Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Повышение эффективности технологии разработки крутопадающих тонкожильных месторождений на основе интенсификации выпуска замагазинированной руды
ВАК РФ 25.00.22, Геотехнология(подземная, открытая и строительная)

Автореферат диссертации по теме "Повышение эффективности технологии разработки крутопадающих тонкожильных месторождений на основе интенсификации выпуска замагазинированной руды"

На правах рукописи

Соболев Анатолий Ильич

Повышение эффективности технологии разработки крутопадающих тонкожильных месторождений на основе интенсификации выпуска замагазинированной руды

(на примере рудников Забайкалья)

Специальность 25.00.22 - Геотехнология (подземная, открытая и строительная)

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Чита 2004

Работа выполнена в Горном институте Читинского государственного университета и Читинском филиале ГИПРОцветмет (ОАО « ЗабайкалцветметНИ Ипр оекг»)

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Лизункин Владимир Михайлович

Научный консультант:

кандидат технических наук Ермоленко Евгений Андреевич

Официальные заслуженный деятель науки РФ,

оппоненты: доктор технических наук, профессор,

Воронов Евгений Тимофеевич

кандидат технических наук, доцент, Морозов Владимир Тимофеевич

Ведущая организация: Институт природных ресурсов, экологии и

криологии (ИПРЭК) СО РАН

Зашита состоится 18 июня 2004 г. в 14 час.

на заседании Диссертационного совета Д 212.299.01 приЧиганском государственном университете по адресу: г. Чита, ул. Александро-Заводская, 30. зал заседаний Ученого совета.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, подписанные и заверенные печатью

организации, просим направить по адресу. 672039, г. Чита, ул. Александро-

Заводская, 30, ЧитГУ, Ученому секретарю диссертационного совета. Факс

(3022)26-14-59.

Web-server: www.techuniv.ru

E-mail: root@techuniv.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Читинского государственного университета.

Автореферат разослан Ученый секретарь диссертационного совета, к.г-м.н. Ci«vf* Н.П.Котова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Интенсификация добычи цветных металлов, как основного направления научно-технического прогресса в цветной металлургии, в значительной степени определяется повышением эффективности эксплуатации месторождений, полностью или частично представленных рудными телами жильного типа. Свыше 40 % подземной добычи цветных и редких металлов производится из жильных месторождений. При разработке этих месторождений широкое распространение (более 50 %) получила система с магазинированием руды, отличающаяся наиболее высокими технико-экономическими показателями. Однако эффективность ее применения заметно снижается на глубоких горизонтах, что связано со значительным повышением горного давления и нарушенности вмещающих пород. Под влиянием этих факторов в первую очередь осложняется процесс выпуска руды из узкого очистного пространства,. на долю которого приходится до 30 - 50 % общих затрат труда на очистную выемку, что характерно для большинства разрабатываемых жил.

Предложенные в последние годы рекомендации по совершенствованию процесса выпуска замагазинированной руды (короткие блоки, вибровыпуск, взрывание фугасных зарядов, водонасыщение и т.д.) не обеспечили достаточно заметного улучшения показателей системы, особенно на глубоких горизонтах, так как повышение трудозатрат на выпуске связано, главным образом, с необходимостью ликвидации зависаний отбитой руды не только в прилюковой зоне, но и внутри блока. Так, трудовые затраты на их выполнение составляют около половины (0,9 - 1,2 чел.-час/м3) общей трудоемкости выпуска. При этом потери невыпущенной (зависшей) руды в отдельных блоках достигают 8 - 12 % и более, а вторичное разубоживание- до 20 %. Высока также опасность проведения таких работ.

Для уменьшения количества зависаний, затрат времени на их ликвидацию, обеспечения равномерности выпуска и в целом повышения эффективности процесса, перспективным является осуществление активации потоков замагазини-рованной руды комплексом технических средств, устанавливаемых в очистном пространстве в различных частях блока.

Исследований по повышению эффективности и полноты выпуска руды из узкого очистного пространства на глубоких горизонтах на основе применения способов и средств предупреждения образования и ликвидации зависаний и повышения управляемости процессом не проводилось и они являются актуальными.

Исследования выполнялись на шахтах ПО "Забайкалзолото" и Шахтамин-ском руднике в соответствии с планом НИР Читинского филиала ВНИПИ-горцветмет по отраслевой программе МЦМ СССР МП-11Г и хозяйственным договорам с предприятиями в течение 1972 - 1995 г.г.

Объект исследований - очистной блок при разработке маломощных крутопадающих жильных месторождений.

Предмет исследования. Процесс, способы и средства активации выпуска

замагазинированной руды из узкого

Цель работы. Обосновать рациональные способы, средства и параметры выпуска руды из узких магазинов для повышения эффективности разработки крутопадающих тонкожильных месторождений.

Основная идея работы заключается в управлении процессом выпуска замагазинированной руды путем механической активации ее в неактивной части блока и местах прогнозируемых зависаний.

Защищаемые научные положения:

- эффективное управление выпуском замагазинированной руды возможно путем активации ее в местах формирования зависаний, форма, размеры и место расположения которых определяются в зависимости от горно-геологических и горнотехнических условий вынимаемых запасов блока;

- наиболее производительный выпуск замагазинированной руды из межлюкового и надлюкового пространства достигается за счет активации рудной массы устройствами вибрационного и пневмобаллонного типа с рекомендуемыми параметрами;

- снижение количества и ликвидация внутриблоковых зависаний обеспечивается импульсным воздействием на замагазинированную руду водовоз-душной смесью через перфорированные трубы и пневмопульсаторами из мягких оболочек, размещаемых и функционирующих в очистном пространстве в процессе отработки блока и выпуска горной массы.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются: достаточным объемом промышленных экспериментов; удовлетворительной сходимостью расчетных показателей и лабораторных данных с фактическими; положительными результатами производственных испытаний экспериментальных образцов и технологии управляемого выпуска руды; экономической эффективностью внедрения разработанных рекомендаций.

Научная новизна:

1. Предложена классификация зависаний руды в отработанных блоках, отражающая параметры, место и причины их образования.

2. На основе практических данных установлена закономерность и разработана вероятностная математическая модель формирования зависаний руды в блоке в зависимости от угла падения жилы, модуля трещиноватости, интенсивности отработки блока, ширины очистного пространства и параметров очистной камеры.

3. Выявлены основные закономерности истечения руды в прилюковом и внутриблоковом пространстве при активации потока вибрационными, пневматическими и гидропневмоимпульсными средствами и установлены рациональные параметры и режимы их работы.

Практическая ценность:

1. Предложенная вероятностная математическая модель позволяет прогнозировать возможные места и параметры зависаний руды в узких «магазинах».

2. Разработанные способы и средства позволяют повысить производительность блока и надежность технологических процессов очистной выемки, полноту и качество извлечения запасов и могут быть применены для интенсификации выпуска руды в условиях повышенного горного давления и на глубоких горизонтах.

3. Разработанные рекомендации по выбору эффективных способов и средств активации в зависимости от горно-геологических условий и конструктивных параметров системы, а также техническая документация могут быть использованы при проектировании новых и эксплуатации действующих рудников.

Реализация работы. Результаты исследований использованы при составлении технических условий и исходных требований на изготовление активаторов, локальных проектов отработки жил системой с магазинированием и принудительным выпуском руды на Балейском, Дарасунском и Шахтаминском рудниках, внедрены в производство с экономическим эффектом 140 т.р. (в ценах 1989 г.).

Технология выпуска руды с использованием средств активации прошла приемочные испытания и рекомендована к включению в проекты разработки жильных месторождений системами с магазинированием на предприятиях отрасли.

Личный вклад автора: анализ и обобщение существующего опыта и основных направлений совершенствования технологии выпуска замагазиниро-ванной руды; разработка математической модели процесса образования зависаний и классификации зависаний руды в блоках; участие в проведении лабораторных исследований, промышленных испытаний и внедрении; обоснование рациональных параметров и режимов выпуска руды новыми способами и средствами; разработка технической документации на изготовление и эксплуатацию средств активации и выпуска руды.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались на Всесоюзном совещании по совершенствованию систем и технологии разработки жильных месторождений (п. Ковалерово, 1972 г.), областной конференции молодых ученых Забайкалья (г. Чита, 1977 г.), технических Советах комбината "Балейзолото" (г. Балей, 1973 - 1976 г.г.), производственного объединения Забайкалзолото (г. Чита, 1977 - 1985 г.г.), Шахтаминского рудоуправления (п. Шахтама, 1982 г.), заседаниях научно-технического Совета Читинского филиала ВНИПИгорцветмет (г. Чита, 1973 - 1990 г.г.), научных семинарах лаборатории научных основ разработки жильных месторождений ИПКОН АН СССР (г. Москва, 1978, 1983 г.г.), научных семинарах кафедры "Подземная разработка месторождений полезных ископаемых", ЧитГУ (г. Чита, 2002 —2003 г.г.) и получили положительную оценку.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 статей и получено три авторских свидетельства на изобретения.

