Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Повышение концентрации горных работ при отработке весьма мощных крутопадающих залежей неустойчивых железных руд

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

Автореферат диссертации по теме "Повышение концентрации горных работ при отработке весьма мощных крутопадающих залежей неустойчивых железных руд"

На правах рукописи

МАЛЮТИН Алексей Сергеевич

ПОВЫШЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ГОРНЫХ РАБОТ ПРИ ОТРАБОТКЕ ВЕСЬМА МОЩНЫХ КРУТОПАДАЮЩИХ ЗАЛЕЖЕЙ НЕУСТОЙЧИВЫХ ЖЕЛЕЗНЫХ РУД

Специальность 25.00.22 - Геотехнология (подземная,

открытая и строительная)

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург - 2015

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Национальный минерально-сырьевой университет «Горный».

Научный руководитель —

доктор технических наук, профессор

Зубов Владимир Павлович

Официальные оппоненты:

Земское Александр Николаевич доктор технических наук, доцент, ООО «ЗУМК-Инжиниринг», директор по науке

Михайленко Олег Викторович кандидат технических наук, ООО «Гавань», председатель Совета директоров

Ведущая организация - ФГБОУ ВПО «Тульский государственный университет»

Защита диссертации состоится 11 июня 2015 г. в 11 ч 00 мин на заседании диссертационного совета Д 212.224.06 при Национальном минерально-сырьевом университете «Горный» по адресу: 199106, Санкт-Петербург, 21-я линия, д. 2, ауд. 1171а.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Национального минерально-сырьевого университета «Горный» и на сайте www.spmi.ru.

Автореферат разослан 10 апреля 2015 г.

Учёный секретарь .^СИДОРОВ

диссертационного совета L/^**^"' Дмитрий Владимирович

РОССИЙСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ БИБЛИОТЕКА 2015

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. В современных социально-экономических условиях функционирования российских горнодобывающих предприятий, характеризующихся нестабильностью рыночных цен на их продукцию, а также повышенными рисками дополнительного инвестирования в фактически сложившиеся технологические схемы, особую актуальность приобретают вопросы, связанные с поиском и реализацией внутренних резервов предприятий.

Как показывает мировой опыт разработки рудных месторождений, выявленные резервы в кризисные периоды целесообразно направлять в основном на повышение производительности труда и производственной мощности рудников.

Значительный вклад в решение вопросов, связанных с повышением эффективности подземной разработки рудных месторождений с использованием «затратных» систем с закладкой выработанного пространства, внесли: Агошков М.И., Бронников Д.М., Городецкий П.И., Ерёменко В.А., Замесов Н.Ф., Земсков А.Н., Зубов В.П., Именитов В.Р., Казикаев Д.М., Каплунов Д.Р., Колодезнев A.C., Петросов A.A., Пирогов Г.Г., Протосеня А.Г., Рыльникова М.В., Семешин В.З., Стариков H.A., Терпигорев A.M., Трушко В.Л., Цыгалов М.Н., Черненко A.M., Чесноков Н.И., Шестаков В.А., Шевченко Б.Ф. и другие.

Вместе с тем в ранее выполненных исследованиях недостаточно полно изучены вопросы, связанные с увеличением производственной мощности рудника и снижением издержек производства при отработке крутопадающих залежей неустойчивых железных руд. Так, при фактически сложившейся технологической схеме Яковлевского рудника, основанной на системе разработки крутопадающей залежи богатых железных руд горизонтальными и слабонаклонными слоями с закладкой выработанного пространства, увеличение объёма добычи и снижение издержек производства являются необходимыми условиями сохранения его конкурентоспособности.

Цель исследования. Обоснование технологических схем ведения очистных работ, обеспечивающих увеличение производствен-

ной мощности рудника и снижение издержек производства при отработке весьма мощных крутопадающих залежей неустойчивых железных руд.

Идея работы. Для увеличения производственной мощности рудника при сложившейся технологии отработки весьма мощных крутопадающих залежей неустойчивых железных руд необходимо применять технологические схемы ведения очистной выемки, позволяющие обеспечить максимальную концентрацию горных работ и повысить коэффициент использования добычного оборудования.

Основные задачи исследований:

1. Оценка эффективности применения известных технологических решений по увеличению концентрации горных работ в условиях Яковлевского месторождения богатых железных руд.

