. 1978. - № 7. - С. 46 - 47.

55. Козеев А.А., Изаксон В.Ю., Звонарев Н.К. Термо- и геомеханика алмазных месторождений. Новосибирск: Наука, Сибирское отделение, 1995.

56. Колодезников КЕ. Кемпендяйские цеолиты новый вид минерального сырья в Якутии. - Якутск, 1984.

57. Колодезников К.Е. Цеолитоносные провинции востока Сибирской платформы. Якутск.: ЯФ Изд-ва СО РАН, 2003

58. Колоколов О.В. Технология закладки выработанного пространства в шахтах и рудниках. Днепропетровск, 1997.

59. Коновалов А.Б. и др. Закладочные работы на подземных рудниках и перспективы их совершенствования//Горный журнал. 2001. - №7. - С. 3-7.

60. Коноваленко В.Я., Черепное А.Н. Обеспечение геомеханической безопасности при отработке алмазных месторождений Якутии открытым способом»//Горный журнал.-2005.-№7. С. 81 - 83.

61. Коррозия бетона и железобетона, методы защиты/В.М.Москвин, Ф.М.Иванов, С.Н.Алексеев и др. М.: Стройиздат, 1980.

62. Костюченко В.В. Рациональные способы отработки междукамерных целиков в условиях Джезказганского месторождения//Комплексное использование минерального сырья. Алма-Ата, 1990. - № 3.

63. Котенко Е.А., Порцевский А.К. Опыт подземной разработки урановых месторождений//Горный журнал. 2004. - №5, - С. 32 - 35.

64. Кравченко В.А., Куликов В.В. Применение твердеющей закладки при разработке рудных месторождений. М.: Недра, 1974.

65. Кравченко В.Т. Разработка и внедрение технологии твердеющей закладки при освоении обширных пологопадающих месторождений высокоценных руд в условиях Крайнего Севера: Автореф. дис. .д-ра техн. наук. Москва, 1998.

66. Кравченко В.Т. Тепловыделение твердеющей закладки при разработке сульфидных руд: Сб. «Разработка месторождений полезных ископаемых и рациональное использование природных ресурсов». Новочеркасск: НПИ, 1977. - С. 99 - 103.

67. Кравченко В.Т., Шувалов Ю.В. Тепловой режим глубоких рудников. -М.: Недра, 1993.

68. Крамсков Н.П., Изаксон В.Ю. Управление устойчивостью копров вертикальных стволов глубоких алмазодобывающих рудников. Кемерово: восиздат, 2002.

69. Крупник JJ.A., Соколов Г.В., Герасимов B.C. Технология закладочных работ с полным использованием хвостов обогащения/ЛВ кн.: Совершенствование технологии добычи руд с закладкой (на рудниках Казахстана). Алматы: Наука, 1986. - С. 81 - 106.

70. Кузьмин Е.В., Григорьева Н.Н. Варианты систем подземной разработки с закладкой для Малеевского месторождения.//Горный информ-аналит. бюл. -М.: МГГУ, 2000. №8. - С. 173 - 174.

71. Лещинский М.Ю. Испытание бетона. М.: Стройиздат, 1980.

72. Лобанов В.В., Зельберг А.С., Слободянюк М.Е. Реализация проекта сухой консервации карьера «Мир» важный подготовительный этап к переходу на подземную отработку месторождения//»//Горный журнал.-2005.-№7. - С. 91 - 95.

73. Ломоносов Г.Г., Полоник П.И., Абдаллах X. Совершенствование технологии очистных работ на основе применения пастообразных закладочных материалов//Горный журнал. 2000. - № 2. - С. 21 - 23.

74. Лыков А.В. Теоретические основы строительной теплофизики. -Минск: АН БССР, 1961.

75. Ляшенко В.И., Голик В.И., Штеле В.И. Погашение пустот твердеющей закладкой при подземной разработке сложноструктурных месторождений //Цветные металлы. 1990. - № 10. - С. 3 - 7.

76. Малетин Л.В. и др. Состояние и развитие технологии закладочных работ на рудниках Норильского ГОКа//Цветная металлургия. 1985. - № 6.-С. 25-28.