Объем и структура работы. Диссертация изложена на 188 страницах машинописного текста и состоит из введения, четырех глав, заключения. Содержит 62 рисунка, 26 таблиц, список литературы из 87 наименований и 12 приложений.

Автор выражает глубокую благодарность и признательность акад. М.И. Агошкову, к.т.н. Д.И.Рафиенко, Е.С.Волкову, Е.И.Петрову, к.г-м.н. М.А.Свир-скому, Д.И.Кофману, сотрудникам лаборатории разработки жильных месторождений Читинского филиала ВНИПИгорцветмет, работникам кафедры ПРМПИ

ЧитГУ, техническим работникам ПО «Забайкалзолото», рудников Балей и Шах-таминский за содействие и оказанную помощь при выполнении работы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ,

В первой главе диссертационной работы проведен анализ существующей технологии выпуска замагазинированной руды при разработке маломощных жильных месторождений и основных направлений снижения трудоемкости этого процесса

В результате установлено следующее. Большинство предприятий разрабатывает аналогичные месторождения, как правило, на больших глубинах (более 400 - 500 м), что приводит к уменьшению эффективности широко применяемой при этом системы разработки с магазинированнием. Основная причина этого -снижение производительности труда на выпуске и показателей извлечения из-за ухудшения сыпучих свойств отбитой и замагазинированной руды вследствие проявления горного давления.

Значительный вклад в совершенствование технологии выемки запасов таких месторождений внесли: М.И.Агошков, В.Ф.Абрамов, Ю.Г.Галченко, Р.П.Каплунов, ГАКурсакин, А.ИЛяхов, М.ЗЛатышев, Л.А.Мамсуров, А.Ф.Назарчик, Ю.Д.Нечаев, Д.И.Рафиенко, А.Я.Тишков, А.М.Фрейдин и др.

Однако разработанные способы и средства интенсификации выпуска руды (вибрационные люковые устройства, усовершенствованные конструкции днищ блоков, короткие блоки, сближенное расположение люков, скоростные способы отбойки и т.д.) в условиях повышенного горного давления не всегда обеспечивают высокие технико-экономические показатели добычи. Так, на основе натурных наблюдений и статистических данных предприятий (рудники Дарасунский и Шахтаминский) установлено, что при традиционных способах выпуска около 80 % зависаний происходит в надштрековой зоне (до 5 м от основания откаточного штрека), а 20 % - приходится на зависания внутри блока, удаленные на расстояние более 5 м, причем трудоемкость ликвидации последних значительно больше, чем первых. Велики также потери (до 12 %) и вторичное разубоживание (до 20%) руды.

Эффективное управление выпуском замагазинированной руды возможно путем активации ее в местах формирования зависаний, форма, размеры и место расположения которых определяются в зависимости от горногеологических и горнотехнических условий вынимаемых запасов блока.

В результате обработки данных натурных наблюдений в период отбойки блока и после генерального выпуска установлено, что основными факторами, влияющими на образование устойчивых зависаний отбитой руды в очистных блоках являются: интенсивность сдвижения бортов очистного блока; несоответствие размеров отбиваемого куска руды ширине очистного пространства; невыдержанность ширины очистного пространства; наличие неровностей в бортах очистной камеры; изменчивость угла падения жил; степень устойчивости бортов (склонность к вывалам и отслоениям вмещающих пород); засоренность руды креплесом и другими предметами; физико-механические свойства выпускаемой

руды (содержание мелких фракций и глинистых частиц, влажность, слежива-емость).

Оценка причин и вероятности образования зависаний замагазинированной руды показывает, что основной их объем происходит в результате уплотнения и слеживания руды, обрушения боковых пород и попадания в руду негабаритных включений (табл. 1). Кроме того, зависания образуются в местах выполаживания жил и межлюковых пространствах - неактивной части блока.

Таблица 1.

Причины и вероятность образования зависаний замагазинированной руды.

Причины зависаний

Вероятность образования, %.

Снижение показателя проходимости сужения очистного пространства)_

(неровности бортов,

15

Уплотнение и слеживание (повышенное горное давление, неравномерность выпуска, низкая скорость очистной выемки)

30

Обрушение боковых пород и негабариты

19

Межлюковые целики)

сооружения (крепь штрека, надштрековые

18

Выполаживание жилы

10

Попадание посторонних предметов (крепежный лес, обрывки троса, буры и пр.)

Внутриблоковые целики Всего

100

««IV* V ЪГпшп _ •_____ л . _____

а б в

Рис. 1. Место, формы и размеры зависаний: а- при частичном выпуске; б, в - после генерального выпуска.

Формы зависаний довольно разнообразные, но преобладающими являются ленточные горизонтальные и вертикальные столбообразные (после генерального выпуска) (рис. 1). Первые образуются в местах пережимов или выполаживания жил. При частичном выпуске зависание имеет, как правило, форму свода.

Классификация зависаний замагазинированной руды приведена в табл. 2.

Таблица 2.

Классификация зависаний замагазинированной руды при выемке тонких жил

Классификационные признаки Числ. знач-я классиф-нных признаков Тип зависаний Место и причины зависаний

Форма зависания а> Ь Конусообразные внутриблоковые и надштрековые целики, крепь, вывалы, посторонние предметы

а > (3 - 5) Ь Вертикальные столбообразные межлюковое пространство, целики; сдавливание боковыми породами, слеживание, повышенное горн, давл., вывалы и отслоения

Ь > (3 - 5) а Ленточные горизонтальные пережимы и выполаживание жил, тектонич. нарушения, крупные отслоения плитчатой формы, повышенное горное давление

а = Ь < '/2 Ьбл* Штокверко-вые (неправ, формы) зона крупномасштабных отслоений и тектонич. нарушенное™, сдавливание и уплотнение руды, повышенное горн, давление

Параметры зависаний: Длина зависания (а) а<5 м короткие

а = 5 - 20 м средние

а> 20 м длинные

Ширина зависания (Ь) Ь <4 м узкие

Ь=4-8м средние

Ь> 8 м широкие

Площадь зависания (в) Б < 50 м' мелкие межлюковое пространство, целики, отслоения, негабариты, крепь выработки, посторонние предметы, лесохлам

8 = 50-100 м2 средние слеживание, сдавливание бортами блока, отслоения плитчатой формы, повышенное горное давление

100 м' крупные интенсивное горн, давл., сдавливание и слеживание руды, зоны тектонич. нарушений, большая площадь отработки запасов этажа

Время существования зависания (Тс) Тс> Тотраб блока* * долговременные (устойчивые) внутриблоковая и межлюковая зоны; уплотнение и слеживание в результате смещения стенок блока и отслоения пород в виде крупных плитообразных отдельностей

тс< Топ>аб блоке кратковременные (не устойч.) прилюковая и надпггрековая зона, внутриблоковые целики, креп, лес, расклинивание крупных кусков и сводообразование

Высота зависаний (удаленность от кровли откат, штрека), Ь Ь<5м низкие (в т.ч. над люками)

Ь = 5 - 15 м средние

Ь> 15м высокие

* - длина отрабатываемого блока;

** - время выемки основных запасов блока.

В результате корреляционно-регрессионного анализа методом пошаговой множественной регрессии определены уравнения для расчета параметров

(2) (3)

внутриблоковых высоких зависаний в зависимости от наиболее значимых факторов:

X = (0,44 + 0,001 А + 0.025Ы - 0,017Р - 0,024т) Ь, У = (0,63 - 0,001А + 0,016Ы- 0,014Р- 0,125т) Н6„, Б = (0,85 -0,003А + 0,037Н-0,001Р-0,524т) ЬНбЛ.

Коэффициент множественной корреляции составил для X: г = 0,78, среднеквадратическое отклонение а = 0,03; для У: г = 0,86, а = 0,023; для Б: г =

0,93, а = 0,021. Ошибка уравнений не превышает в среднем 20 %.

В формулах (1, 2, 3) X и Y- координаты основания зависания (м) (рис. 2), S - площадь зависания (м2), А - угол падения жилы, град., N - модуль трещиноватости, шт/м, Р - интенсивность отработки блока, м/мес, ш - ширина очистного пространства, м; соответственно длина и высота блока, м.

Рис. 2. Среднестатистическая модель встречаемости зависаний замагазини-рованной руды в различных частях блока:

I - V область распределения зависаний; х, у - координаты основания зависания.