2. Исследование влияния технологических схем ведения очистной выемки и геометрических размеров выемочного участка на эффективность работы очистного комбайна.

3. Исследование влияния времени стояния незаложенных очистных заходок на объём добычи руды из очистной панели.

4. Разработка способов снижения времени стояния незаложенных очистных заходок при отработке панели горизонтальными и слабонаклонными слоями с закладкой выработанного пространства.

5. Исследование влияния времени набора закладочным массивом нормативной прочности на объём добычи руды из очистной панели.

6. Обоснование параметров технологических схем ведения очистных работ, обеспечивающих увеличение производственной мощности рудника и снижение издержек производства при отработке весьма мощных крутопадающих залежей неустойчивых железных руд.

Методы исследований. При работе над диссертацией использован комплексный метод исследований, включающий анализ и научное обобщение ранее опубликованных в горнотехнической литературе работ, связанных с повышением эффективности ведения очистной выемки при разработке рудных месторождений полезных ископаемых системами с закладкой выработанного пространства; шахтные исследования состояния рудного и закладочного массива

в боках очистных выработок; аналитические исследования влияния параметров очистных и закладочных работ на производственную мощность рудника.

Научная новизна:

1. Установлено, что при отработке весьма мощных крутопадающих залежей неустойчивых железных руд горизонтальными и слабонаклонными слоями с закладкой выработанного пространства с увеличением длины очистной заходки рост коэффициента использования добычного комбайна подчиняется логарифмической зависимости.

2. Выявлены закономерности изменения годовой добычи рудника при увеличении времени стояния незаложенных очистных заходок и времени набора закладочным массивом нормативной прочности.

Основные защищаемые положения:

1. При отработке весьма мощных крутопадающих залежей неустойчивых железных руд горизонтальными и слабонаклонными слоями с закладкой выработанного пространства увеличение коэффициента использования очистного комбайна достигается за счёт разделения панели на участки, длину которых принимают не менее оптимальной длины очистной заходки, а ширину- равной величине 5а, где а - ширина очистной заходки. Выполнение данных требований в условиях Яковлевского рудника позволяет увеличить коэффициент использования очистного комбайна до 0,93.

2. Существенное увеличение нагрузки на очистную панель при отработке весьма мощных крутопадающих залежей неустойчивых железных руд горизонтальными и слабонаклонными слоями с закладкой выработанного пространства достигается за счёт уменьшения времени стояния незаложенных очистных заходок. В условиях Яковлевского рудника снижение времени стояния незаложенных очистных заходок от 120 до 5-13 суток приводит к повышению нагрузки на панель в 1,5-2,4 раза.

3. Использование рекомендуемых технологических схем отработки весьма мощных крутопадающих залежей неустойчивых железных руд горизонтальными и слабонаклонными слоями с закладкой выработанного пространства позволяет повысить производ-

ственную мощность Яковлевского рудника в 1,5-1,9 раза и уменьшить удельную протяжённость проходимых и поддерживаемых подготовительных выработок в 5,7-6,9 раза.

Практическая значимость исследований:

1. Разработаны технологические схемы ведения очистной выемки, позволяющие увеличить производственную мощность рудника при отработке весьма мощных крутопадающих залежей неустойчивых железных руд горизонтальными и слабонаклонными слоями с закладкой выработанного пространства.

2. Разработаны рекомендации, использование которых позволяет уменьшить время стояния незаложенных очистных заходок и снизить интенсивность обрушений рудного массива из их боков.

Достоверность и обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечивается применением современных научных методов исследования и обработки полученных результатов, значительным объёмом проанализированной горнотехнической литературы по вопросу повышения эффективности ведения очистной выемки при разработке рудных месторождений полезных ископаемых, сопоставлением полученных результатов с данными шахтных наблюдений.

Апробация исследований. Основные положения диссертации докладывались на ежегодной международной научной конференции в Краковской горно-металлургической академии (г. Краков, Польша, 2013 г.), международных форум-конкурсах молодых учёных «Проблемы недропользования» (г. Санкт-Петербург, 20122014 гг.), Всероссийской конференции-конкурсе студентов выпускного курса (г. Санкт-Петербург, 2013 г.), V Всероссийской конференции «Проблемы разработки месторождений углеводородных и рудных полезных ископаемых» (г. Пермь, 2012 г.), научных семинарах кафедры разработки месторождений полезных ископаемых Национального минерально-сырьевого университета «Горный».

