Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Разработка и научное обоснование геотехнологий добычи железных руд при освоении природных и техногенных месторождений Западной Сибири
ВАК РФ 25.00.22, Геотехнология(подземная, открытая и строительная)
Автореферат диссертации по теме "Разработка и научное обоснование геотехнологий добычи железных руд при освоении природных и техногенных месторождений Западной Сибири"
На правах рукописи
ФИЛИППОВ ПЕТР АЛЕКСЕЕВИЧ
РАЗРАБОТКА И НАУЧНОЕ ОБОСНОВАНИЕ ГЕОТЕХНОЛОГИЙ ДОБЫЧИ ЖЕЛЕЗНЫХ РУД ПРИ ОСВОЕНИИ ПРИРОДНЫХ И ТЕХНОГЕННЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ
О
циальность 25.00.22 — «Геотехнология (подземная, открытая и строительная)»
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук
Новосибирск - 2012
Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук
Институте горного дела Сибирского отделения РАН, лаборатории подземной разработки рудных месторождений
Научный консультант - доктор технических наук, профессор
Фрейдин Анатолий Маркович Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор
Лесин Юрий Васильевич
доктор технических наук Айнбиндер Игорь Израилевич
доктор технических наук Курсакин Геннадий Андреевич
Ведущая организация — Сибирский государственный индустриальный университет (СибГИУ)
Защита диссертации состоится 2 марта 2012 г. в 11 часов на заседании диссертационного совета Д 003.019.01 при Институте горного дела СО РАН по адресу: 630091, г. Новосибирск, Красный проспект, 54.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИГД СО РАН Автореферат разослан « » 2012 г.
Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук
Попов Н.А.
РОССИЙСКАЯ ' ГОСУДАРСТВЕИНАЯ БИБЛИОТЕКА _ _Й012_
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность работы.
Алтае-Саянская территория располагает крупными железорудными месторождениями с балансовыми запасами более 3 млрд т. Руды, в основном, магнетитовые, средней ценности, легкообогатимые. Оценка ресурсного потенциала показала, что с освоением Белорецко-Инского, Тейской группы месторождений, вовлечением в переработку скопившихся техногенных образований, наряду с модернизацией геотехнологии действующих предприятий, регион способен обеспечить сырьем металлургические заводы Западной Сибири на 50 и более лет.
Основной способ разработки железорудных месторождений на действующих предприятиях региона — подземный. Рудники — Абаканский, Казский, Таштагольский и Шерегешский — извлекают более половины объема подземной добычи железных руд в России. Шахтным способом отрабатываются весьма мощные залежи сложного блочного строения с развитой тектонической нарушенностью на глубинах 500-800 м. Руды и породы крепкие, склонные к разрушению в динамической форме. На Таштагольском и Шерегешском рудниках периодически происходят горные удары и микроудары.
Начиная с 60-х годов прошлого столетия, очистная выемка на рудниках осуществляется системой этажного обрушения с вибровыпуском руды. Использование при этой технологии морально устаревшего переносного горного оборудования обусловливает большой объем ручного труда (до 70-80 %), высокий уровень травматизма и профзаболеваний горнорабочих, которые возрастают с увеличением глубины горных работ. Сложное конструктивное оформление горизонтов бурения и доставки определяет повышенный объем проходческих работ (2,5-3,0 м/1000 т) и изрезанность массива блока, что противоречит требованиям безопасности отработки месторождений, склонных к горным ударам. Низкие темпы вскрытия месторождений, подготовки блоков и воспроизводства погашаемых запасов ограничивают интенсивность добычных работ и производственную мощность рудников. Большие масштабы массовых взрывов при обрушении блоков (до 400-600 т ВВ), с одной стороны, провоцируют проявления горного давления в форме вплоть до горно-тектонических ударов, с другой - при существующих сложных строениях залежей, вызывают дополнительный прихват боковых пород, снижая содержание металла в сырой руде.
В течение длительного применения системы этажного обрушения с переносным оборудованием на рудниках проводились исследования по совершенствованию процессов отбойки и выпуска руды, проходческих и буровых работ, поиску путей снижения вероятности горных ударов и повышения безопасности горных работ. Однако, за 40-летний период это не привело к существенному улучшению показателей рудников.
3
Производительность труда на очистных и проходческих работах, шахте в целом не растет и в 3,5-4,5 раза уступает современным рудникам. Уровень травматизма, его частота и тяжесть, профзаболевания горнорабочих остаются недозволительно высокими. Себестоимость добычи руды подземным способом значительно превышает карьерное извлечение железорудных запасов.
Мировая практика подземной разработки рудных месторождений убедительно показала, что повышение экономической эффективности, рост производительности труда, коренное улучшение санитарно-гигиенических условий и резкое сокращение травматизма на горных работах достигаются на рудниках с освоением интенсивных технологий добычи на основе комплексов самоходного оборудования.
В этой связи ключевой проблемой безопасной и эффективной выемки рудных залежей разрабатываемых, и особенно перспективных к освоению новых месторождений, является модернизация добычи руды на основе инновационных технологий и технического перевооружения горных работ с заменой переносного горного оборудования самоходной техникой. Обоснование системы разработки и ее параметров должно осуществляться в соответствии с принципами ведения горных работ в условиях повышенных напряжений в массиве руд и пород.
Весьма актуальным для экономики рудников, улучшения экологии территории становится вовлечение в эксплуатацию техногенного сырья, значительная часть которого может быть рентабельно переработана и утилизирована. Разработка легкодоступных техногенных образований в период реконструкции действующих рудников и освоения перспективных месторождений позволит обеспечить металлургию региона дополнительными объемами железорудного сырья, строительный сектор - фракционированным щебнем.
Цель работы — разработка и научное обоснование эффективных технологий подземной добычи железных руд, вовлечение в переработку техногенных месторождений региона.
Идея работы состоит в использовании преимуществ самоходного оборудования для разработки мощных рудных залежей на принципах ведения горных работ в условиях высоких напряжений пород и комплексном освоении минеральных ресурсов.
Задачи исследований:
- определить роль местной сырьевой базы для удовлетворения потребностей Западно-Сибирского металлургического комплекса в товарной железной руде и установить потенциал действующих, резервных и техногенных месторождений;
- усовершенствовать технологические процессы системы этажного обрушения с вибрационным выпуском руды;
- проанализировать основные технико-экономические и социальные показатели существующей технологии подземной добычи руд;
- обосновать технологию отработки железорудных месторождений региона на базе самоходной техники и определить рациональные параметры очистной выемки руды;
- разработать и оценить новые варианты вскрытия и отработки действующих и резервных месторождений модернизированной геотехнологией;
- изучить строение, количественные и качественные параметры железорудных отвалов и перспективы их переработки;
- разработать технологию, принципиальную схему модульного комплекса для рентабельной переработки вторичного сырья и получения товарных продуктов.
Методы исследований. Научные и практические результаты диссертационной работы получены на основе анализа и обобщения литературных источников, лабораторных экспериментов методами математического и физического моделирования, натурных наблюдений, шахтных экспериментов, опытно-промышленных испытаний и технико-экономических расчетов.
Научные положения, выносимые на защиту:
1. Западно-Сибирский металлургический комплекс располагает достаточной рудной базой и с вводом в эксплуатацию Белорецко-Инского, Тейской группы месторождений, учетом производственной мощности действующих рудников и вовлечением в разработку техногенных ресурсов, способен обеспечить металлургические заводы собственным сырьем в течение более 50 лет.
2. Повышение качества, полноты и интенсивности извлечения запасов при этажном обрушении и площадном выпуске руды достигается приданием компенсационной камере трапециевидной формы и оставлением на фланге панели временного барьерного целика.