Предложенные зависимости можно использовать для расчета зависаний в блоках, отрабатываемых на глубинах 400 - 700 м. При этом в расчетах следует принимать площадь, эквивалентную площади эллипса Б = яаЬ, у которого большая ось расположена по восстанию с размерами а = 2,5Ь, где а большая полуось, Ь - малая.

Известно, что эффективность выпуска руды из узких магазинов зависит, в основном, от равномерного и непрерывного истечения руды из прилюковой и межлюковой зон, которые обеспечивают свободное равномерное (постоянное) движение призабойной поверхности замагазинированной руды. Применяемые способы активации руды в этих зонах (взрывной, вибропитателями типа ВЛЖ, "Ермак", снижение расстояния между выпускными люками и т.д.) не обеспечивают этих условий.

Наиболее производительный выпуск замагазинированной руды из межлюкового и иадлюкового пространства достигается за счет активации рудной массы устройствами вибрационного и пневмобаллонного типа с рекомендуемыми параметрами.

Для интенсификации выпуска руды в межлюковой зоне были исследованы в лабораторных условиях и испытаны в производстве два способа активации: вибрационный с помощью виброцеликов (АВ-1) и пульсирующий с применением мягких пневмооболочек (АБ-1), установленных в транше на крепи штрека. Лабораторные исследования проведены на физической модели при масштабе моделирования 1 : 25 (1500 х 1500 х 100 мм) с соблюдением критериев подобия.

На рис. 3, 4 показан характер истечения замагазинированной руды при различных способах выпуска.

Рис. 3. Эллипсоиды разрыхления руды в процессе выпуска (а, б) и после выпуска (в, г) из одиночного отверстия:

а) - из простых люков;

б), г) - вибролюками;

в) - вибролюками с виброцеликами.

Исследованими установлено, что при выпуске руды из одиночного отверстия вибролюками и вибролюками с виброцеликами (рис. 3) ширина малой оси эллипсоида разрыхления в его средней части больше соответственно на 17 и 25 % чем при выпуске из простых люков. Более существенно возросла ширина зоны потока в донной части блока: при выпуске из вибролюков - на 40 %, вибролюками с виброцеликами - в 2 раза.

Рис. 4. Характер истечения замагазинированной руды при равномерном выпуске по длине блока:

а - из простых люков; б - вибролюками; в - вибролюками с виброцеликами.

При планомерном последовательном выпуске руды из нескольких отверстий высота равномерного оседания поверхности замагазинированной руды при работе виброцеликов снизилась более чем в 2 раза и составила 3,7 м от кровли штрека (рис. 4.). При этом значительно уменьшается (в 2,8 раза при выпуске вибролюками и в 3,8 раза - вибролюками с виброцеликами) удельное количество

зависаний. Из этого следует, что применение активаторов вибрационного типа в межлюковых промежутках является эффективным методом управления равномерностью выпуска и снижения количества зависаний в прилюковой зоне.

Лабораторными исследованиями установлено, что угол наклона рабочих поверхностей виброцеликов в условиях узкого очистного пространства должен быть равным 45°. При углах 30° и 60° ширина зоны потока меньше, соответственно на 11 % и 23 %. В первом случае из-за низкой скорости транспортирования руда в зоне влияния виброцелика уплотняется. Во втором случае в результате интенсификации выпуска руды из межлюковой зоны замедляется истечение ее из выпускного отверстия, что также приводит к неравномерному выпуску руды в основании блока и ее зависанию.

Исследование различных режимов работы показало, что в период выпуска, особенно при ликвидации зависаний руды, виброцелики должны работать совместно с выпускными люками. Нарушение этого режима приводит к уплотнению и неравномерному выпуску горной массы.

Экономико-математическим моделированием по критерию себестоимости выпуска руды установлено, что область оптимальных значений расстояния между осями выпускных люков при использовании виброцеликов составляет 2,9 - 3,3 м, что в среднем на 25 % больше, чем без их применения.

Лабораторные исследования выпуска руды с применением в качестве активаторов мягких пневмооболочек в надштрековой зоне (межлюковое пространство) проводились по трем схемам.

Первая - выпуск руды из самотечных люков, как базовый вариант.

Вторая - выпуск руды из самотечных люков при включении активаторов по мере образования зависаний и прекращения потока руды (режим А).

Третья - выпуск руды из самотечных люков при непрерывном пульсирующем режиме работы активаторов независимо от наличия зависаний (режим Б).

Выпуск проводился при углах наклона 90,75, 60 градусов.

Характер истечения руды в начальный момент полного выпуска с применением активаторов показан на рис. 5. Как видно, при выпуске над люками создается зона наиболее разрыхленной руды. Активаторы, при заполнении их сжатым воздухом, выталкивают находящуюся над ними руду в зону истечения. В результате создается возможность расширения зоны активного выпуска руды на всей длине блока и снижения количества внутриблоковых зависаний. При этом наилучшие показатели обеспечиваются при непрерывной пульсирующей работе активатора в процессе выпуска и погрузки руды в режиме Б (рис. 6).

Высоту разрыхления отбитой руды при работе пневмоактиватора в зависимости от величины раздвижности (Ъ) пневмооболочки, и коэффициента (Квр) вторичного разрыхления руды (отношение объема выпущенной из магазина руды к объему этой же руды в магазине) можно определить по выражению:

Ьр = Ь /(Квр- 1),м

(4)

Рис. 5. Характер истечения руды при работе активаторов пневмобал-лонного типа в межлюковой зоне (стадии выпуска):

а) - вибрационный выпуск; б) - ликвидация зависания пневмопульсацией между вторым и третьим люками; в) - совместная работа вибролюка (2) и пневмооболочки (4).

2Ь. Ншг/0.001м5

45 БО 75 90

На основании результатов лабораторных и производственных исследований процесса вибровыпуска руды разработан двухсекционный вибропитатель ПВЛ-1 для погрузки руды из прилюковой зоны. Особенность его состоит в том, что загрузочная секция, расположенная непосредственно под выпускным отверстием блока, оснащена мощным низкочастотным вибратором вертикальных колебаний, а вторая (разгрузочная) - высокочастотным, совершающим продольные колебания. При этом загрузочная секция работает в побудительном режиме, разгрузочная - в транспортирующем.

Производственными испытаниями установлено увеличение высоты распространения эффективных вибраций в руде (прилюковая зона) в 2,0 - 2,3 раза по сравнению с традиционно применяемыми вибропитателями (рис. 7), снижение количества зависаний в 4,5 - 5,0 раз, повышение производительности на выпуске-погрузке в 3,0 - 3,5 раза.

при различных способах выпуска и углах падения жилы;

I - простой выпуск; 2 - активаторный в режиме А; 3 - активаторный в режиме Б.

Рис. 6. Зависимости: — количества зависаний (Ы),

- ширины зоны потока (2Ь)

кмзгтке

Рис. 7. Характер изменения амплитуды колебаний (А) по длине (Ц) рабочего органа питателей под нагрузкой:

а) виброленты ВЛЖ-1М;

б) вибропитателя "Ермак";

в) двухсекционного питателя ПВЛ-1.

Наиболее трудоемким и высокозатратным процессом в системах разработки с магазинированием является ликвидация внутриблоковых зависаний руды. Трудоемкость ликвидации таких зависаний на 55 - 65 % больше, чем в прилюковой зоне.

Снижение количества и ликвидация внутриблоковых зависании обеспечивается импульсным воздействием на замагазинированную руду водо-воздушной смесью через перфорированные трубы и пневмопульсаторами из мягких оболочек, размещаемых и функционирующих в очистном пространстве в процессе отработки блока и выпуска горной массы.

Для ликвидации зависаний, образующихся внутри блока, испытаны в лабораторных и производственных условиях способы активации водой, сжатым воздухом, водовоздушной смесью через перфорированные трубы - варианты с вертикальным и горизонтальным их расположением и пневмопульсаторами из мягких оболочек, размещаемых в очистном пространстве в процессе отбойки и частичного выпуска руды из магазина. При этом устройства устанавливали между зонами влияния выпускных отверстий (зонами потока).

Исследованиями установлено, что более эффективно гидропневмоимпу-льсное воздействие установками типа ГПЛЗ через вертикально расположенные перфорированные трубы, которое обеспечивает обрушение сводов зависании при расстоянии между трубами до 3,5 м. Это в 3,0 - 3,5 раза больше, чем при безимпульсной подаче водовоздушной смеси. Безимпульсная раздельная подача воды и воздуха в массив замагазинированной руды не вызывает заметного улучшения ее подвижности и мало эффективна при ликвидации зависании. Радиус действия в этом случае составляет 0,25 - 0,35 м.

Характер образования зависаний замагазинированной руды и последовательность их обрушения с помощью импульсной подачи воздушно-водяной смеси показан на рис. 8.