Личный вклад автора. Сформулированы цель, идея и основные задачи исследования. Проведён анализ существующей технологии очистной выемки на Яковлевском руднике. Произведена оценка известных способов увеличения объёма добычи при разработке рудных месторождений полезных ископаемых. Выполнены

шахтные исследования состояния рудного и закладочного массивов в боках очистных заходок на Яковлевском руднике. Получены зависимости: коэффициента использования добычного комбайна от геометрических размеров выемочного участка и схемы ведения очистных работ; годового объёма добычи руды, приходящейся на один очистной комбайн, от времени стояния незаложенных очистных заходок и времени набора закладочным массивом нормативной прочности. Обоснованы параметры рекомендуемой технологической схемы ведения очистных работ, сформулированы защищаемые положения и выводы.

Публикации. Основные результаты исследований опубликованы в 7 печатных работах, в том числе 3 - в изданиях, рекомендуемых ВАК Минобрнауки России. Получен патент на изобретение.

Структура и объём работы. Диссертация в количестве 124 страниц состоит из введения, 6 глав, заключения, списка используемой литературы, представленного 74 источниками, включает 58 рисунков и 17 таблиц.

Автор выражает благодарность научному руководителю д.т.н., проф. В.П. Зубову за помощь в определении общей идеи работы и интерпретации полученных результатов, сотрудникам кафедры разработки месторождений полезных ископаемых за ценные замечания при выполнении работы, инженерно-техническим работникам Яковлевского рудника за оказанную помощь в проведении шахтных исследований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении рассмотрена актуальность исследования, сформулированы его цель, идея и задачи.

Первая глава содержит анализ фактического состояния горных работ на Яковлевском руднике, который принят в качестве базового объекта для проведения исследований. Приведены результаты исследования влияния буровзрывного и комбайнового способов отбойки на скорость проходки очистных заходок. Определены факторы, препятствующие увеличению производственной мощности рудника.

Во второй главе выполнен обзор опыта повышения интенсивности очистной выемки при разработке месторождений полезных ископаемых. Дана оценка эффективности применения известных технологических решений по увеличению концентрации горных работ в условиях разработки Яковлевского месторождения богатых железных руд.

Третья глава посвящена исследованию влияния технологических схем ведения очистной выемки на эффективность работы очистного комбайна. Определены оптимальные размеры выемочных участков. Получены зависимости коэффициента использования очистного комбайна от длины очистной заходки.

Четвёртая глава содержит исследование влияния времени стояния незаложенных очистных заходок на объём добычи из выемочного участка. Получена зависимость объёма добываемой руды из панели от времени стояния незаложенной очистной заходки. Разработан способ проходки очистных выработок, при котором снижается вероятность обрушений рудного массива из их боков и уменьшается время между окончанием проходки заходки и началом её закладки.

Пятая глава посвящена исследованию влияния времени набора закладочным массивом нормативной прочности на годовой объём добычи руды из очистной панели. Получены зависимости объёма добываемой руды от времени набора закладочным массивом нормативной прочности.

В шестой главе приведены разработанные технологические схемы ведения очистной выемки при отработке весьма мощных крутопадающих залежей неустойчивых железных руд горизонтальными и слабонаклонными слоями с закладкой выработанного пространства, использование которых позволяет увеличить годовой объём добычи руды. Описан алгоритм оценки производственной мощности рудника, исходя из фактических геометрических размеров выемочных участков и схемы ведения очистных работ.

Заключение содержит основные выводы по работе.

Основные результаты исследований отражены при доказательстве следующих защищаемых положений:

1. При отработке весьма мощных крутопадающих залежей неустойчивых железных руд горизонтальными и слабонаклонными слоями с закладкой выработанного пространства увеличение коэффициента использования очистного комбайна достигается за счёт разделения панели на участки, длину которых принимают не менее оптимальной длины очистной заходки, а ширину - равной величине 5а, где а - ширина очистной заходки. Выполнение данных требований в условиях Яковлевского рудника позволяет увеличить коэффициент использования очистного комбайна до 0,93.