3. Система разработки подэтажного обрушения с комбинацией торцового и площадно-торцового выпуска руды обеспечивает проветривание очистных забоев за счет общешахтной депрессии, расширение зоны потока отбитого слоя руды и способствует уменьшению разубоживания и потерь руды соответственно в 1,4 и 1,6 раза.
4. Напряжения горных пород в выработках горизонта выпуска при торцовой и площадно-торцовой схемах извлечения запасов снижаются относительно площадного выпуска руды соответственно на 40 и 25 %.
5. Строительство рудников с использованием на проходке выработок комплексов самоходного оборудования по сравнению с переносным горным оборудованием, принятым в регионе, сокращает сроки ввода и освоения проектных
показателей предприятий в 3-4 раза.
7. Эффективность переработки лежалых железорудных отходов горнообогатительного производства достигается предварительным фракционированием исходного материала с выделением магнетитовой составляющей для получения концентрата и извлечением немагнитного материала для производства строительного щебня.
Достоверность и обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается:
- применением апробированных методов для обработки результатов натурных и лабораторных экспериментов, методик и статистического анализа;
сопоставимостью физического и математического моделирования, лабораторных и шахтных исследований с удовлетворительной сходимостью полученных различными методами результатов;
- представительностью внедрения научно-исследовательских разработок, технологических решений и инженерных расчетов в производственную деятельность рудников по совершенствованию технологии подземной добычи руды и переработке техногенных образований;
- включением рекомендаций автора в нормативно-методические и инструктивные документы, действующие на предприятиях.
Научная новизна работы заключается в следующем:
1. Установлено, что Западно-Сибирский металлургический комплекс располагает достаточной рудной базой и с вводом в эксплуатацию Белорецко-Инского, Тейской группы месторождений, учетом производственной мощности действующих рудников и вовлечением в разработку техногенных ресурсов, способен обеспечить металлургические заводы собственным сырьем в течение более 50 лет.
2. Выявлено, что повышение качества, полноты и интенсивности извлечения запасов при этажном обрушении и площадном выпуске руды под покрывающими породами, в том числе с примесью глины, достигается приданием компенсационной камере трапециевидной формы и оставлением на фланге панели временного барьерного целика.
3. Анализом динамики основных технико-экономических и социальных показателей установлено, что геотехнология разработки мощных железорудных залежей системой этажного обрушения с использованием переносного горного оборудования при постоянном ухудшении горнотехнических и геомеханических условий исчерпала возможности для повышения эффективности и безопасности горных работ и требует модернизации.
4. Для условий железорудных месторождений региона разработан новый вариант системы подэтажного обрушения со слоевой отбойкой и дозированным площадно-торцовым выпуском руды, позволяющий повысить качество и полноту извлечения запасов из недр, осуществлять проветривание очистных забоев за счет общешахтной депрессии.
5. Обоснованы рациональные параметры системы подэтажного обрушения с торцовым и площадно-торцовым выпуском руды. Установлены зависимости показателей качества и полноты извлечения руды от расстояния между погрузочными заездами, высоты, толщины и угла отбиваемого слоя, режима выпуска.
6. Доказано, что уровень напряженного состояния массива горных пород в выработках выпуска при подэтажной выемке с торцовой и площадно-торцовой схемой извлечения руды на 40 и 25 % соответственно меньше, чем при системе этажного обрушения с площадным выпуском.
7. Разработаны схемы вскрытия наклонными съездами перспективных месторождений региона с применением комплексов самоходного оборудования. Доказано, что использование самоходной техники при строительстве рудников сокращает сроки их ввода в эксплуатацию и освоения производственной мощности в 3-4 раза. Переход на систему подэтажного обрушения с площадно-торцовым и торцовым выпуском руды позволяет повысить производительность труда забойного рабочего до 90-400 т/чел. смену, уменьшить конструктивное разубоживание руды и снизить себестоимость добычи на 20-25 % (без амортизации).
8. Разработана технология переработки лежалых железорудных отходов горнообогатительного производства. Доказана эффективность предварительного фракционирования сыпучего исходного материала с выделением магнетитовой составляющей из минералогической смеси отходов и их раздельная магнитная сепарация на модульном обогатительном комплексе с извлечением немагнитного материала для получения строительного щебня.
Личный вклад автора заключается в: постановке проблемы и задач по разработке и научному обоснованию эффективных технологий подземной добычи железных руд месторождений Западной Сибири; проведении лабораторных и натурных исследований по установлению закономерностей выпуска руды под обрушенными породами; разработке конструкций днищ очистных блоков и обосновании рациональных параметров новых вариантов систем этажного и подэтажного обрушения; обосновании схем вскрытия и технологии отработки Тейского, Абагасского, Белорецкого и Инского железорудных месторождений самоходным оборудованием; установлении области применения системы подэтажного обрушения с использованием площадно-торцового и торцового
выпуска руды; изучении структуры и качественных показателей железорудных отвалов, разработке технологии переработки техногенных образований.
Практическая значимость работы состоит в техническом перевооружении горных работ с переходом геотехнологии подземной разработки железорудных месторождений на систему подэтажного обрушения с торцовым и площадно-торцовым выпуском руды; предпроектном технико-экономическом обосновании вскрытия перспективных месторождений региона наклонными съездами; выявлении ресурсного потенциала техногенных образований и разработке технологии переработки вторичного сырья модульными обогатительными комплексами.
Реализация работы.
Содержание работы является результатом исследований, выполненных автором для железорудных месторождений Сибири в период практической и научной деятельности на Шерегешском руднике, в Западно-Сибирском геологическом управлении и ИГД СО РАН с 1975 по 2012 гг.
Исследования проводились в рамках научно-технических программ РАН: «Развитие научных основ эффективных технологий разработки месторождений твердых полезных ископаемых подземным способом», «Научное обоснование концепции технического перевооружения и реконструкции рудников Сибири», «Освоение недр Земли: новые методы разработки многокомпонентных руд, углей и техногенных образований», научной школы чл.-корр. РАН В.Н. Опарина (НШ-3803.2008.5).
Результаты исследований вошли составной частью в нормативно-методические и инструктивно-технические документы, регламентирующие геотехнологию подземной разработки железорудных месторождений Западной Сибири, и используются техническими службами рудников в повседневной работе. С участием автора институтом «СИБГИПРОРУДА» выполнены проекты по освоению перспективных месторождений региона, ТЭО реконструкции действующих и строительства новых рудников.
Разработанные по теме диссертационной работы технические решения защищены авторскими свидетельствами и патентами на изобретения, из которых 8 внедрены в горнорудном производстве. Реализация крупномасштабной взрывной отбойки железных руд в сейсмоактивных районах Сибири отмечена премией Правительства РФ в области науки и техники (постановление правительства РФ № 5949 от 02.03.2005 г.). Комплекс научно-технических решений по совершенствованию технологии разработки рудных месторождений удостоен премии и диплома Губернатора Кемеровской области (№ 0043, 2004 г.).
Апробация. Основные положения диссертации докладывались на: конференции «Нетрадиционные и интенсивные технологии разработки месторождений полезных ископаемых» (Новокузнецк 1999 г.), конференции «Научно-технический прогресс - основа развития Шерегешского рудника» (Шерегеш 2002 г.), конференции «Наукоемкие технологии добычи и переработки полезных ископаемых» (Новосибирск 2003 г.), международной конференции «Горная промышленность на рубеже веков» (Тунис 2002 г.), научно-технической конференции «Техника и технология разработки месторождений полезных ископаемых» (Новокузнецк 2007 г.), международном симпозиуме «New Progress on Civil Engineering and Architecture» (Qingdao, China 2004), конференции «Неделя горняка» (Москва 2002, 2007 гг.), международной конференции «Проблемы и пути устойчивого развития горнодобывающих отраслей промышленности» (Казахстан, 2007 г.), международном симпозиуме «Advances in Geotechnical and Structural Engineering, Qingdao, China, 2008), научном конгрессе «Гео-Сибирь» (Новосибирск 2008, 2009 гг.), конференции «Современные технологии освоения минеральных ресурсов» (Красноярск 2009 г.), международном симпозиуме «Orebody Modelling and strategic Mine Planning: Old and new dimensions in changing world» (Perth, Western Australia, 2009), конференции «Фундаментальные проблемы формирования техногенной геосреды» (Новосибирск 2008, 2010 гг.); заседаниях технических советов рудников, ученых советов институтов «Сибгипроруда», ВостНИГРИ, СибГИУ, КузГТУ, ИГД СО РАН.