Несколько более трудоемким (на 18 - 20 %) является способ предупреждения и ликвидации зависаний мягкими пневмооболочками типа ПП (зона воздействия их на замагазинированную руду равна трехкратному максимальному

Рис. 8. Динамика процесса истечения руды и ликвидации зависаний гидропневмоимпуль-сными устройствами с вертикальным расположением труб в очистном пространстве (схема "В"):

а) - образование зависаний при последовательном выпуске;

б), в), г) - обрушение зависаний соответственно одним, двумя, тремя устройствами.

размеру оболочки). Однако они эффективнее гидропневмоимпульсного воздействия при ликвидации горизонтальных ленточных и площадных зависаний.

В процессе производственных испытаний установлено, что зависания, образующиеся в результате отслоения крупных блоков (плит) вмещающих пород и др., трудно ликвидируются рассмотренными способами. В этом случае необходимо применять взрывное разрушение их динамореактивными снарядами - системами (ДРС) и высоконапорными струями воды (Р=10—15 ати) с помощью УВГ-1.

Область целесообразного применения исследованных способов приведена в табл. 3, а результаты производственных испытаний и внедрения на рудниках Дарасунский и Шахтаминский в табл. 4.

Использование способов и средств активации позволило в целом уменьшить вторичное разубоживание руды в среднем в 1,4 раза, потери - в 1,7 раза, себестоимость выпуска-погрузки - на 64 %, повысить интенсивность отработки блока на 12 - 15 % и получить экономический эффект в размере 140 тыс. р (в ценах 1989 г.).

Таблица 3.

Область целесообразного применения технологии выпуска руды с применением активаторов в различных зонах выемочного пространства.

Место установки и тип устройства

Зона погрузки (0-2 м) ПВЛ-1

Площадь зависания, .,2

Угол падения, град

50200

> 200

5070

7090

Горногеологические условия

Ширина очисти, простр., м

> 1,0

< 1,0

Устойчивость пород

выше среди

ниже среди

Гран-состав

мел кий

круп иый

Слежи-вае-мость руды

низ км

высокая

продолжение табл. 3.

Зона надштрековая (2-5 м) (межл. пр-во)

АВ-1 (виброцелик) + + + + + + + +

АБ-1 (пневмобаллон) + + + + + + + + + + +

Зона внутриблоковая (более 7 м)

ПП-1,2 + + + + + +

ГПЛЗ-2 + + + + + + + +

ДРС + + + + + + +

УВГ-1 + + + + + + + + + +

Комбинированный ДРС и УВГ-1 + ' + + + + ч- + л. + + + +

Таблица 4.

Результаты промышленных испытаний и внедрения средств активации на выпуске руды из очистных блоков.*

Наименование показателей Ед. изм. Простой выпуск Установка активаторов в зонах выпуска

Зона погрузки (А) Надштрековая (межлюковая) зона (Б) Внутриблоковая зона (В)

ПВЛ-1 АВ-1 АБ-1 ГПЛЗ-2 ПП-1,2

Количество активаторов шт. 18 21 35 3 44

Количество выпущенной руды т 24600 72000 34000 29200 12650 20050

Производительность рабочего на выпуске-погрузке руды т/чел.с м 31 86 49 44 58 . 49

Количество зависаний ликвидируемых средствами активации % 80 48 58 50 42

Повышение интенс. отработки блока % 10 5 7 5 8

Удельн. расход ВВ на ликвид. зависаний кг/т 0,110 0,028 0,058 0,07 0,051 0,066

Удельный расход сжатого воздуха м3/т 1,25 0,6 0,3 0,16 0,4

Потери отбитой руды % 9,0 6,0 6,7 5,0 3,6 4,5

Вторичное разубоживание % 7,0 снижается на 30 %

Производительность забойного рабочего м7чел. см 2,7 2,97 2,84 2,89 2,84 2,89

Себестоимость выпуска р/т 0,780 0,553 0,540 0,373 0,487 0,564

Себестоимость добычи рудничная р/т 33,0 31,19 32,01 31,68 32,01 31,52

Экономическая эффективность р/т 1,81 0,99 1,32 0,99 1,48

* - расхождение с результатами лабораторных исследований не превышает 10- 15%.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации решена актуальная для горной промышленности задача управления процессом выпуска замагазинированной руды в условиях повышенного горного давления путем механической активации потоков посредством комплекса технических средств, устанавливаемых в неактивных частях блока и местах прогнозируемых зависаний, обеспечивающих повышение интенсивности, безопасности и полноты выемки запасов блока.

Основные результаты и выводы работы заключаются в следующем:

1. Установлено, что при разработке большинства месторождений маломощных жил системой с магазинированием с увеличением глубины горных работ осложняется процесс выпуска руды из-за возрастания количества зависаний и необходимости их ликвидации как в прилюковой зоне, так и на значительном удалении от основания блока. Наиболее часто (60 %) зависания образуются на высоте 0 - 2,0 м от основания блока, 28 % - на высоте 2 - 5 м., 12 % - на высоте более 5 - 7 м. Существующие способы и средства их ликвидации не всегда эффективны, особенно на больших глубинах.

2. Разработаны классификация и вероятностная математическая модель формирования устойчивых зависаний, которые позволяют выявить причины и прогнозировать их место, форму и размеры для глубин 400 - 700 м в зависимости от угла падения жилы, интенсивности очистной выемки, ширины очистного пространства, модуля трещиноватости вмещающих пород и параметров блока.

3. Для систем разработки с магазинированием руды предложены принципы управления потоком выпускаемой руды путем ее активации в прилюковой, надштрековой и внутриблоковой зонах (в местах возможных зависаний) наиболее приемлемыми способами и средствами.

4. Разработана методика моделирования и установлены закономерности выпуска руды из узкого очистного пространства с применением в качестве активаторов потока вибрационных, гидропневмоимпульсных устройств и пневматических эластичных оболочек.

5. Установлено, что для активации руды во внутриблоковом пространстве наиболее эффективными являются импульсы воздушно-водяной смеси, подаваемые через вертикально расположенные в нем перфорированные (с форсунками) трубы и надувные пневмопульсаторы из эластичных оболочек. Разработанные средства активации (гидропневмоликвидатор зависаний ГПЛЗ и пневмопульса-торы ПП-1,2) испытаны в производственных условиях, установлены параметры и режимы их работы. Применение таких активаторов позволяет уменьшить на 40 - 50 % количество зависаний, повысить производительность труда на выпуске в 1,6 раза и уменьшить в них на 40 - 60 % потери руды. Не ликвидируемые этими способами и средствами зависания (крупные отслоения вмещающих пород, в местах пережимов и резких выполаживаний жил) необходимо ликвидировать динамореактивными системами (ДРС) или высоконапорным гидроразмывом.

6. Выявлено, что в надштрековой (межлюковой) зоне наиболее приемлемыми являются вибровоздействия виброцеликами и пневмопульсации эластич-

ными оболочками. Причем первые более эффективны при выпуске руды с повышенным содержанием мелких фракций и углах падения жилы более 70°.

Разработанная конструкция и параметры виброцелика и надувные пневмо-оболочки испытаны в производственных условиях. Применение их позволяет за счет вовлечения руды из неактивной части блока уменьшить в 2,5 - 3,0 раза частоту сводообразований и зависаний в "магазине", увеличить на 30 - 40 % расстояние между выпускными люками, снизить потери руды на 20 - 40 % и повысить производительность труда на выпуске на 30 - 40 %.

7. В прилюковой зоне (зоне погрузки) в качестве побудителей потока предлагается использовать двухсекционный вибропитатель (ПВЛ-1), который обеспечивает не только транспортирование и погрузку руды, но и активацию ее в "магазине" на высоту, превышающую в 2,0 - 2,5 раза по сравнению с известными вибропитателями. Производственными испытаниями ПВЛ-1 установлено снижение в 4,5 - 5,0 раз количества зависаний и повышение в 3,0 - 3,5 раза производительности труда рабочих на выпуске - погрузке руды.

8. Разработаны рекомендации по выбору способов и средств активации замагазинированной руды, а также проектно-конструкторская документация и технические условия на их изготовление и эксплуатацию.

9. Результаты диссертационной работы внедрены на Дарасунском и Шахтаминском рудниках с экономическим эффектом 140 т. р. (в ценах 1989 г.) за счет повышения в среднем на 15 - 20 % производительности труда, снижения потерь на 40 % и вторичного разубоживания на 30 %.

Основное содержание диссертации изложено в работах:

1. Бахмутов В.М., Соболев А.И., Петров Е.И., Пушняков Б.А Шахтные испытания вибролент ВЛЖ-1М. // Всесоюзный семинар по изысканию эффективных способов разработки жильных месторождений (Владивосток, 1972): материалы. - Владивосток, 1975. - С. 182 - 185.