Богатые железные руды Яковлевского месторождения залегают на глубине 470-550 м. Горизонтальная мощность рудного тела изменяется от 200 до 600 м, угол его падения - от 60° до 70°. Богатые железные руды представлены пористой, рыхлой, весьма неустойчивой массой, склонной к образованию плывунов при обводнении. Над рудным телом залегает семь высоконапорных водоносных горизонтов. Добычу руд Яковлевского месторождения ведут горизонтальными слоями с закладкой выработанного пространства твердеющими материалами. Порядок отработки слоев по вертикали- нисходящий. Горные работы характеризуются значительной деконцентрацией, площадь отработки - более 220 000 м2. Очистную выемку в слоях под закладочным массивом на Яковлевском руднике осуществляют по 4-м схемам: заходками вприсечку (Рисунок 1, о), участками шириной 2а (Рисунок 1, б), участками шириной За (Рисунок 1, в), участками шириной 4а (Рисунок 1, г). К исследованию дополнительно принято ещё 2 схемы: ведение очистных работ участками шириной 5а (Рисунок 1, д) и участками шириной 6а (Рисунок 1, е).

Панель шириной В разбивают на п участков, ширина которых зависит от выбранной схемы ведения очистных работ (Рисунок 1). Участки отрабатывают очистными заходками длиной 1„ шириной а и высотой И. Проходку заходок осуществляют добычными комбайнами П 110 или МЯ-ЗбО со скоростью V,) за время /¿> = I, / V,).

а) схема 1 - ведение очистных работ присечными заходками; б) схема 2 - ведение очистных работ участками шириной 2а; в) схема 3 - ведение очистных работ участками шириной За; г) схема 4 - ведение очистных работ участками шириной 4а; д) схема 5 - ведение очистных работ участками шириной 5а; ё) схема 6 - ведение очистных работ участками шириной 6 а; 1,..., 9- очерёдность проходки очистных заходок; а - ширина очистной заходки, м; Л - высота очистной заходки, м; В - ширина панели, м

Рисунок 1 - Схемы ведения очистных работ при отработке слоев под закладочным

массивом

У'/'/о /'У//'Л////Л г'/м

\\

6 ■ ЗУ : :

ар

И! / ■, ^. ■ . ^

После проходки очистную заходку по длине делят на пзс закладочных секций длиной !,с. Время подготовки одной закладочной секции к закладке составляет tmc (время на армирование очистной заходки и монтаж закладочных перемычек), время подготовки очистной заходки („ = п,с-1тс. Закладочные работы в заходке начинают сразу же после окончания в ней очистных работ в направлении, обратном проходке. При производительности закладочного комплекса V, время закладки заходки (3 = а И1, / V,. Очистные работы в смежной заходке начинают после достижения закладочным массивом нормативной прочности. Время набора закладочным массивом нормативной прочности составляет (нп. Время ожидания комбайном полного погашения заходки 1ок = /„ + /3+ /„„.

Исследования технологических схем ведения очистных работ проведены для следующих исходных данных: ширина панели В = 50-500 м; длина очистной заходки 13 = 50-300 м; ширина очистной заходки а = 4,9 м; высота очистной заходки Л = 4 м; средняя скорость проходки очистной заходки Уа = 160 м/мес.; средняя длина закладочной секции 1зсср = 30 м; время подготовки одной закладочной секции к закладке 1тс = 0,33 сут. (1 смена); время набора закладочным массивом нормативной прочности 1„„ = 28 сут.; производительность закладочного комплекса V, = 1500м3/сут.; плотность руды рр = 3,3 т/м3.

Выражения для определения коэффициента использования очистного комбайна к„а, приведены в таблице 1. Под коэффициентом использования комбайна понимается отношение времени добычи руды комбайном Тд ко времени выемки запасов участка Ту.

Таблица 1 - Выражения для определения коэффициента использования очистного комбайна

№ схемы (Рисунок 1) Т, То кисп

Схема 1 1о + 1ок 1о

Схема 2 2/а + 1ок 2и

Схема 3 3/,) + 2/о,, 3/,) Л»

Схема 4 4(о + и 41о Ту

Схема 5 3 и + 2/,»' 5/,)

Схема 6 51о + и1 61о

1 Ту при !, < 200 м. При /, > 200 м Ту = То

11

Результаты исследования влияния длины очистной заходки на коэффициент использования очистного комбайна для рассматриваемых технологических схем приведены на рисунке 2. Согласно полученным результатам, оптимальные значения длины заходки находятся в диапазоне от 150 до 250 м. С уменьшением длины выработки менее 150 м наблюдается существенное снижение коэффициента использования очистного комбайна. Например, при отработке панели заходками, проходимыми вприсечку к закладочному массиву (Рисунок 1, а), уменьшение длины заходки от 150 до 50 м приводит к снижению исследуемого показателя в 1,94 раза. Очистная выемка заходками длиной более 250 м способствует увеличению коэффициента использования очистного комбайна не более чем на 6%.