Публикации. Основное содержание диссертации изложено в 62 опубликованных работах, в том числе, в изданиях, рекомендованных ВАК РФ - 20, сборниках научных трудов и материалах конференций, симпозиумов и конгрессов -21, а также в монографии, 5 нормативных документах, 15 авторских свидетельствах на изобретения и патентах РФ.
Объем и структура диссертационной работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения и приложений, изложенных на 298 страницах машинописного текста, содержит 70 рисунков, 63 таблицы, список литературы из 178 наименований.
Автор выражает глубокую благодарность и признательность д.т.н., проф. A.M. Фрейдину за ценные консультации; к.т.н. Г.М. Бурмину, к.т.н. С.А. Неверову за сотрудничество; научным работникам ИГД СО РАН, ВостНИГРИ, КузГТУ и СибГИУ за полезные советы и замечания; горным инженерам и специалистам Шерегешского, Таштагольского, Казского и Абаканского рудников, руководителям ОАО «ЕВРАЗРУДА», «СИБГИПРОРУДА» за совместную работу и помощь в проведении исследований и реализации их результатов.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ
Сырьевая база Западно-Сибирского металлургического комплекса располагает значительными балансовыми запасами железной руды. Действующие в Кемеровской области, Республике Хакасия и Красноярском крае рудники на балансе имеют около одного миллиарда тонн железной руды с содержанием железа от 28 до 42 %. Потенциал рудных запасов резервных месторождений превышает 2 млрдт, по прогнозным ресурсам -36 млрд т, что является гарантом стабильности металлургии Сибири.
На территории горного отвода рудников и дробильно-обогатительных фабрик накоплено около 200 млнт железорудных отходов, которые могут эффективно использоваться в качестве вторичного сырья для производства концентрата железа.
Вместе с тем, металлургические заводы Западной Сибири, располагая собственной надежной сырьевой базой, вынуждены до половины железорудного сырья завозить из Центрального, Северо-Западного и Уральского регионов с высокими транспортными издержками, влияющими на себестоимость потребляемой товарной руды. Сложившаяся практика поставки товарной железной руды на заводы обусловлена, в основном, двумя причинами. Во-первых, двадцатилетнее отсутствие необходимых инвестиций обусловило падение действующих производственных мощностей сибирских рудников на 36 %. Во-вторых, существующая технология подземной добычи руд, основанная на применении переносного горного оборудования, достигла предела в своем развитии и не позволяет интенсифицировать выемку рудных запасов.
Отметим, что отработка подземным способом Абаканского, Казского, Таштагольского и Шерегешевского месторождений, аналогичных по характеру оруденения и параметрам рудных залежей, осуществляется в сложных горногеологических, горнотехнических и геомеханических условиях.
Значительный вклад в изучение геомеханического состояния массива горных пород действующих месторождений, механизма проявления горного давления, методов прогноза и предупреждения горных ударов, в том числе и железорудных месторождений Западной Сибири, внесли ученые: С.Г. Авершин, М.И. Агошков, И.М. Ватутина, С.А. Батугин, В.И. Бояркин, В.И. Ваганова, Н.П. Влох, П.В. Егоров, A.A. Еременко, В.В. Иванов, В.А. Квочин, A.A. Козырев, C.B. Кузнецов, М.В. Курленя, Г.И. Кулаков, Т.Н. Лазаревич, A.B. Леонтьев, Т.В. Лобанова, И.Ф. Матвеев, H.H. Мельников, В.Н. Опарин, И.М. Петухов, A.A. Ренев, А.Д. Сашурин, Б.В Шрепп и др.
Месторождения железных руд Алтае-Саянской области имеют блочное строение с выраженной текстурной нарушенностью и высоким уровнем напряжений руд и пород. Ведение подготовительно-нарезных и очистных работ в массиве прочных высокомодульных пород на глубинах 600^900 м в условиях разрывной тектоники и повышенных горизонтальных напряжений (2,5-^5 уН) вызывает совокупное наложение природных и техногенных факторов.
Основными природными факторами, усложняющими разработку месторождений и влияющими на показатели извлечения руды, являются: неправильные формы рудных залежей, изменчивость мощности, содержания металлов и элементов залегания, включения пустых пород и вредных примесей. Характерным отличием железорудной отрасли региона является преимущественное применение подземного способа добычи, удельный вес которого достигает 70 %, что в 8,5 раз больше, чем в целом по России.
Общность горно-геологических особенностей строения железорудных месторождений Западной Сибири, преобладание мощных рудных тел обусловили преимущественное применение на рудниках региона системы с массовым обрушением руды и вмещающих пород глубокими скважинами на всю высоту этажа и превалирующим применением вибрационного выпуска руды. Освоение этой технологии в 70-х годах прошлого столетия связано с научно-исследовательскими и конструкторскими работами известных ученых: В.Н. Власова, П.Т. Гайдина, Н.Г. Дубынина, Ю.М. Карапетяна, В.А. Коваленко, В.М. Кирпиченко, А.И. Копытова, Е.П. Рябченко, Д.С.Салищева, Б.В. Суднишникова, Е.Г. Фурсова, Л.М. Цинкера, В.Д. Шапошникова и др.
В течение длительного применения системы этажного обрушения выполнен большой комплекс научно-исследовательских работ, которые позволили с понижением горных работ в ухудшающихся горно-геологических и геомеханических условиях обеспечивать железорудным сырьем Западно-Сибирский металлургический комплекс.
Разработанная технология крупномасштабной отбойки с единовременным взрыванием до 400^-600 т взрывчатых веществ, сосредоточенных в пучковых и камерных зарядах, позволяет вводить на рудниках в очистную выемку блоки с запасами сырой руды свыше 1 млн т.
Короткозамедленное взрывание зарядов с большим количеством ступеней снижает динамическое воздействие на горный массив и охраняемые объекты. Рациональным является удельный расход ВВ на первичную отбойку от 0,5 до 0,6 кг/т, позволяющий не превышать выход негабаритной руды более 7 %.
При подготовке блоков к массовому обрушению, с целью последующей интенсификации выпуска руды, целесообразно создавать условия для образования неравномерного коэффициента разрыхления приданием компенсационной камере трапециевидной формы с расширением нижней ее части (рис. 1).
-V
Рис. 1. Трапециевидная форма компенсационной камеры: а — равнобедренной трапеции; б — разносторонней трапеции с наклоном боковой стены в сторону обрушения; 1 — буровые выработки, 2 — пучки глубоких скважин, 3 — компенсационная камера, 4 — подсечное пространство, 5 — выпускные воронки
Подобная форма компенсационных камер позволяет увеличивать коэффициент разрыхления (Кр) и сыпучие свойства руды по высоте очистной панели. В компенсационных камерах стенку, прилегающую к отбиваемому массовым взрывом целику, рекомендуется формировать под углом (/Г), определяемым по эмпирической формуле:
¡3 = arcctg
Н.К"К' к р р
(1)
где В - угол наклона стенки камеры, град; К"р,К' - заданные коэффициенты разрыхления горной массы в нижней и верхней части разрушаемого массива соответственно, Ь + %Ь - подвижка зажимающей среды, м; Нк - высота камеры, м.