2. Глазунов Л.Д., Соболев А.И. Совершенствование технологии и средств механизации выпуска руды. Инф. листок № 2-80 НТД Читин.ЦНТИ, Чита, 1980. - 5 с.

3. Рафиенко Д.И., Соболев А.И. Новые способы ликвидации зависаний руды при выпуске. - В кн.: Эффективность разработки жильных месторождений. -М., ИПКОН АН СССР, 1981. С. 107 - 122.

4. Рафиенко Д.И., Соболев А.И., Волков Е.С., Петров Е.И., Бондарчук Л.И., Кузьмин П.Н. Гидропневматическая установка ГПЛЗ-1. Инф. листок № 8-81 НТД ЧИТИН.ЦНТИ, Чита, 1981. - 3 с.

5. Кузьмин П.Н., Соболев А.И., Волков Е.С., Петров Е.И., Казанов В.В., Черемухин Б.П. Применение комплексного метода ликвидации зависаний отбитой руды в очистных блоках. Инф. листок № 136-81 Читин.ЦНТИ, Чита, 1981.-4с.

6. Рафиенко Д.И., Соболев А.И., Волков Е.С., Петров Е.И., Марков А.В., Казанов В.В. Двухсекционный вибропитатель ДВП-1. Инф. листок № 11-81 НТД Читин.ЦНТИ, Чита, 1981. - 3 с.

7. Соболев А.И., Волков Е.С., Петров Е.И., Рафиенко Д.И., Попов Ю.Н., Дубышкин Ю.П. Совершенствование выпуска руды из узкого очистного

пространства при разработке жильных месторождений // Горный журнал. -1983. -№1.- С. 32 -34.

8. Силушкин И.А., Соболев А.И., Петров Е.И., Шикунова И.Д., Лескова В.В., Казанов В.В. Активатор вибрационного типа АВ-1. Инф. листок № 85-2 НТД Читин.ЦНТИ, Чита, 1985. - 3 с.

9. Соболев А.И., Петров Е.И., Ермоленко Е.А., Ермоленко Н.И. Активатор пнев-мобалонный АБ-1. Инф. листок № 87-3 НТД Читин.ЦНТИ, Чита, 1987. - 4 с.

10. Соболев А.И., Пирогов ГГ. Эффективные средства управления физическими процессами выпуска замагазинированной руды из блоков // Колыма. - 1996. -№3.-С.21-24.

11. А.с. 757739 СССР, М.Кл.3 Е 2И. 13/00 Устройство для выпуска руды из блоков и рудоспусков / Д.И.Рафиенко, А.И.Соболев (СССР). - 2687037/22-03; Заявлено 22.11.78; Опубл. 23.08.80, Бюл. № 31. - 5 с: ил.

12. А.с. 870717 СССР, М.Кл.3 Е 21с. 41/06 Способ разработки крутопадающих рудных тел. / А.И.Соболев, Л.Д.Глазунов, Е.С.Волков, Ю.В.Богарев (СССР). -2835840/22-03; Заявлено 05.11.79; Опубл. 07.10.81, Бюл. № 37. - 4 с: ил.

13. А.с. 1079842 СССР, М.3(51). Е21с 41/06 Способ разработки крутопадающих рудных тел / А.И.Соболев, Е.АЕрмоленко, К.А.Номоконов, Е.И.Петров, Е.С.Волков (СССР). - 3469986/22-03; Заявлено 12.07.82; Опубл. 15.03.84, Бюл. № 10.-4 с: ил.

14. Соболев А.И. Способ уменьшения потерь отбитой руды в неактивной части блока. // IV научно-техническая конференция Горного института (Чита, 2003): материалы. - Чита: ЧитГТУ, 2003. - Ч.З. - С. 87 - 89.

15. Соболев А.И. Особенности выпуска руды из узких магазинов при разработке Дарасунского золоторудного месторождения на больших глубинах. // Научно-техническая конференция Горного института (Чита, 2003): материалы. -Чита: ЧитГТУ, 2003. - Ч.З. - С. 90 - 92.

Лицензия ЛР № 020525 от 02.06.97 Подписано в печать 30.04.04 Формат 60x84 1/16

Усл.печ.л. 1.1_Тираж 100 экз._Заказ N 55

Читинский государственный университет ул. Александро-Заводская. 30. г. Чита, 672039 РИК ЧитГУ

H'1213

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Соболев, Анатолий Ильич

Введение

Глава 1 Состояние вопроса, цель и задачи исследований.

1.1 Анализ и обобщение теории и практики совершенст- 9 вования выпуска замагазинированной руды.

1.2 Основные причины ухудшения условий выпуска руды из узкого очистного пространства (на примере месторождений Забайкалья).

1.3 Анализ трудоемкости выпуска и показателей извле- 17 чения замагазинированной руды из блока (на примере участка Восточный Дарасунского рудника).

1.4. Определение параметров зоны распространения 27 вибраций в замагазинированной руде и исследование влияния вибраций на процесс выпуска.

1.5 Цель, задачи и методы исследований.

Глава 2, Аналитические исследования формирования зависаний замагазинированной руды в блоке.

2.1 Исследование условий и причин формирования 44 зависаний.

2.2 Классификация зависаний.

2.3 Разработка вероятностной модели причин формиро- 54 вания зависаний.

2.4 Принципы управления выпуском замагазинированной 70 руды в узком очистном пространстве.

2.5 Выводы по главе.

Глава 3. Лабораторные исследования способов активации потока выпускаемой руды в различных зонах управляемости истечением.

3.1 Методика исследований.

3.2. Исследование влияния внутриблоковых вибрационных, 85 гидро- и пневмоимпульсных воздействий на процесс истечения замагазинированной руды.

3.3. Исследование и оптимизация параметров и режимов 90 работы активаторов потока руды в надштрековой зоне

А + Б).

3.4. Выводы по главе

Глава 4 Разработка, производственные испытания и внедрение способов и средств активации выпускаемой руды.

4.1. Методика производственных испытаний.

4.2. Промышленные испытания и внедрение внутрибло- 110 ковых активаторов (зона В).

4.3. Промышленные испытания и внедрение средств 128 активации в надштрековой зоне (А + Б).

4.4. Рекомендации по применению технологии выпуска 158 магазинируемой руды с использованием способов и средств активации.

4.5. Технико-экономическая оценка результатов внедрения 168 способов и средств активации потоков выпускаемой

РУДЫ.

4.6. Выводы по главе

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Повышение эффективности технологии разработки крутопадающих тонкожильных месторождений на основе интенсификации выпуска замагазинированной руды"

Интенсификация добычи цветных металлов, как основного направления научно-технического прогресса в цветной металлургии, в значительной степени определяется повышением эффективности эксплуатации месторождений, полностью или частично представленных рудными телами жильного типа. Свыше 40 % подземной добычи цветных и редких металлов производится из жильных месторождений. При разработке этих месторождений широкое распространение (более 50 %) получила система с магазинированием руды, отличающаяся наиболее высокими технико-экономическими показателями [1]. Однако эффективность ее применения заметно снижается на глубоких горизонтах, что связано со значительным повышением горного давления и нарушенности вмещающих пород. Под влиянием этих факторов в первую очередь осложняется процесс выпуска руды из узкого очистного пространства, на долю которого приходится до 30 - 50 % общих затрат труда на очистную выемку, что характерно для большинства разрабатываемых жил [2, 3].

Предложенные в последние годы рекомендации по совершенствованию процесса выпуска замагазинированной руды (короткие блоки, вибровыпуск, взрывание фугасных зарядов, водонасыщение и т.д.) не обеспечили достаточно заметного улучшения показателей системы, особенно на глубоких горизонтах, так как повышение трудозатрат на выпуске связано, главным образом, с необходимостью ликвидации зависаний отбитой руды не только в прилюковой зоне, но и внутри блока. Так, трудовые затраты на их выполнение составляют около половины (0,9 - 1,2 чел.-час/м ) общей трудоемкости выпуска. При этом потери невыпущенной (зависшей) руды в отдельных блоках достигают 8 - 12 % и более, а вторичное разубоживание - до 20 %. Высока также опасность проведения таких работ.

Для уменьшения количества зависаний, затрат времени на их ликвидацию, обеспечения равномерности выпуска и в целом повышения эффективности процесса, перспективным является осуществление активации потоков замагазинированной руды комплексом технических средств, устанавливаемых в очистном пространстве в различных частях блока.

Исследований по повышению эффективности и полноты выпуска руды из узкого очистного пространства на глубоких горизонтах на основе применения способов и средств предупреждения образования и ликвидации зависаний и повышения управляемости процессом не проводилось и они являются актуальными.

Исследования выполнялись на шахтах ПО "Забайкалзолото" и Шахтаминском руднике в соответствии с планом НИР Читинского филиала ВНИПИгорцветмет по отраслевой программе МЦМ СССР МП-11Г и хозяйственным договорам с предприятиями в течение 1972 - 1995 г.г.