77. Малъквори Дж. Пуццолановый портландцемент: Сб. докл. Четвертого международного конгресса по химии цемента. М.: Стройиздат, 1964. -С. 38-45

78. Манка П.Ф. Применение зольной пыли для замены части портландцемента в твердеющей закладке из хвостов обогащения/Юбогащение руд цветных металлов. М.: ЦНИИцветмет, 1984. - С. 48 - 54

79. Методические указания по управлению горным давлением при сплошных системах разработки с твердеющей закладкой на рудниках Норильского ГМК/МУП СССР ВНИМИ. Л., 1987.

80. Миронов С.А., Бугрим С.Ф., Станислова Е.С. Нарастание прочности бетона в контакте с вечномерзлым грунтом//Бетон и железобетон. -1961.-№6.-С. 10-13.

81. Миронов С.А., Лагойда А.В. Бетоны, твердеющие на морозе. М.: Стройиздат, 1974.

82. Миронов С.А. Теория и методы зимнего бетонирования. М.: Стойиз-дат, 1975.

83. Митюхин С.И., Лелюх М.И., Бочаров В.В. Геологический комплекс АК «АЛРОСА» »//Горный журнал.-2005.-№7. С. 73 - 77.

84. Монтянова А.Н., Величко В.П. Формирование искусственного массива в контакте с многолетнемерзлыми породами //Подземная разработка мощных рудных месторождений. Свердловск, -1987.-С. 52-57.

85. Монтянова А.Н. К вопросу прогнозирования и контроля прочностных параметров закладочного массива, твердеющего в условиях пониженных температур рудника//Горный журнал. 2000. - №7. -С.80-82.

86. Монтянова А.Н. Малоцементная закладка на основе активных минеральных добавок//Строительные материалы. 1988 - № 6. - С. 21 - 22.

87. Монтянова А.Н. Обоснование составов твердеющей закладки для алмазодобывающих предприятий Якутии/ЛГорный информ.-анал. бюл. -М.: МГГУ, 2003. № 3,. с. 41-44.

88. Монтянова А.Н. Обоснование составов твердеющей закладки для разработки коренных алмазных месторождений в зоне многолетней мерзлоты: Автореф. дис. .канд. техн. наук. Свердловск, 1987.

89. Монтянова А.Н. Опробование бесцементных закладочных смесей на алмазодобывающем руднике «Айхал»//Горный журнал. 2002 - № 3. -С. 36-38.

90. Монтянова А.Н. Применение бесцементных саморазогревающихся закладочных смесей в условиях пониженных температур/ЛГорный журнал. 1994. -№ 9. - С. 41 - 43.

91. Монтянова А.Н. Проблемы и перспективы производства закладки для алмазодобывающих рудников АК «АЛРОСА».//Алмазы. 2001. - С. 8688.

92. Монтянова А.Н. Обоснование технологии формирования твердеющих искусственных массивов при подземной разработке коренных алмазных месторождений в криолитозонеН Горный информ.-анал. бюл. -М.: МГГУ, 2003. № 6, - С. 35-37.

93. Монтянова и др. Опыт ведения закладочных работ на рудниках АК «АЛРОСА»//Горный журнал.-2005.-№7. С. 95 - 99.

94. Монтянова А.Н. Формирование закладочных массивов при разработке алмазных месторождений в криолитозоне. М.: Издательство «Горная книга», 2005. - 597 с.

95. Монтянова А.Н. Цеолиты как средство повышения сульфатостойкости цементных композиций: Сб. докл. IV Болгаро-Советского симпозиума «Природные цеолиты». Бургас. - 1985. - С. 46.

96. Монтянова А.Н. Эффективность цеолитов в закладке: Сб. докл. IV Болгаро-Советского симпозиума «Природные цеолиты». Бургас. -1985.-С. 46-47.

97. Музгина B.C. Оптимизация составов многокомпонентных смесей для комбинированной закладки в малоотходных технологиях добычи переработки руды: Дис. .д-ратехн. наук. - Алматы, 2003.

98. Мусин В.Г. Вяжущие для приготовления твердеющей заклад-ки//Горный журнал. 1982. - № 4. - С. 13 -15

99. Наду М. О сульфатостойкости затвердевшего цементного теста: Труды VI Международного конгресса по химии цемента. Т. 2. - Кн. 1. - М.: Стройиздат, 1976. - С. 58 - 68.