Рациональный коэффициент разрыхления на высоте 15-5-20 м от уровня горизонта выпуска составляет 1,35-И,45, в вышележащий зоне - 1,25-И,30, что обеспечивает благоприятный режим истечения обрушенной руды.
Для сохранения оборудования, горных выработок и буровых скважин смежных блоков от воздействия ударно-воздушных волн взрываемой панели и с целью разгрузки массива рекомендован и применяется способ защиты экранирующей щелью (рис. 2).
Рис. 2. Способ защиты горных объектов экранирующей щелью:
1 — откаточный орт;
2 — выпускная воронка;
3 — веера скважин;
4 — траншейный орт;
5 — буровые выработки;
6 — пучки скважин;
7 — веера восходящих и нисходящих скважин для формирования щели
В панели на границе со смежным блоком из буровых и подготовительно-нарезных выработок создается вертикальная защитно-экранирующая щель путем разбуривания рудного массива вертикальными восходящими и нисходящими скважинами и их опережающим короткозамедленным взрыванием.
Формирование защитной щели в виде демпферного слоя из уплотненной горной массы позволяет снизить сейсмическую ударную волну. Коэффициент гашения ударной волны в монолитном массиве составляет 3,0, в разрушенной горной породе >5. Наличие щелевого экрана, оконтуривающего взрывной источник, повышает эффективность взрыва в 1,2-4,35 раза.
Для повышения производительности и безопасности выпуска руды при использовании вибрационных питателей ВДПУ разработан вариант конструкции основания блока, в которой воронкам выпуска со стороны доставочной выработки придают форму вертикальной плоскости (рис. 3).
Выполнение воронки выпуска со стороны доставочной выработки в виде вертикальной стенки снижает коэффициент трения кусков руды при истечении и силы гравитации, движущие их, принимают максимальное значение.
Рис. 3. Конструктивная схема основания блока: 1 — откаточный орт. 2 — камера под ВДПУ, 3 — лучка, 4 — выпускная воронка
Рациональная глубина заглубления платформы ВДПУ, обеспечивающая равномерный выпуск и повышение уровня вибрации на выпускаемую рудную массу, определяется по формуле:
где а — угол установки вибрационной платформы, град.; А — активная высота выпускного отверстия, м; х — Угол внутреннего трения отбитой руды при выпуске, град.; Ъ — ширина выпускного отверстия, м; к — длина свободного конца платформы, м.
Выпускную дучку целесообразно засекать из кровли доставочной выработки на расстоянии от оси откаточного орта, определяемого выражением:
где а - длина платформы ВДПУ, м; Ь3 - величина заглубленной части платформы, м; Р - расстояние от края платформы до оси откаточного орта, м; а — угол установки платформы, град.
Для выемки рудных залежей под налегающими породами, содержащими глины, предложен (рис. 4) способ разработки мощных рудных месторождений с временным оставлением оградительного барьерного целика на границе с ранее отработанным блоком.
(2)
Мо = (а - Ь] + Р) соб а , м
(3)
жт
ШШ
шт
\
Рис. 4. Схема выемочного блока с барьерным оградительным целиком: 1 — откаточный орт; 2 — камера для монтажа ВДПУ; 3 — вентиляционно-смотровой орт; 4 — скважины для образования разворота; 5 — рудо-приемная воронка; 6 — оградительный барьерный целик; 7 — веера скважин для погашения целика;
8 — пучки взрывных скважин;
9 — компенсационная камера;
10 — выработки бурового горизонта
Установлено, что использование барьерных целиков, располагаемых на контакте с обрушенными глиносодержащими породами, позволяет увеличить извлечение «чистой» руды до 84 %, уменьшить потери и боковое разубоживание на 1,7 и 2,7 % соответственно. Рациональная высота барьерного целика определяется величиной совокупного ущерба из-за потерь и разубоживания руды, зависит от удельных затрат на добычу и цены товарного продукта.
Для условий Шерегешского рудника (2008 г.) зависимость удельной величины суммарного ущерба от потерь и разубоживания руды, с изменением высоты барьерного целика, приведена на рис. 5.
Е
10 20 30 40 Яц, м Рис. 5. Изменение удельной величины суммарного ущерба (У) от потерь и разубоживания
руды при увеличении высоты барьерного целика (Нч)
Вместе с тем, система этажного обрушения, будучи весьма прогрессивной в прошлые годы, к настоящему времени существенно уступает современным технологиям добычи руд.
Анализ основных технико-экономических показателей рудников показал, что использование морально устаревшего переносного горного оборудования обусловливает большой объем ручного труда и низкую производительность труда рабочего шахты на рудниках региона (рис. 6а). Массовое обрушение руды предопределяет низкий уровень показателей извлечения руды из недр, что характерно для подземных рудников и, в частности, Шерегешского рудника (рис. 66).
а
а Б "р»
1.0 "■'Ч.-.'-г^:-»^^^
| е <
Ев 3
3 " £ в>
и -1-1-1-;-1-1-1-:-1--г-»
1990 1995 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 Абаканский ■ • Квзскнй
— -Таштагольский Шерегешскнй
б
£
я
I
И
40 30 20 10 0
Щ. 31,2 34,1 32,7 »д, 34Л 30 Ш ---
¿5,? 26,3
10 10 9_5 10,4 9,6 10 9А 9Д 9Д 9А 9,1
19901995200020012002200320042005200620072008 Потери руды — « — Раэубожнвание
Рис. 6. Динамика изменения показателей: а — производительности труда рабочего шахты; б — потерь и разубоживания руды на Шерегешском руднике
Интенсивное понижение горных работ, тектоническая активность региона вызывают проявления горного давления в динамической форме в виде горных ударов, толчков и внезапных обрушений кровли горных выработок. На рудниках зафиксировано свыше 15 тыс. случаев проявлений горного давления, из которых более половины произошло в последние десять лет, в том числе с серьезными разрушительными и социально трагическими последствиями. В 40 % несчастных случаев источником травм горнорабочих является обрушившаяся горная масса и куски руды при ее выпуске из очистного пространства вибрационными и скреперными установками. Динамика тяжести производственного травматизма на подземных работах рудников имеет негативный тренд (рис. 7).
Рис. 7. Динамика тяжести несчастных случаев на рудниках
Ежегодно на подземных рудниках выявляется до 30 работников с начальными признаками профессиональных заболеваний (рис. В). Большую часть их занимает вибрационная болезнь (44 %), что обусловлено применением переносного горного оборудования.
s Абаканский &Казский ■ Таштагольский в Шерегешский
снапальньсш
ПрНЗНЯЕЯМН
46
-™ " должякнцш
работать
"36
признаками проф забалгваятг
Рис. 8. Профессиональная заболеваемость на рудниках региона (2008 г.)
Отечественная и мировая практика подземной отработки мощных рудных залежей, нашедшая отражение в трудах И.И. Айнбиндера, Д.Н. Бронникова, Л.И. Бурцева, Г.М. Бурмина,, С.Д. Викторова, Ю.В. Волкова, В.Г. Гальперина, Н. Ф. Замесова, В.Р. Именитова, ДР. Каплунова, Г.А. Курсакина, Ю.А.Рыжкова, М.В. Рыльниковой, К.Н. Трубецкого, A.M. Фрейдина, В.А Шестакова, O.A. Яковлева и других ученых показывает, что ощутимый прогресс при их добыче подземным способом достигается техническим перевооружением горных работ и совершенствованием производственных процессов, основанных на технологии добычи руды с применением комплексов самоходных машин.
Повышение эффективности и безопасности горных работ на действующих подземных предприятиях, реализация перспектив освоения новых месторождений региона предопределяют необходимость модернизации геотехнологии добычи железных руд.