Объект исследований - очистной блок при разработке маломощных крутопадающих жильных месторождений.

Предмет исследования. Процесс, способы и средства активации выпуска замагазинированной руды из узкого очистного пространства выемочных блоков.

Цель работы. Обосновать рациональные способы, средства и параметры выпуска руды из узких магазинов для повышения эффективности разработки крутопадающих тонкожильных месторождений.

Основная идея работы заключается в управлении процессом выпуска замагазинированной руды путем механической активации ее в неактивной части блока и местах прогнозируемых зависаний.

Защищаемые научные положения:

- эффективное управление выпуском замагазинированной руды возможно путем активации ее в местах формирования зависаний, форма, размеры и место расположения которых определяются в зависимости от горно-геологических и горнотехнических условий вынимаемых запасов блока;

- наиболее производительный выпуск замагазинированной руды из межлюкового и надлюкового пространства достигается за счет активации рудной массы устройствами вибрационного и пневмобаллонного типа с рекомендуемыми параметрами;

- снижение количества и ликвидация внутриблоковых зависаний обеспечивается импульсным воздействием на замагазинированную руду водовозду-шной смесью через перфорированные трубы и пневмопульсаторами из мягких оболочек, размещаемых и функционирующих в очистном пространстве в процессе отработки блока и выпуска горной массы.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются: достаточным объемом промышленных экспериментов; удовлетворительной сходимостью расчетных показателей и лабораторных данных с фактическими; положительными результатами производственных испытаний экспериментальных образцов и технологии управляемого выпуска руды; экономической эффективностью внедрения разработанных рекомендаций.

Научная новизна:

1. Предложена классификация зависаний руды в отработанных блоках, отражающая параметры, место и причины их образования.

2. На основе практических данных установлена закономерность и разработана вероятностная математическая модель формирования зависаний руды в блоке в зависимости от угла падения жилы, модуля трещиноватости, интенсивности отработки блока, ширины очистного пространства и параметров очистной камеры.

3. Выявлены основные закономерности истечения руды в прилюковом пространстве при активации потока вибрационными и пневматическими средствами и установлены рациональные параметры и режимы их работы.

Практическая ценность.

1. Предложенная вероятностная математическая модель позволяет прогнозировать возможные места и параметры зависаний руды в узких «магазинах».

2. Разработанные способы и средства позволяют повысить производительность блока и надежность технологических процессов очистной выемки, полноту и качество извлечения запасов и могут быть применены для интенсификации выпуска руды в условиях повышенного горного давления и на глубоких горизонтах.

3. Разработанные рекомендации по выбору эффективных способов и средств активации в зависимости от горно-геологических условий и конструктивных параметров системы, а также техническая документация могут быть использованы при проектировании новых и эксплуатации действующих рудников.

Реализация работы. Результаты исследований использованы при составлении технических условий и исходных требований на изготовление активаторов, локальных проектов отработки жил системой с магазинированием и принудительным выпуском руды на Балейском, Дарасунском и Шахтаминском рудниках, внедрены в производство с экономическим эффектом 140 т.р. (в ценах 1989 г.).

Технология выпуска руды с использованием средств активации прошла приемочные испытания и рекомендована к включению в проекты разработки жильных месторождений системами с магазинированием на предприятиях отрасли.

Личный вклад автора: анализ и обобщение существующего опыта и основных направлений совершенствования технологии выпуска замагазиниро-ванной руды; разработка математической модели процесса образования зависаний и классификации зависаний руды в блоках; участие в проведении лабораторных исследований, промышленных испытаний и внедрении; обоснование рациональных параметров и режимов выпуска руды новыми способами и средствами; разработка технической документации на изготовление и эксплуатацию средств активации и выпуска руды.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались на Всесоюзном совещании по совершенствованию систем и технологии разработки жильных месторождений (п. Ковалерово, 1972 г.), областной конференции молодых ученых Забайкалья (г. Чита, 1977 г.), технических Советах комбината "Балейзолото" (г. Балей, 1973 - 1976 г.г.), производственного объединения Забайкалзолото (г. Чита, 1977 - 1985 г.г.), Шахтаминского рудоуправления (п. Шахтама, 1982 г.), заседаниях научно-технического Совета Читинского филиала ВНИПИгорцветмет (г. Чита, 1973 — 1990 г.г.), научных семинарах лаборатории научных основ разработки жильных месторождений ИПКОН АН СССР (г. Москва, 1978, 1983 г.г.), научных семинарах кафедры "Подземная разработка месторождений полезных ископаемых" ЧитГУ, (г. Чита, 2002 —2003 г.г.) и получили положительную оценку.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 статей и получено три авторских свидетельства на изобретения.

Объем и структура работы. Диссертация изложена на 188 страницах машинописного текста и состоит из введения, четырех глав, заключения. Содержит 62 рисунка, 26 таблиц, список литературы из 87 наименований и 12 приложений.

Заключение Диссертация по теме "Геотехнология(подземная, открытая и строительная)", Соболев, Анатолий Ильич

Основные результаты и выводы работы заключаются в следующем:

1. Установлено, что при разработке большинства месторождений маломощных жил системой с магазинированием с увеличением глубины горных работ осложняется процесс выпуска руды из-за возрастания количества зависаний и необходимости их ликвидации как в прилюковой зоне, так и на значительном удалении от основания блока. Наиболее часто (60 %) зависания образуются на высоте 0 - 2,0 м. от основания блока, (28 %) - на высоте 2 - 5 м., (12 %) - на высоте от 5 до 50 м. Существующие способы и средства их ликвидации не всегда эффективны, особенно на больших глубинах.

2. Разработаны классификация и вероятностная математическая модель формирования устойчивых зависаний, которые позволяют выявить причины и прогнозировать их место, форму и размеры для глубин 400 - 700 м в зависимости от угла падения жилы, интенсивности очистной выемки, ширины очистного пространства, модуля трещиноватости вмещающих пород и параметров блока.

3. Для систем разработки с магазинированием руды предложен принцип управления потоком выпускаемой руды путем ее активации в прилюковой, надштрековой и внутриблоковой зонах (в местах возможных зависаний) наиболее приемлемыми способами и средствами.

4. Разработана методика моделирования и установлены закономерности выпуска руды из узкого очистного пространства с применением в качестве активаторов потока вибрационных, гидропневмоимпульсных устройств и пневматических элластичных оболочек.

5. Установлено, что для активации руды во внутриблоковом пространстве наиболее эффективными являются импульсы воздушно-водяной смеси, подаваемые через вертикально расположенные в нем перфорированные (с форсунками) трубы и надувные пневмопульсаторы из элластичных оболочек. Разработанные средства активации (гидропневмоликвидатор зависаний ГПЛЗ и пневмопульсаторы 1111-1,2) испытаны в производственных условиях, установлены параметры и режимы их работы. Применение таких активаторов позволяет уменьшить на 40 - 50 % количество зависаний, повысить производительность труда на выпуске в 1,6 раза и уменьшить в них на 50 - 60 % потери руды. Не ликвидируемые этими способами и средствами зависания (крупные отслоения вмещающих пород, в местах пережимов и резких выполаживаний жил) необходимо ликвидировать динамореактивными системами (ДРС) или высоконапорным гидроразмывом.

6. Выявлено, что в надштрековой (межлюковой) зоне наиболее приемлемыми являются вибровоздействия виброцеликами и пневмопульсации эллас-тичными оболочками. Причем первые более эффективны при выпуске руды с повышенным содержанием мелких фракций и углах падения жилы более 70°.

Разработанная конструкция и параметры виброцелика и надувные пневмооболочки испытаны в производственных условиях. Применение их позволяет за счет вовлечения руды из неактивной части блока уменьшить в 2,5 — 3,0 раза частоту сводообразований и зависаний в "магазине", увеличить на 30 — 40 % расстояние между выпускными люками, снизить потери руды на 20 - 40 % и повысить производительность труда на выпуске на 30 - 40 %.

7. В прилюковой зоне (зоне погрузки) в качестве побудителя потока предлагается использовать двухсекционный вибропитатель (ПВЛ-1), который обеспечивает не только транспортирование и погрузку руды, но и активацию ее в "магазине" на высоту, превышающую в 2,0 - 2,5 раза по сравнению с известными вибропитателями. Производственными испытаниями ПВЛ-1 установлено снижение в 4,5 - 5,0 раз количества зависаний и повышение в 3,0 — 3,5 раза производительности труда рабочих на выпуске — погрузке руды.

8. Разработаны рекомендации по выбору способов и средств активации замагазинированной руды, а также проектно-конструкторская документация и технические условия на их изготовление и эксплуатацию.