100. Необутов Г.П. Совершенствование разработки рудных месторождений при отработке многолетнемерзлых месторождений//Горный инф.-аналит. бюл. М.: МГГУ, 2003. - № 5.- С. 108 -110

101. Николаев Е.И. и др. Новая технология приготовления твердеющей закладки на Орловском руднике//Горный журнал. 2002. - № 5. - С. 58 -60.

102. Общесоюзные нормы технологического проектирования предприятий по производству извести. М.: Минстройматериалов, 1986.

103. Опыт ведения закладочных работ на рудниках ГМК «Норильский никель»: Справ. пособие/А.И. Мохова, М.С. Скачков, Н.Е. Жабко Норильск: Норильский индустриальный институт, 2002.

104. Опыт закладки выработанного пространства/Ф.М. Портков, А.П. Илюшин, В.А. Рубцов и др.//Горный журнал. 1985. - № 12. - С. 36 -38.

105. Опыт разработки Учалинского месторождения медно-колчеданных руд/В.В. Григорьев, А.В. Сараскин, М.П. Орлов, В.Ю. Исаев//Горный журнал. 2004. - № 6. - С. 41 - 45.

106. Основы технологии подземной разработки с закладкой./Д.М. Бронников, И.Ф. Замесов, Г.С. Кириченко и др. М.: Наука, 1973.

107. Ощепков И.А. Бесцементные бетонные смеси для закладки подземных выработок //Изв. ВУЗов. Горный журнал. 2002. - № 4. - С. 105 - 110.

108. Палий В.Д., Смелянский Е.С.ПГорное давление в капитальных, подготовительных и очистных выработках. JI.: ВНИМИ, 1982.

109. Пернацкий С.И. и др. Техническая политика в ОАО «Левозерская горная компания»//Горный журнал. 2001. - № 9. - С. 11-15.

110. Перспективы развития технологии добычи ценных руд в условиях криолитозоны/В.И. Емельянов, Г.А. Катков, Ю.В. Михайлов и др.//Горный журнал. 2003. - № 11. - С. 66-69.

111. Петров Ю.А., Филлипов В.Н., Шмырко А.Н. Становление и развитие Удачнинского ГОКа»//Горный журнал.-2005.-№7. С. 50 - 54.

112. Полезные ископаемые Сунтарского района и перспективы их промышленного освоения./А.Ф. Сафронов, К.Е. Колодезников, П.Г. Новгородов и др. Якутск: ЯФ ГУ Изд-во СО РАН, 2004.

113. Потрубейко В.А. Аспекты экономической политики АК «АЛРОСА» //Горный журнал.-2005.-№7. С. 21 - 23.

114. Предложения по оценке материала подземной пастовой закладки путем испытания его текучести по петле протока для рудника Бакырчик: Отчет Р61-9080. Golder Associates Ltd. Недландс, Австралия, 1996.

115. Проектирование автомобильных дорог: Справочник инженера дорожник/Под ред. Г.А. Федотова. - М.: Транспорт, 1989. - С. 203.

116. Проектные решения по подземному руднику «Интернациональ-ный»/Н.А. Ларионов, В.Д. Залепилов, Н.П. Крамсков и др.//Горный журнал. 1994.-№ 9.

117. Прокушев Г.А. и др. Повышение качества твердеющей закладки оптимизацией гранулометрического состава инертного заполните-ля//Цветная металлургия. 1984. - № 12. - С. 9 -12.

118. Прокушев Г.А., Стрельникова Р.П. Влияние минерального состава хвостов обогащения на прочность твердеющей закладки//Комплексное использование минерального сырья. 1982. - № 2. -С. 8 -12.

119. Развитие горного производства на Учалинском месторождении медно-колчеданных руд/В.В. Григорьев, А.В. Сараскин, М.П. Орлов, В.Ю. Исаев//Известия ВУЗов. Горный журнал. 2004. - № 3. - С. 20-26.

120. Разработать и внедрить технологии и оборудование, обеспечивающие увеличение стоимости основной продукции Компании: Отчет о НИР/Якутнипроалмаз. Мирный, 2003.

121. Разработать и обосновать технологические схемы отработки кимберлитовых трубок вариантами систем с комбинированной закладкой: Отчет о НИР заключительный/ИГДС СО РАН. Новосибирск, Якутск, 2002.