Концептуальной основой технологии являются следующие принципы:
- адаптация технологических процессов к отработке рудных тел в сложных горно-геологических условиях, в том числе в высоконапряженном массиве руд и пород;
- простота конструкции системы разработки, обеспечивающая совмещение проходческих и очистных работ однотипным оборудованием;
- послойная взрывная отбойка и дозированный выпуск руды позволяющие снизить сейсмическое воздействие взрывов на окружающий массив, повысить качество и полноту извлечения запасов.
Этим принципам безопасной эксплуатации месторождений железных руд Западной Сибири отвечает технология разработки мощных рудных тел системой подэтажного обрушения с послойной отбойкой, площадно-торцовым, а в неустойчивых рудах — торцовым выпуском руды на базе самоходного оборудования.
Применительно к условиям отработки весьма мощных крутопадающих рудных тел, характерных для месторождений региона, разработана новая технология выемки руды системой подэтажного обрушения со слоевой отбойкой и площадно-торцовым выпуском руды (рис. 9).
Ч , 14
Рис..9. Технология разработки мощных рудных тел системой подэтажного обрушения с послойной отбойкой и площадно-торцовым выпуском руды; 1 - транспортный штрек; 2 - буро-доставочный орт; 3 - погрузочные заезды; 4 - слой отбитой руды; 5 - вентиляционный (отрезной) штрек; 6 - веера взрывных скважин; В - расстояние между погрузочными выработками; - высота слоя; - толщина слоя; а„. - угол наклона слоя
Технология предусматривает подготовку рудной залежи транспортным уклоном, концентрационными и участковыми рудоспусками, буро-доставочными ортами и погрузочными заездами, транспортными и вентиляционными штреками. Очистная выемка заключается в бурении вееров взрывных скважин, послойной отбойки руды; выпуск рудной массы из торцов буро-доставочных ортов и заездов,
доставку ее до участкового рудоспуска. Вентиляция забоев осуществляется за счет общешахтной депрессии.
Обоснование параметров технологии проводилось на моделях с соблюдением геометрического подобия, соответствием натурной и модельной характеристик материала (показателя сыпучести). Основными параметрами являются: расстояние между выработками выпуска (В), высота отбиваемого слоя (Ас), толщина обрушенного слоя (¿„.), угол наклона отбиваемого слоя (а„.), содержание полезного компонента в последней дозе выпуска руды.
В результате проведенных исследований установлена зависимость (рис. 10а) качественных показателей извлечения руды при различном расстоянии между буро-доставочными ортами.
£36
К 14Г
I« «
4
2
_0
^70
1»
X
г 1»
1
/
А
г
/ / и
/
/
/
8" *
и-
1
*21 ч
й6" ч
с г о : •• И
Г
б С» ■ 1
е4* 4 п
а 'р / г
\ к
> v
в 12 К 20
Рмсгтаяыне ыежцу шрИфпаин шпуск* ы
18 20 » 40 Высота слоя (Аса.), м
Рис. 10. Зависимость показателей извлечения руды: а - от расстояния между выработками выпуска, б - высоты обрушенного слоя; И - извлечение чистой руды до начала разубоживания; П - потери руды; Я - разубоживание
Как видно из рис. 10а, уменьшение расстояния между ортами с 20 до 8 м приводит к снижению потерь руды в 1,8 раза, разубоживания - с 39,0 до 11,5 %. Извлечение «чистой» руды увеличивается с 45 до 75 %.
Определение показателей извлечения руды в зависимости от высоты выпускаемого слоя проводились с интервалом в 10 м. Результаты исследований демонстрируются рис. 106. Максимальное извлечение руды до начала разубоживания, минимальные потери и разубоживание достигаются при высоте отбиваемого слоя 20-^30 м. Уменьшение высоты слоя ниже 20 и выше 40 м резко ухудшают показатели выпуска. Удовлетворительные показатели выпуска при высоте слоя (йс, =20-^30 м) обеспечиваются за счет минимизации совокупного разубоживания руды боковыми и налегающими породами.
Выбор рациональной толщины отбиваемого слоя производился с учетом величины внедрения ковша машины в навал обрушенной руды. Результаты исследований иллюстрирует рис. 11.
1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3.5 4,0 Толщина слоя (tau), м
Рис. 11. Влияние толщины отбиваемого слоя руды на показатели выпуска при глубине внедрения ковша машины 1=1,5 м
Наилучшие показатели выпуска при фронтальном расположении забоя достигаются при толщине слоя = 3,0 м. Увеличение толщины слоя приводит к ухудшению показателей выпуска - повышению потерь и разубоживания руды.
При послойной отбойке важным параметром является угол наклона обрушаемого забоя. По результатам моделирования установлена зависимость показателей извлечения руды от угла наклона обрушенного слоя руды (рис. 12).
<о-
- 5<Н
i 40-1 х
а
30 ■ 2010-
65 55-
■
в"
635Н С
2515
а
1-50
Езо С
S
10
* ч %
> ч а
% \ ) Л
V 1
1
У г и
6
J у
А
S У
ч /
70 80 90 100 Угол наклона слов (сю.), град.
Рис. 12. Зависимость качественных показателей извлечения руды от угла наклона слоя
Максимальное извлечение чистой руды, минимальные потери и разубоживание достигаются при угле наклона слоя - ас„ =75-5-85°. При малых углах наклона слоя (до 70°) большее влияние оказывает на разубоживание руды -
покрывающие породы, отработанных панелей.
при угле свыше 85
боковые породы смежных
По результатам моделирования площадно-торцовой и торцовой схем извлечения руды из очистных панелей с высотой подэтажа 15 и 20 м построены зависимости (рис. 13) потерь и засорения руды от предельного разубоживания в последней дозе выпуска.
Р, Я %
50 -
Р, я %
50 Ги:
40 -
30 -
20 -
ю -
0 -
10 20 30 40 50 60
Кпргд , 0/о
40 50 60
Я пред < %
Рис. 13. Графики зависимостей показателей извлечения руды от предельного разубоживания в последней дозе выпуска: а - при = 15,0 м; б - при Ипх = 20,0 м; Рь Р2 и Л/, Я2 -соответственно потери и разубоживание руды при площадно-торцовой и торцовой технологии выпуска
Установлено, что минимальные потери и разубоживание обрушенного слоя достигаются при равномерно-последовательном извлечении руды дозами из заезда и торца забоя, а совмещенный выпуск руды по сравнению с торцовой схемой позволяет повысить показатели извлечения в 1,4-1,6 раза.
Геомеханическая оценка систем разработки подэтажным обрушением с торцовым и площадно-торцовым выпуском руды в сравнении с базовым вариантом -этажным обрушением проводилась методом конечных элементов.
На объемной модели (рис. 14) изотропного линейно-деформируемого однородного массива пород применительно к геомеханическим условиям Шерегешевского месторождения выполнены расчеты НДС массива пород в конструктивных элементах технологий.
Расчетные модели включали следующие основные элементы: для подэтажного обрушения - буро-доставочные орты, вентиляционно-погрузочные заезды, выработанное пространство; для этажного обрушения - откаточный орт, выработки горизонта выпуска руды.
В расчётах исходные величины главных напряжений принимались: горизонтальные напряжения вкрест простирания рудного тела аг = 3,0уН\ и по простиранию - сгд = 1,ЪуН\ вертикальные напряжения - сг„ = уН. Глубина горных работ (Н) = 600 м.
а
6
Рис. 14. Модели систем разработки с обрушением: а — схема и основные параметры расчетной области моделей; б — система разработки подэтажного обрушения с плошалмо-торцовым выпуском руды; в — подэтажное обрушение с торцовым выпуском рулы: г — горизонт выпуска руды при этажном обрушении
Анализируя результаты моделирования, отметим следующее (рис. 15).
Наибольшие напряжения в массиве горных пород наблюдаются в выработках горизонта выпуска руды при системе этажного обрушения. Максимальные главные напряжения достигают значений (а> = 84-434, ттах = 42-^-57 МПа), соизмеримых с прочностью пород на сжатие.