9. Результаты диссертационной работы внедрены на Дарасуиском и Шахтаминском рудниках с экономическим эффектом 140 т. р. (в ценах 1989 г.) за счет повышения в среднем на 15 - 20 % производительности труда, снижения потерь на 40 % и вторичного разубоживания на 30 %.

Заключение.

В диссертации решена актуальная для горной промышленности задача управления процессом выпуска замагазинированной руды в условиях повышенного горного давления путем механической активации потоков посредством комплекса технических средств, устанавливаемых в неактивных частях блока и местах прогнозируемых зависаний, обеспечивающих повышение интенсивности, безопасности и полноты выемки запасов блока.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Соболев, Анатолий Ильич, Чита

1. Рафиенко Д.И. Системы с магазинированием руды при разработке жильных месторождений. -М.: Недра, 1967. 191 с.

2. Ляхов А.И. Технология разработки жильных месторождений. М.: Недра, 1984.-240 с.

3. Назарчик А.Ф. Основные направления снижения трудоемкости выпуска руды при разработке жильных месторождений. В кн.: Физико-технические горные проблемы. -М.: Наука, 1971. - С. 48 - 58.

4. Медведев И.Ф., Абрамов А.В., Нефедов А.П. Ликвидация зависаний и вторичное дробление руды. М.: Недра, 1975. - 200 с.

5. Журин Н.Я., Родзевилло И.Т., Вертлейб и др. Совершенствование выпуска руды на шахте им. Губкина // Горный журнал. 1978. - № 2. - С. 35 - 36.

6. Абрамов А.Ф., Сафронов А.В., Медведев И.Ф. и др. Опыт применения дина-мореактивных гранатометов для разрушения зависаний крупнокусковой руды в дучках и рудоспусках // Цветная металлургия. 1968. - №1. - С. 15-18.

7. Петров Е.И. Исследование способов регулирования гипсометрии выработанного пространства при взрывной отбойке тонких жил // Горный журнал. -1977.-№ 4.-С. 35 -38.

8. Нечаев Ю.Д. Применение системы с магазинированием руды на глубоких горизонтах тонкожильных месторождений // Колыма. — 1977. № 5. - С. 7 — 9.

9. Волков Е.С., Ермоленко Е.А., Кузьмин П.Н. и др. Снижение потерь и разубоживания руды на Шахтаминском руднике // Цветная металлургия. — 1983.-№ 10.-С. 6-8.

10. Соболев А.И., Волков Е.С., Петров Е.И. и др. Совершенствование выпуска руды из узкого очистного пространства при разработке жильных месторождений // Горный журнал. 1983. - № 1. - С. 32 - 34.

11. П.Бахмутов В.М., Соболев А.И., Петров Е.И., Пушняков Б.А. Шахтные испытания вибролент ВЛЖ-1М. Всесоюзный семинар по изысканиюэффективных способов разработки жильных месторождений (Владивосток, 1972): материалы. Владивосток, 1975. - С. 182 - 185.

12. Системы разработки жильных месторождений / М.И.Агошков, М.Е.Мухин, А.Ф.Назарчик и др. -М.: Госрогтехиздат, 1960. 376 с.

13. Барон Л.И., Турчанинов И.А., Ключников А.В. Нарушение пород при контурном взрывании. М.: Наука, 1975. - 339 с.

14. Мамсуров Л.И., Рафиенко Д.И., Панфилов Е.И. Научные основы совершенствования технологии разработки жильных месторождений. — М.: Наука, 1977. 187 с.

15. Корзун А.П. Повышение эффективности взрывных работ при разработке жильных месторождений // Горный журнал. 1972. - № 4. - С. 35 - 37.

16. Павловский Б.С., Ляхов А.И. Выбор рациональных конструкций контурных зарядов при очистной выемки тонких жил // Горный журнал. 1975. - № 10. -С. 39-40.

17. Павловский Б.С., Вишняков В.И., Цехин М.К. Применение контурного взрывания при разработке весьма тонких жил // Колыма. 1970. - № 5. - С. 13-14.

18. Ибраев Ш.И., Драбчук Ю.В., Мусин К.А. и др. Пути улучшения качества дробления при разработке жильных месторождений // Горный журнал. — 1969. № 9. ~ С. 32 - 34.

19. Корзун А.П. Применение направленных взрывов для уменьшения сотря-сания при очистной выемке вокруг шпуровых зарядов // Колыма. 1970. - № 7.-С. 12-13.

20. Павловский Б.С. Эффективность применения игданита на очистных работах рудника "Токур" // Колыма. 1970. - № 7. - С. 11 - 12.

21. Павловский Б.С., Ляхов А.И., Куленков Б.Н., Давыдов П.М. Совершенствование буровзрывных работ при отбойке тонких жил // Цветная металлургия. 1975. - № 15. - С. 16-19.

22. Митин В.Д. Предотвращение разрушения горных пород в сторону массива при взрывных работах // Горный журнал. 1967. - № 5. - С. 30 - 32.

23. Гладких Ю.И., Суханов И.К., Калмыков И.В. и др. Опыт высокоэффективной выемки руды при разработке жильных месторождений на руднике "Центральный" // Колыма. 1973. - № 3. - С. 17-19.

24. Каплунов Р.П., Подземная разработка рудных месторождений в зарубежных странах. М.: Недра, 1964. - 387 с.

25. Назарчик А.Ф. Исследование эффективности разработки жильных месторождений. -М.: Наука, 1972. 265 с.

26. Назарчик А.Ф., Олейников И.А., Богданов Г.И. Разработка жильных месторождений. М.: Недра, 1977. - 240 с.

27. Цинкер JI.M., Фурсов Е.Г., Ратушняк П.С. Влияние параметров разделительного целика в воронках днищ блоков на параметры зоны потока // Колыма. 1980. - № 6. - С. 12-15.

28. Рафиенко Д.И. Об эффективной технологии очистной выемки при системах с магазинированием руды // Горный журнал. 1964. - № 12. - С. 23 - 30.

29. Терпогосов З.А. Основание блоков и механизация выпуска руды. М.: Недра, 1977. - 267 с.

30. Цинкер JI.M., Фурсов Е.Г., Ратушняк П.С. Промышленные испытания основания блока с разделительными перекрытиями в воронках выпуска // Колыма. 1981. - № и. с. 12 - 14.

31. Каплунов Р.П., Сребный И.И. Выпуск руды из магазинов при разработке тонких крутопадающих жил. // Цветные металлы. 1949. - № 5. - С. 16-21.

32. Макаров В.Д. Изыскание эффективных систем разработки тонких жил Са-донского рудного поля // Цветная металлургия. 1964. - № 17. - С. 16-19.

33. Агошков М.И., Мухин М.Е. Исследование выпуска руды на горизонте грохочения и конструктивные элементы камер грохочения // Тр. ИГД АН СССР. 1956.-том. З.-С. 56-61.

34. Бусырев В.М. Анализ опыта подготовки днищ блоков Рекалатвинского месторождения // Колыма. 1964. - № 3. - С. 14-15.

35. Курсакин Г.А., Попов Н.И., Числов А.И. и др. Промышленные испытания системы разработки с использованием магазинированной руды в качестве временной закладки//Колыма. 1978. - № 13.-С. 12-15.

36. Мамедов Ш.Н., Мухтаров Г.Т. Система разработки короткими блоками с распорной крепью // Горный журнал. 1964. - № 3. - С. 35 — 37.

37. Курсакин Г.А., Числов А.И., Шахов А.С. О воздействии выпускаемой руды на висячий бок камер // Колыма. 1978. - № З.-С. 9-13.

38. Образцов А.П., Семенов В.М., Захаров Ю.Н. и др. Высокочастотные способы разрушения негабарита // Горный журнал. 1969. - № 1. - С. 32 - 34.

39. Изыскание рациональной технологии и конструктивных решений применения гидромеханизации при подземной разработке жильных месторождений: Отчет о НИР / Иргиредмет. 16-П-40-88, № ГР 79029962. -Иркутск, 1980.-26 с.

40. Hardrock, deep-level gold mining technology advances on many fronts. S.A. Mining and Engineering, 1979, v. 90, № 4147, p.p. 33, 35 - 37.

41. O'Beirne D. The hydraulic cleaning of stopes. T. of the S.A. Institute of Min. and Met., 1979, v. 79, № 8, p.p. 207 - 209.

42. Подковыркин А.И., Латышев M.3., Воронюк А.С. Гидросмыв важнейшее средство снижения потерь руды при ее выпуске из блоков. // Тр. ЦНИИолово. - 1970.-вып. 1.-с. 91-95.

43. Агошков М.И., Подковыркин А.И., Латышев М.З. и др. Гидравлический смыв потерянной рудной мелочи // Горный журнал. 1966. - № 4. - С. 43 -46.