1.00

0.00

50

100 150 200

Длина очистной заходки, м

250

300

/,..., б- номер исследуемой схемы согласно рисунку 1

Рисунок 2 - Влияние длины очистной заходки на величину коэффициента использования очистного комбайна

В диапазоне оптимальных значений длин очистных заходок наибольший коэффициент использования очистного комбайна (0,93 и более) достигается при разделении панели на участки шириной 5а и 6а (Рисунок 2). Разница в величинах рассматриваемого по-

казателя между этими схемами не превышает 5%, однако ведение очистных работ участками шириной 5а обеспечивает больший уровень пространственной концентрации горных работ за счёт размещения большего числа комбайнов в одной очистной панели.

2. Существенное увеличение нагрузки на очистную панель при отработке весьма мощных крутопадающих залежей неустойчивых железных руд горизонтальными и слабонаклонными слоями с закладкой выработанного пространства достигается за счёт уменьшения времени стояния незаложенных очистных заходок. В условиях Яковлевского рудника снижение времени стояния незаложенных очистных заходок от 120 до 5-13 суток приводит к повышению нагрузки на панель в 1,5-2,4 раза.

Невозможность начала закладочных работ в очистных заход-ках сразу же после окончания в них очистной выемки связана в основном с необходимостью выполнения дополнительных мероприятий по уборке с почвы заходки руды, обрушившейся из её боков. По данным шахтных наблюдений на Яковлевском руднике, глубина разрушения рудного массива в боках заходок достигает 2 м, протяжённость - 15 м, а масса обрушившейся руды - 360 т. С увеличением длины очистной заходки объём работ, связанных с зачисткой заходок перед их закладкой, возрастает.

В настоящее время для условий Яковлевского рудника допускается стояние незаложенных очистных заходок в течение 4 месяцев (7СШ = 120 дней) от окончания проходки. В этом случае время ожидания комбайном полного погашения заходки составит:

(ст Л/ * I! ^ 1 ни-

Результаты исследования влияния времени стояния незаложенной очистной заходки на годовой объём добываемой комбайном руды в условиях Яковлевского рудника приведены на рисунке 3. При отработке панели по схемам, представленным на рисунке 1, очистными заходками длиной 200 м увеличение времени стояния незаложенных очистных заходок от 0-5 до 120 суток приводит к снижению объёма добычи руды комбайном в 1,5-2,4 раза.

ю о

О 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 Время стояния незаложенной очистной заходки, сут.

],..., 6- номер исследуемой схемы Рисунок 3 - Влияние времени стояния незаложенных очистных заходок на объём добываемой одним комбайном руды при отработке панели заходками длиной 200 м

Уменьшение времени стояния незаложенных очистных заходок может быть достигнуто за счёт исключения дополнительных временных затрат на вторичную уборку обрушившейся рудной массы. К числу способов, создающих геомеханические предпосылки для существенного снижения вероятности обрушений руды из боков очистных выработок, относится проходка заходок с наклоном их стенок на определённый угол /? в сторону рудного массива. Положительный эффект при этом достигается за счёт приближения контура поперечного сечения выработки к эллипсоиду свода естественного равновесия и предварительного извлечения объёма руды, разрушившейся под действием повышенных напряжений.

Для повышения эффективности работ по зачистке погрузоч-но-доставочными машинами (Т(ЖС)-400 и др.) рудных «плинтусов», образовавшихся при проходке присечной заходки комбайнами избирательного действия (МИ-ЗбО, П 110 и др.), целесообразно стенкам очистных выработок в нижних их частях высотой с придавать фор-

му плоскостей, перпендикулярных подошве заходки. Значение параметра с следует принимать равным высоте погрузочной доставоч-ной машины, используемой на доставке. Стенкам очистных заходок в верхних их частях высотой с/ рекомендуется придавать форму плоскостей, наклонённых в сторону рудного массива под углом а.

Для условий Яковлевского рудника значение параметра с составляет 2,3 м, с/= 1,7 м, угол а = 49-^58°.