В варианте подэтажного обрушения с площадно-торцовым выпуском руды борта подэтажных ортов и погрузочных заездов испытывают растягивающие напряжения о>. Величина их изменяется от 0 до -4 МПа.
В рудном массиве между подэтажами возникают напряжения на уровне £7У = 67-^80 МПа. Максимальная концентрация напряжений сг1 прослеживается в кровле заездов, достигая значений 120 МПа.
Рис.15. Характер распределения напряжений по простиранию залежи: а - а2; б - ст,; в - ттах; I - система разработки подэтажного обрушения с площадно-торцовым выпуском руды; II - подэтажное обрушение с торцовым выпуском руды (1 - буро-доставочный орт, 2 - выработанное пространство, 3 - погрузочный заезд); III - горизонт выпуска руды при этажном обрушении (1 - выработки под ВДГГУ, 2 - дучки, 3 - воронки, 4 - откаточный орт)
При торцовом выпуске концентрации напряжений относительно сравниваемых вариантов минимальные. В горных выработках практически отсутствуют зоны растяжения. В панелях, находящихся на стадии очистных работ, величина максимальных главных напряжений в массиве 07 изменяется по вертикали в направлении сверху вниз от 7 до 57 МПа. Касательные напряжения т^ между ортами составляют 26+29 МПа. Касательные напряжения в почве выработок достигают величины ттах до 25 МПа. Напряжения сг; в бортах ортов находятся на уровне 53+68 МПа.
Оценка результатов моделирования НДС массива в представленных вариантах позволяет резюмировать:
- наиболее ответственным конструктивным элементом системы разработки является горизонт выпуска и доставки руды, где концентрируются максимальные значения напряжений;
- доставочные выработки при подэтажном обрушении находятся в более благоприятных условиях, чем откаточные орты и камеры ВДПУ в условиях этажной технологии, в которых возникающие напряжения соизмеримы с прочностью пород на сжатие и сдвиг;
- напряжения при торцовой схеме подготовки горизонтов выпуска руды ниже, чем при площадно-торцовой схеме выпуска и этажном обрушении соответственно на 15-20 % и 25-40 %;
- в устойчивых породах предпочтительным является площадно-торцовый выпуск руды, в неустойчивых - торцовый. Результаты расчетов стали основой четвертого научного положения.
Полученные экспериментальные и теоретические результаты исследований новой технологии позволили обосновать следующие практические рекомендации для разработки действующих и резервных месторождений региона.
Для Шерегешского рудника первоначальным объектом применения технологии добычи руды самоходным оборудованием является отработка днищ блоков гор. +255 м (рис. 16), где законсервировано в целиках свыше 8 млн т руды.
Удельный расход подготовительно-нарезных выработок на подготовку рудных запасов днища к выемке составит 1,2 м/1000 т, трудоемкость добычи руды не превысит 22 чел. см./1000 т, что в 2 раза ниже трудоемкости, сложившейся на Шерегешской шахте.
Орт 3 Орт 2
А-А
Рис. 16. Вариант выемки запасов руды из днищ отработанных блоков: 1 - надортовый целик; 2 - веера взрывных скважин; 3 - остатки отбитой руды; 4 - места выемки рудной массы
Выемка руды из днищ отработанных блоков (более 50) с использованием слоевой отбойки, площадно-торцового выпуска руды самоходным оборудованием не имеет ограничений по количеству очистных забоев, возможностям транспортных средств и позволит продлить срок службы горизонта, создав резерв времени для развития горных работ на нижележащих этажах месторождения. Следующим этапом применения технологии является отработка нижележащего этажа, который вскрывается наклонным съездом с гор. +255 м.
Выполненные инвестиционный проект и сравнительные технико-экономические расчеты показали (табл. 1), что технология добычи руд самоходным оборудованием на Шерегешском руднике позволит значительно повысить производительность труда, снизить сроки оборота капитала при улучшении качества сырой руды.
Таблица 1
Сравнительная оценка вариантов
Показатели Система этажного обрушения с вибровыпуском руды Система подэтажного обрушения с площадно-торцовым выпуском руды
Удельный расход проходческих работ, м/1000 т 2,5-3.0 1,55-1,6
Продолжительность подготовки очистного блока, мес. 10-12 2-4
Производительность труда 1-го рабочего по системе, т/чел.-см. 20-25 90-100
Потери руды, % 8-10 9-12
Разубоживание руды, % 30-32 24-25
Себестоимость добычи руды без амортизации, % 100,0 79,8
Себестоимость концентрата, % 100,0 65,0
Освоение новой технологии на базе самоходного оборудования обеспечит резкое повышение интенсивности горных работ и к 6-му году увеличить производственную мощность до 5,8-5,9 млн т сырой руды. Рост объемов производства при повышении качества руды создаст условия для увеличения товарной продукции в 1,6-1,7 и снижения себестоимости в 1,4-1,5 раза.
Предложенное решение позволит существенно увеличить концентрацию горных работ за счет совмещения очистной выемки одновременно на нескольких подэтажах и флангах, параллельной проходки подготовительно-нарезных выработок в смежных выемочных участках. Сроки подготовки очистных блоков сокращаются в 4-5 раз, производительность труда забойного рабочего повышается до 90-100 т/смену.
Реализация проекта (в ценах 2002 г.) требует инвестиций 1,52 млрд руб., в том числе 625 млн руб. банковской ссуды для приобретения самоходной техники. Прогнозные расчеты движения денежных средств в течение 7 лет освоения новой технологии показали, что кредит погашается за 4,5 года. По окончании срока возврата заемных средств накапливаются наличные средства - 280 млн руб. Внутренняя норма доходности проекта составляет 0,29.
Для отработки подкарьерных запасов Тейского и освоения Абагасского железорудных месторождений выполнено обоснование вскрытия рудных залежей комплексом горизонтальных горных выработок, уклоном и вертикальными стволами (рис. 17).
Рис. 17. Вертикальная схема вскрытия Тейской группы месторождений
Очистную выемку руды предложено осуществить системой псдэтажного обрушения и подэтажных штреков с применением комплексов самоходного оборудования.
Базовый вариант предусматривал вскрытие подземных горизонтов месторождений четырьмя вертикальными стволами и квершлагами при высоте этажа 70-100 м, Абагасского - выше гор. +920 м штольнями с организацией фланговой комбинированной схемы проветривания. В качестве системы разработки принималось этажное принудительное обрушение руды пучками глубоких скважин с вибрационным выпуском рудной массы.
Альтернативным вариантом вскрытие нагорного участка Абагасского месторождения (I очередь) осуществляется двумя штольнями на гор. +1130 и +990 м, вертикальным стволом «Абагасский», двумя капитальными уклонами с поверхности и системой квершлагов, обеспечивающих общешахтную вентиляцию и подходы к рудным телам.
Вскрытие шахтных горизонтов Абагасского месторождения (II очередь) предусматривается капитальным уклоном с гор. +990 до гор. +780 м, углубкой ствола «Абагасский», проходкой уклонов для доступа к рудным зонам гор. +890 и +780 м, проходкой полевых штреков на гор. +890 и +780 м. Горизонт +780 м формируется как концентрационный.
Для отработки запасов Тейского месторождения (III очередь) проходится транспортный уклон, ствол «Скипо-Клетьевой» и этажные квершлаги на гор. +500 и 400 м.
В соответствии с горнотехническими условиями мощную залежь Абагасского месторождения целесообразно отрабатывать системой подэтажного обрушения с торцовым выпуском руды, рудные тела средней мощности (7-5-14 м) рекомендовано извлекать системой подэтажных штреков с выемкой по простиранию.
Шахтные запасы Тейского месторождения, представленные устойчивыми, весьма мощными (35 м и более) рудными телами, залегающими в крепких вмещающих породах, отрабатываются системой подэтажного обрушением с площадно-торцовым выпуском руды. Ожидаемые технико-экономические показатели по вариантам систем разработки приведены в табл. 2.