44. Белобрицкий В.М., Гуров Е.Е., Разуванов М.Н. Зачистка отработанных блоков на руднике Центральный // Цветная металлургия. 1964. - № 23. - С. 5-7.

45. Абрамов В.Ф., Откидычев В.В. Опыт и перспективы применения пневмоимпульсных устройств на рудниках // Цветная металлургия. 1983. -№4.-0.7-11.

46. Досказиев А.Г., Горяйнов В.И., Подчорнин П.К., Красовский Р.С. Пневмоимпульсный способ ликвидации зависаний руды в капитальных рудоспусках на Зыряновском свинцовом комбинате // Горный журнал. -1975.-№ 9.-С. 56-57.

47. Именитов В.Р., Абрамов В.Ф. Коган В.Ф. и др. Применение пневмоимпульсных устройств (ПУ) при выпуске руды из глубоких рудоспусков на Тырныаузском вольфрамо-молибденовом комбинате // Цветная металлургия. 1982.-№ 17.-С. 7-10.

48. Меньшиков Ю.А., Гендельман Л.С. Вибрационный люк ЛВО-2 для выпуска руда при разработке жильных месторождений // Колыма. 1970. - № 9. - С. 35-36.

49. Тишков А.Я., Фрейдин A.M., Латышев М.З., Меньшиков Ю.А. Вибролента — люк для выпуска руды при разработке жильных месторождений // Горный журнал. 1969. - № 8. - С. 44 - 45.

50. Гендельман Л.С., Меньшиков Ю.А., Лунин В.В. Вибрационные люки для выпуска руды // Горный журнал. 1974. -№ 8.-С.27-32.

51. Тишков А.Я., Фрейдин A.M., Латышев М.З. и др. Опыт эксплуатации вибролент люков ВЛЖ-1М // Колыма. - 1970. - № 3. - С. 25 - 26.

52. Тишков А.Я., Григорьев В.М., Фрейдин A.M. и др. Выпуск руды с помощью вибролент питателей "Волна" // Горный журнал. - 1975. - № 2. - С. 48 - 52.

53. Именитов В.Р., Сафронов А.В., Щукин Ю.Г., Тихомиров А.П. Гранатометы для ликвидации зависаний руды // Горный журнал. 1972. - № 2. — С. 46 -49.

54. Казаков А.Т., Нефедов А.П., Абрамов В.Ф. и др. Применение кумулятивных зарядов // Горный журнал. 1968. - № 12. - С. 35 - 37.

55. Щукин Ю.Г. Ликвидация зависаний руды гранатометами на подземных рудниках. -М.: Черметинформация. 1971. - № 16 (660).

56. Григорян Н.Г., Сафронов А.В., Абрамов В.Ф. и др. Интенсификация выпуска зависшей руды с помощью динамореактивных систем // Горный журнал. — 1982.-№ 11.-С. 41-42.

57. Васильев В.М., Щукин Ю.Г., Сафронов А.В. и др. Гранатометы для дробления негабаритных кусков в очистных камерах // Безопасность труда в промышленности. 1971. № 5. - С. 28 - 29.

58. Агошков М.И., Малахов Г.М. Подземная разработка рудных месторождений. -М.: Недра, 1966.-633 с.

59. Вольфсон П.М., Камбаров В.А. Определение активного размера выпускных отверстий при различных способах выпуска // Горный журнал. 1984. - № 8. -С. 35-39.

60. Ефремовцев Н.С., Губин И.П. Развитие техники и технологии выпуска руды из блоков на шахтах ВПО "Союзметаллургпром" // Горный журнал. 1980. -№9.-С. 28-30.

61. Гончаревич И.Ф., Вихнович О.Л. Вибрационные установки для выпуска руды. -М.: Недра, 1967. 156 с.

62. Ляхов А.И. Технология разработки жильных месторождений. М.: Недра, 1984.-240 с.

63. Мусин К.А. Методы установления зоны вторичного разубоживания при разработке крутопадающих жил // Горное дело. Алма-Ата: ИГД АН Каз.ССР, 1966. - вып. 2. - С. 33 - 37.

64. Хрущев В.И., Плахин В.К. Из опыта разработки Кочкарского месторождения системой с магазинированием руды // Колыма. 1977. - № 10.-С. 17 -18.

65. Вахомский С.С., Астапенко A.M., Черемисин Н.В. Исследование проявления горного давления в процессе отработки очистного блока на руднике "Центральный". // Ученые записки ЦНИИолово. 1976. - № 4. - С. 40 - 44.

66. Соболев А.И. Особенности выпуска руды из узких магазинов при разработке Дарасунского золоторудного месторождения на больших глубинах // Научно-техническая конференция Горного института (Чита, 2003): материалы. Чита: ЧитГТУ. 2003. - Ч.З. - С. 90 - 92.

67. Абрамов В.Ф. Условия выпуска руды из магазинов тонких жил // Цветная металлургия. 1962. - № 3. - С. 27 - 30.

68. Малахов Г.М. Теория и практика выпуска обрушенной руды. М.: Недра, 1968.

69. Куликов В.В. Установление критериев подобия при моделировании выпуска руды // Тр. ИГД им. А.А.Скочинского. 1970. - вып. 76. - С. 137 - 140.

70. Протодьяконов М.М. Методика рационального планирования экспериментов // Тр. ИГД им. А.А.Скочинского. 1961 - вып. 17. С. 38 - 40.

71. Гордон Б.Е. Оценка физического подобия при исследовании механики выпуска на моделях // Горный журнал. 1954. - № 6. - С. 28 - 30.

72. Именитов В.Р. и др. Моделирование обрушения и выпуска руды. М.: Недра, 1961 -234 с.

73. Учитель А.Д., Бренер Л.Ю., Колендо Э.Г., Гущин В.В. Исследование вибрационного выпуска руды. // Горный журнал. 1978. - № 3. - С. 28 - 30.

74. Рафиенко Д.И., Соболев А.И. Новые способы ликвидации зависаний руды при выпуске. В кн.: Эффективность разработки жильных месторождений. М.,ИПКОНАНСССР, 1981. С. 107-122.

75. А.с. 757739 СССР, М.Кл.3 Е 21f. 13/00 Устройство для выпуска руды из блоков и рудоспусков / Д.И.Рафиенко, А.И.Соболев (СССР). 2687037/22-03; Заявлено 22.11.78; Опубл. 23.08.80, Бюл. № 31. - 5 е.: ил.

76. А.с. 870717 СССР, М.Кл.3 Е 21с. 41/06 Способ разработки крутопадающих рудных тел. / А.И.Соболев, Л.Д.Глазунов, Е.С.Волков, Ю.В.Богарев (СССР). -2835840/22-03; Заявлено 05.11.79; Опубл. 07.10.81, Бюл. № 37. -4 е.: ил.

77. Глазунов Л.Д., Соболев А.И. Совершенствование технологии и средств механизации выпуска руды. Инф. листок № 2-80 НТД Читин.ЦНТИ, Чита, 1980.-5 с.

78. Соболев А.И. Способ уменьшения потерь отбитой руды в неактивной части блока. // IV научно-техническая конференция Горного института (Чита, 2003): материалы. Чита: ЧитГТУ, 2003. - Ч.З. - С. 87 - 89.

79. А.с. 1079842 СССР, М.3(51). Е21 с 41/06 Способ разработки крутопадающих рудных тел / А.И.Соболев, Е.А.Ермоленко, К.А.Номоконов, Е.И.Петров, Е.С.Волков (СССР). 3469986/22-03; Заявлено 12.07.82; Опубл. 15.03.84, Бюл. № 10.-4 е.: ил.

80. Соболев А.И., Петров Е.И., Ермоленко Е.А. и др. Активатор пневмобал-лонный АБ-1. Инф. листок № 87-3 Читин.ЦНТИ, Чита, 1987. 4 с.

81. Рафиенко Д.И., Соболев А.И., Волков Е.С. и др. Двухсекционный вибропитатель ДВП-1. Инф. листок № 11-81 НТД Читин.ЦНТИ, Чита, 1981. 3 с.

82. Кузьмин П.Н., Соболев А.И., Волков Е.С. и др. Применение комплексного метода ликвидации зависаний отбитой руды в очистных блоках. Инф. листок № 136-81 Читин.ЦНТИ, Чита, 1981. -4 с.

83. Создание новых средств механизации выпуска руды при разработке жильных месторождений с применением вибро-, гидро- и пневмоустройств: Отчет о НИР / ВНИЛИгорцветмет; Рук. А.И.Соболев. № ГР 01820068790 /; Инв. № 02860038577. - Чита, 1985. - 140 с.

84. Именитов В.Р. Технология, механизация и организация производственных процессов при подземной разработке рудных месторождений. М.: Недра, 1973.-263 с.