3. Использование рекомендуемых технологических схем отработки весьма мощных крутопадающих залежей неустойчивых железных руд горизонтальными и слабонаклонными слоями с закладкой выработанного пространства позволяет повысить производственную мощность Яковлевского рудника в 1,51,9 раза и уменьшить удельную протяжённость проходимых и поддерживаемых подготовительных выработок в 5,7-6,9 раза.

Системы разработки с закладкой выработанного пространства характеризуются значительными временными затратами на твердение и набор закладочным массивом нормативной прочности. На долю этого процесса приходится до 90% времени от общей продолжительности закладочных работ. При этом в непосредственной близости от твердеющего закладочного массива длительное время (до 35 суток) невозможно начать очистную выемку. В результате уменьшается уровень пространственной концентрации горных работ и объём добычи руды из панелей.

С целью снижения времени ожидания очистным комбайном полного погашения заходки 1„к и увеличения нагрузки на выемочный участок разработана схема совместного ведения очистных и закладочных работ в смежных очистных заходках. После окончания проходки заходки подготовку в ней первой закладочной секции осуществляют в направлении, обратном направлению проходки очистной заходки. Ведение очистных работ в смежной заходке начинают со стороны первой закладочной секции после того, как закладочный массив в ней достигнет нормативной прочности. Такой порядок проходки очистных заходок позволяет приступать к очистной выемке ещё до того, как окончательно будет сформирован закладочный массив по всей длине заходки.

В условиях фактически сложившейся технологической схемы ведения очистной выемки на Яковлевском руднике добычу богатых железных руд осуществляют на 4-х очистных горизонтах на площади более 220 ООО м2. В настоящее время производственная мощность Яковлевского рудника колеблется от 0,9 до 1,1 млн. т/год при наличии 14 единиц добычного оборудования (MR-360, П 110, Sandvik DD-311, Monomatic). Внедрение рекомендуемых технологических схем отработки панелей при том же количестве оборудования позволит добывать до 1,7 млн. труды в год, что в 1,5-1,9 раза больше фактически достигнутых значений. Дополнительный годовой объём добычи составит не менее 600 тыс. т. Размещение 14 единиц выемочной техники возможно в двух панелях размерами 150 м х 200 м общей площадью 60 тыс. м2, что уменьшит удельную протяжённость (м/т) проходимых и поддерживаемых подготовительных выработок в 5,7-6,9 раза.

По результатам проведённых исследований, для оценки производственной мощности рудника при отработке весьма мощных крутопадающих залежей неустойчивых железных руд горизонтальными и слабонаклонными слоями с закладкой выработанного пространства разработан алгоритм, блок-схема которого представлена на рисунке 4.

Использование этого алгоритма позволяет оценить потенциально возможную производственную мощность рудника, исходя из фактических геометрических параметров выемочных участков, либо спроектировать «с нуля» технологическую схему с желаемым значением годового объёма добычи, задав все необходимые параметры.

Агод - производственная мощность рудника; пк, пп - необходимое для обеспечения производственной мощности рудника число одновременно работающих комбайнов и панелей соответственно; Пк.фтт, »„.факт - фактическое число комбайнов и панелей на руднике; I, II, III, IV - последовательности принятия решений

Рисунок 4 - Блок-схема алгоритма оценки производственной мощности рудника при отработке весьма мощных крутопадающих залежей неустойчивых железных руд горизонтальными и слабонаклонными слоями с закладкой

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные научные и практические результаты выполненных исследований:

1. При анализе эффективности использования фактически сложившихся технологических схем ведения очистных работ целесообразно применять понятие «коэффициент использования очистного комбайна», под которым понимается отношение чистого времени работы комбайна по добыче руды ко времени выемки запасов участка.

2. В условиях фактически сложившейся технологической схемы Яковлевского рудника увеличение коэффициента использования очистного комбайна до 0,93 и более достигается за счёт разделения панели на участки длиной 150-200 м и шириной, равной величине 5а, где а - ширина очистной заходки.

3. Установлено, что при отработке весьма мощных крутопадающих залежей неустойчивых железных руд горизонтальными и слабонаклонными слоями с закладкой выработанного пространства с увеличением длины очистной заходки рост коэффициента использования добычного комбайна подчиняется логарифмической зависимости.