Таблица 2
Основные технико-экономические показатели разработки Тейской группы месторождений
Наименование показателей Базовый вариант Новый вариант
Способ вскрытия месторождений вертикальные стволы, штольни, квершлаги вертикальные стволы, штольни, уклоны
Система разработки этажное обрушение подэтажное обрушение с торцовым и площадно-торцовым выпуском руды, подэтажные штреки
Высота этажа, м 70 100-140
Применяемое оборудование ручные перфораторы ПР-30, ПТ-29; УПБ-1, НКР-100, ВДПУ, ЛС-55, ПТ-4, ППН-4, ВГ-9, К-14 ПДМ «ТОРО-400Д», «ТОРО-400Е», БК «BOOMER Н282», БС «SIMBA Н250», ЗМ «CHARMEK», АС «EJC 530»
Годовой объем добычи руды, тыс. т 3000 3000
Объем горно-капитальных работ, тыс. м3 926,7 981,8
Капитальные вложения, млн. руб. 3462 3653
Год освоения производственной мощности, лет с начала строительства от начала эксплуатации 18 7 6 5
Численность персонала рудника, чел. 647 342
Удельный объем ПНР, м3/1000 т 42 36
Производительность труда забойных рабочих, т/смену 17-20 80-95
Потери руды, % 10-5-12 9-10
Разубоживание, % 28-32 14-20
Себестоимость добычи (без амортизации), % 100 58
Срок строительства рудника по проектному варианту - 18 лет. При использовании самоходной техники период ввода рудника в эксплуатацию сокращается в 3,5 раза. Применение самоходного оборудования потребует вдвое меньшей численности персонала и позволит увеличить производительность труда рабочих забойной группы в 4-5 раз, до 95 т/смену. Предложенные варианты систем разработки позволят улучшить показатели извлечения руды: потери и разубоживание руды снижаются соответственно в 1,15 и 2,2 раза.
Освоение новых железорудных месторождений региона - Белорецкого и Инского предусматривается долгосрочной стратегией развития сырьевой базы металлургического комплекса Западной Сибири. Проектными решениями планировалось на базе месторождений создать Белорецко-Инской горнообогатительный комбинат (БИТОК) с единой ДОФ и отработкой рудных залежей открыто-подземным способом с. применением на подземных горных работах системы этажного обрушения с использованием переносного оборудования.
Рудные тела Белорецкого (рис. 18а) и Инского (рис. 18б) месторождений предложено вскрыть вертикальными стволами, наклонными съездами, штольневыми горизонтами и этажными квершлагами.
а
б
ствол j" Восточный"
ствол "Западный" ----1 ---------- i, +1100«
я „ .......и Вентиляционный воссгаюаш» ______ ___ ^___' +9 40 м
- ----------- восстающий - > Г-- Y +790М
—ствол "Ск НПОВОЙ" х-^*" "Й) ^^ I +730м
—- ^Восточный участок +670м
учасгбк / „ +610м
У/лои / / У +550 м
1 J Л "Xv.XIftlMOIOfflOni / , +490м
ПГ~ ^ « • (2) (2) ^ +4Х1м
Юго-Западный участч! +370.М
fjflfffя ПИиТИИг I Участковы» +310 м
яр—щ—.....------------------ рт Ф*' '-у Вопил Ш1ИОН11ЫЙ +190М
■■ восстающий +130«
.___
Граннпа oipauHoro и£!якь под реку Ним
Рис. 18. Схема вскрытия Белорецкого (а) и Инского (б) месторождений: 1, 2, 3 - временной период отработки
В разработанных вариантах выемки рудных залежей предусматривается применение системы подэтажного обрушения с площадно-торцовым выпуском руды. Расстояние между этажными квершлагами — 120-460 м, высота подэтажа — 20 м. Этажные квершлаги соединяются концентрационными рудоспусками. Подготовка рудных тел к очистной выемке осуществляется по ортовой схеме. Расчеты технико-экономической оценки сравниваемых вариантов освоения месторождений приведены в табл. 3.
Таблица 3
Технико-экономические показатели Белорецко-Инского ГОКа
№ Наименование показателей Ед. изм. Базовый Новый
1 Балансовые запасы руды месторождений млн т 452
2 Среднегодовой объем производства* сырой руды концентрата CMC тыс. т 12000 7500 15000 9000
3 Период освоения мощности лет 10 6
4 Численность работников чел. 3180 1530
5 Производительность труда по сырой руде т-чел./мес. 480 j 2320
7 Себестоимость 1 т сырой руды (без амортизации) % 100 65
8 Срок окупаемости лет 8 5,5
* - за исключением периода развития и затухания рудников
Строительство двух рудников БИГОКа позволит существенно снизить удельные капиталовложения, уменьшить затраты на обогатительный передел сырой руды, облегчить обслуживание и взаимозаменяемость самоходного оборудования на подземных горных работах обеих промплощадок. Среднегодовой объем производства комбинатом концентрата составит 9 млн т, что соизмеримо с производством железорудного сырья действующих рудников региона. Высокое качество железной руды, благоприятные географо-экономические и геологические факторы, предложенная современная технология подземной добычи на базе самоходного оборудования, являются гарантом окупаемости капиталовложений при освоении Белорецкого и Инского месторождений железных руд.
В заключительных материалах диссертации на основе изучения структурных особенностей и свойств лежалых отходов рудников установлены количественные соотношения з отвалах полезных элементов и их соединений. Потенциал техногенных образований региона составляет 198 млн т вторичного сырья, что соизмеримо с запасами крупного геогенного месторождения. Наиболее ценными элементами в отвалах рудников являются Ре, Мп, Со, Аи. Результаты проведенных геофизических измерений, технологического картирования и камеральная обработка проб отвалов Шерегешского рудника (23,2 млн т), позволили установить закономерности распределения железа в лежалых хвостах — по содержанию и фракционному составу (рис. 19а), глубине (рис. 196).
к 20 я
215 *
х 10
I*
и
Фракционные состав 1
\ ."Ч :
\ Ч. ■■
Л\ / \ /
: \ \ /
: •• .......
: Ре маг.
2«
г? 15 ё
I
О 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Л, ММ Класс крупности
Рис. 19. Распределение железа в отвале: а - по крупности; б - глубине
15 I 2,5
Глу вина шурфа, м
Наиболее обогащена железом мелкая фракция (0-10 мм), где содержание Рео6щ более 15 %, магнитного - 6 %. В количественном соотношении преимущество имеет фракция 15-25 мм (>20 %). В отвалах имеются значительные по размерам зоны с высоким содержанием железа (18-22 %), реже - до 35 %. С глубиной наблюдается увеличение содержания железа, обусловленное сегрегацией мелкой обогащенной фракции. Промышленными испытаниями переработки хвостов с Ре = 10-И 6 %
32
установлена практическая возможность получения рудного концентрата со средним содержанием железа 40 %. Выход концентрата составил от 16 до 25 %.
Максимальная эффективность переработки железорудных отходов достигается предварительным фракционированием исходного материала с выделением магнетитовой составляющей из минералогической смеси и их раздельной магнитной сепарации. Немагнитный материал фракционируется отдельно для получения товарного строительного щебня. Крупная фракция требует предварительного дробления. На основании проведенных исследований разработана инновационная технология переработки железорудных отвалов (рис. 20).
Проектом предусматривается создание на отвале мобильного комплекса для погрузки лежалых отходов самоходным оборудованием в приемный бункер и разделение исходного материала на два класса крупности, обогащением их на модульной сепарационной установке с получением концентрата и фракционированного строительного щебня.