122. Разработать и обосновать технологические схемы отработки кимбер-литовых трубок вариантами систем с комбинированной закладкой: Отчет о НИР/ИПКОН РАН. М., 2002.

123. Разработка месторождений с закладкой./Под ред. С. Гранхольма. М.: Мир, 1987.

124. Репп К.Ю. и др. Закладка камер составами, обеспечивающими проектную прочность при различных сроках твердения./ЛГорный журнал. -1983.-№ 10.-С.37-40.

125. Репп К.Ю. Перлиты вяжущие для твердеющей закладки//Горный журнал. -1975. - № 8. - С. 52 - 53.

126. Репп К.Ю. Транспортирование твердеющей закладки по вертикальному ставу трубопроводаУ/Горный журнал. 1981. - № 5. - С. 29 - 30.

127. Ризаев X.А., Газиев У.А. Использование промышленных отходов для закладки выработанного пространства на руднике «Каульды».//Горный журнал. 2000. - № 8. - С. 21 - 22.

128. Рояк Г.С., Грановская И.В., Трактирникова Г.Л. Сульфатостойкость цементных композиций с полимерными добавками/Щемент. -1984. № З.-С. 20-21.

129. Рояк С.М., РоякГ.С. Специальные цементы. М.: Стройиздат, 1983.

130. Руднику «Таймырский» 20 лет.//Горный журнал. - 2002. -№11- 12. -С. 3 - 9 (цветной вкладыш).

131. Рыпьникова М.В., Зотов О.В. Геомеханика: Учеб. Пособие М.: Издательский дом «Руда и металлы», 2003.

132. Рыльникова М.В. Обоснование параметров комбинированной геотехнологии освоения медноколчеданных месторождений Урала: Автореф. дис. .д-ра техн. наук. Магнитогорск, 1998.

133. Рыльникова М.В. Технология комплексного освоения месторождений комбинированным способом: Монография.-Магнитогорск:МГТУ, 1998.

134. Савич И.Н. Порядок и варианты технологии подземной разработки руд с закладкой выработанного пространства.//Горная промышленность. -1999. № 2. - С. 5 -9.

135. Салтыбалдин Д. и др. Опытно-промышленные испытания способов комбинированной закладки .//Комплексное использование минерального сырья Алматы. - 1989 -№11.- С.33-36

136. Светлаков К.Н., Атманских С.А. Техника и технология ведения закладочных работ на рудниках цветной металлургии. М.: ЦНИИЭИЦМ, 1980.

137. Светлаков К.Н. и др. Развитие закладочных работ на подземном рудни-ке.//Горный журнал. 1994. - № 4. с. 37 - 41.

138. Смирнов А.А. Исследование и выбор параметров взрывной отбойки высокоценных руд при системах с твердеющей закладкой: Дис. . канд. техн. наук. М., 1971.

139. Смирнов А.А. Исследование основных вопросов самотечно-пневматического транспорта и эффективности твердения закладки.//Тр. ин-та НПИ. Новочеркасск, 1972.

140. Смирнов А.А. Опыт закладочных работ при слоевой выемке руды на руднике «Комсомольский».//Тр. ин-та Гипроникель.- Л., 1976. Вып. 64.

141. Смолдырев А.Е. Выбор параметров транспортирования бетонных закладочных смесей по трубопроводам/ЛДветная металлургия. 1984. - № 10.-С. 13-16.

142. Совершенствование новых технологий приготовления закладочных смесей для подземных рудников «Айхал» и «Мир» с учетом опыта работы ПЗК подземных рудников Урала: Отчет о НИР/Маггеоэксперт. -Магнитогорск, 2003.

143. Справочник по горнорудному делу/Под ред. В.А. Гребенюка, Я.С. Пыжьянова, И.Е. Ерофеева. М., 1983.

144. Справочное руководство по тампонажным материалам/Иод ред. B.C. Данюшевского, Р.М.Алиева, И.Ф.Толстых. М.: Недра, 1987.

145. Среднепалеозойские клиноптилолитовые месторождения Кемпендяй-ской впадины/К.Е. Колодезников, Г.В. Ивансен, Г.С. Фрадкин и др.//Советская геология. 1983. - № 4. - С. 7 - 9.