4. При отработке весьма мощных крутопадающих залежей неустойчивых железных руд горизонтальными и слабонаклонными слоями с закладкой выработанного пространства увеличение времени стояния незаложенных очистных заходок от 0-5 до 120 суток приводит к снижению объёма добычи руды в 1,5-2,4 раза. Зависимость годового объёма добычи руды от времени стояния незаложенных очистных заходок имеет экспоненциальный вид. С увеличением длины очистной заходки вид зависимости стремится к линейному.

5. Одним из факторов, оказывающих существенное влияние на время стояния незаложенных очистных заходок, является устойчивость их рудных боков. Использование разработанных мероприятий по повышению устойчивости боков незаложенных очистных заходок позволяет исключить отрицательное влияние обрушений руды на время их стояния.

6. Снижение времени набора закладочным массивом нормативной прочности от 28 до 7 суток приводит к увеличению объёма

добычи руды в 2,5 раза. Влияние времени набора закладочным массивом нормативной прочности на годовой объём добычи руды подчиняется экспоненциальной зависимости. С ростом длины очистной заходки вид зависимости стремится к линейному.

7. Разработаны технологические схемы ведения очистных работ в панелях, позволяющие в фактически сложившихся условиях Яковлевского рудника увеличить производственную мощность в 1,5-1,9 раза и уменьшить удельную протяжённость проходимых и поддерживаемых подготовительных выработок в 5,7-6,9 раза.

8. Разработан алгоритм оценки производственной мощности рудника при отработке весьма мощных крутопадающих залежей неустойчивых железных руд горизонтальными и слабонаклонными слоями с закладкой выработанного пространства, использование которого позволяет определить потенциально возможный объём добычи руды, исходя из текущих геометрических размеров выемочных участков, а также параметры очистных панелей и схему ведения очистных работ, необходимые для достижения заданной производственной мощности.

9. Результаты выполненных исследований могут быть использованы в условиях отработки весьма мощных крутопадающих залежей неустойчивых рыхлых руд горизонтальными и слабонаклонными слоями с закладкой выработанного пространства в нисходящем порядке, в частности, на Яковлевском месторождении богатых железных руд.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Антонов A.A. Особенности технологической схемы отработки запасов на руднике «Яковлевский» / A.A. Антонов, М.Д. Морозов, A.C. Малютин // Записки Горного института: Полезные ископаемые России и их освоение. - СПб, 2012. - Том 195. -С. 85-88.

2. Малютин A.C. Предотвращение обрушений боков очистных заходок для условий Яковлевского рудника // Проблемы разработки месторождений углеводородных и рудных полезных ископаемых: Тезисы докладов V Всероссийской конференции. - Пермь, 2012.-С. 107.

3. Малютин A.C. Предотвращение обрушений краевых частей рудного массива в очистных заходках при ведении горных работ слоевыми системами с закладкой выработанного пространства // Записки Горного института: Проблемы недропользования. - СПб, 2013.-Том 206.-С. 81-85.

4. Малютин A.C. Предотвращение обрушений стенок очистных заходок при слоевых системах разработки неустойчивых руд // Проблемы недропользования. Международный форум-конкурс молодых учёных: Сборник научных трудов. Часть I. - СПб, 2013. -С. 131-132.

5. Зубов В.П. Обеспечение устойчивости боков очистных заходок при слоевых системах разработки богатых железных руд / В.П. Зубов, М.Д. Морозов, A.C. Малютин // Записки Горного института: Полезные ископаемые России и их освоение. - СПб, 2014. -Том 207. - С. 26-32.

6. Малютин A.C. Повышение концентрации горных работ при разработке крутопадающих рудных тел слоевыми системами разработки с закладкой выработанного пространства // Проблемы недропользования. Международный форум-конкурс молодых учёных: Сборник научных трудов. Часть II. - СПб, 2014. - С. 221.

7. Патент 2490461 Российская Федерация, Е21С 41/22, E21D 19/00. Способ разработки мощных крутопадающих залежей неустойчивых руд / В.П. Зубов, A.A. Антонов, A.C. Малютин, М.Д. Морозов, П.С. Масленников; патентообладатель С.-Петерб. гос. горный ун-т. - Опубл. 20.08.2013. Бюл. № 23.

РИЦ Горного университета. 08.04.2015. 3.247. Т.100 экз. 199106 Санкт-Петербург, 21 -я линия, д.2

V

2012477376

2012477376