146. Строительство сопряжений горных выработок/П.С.Сыркин, В.А. Минин, М.С. Данилкин, А.Н. Садохин. М.: Недра, 1997.

147. Теоретические основы теплотехники. Теплотехнический эксперимент: Справочник/Под общ. ред. В.А. Григорьева, В.М. Зорина. М.: Энерго-атомиздат, 1988.

148. Технико-экономический анализ вариантов вскрытия и отработки под-карьерных запасов трубок «Интернациональная», «Мир», «Удачная»: Отчет о НИР/ОАО «Институт ГИПРОникель». С-Петербург, 2002.

149. Технологические условия на испытания основных видов сырья для производства портландцемента. Л.: Гипроцемент, 1963.

150. Требуков A.JJ. Применение твердеющей закладки при подземной добыче руд. М.: Недра, 1981.

151. Трубопроводный транспорт закладочных смесей в выработанное пространство: Метод, указания к разделу курсового и дипломного проектов .-Норильск, 1991.

152. Фаустов С.И. Разработка эффективных технологических схем добычи руды и формирования закладочного массива при нисходящей слоевой системе разработки. Автореф. дис. .канд. техн. наук. Усть-Каменогорск, 2002.

153. Фрид С. А., Левених Д.Л. Температурные воздействия на гидротехнические сооружения в условиях Крайнего Севера. Л.: Стройиздат, Ленинградское отделение, 1978.

154. Хазеев Р.С. Повышение эффективности выпуска и доставки руды на Гайском подземном руднике//Горный журнал. 2002. - № 7. -С. 48 -51.

155. Хомяков В.И. Зарубежный опыт закладки на рудниках. М., 1984.

156. Хохлов Ю.А., Курилко А.С. Теплообмен природных и закладочных массивов при отработке кимберлитов.//Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. РАН. Сибирское отделение, 2004, С. 35-41.

157. Цыгалов М.Н., Зурков А.Э. Разработка месторождений полезных ископаемых с монолитной закладкой. М.: Недра, 1970.

158. Цыгалов М.Н. Подземная разработка с высокой полнотой извлечения руд. М.: Недра, 1984.

159. Цыгалов М.Н., Слащилин И.Т., Якобсон З.В. Оценка использования отвальных шлаков как вяжущих монолитной закладки//Горный журнал. -1982. -№ 4. С. 12-13.

160. Цыгалов М.Н., Якубов В.И., Шишкин В.И. Монолитная закладка на основе мартеновского шлака с активизаторами//Горный журнал. -1976. -№ 12.-С. 34-35.

161. Чирков Ю.В. Подбор состава бетонных смесей для транспортирования по трубам//Совершенствование методов проектирования состава и контроля качества бетона. М.: Стройиздат, 1982. - С. 35-40.

162. Шалыпыкова P.M., Куанышбайулы С. Комплексный подход к проектированию погашения пустот ослабленных участков Жезказканского ме-сторождения.//Горный журнал. 2002. - № 5. - С. 52-54.

163. Шумаков А.И. Местные вяжущие, получаемые по энергосберегающим технологиям.// Известия ВУЗов. Строительство. М., 1993. - № 11-12. -С. 30-36.

164. Юркевич Г.Ф., Конохов В.П., Леонтьев А.А. Исследование свойств комбинированного закладочного материала с использованием пород от проходки выработок //Горный журнал. 1986. - № 9. - С. 29-31.

165. Яворский Б.М., Детлаф А.А. Справочник по физике для инженеров и студентов ВУЗов. Издание пятое. М: Наука, Главная редакция физико-математической литературы, 1971.

166. Hinton М. Pastefiill operations at Echo Bay's Lupin Mine CIM, Edmonton, 1996.

167. Massara F., Costa U. Aspekts of the pozzolonie activity and properties of pozzolanie cements.-Informal seminar on Cement Chemistry. Yran Bre-tagna, 1977.-P.24-56.

168. Rappel J. Commissioning and Operation of the Lupin Paste Backfill Plant. -CIM, Edmonton, 1996.

169. The underground robotized comlex for flow mining of ore deposits/ Tkachenko A. and the other//Proceedings of the Fifth International Symposium on Mine Planning and Equipment Selection, 1996. P. 401 - 403.