Рис. 20. Технологическая схема переработки отходов обогащения с раздельной сепарацией мелкой и средней фракций
1-пюотт
2-оункер
3-металлоиосагель
4-лигатет»
5-грохот даухситовой
6-юнпейср крупной фракции
7-м)нусная дробилка
8-грохт для кладов 0-8. в-15 мм
9-юнпейер класса 8-15 им
10-конвеПер класса 0-8 мм
11 -сепаратор топа Г1ЬС 94,НО М 12-сепарзтор 11БС 90/250М I Э-юнвейер концентрата Ре=36-38%
^АА
А А А А ШЛ»
Концентрат
Ы-юнвсйер крнцолрата Ре=ЗЙ-42%
15-юпвейер отхгаоп 8-15 мм
16-юнвсйЕропсщюв0-& мм
17-грокстт фракционирования
18-трохпг фракчртонировапня
Необходимый объем инвестиций в строительство комплекса составляет около 30 млн руб., срок окупаемости капиталовложений — I год. При производительности комплекса 1000 тыс. т/год, себестоимость производства концентрата составит 156,7+188,0 руб./т, что в 1,7-2,0 раза ниже себестоимости концентрата получаемого из руды, добытой подземным способом на Шерегешском руднике.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В диссертации, являющейся научно-квалификационной работой, изложены научно обоснованные технические, технологические и экономические решения по совершенствованию подземной добычи железных руд месторождений Западной Сибири на основе новых технологий, комплексов самоходного оборудования и вовлечения в переработку техногенного сырья, внедрение которых вносит значительный вклад в развитие страны. Модернизация геотехнологии позволяет коренным образом повысить безопасность и эффективность подземных горных работ, рационально использовать минеральные ресурсы и получить качественную товарную продукцию.
Основные научные и практические результаты исследований заключаются в следующем:
1. Западно-Сибирский металлургический комплекс располагает достаточными ресурсами железной руды местной сырьевой базы, включающей балансовые запасы действующих рудников Кемеровской области, Хакасии, Красноярского края, запасы перспективных резервных железорудных месторождений региона (> 2 млрд т) и вторичное сырье техногенных образований (-200 млн т).
2. Применяемая более 40 лет технология добычи руды системой этажного обрушения с использованием переносного оборудования характеризуется неудовлетворительными показателями извлечения полезного ископаемого, высоким уровнем себестоимости, травматизма и профессиональной заболеваемости горнорабочих, низкой производительностью труда, что обусловлено большим объемом ручных операций.
3. Выявлено, что придание компенсационной камере трапециевидной формы, оставление на фланге фронта панели временного рудного целика при этажном обрушении и площадном выпуске руды под покрывающими породами, в том числе глиносодержащими, улучшает сыпучие свойства руды, увеличивает извлечение «чистой» руды до 84 %, уменьшает соответственно потери и разубоживание на 1,7 и 2,7 %.
4. Для условий железорудных месторождений региона разработан новый вариант системы подэтажного обрушения с площадно-торцовым выпуском руды на базе комплексов самоходных машин, позволяющий обеспечить вентиляцию очистных забоев за счет общешахтной депрессии, повысить показатели извлечения руды, по сравнению с торцовой схемой, в 1,4-1,6 раза.
5. Установлены зависимости полноты и качества извлечения рудных запасов от конструктивных параметров системы подэтажного обрушения. При торцовой и площадно-торцовой схемах выпуска руды рациональными параметрами являются: расстояние между буро-доставочными ортами 12-14 м, высота подэтажа - 15-20 м,
угол наклона забоя - 75-5-85°, толщина обрушаемого слоя руды 3^4 м и 8-10 м соответственно, соотношение объемов выпуска по площади и торца забоев 2:1.
6. Численным моделированием установлено, что напряжения горных пород в выработках при торцовой и площадно-торцовой схемах на 25-40 % соответственно ниже, чем при площадной схеме выпуска руды в системе этажного обрушения. В выработках основания блока при площадной схеме выпуска из-за высокой изрезанное™ массива возникают напряжения в горных породах (сг,= 84-И 34 и 0=42-г57 МПа), соизмеримые с их прочностью.
7. Выполненный на примере Шерегешевского месторождения инвестиционный проект показал, что освоение рудником технологии добычи руд на основе самоходного оборудования и применения системы подэтажного обрушения с площадно-торцовым выпуском руды позволяет: снизить объем ручного труда и коренным образом улучшить безопасность горных работ путем комплексной механизации производства; повысить производительность труда по системе разработки в 3-4 раза; увеличить объем добычи руды без расширения площади отработки до 5,8-5,9 млн т; снизить масштабы массовых взрывов и, тем самым, вероятность проявлений горного давления в динамической форме; снизить разубоживание руды при отработке рудных тел сложного строения за счет более точного оконтуривания залежей и оставления части породных включений в недрах, повысить содержание металла в сырой руде и обеспечить прирост товарной продукции. Риск неэффективности проекта минимален - 0,01.
8. Разработаны схемы вскрытия и отработки перспективных железорудных месторождений Абагасского, Белорецкого, Инского и подкарьерных запасов Тейского месторождения на базе комплексов самоходного оборудования. Показано, что строительство рудников с использованием самоходного оборудования позволяет сократить сроки ввода подземных рудников в эксплуатацию в 3-4 раза. Расчетами установлено, что освоение новых вариантов отработки по сравнению с проектными показателями обеспечит повышение производительности труда забойных рабочих до 80-95 т/смену, снижение себестоимости руды (без амортизации) на 20-25 %.
9. Изучен качественный и фракционный состав техногенных образований Шерегешского рудника. Содержание железа в лежалых хвостах составляет свыше 12 % и наиболее обогащена железом мелкая фракция (0-10 мм), где Ре0бЩ. >15%,
- 6 % и существуют значительные по размерам зоны с высоким содержанием железа, достигающим 18-22 % и реже - до 35 %.
10. Разработана технология переработки вторичного сырья, которая обеспечивает получение кондиционного концентрата с содержанием железа 40 % и выходом 16-5-25 %. Эффективность переработки достигается предварительным
35
фракционированием исходного материала с выделением магнетитовой составляющей из минералогической смеси отходов посредством магнитной сепарации для получения железорудного концентрата и извлечением немагнитного материала для производства строительного щебня. Модульный обогатительный комплекс при производительности переработки отходов 1 млн т/год обеспечивает производство 250 тыс т концентрата, себестоимость которого в 1,7-2,0 раза ниже себестоимости концентрата получаемого из руды, добытой подземным способом. Риск недостижения проектных показателей составил 0,1.
Основное содержание диссертации опубликовано в работах: Монографии
1. Фрейдин, A.M. Современные способы разработки рудных залежей с обрушением на больших глубинах / A.M. Фрейдин, A.A. Неверов, С.А. Неверов, П.А. Филиппов // Новосибирск. - Изд-во СО РАН, 2008. - 151с.
Издания, рекомендуемые ВАК России
2. Ереметов, В.А. Совершенствование техники и технологии производства / В.А. Ереметов, Г.Г. Монингер, П.А. Филиппов [и др.]. // Безопасность труда в промышленности. - 1984. - № 1. - С. 16-18.
3. Гайдин, П.Т. Совершенствование технологии отработки мощных крутопадающих рудных залежей в сложных горно-геологических условиях / П.Т. Гайдин, Ю.М. Карапетян, П.А. Филиппов [и др.]. // Горный журнал. - 1984.
- № 6.-С. 25-26.
4. Шеховцов, B.C. Предотвращение проникновения мелких налегающих пород при выпуске руды из блока / B.C. Шеховцов, Г.М. Бурмин, Н.Г. Волченко, Г.Г. Монингер, П.А. Филиппов //Горный журнал. - 1985. - № 3. - С. 28-30.
5. Никитин, В.Н. Совершенствование технологии подземных горных работ на руднике / В.Н. Никитин, В.В. Дорогунцов, B.JI. Меер, A.A. Пашкевич, П.А. Филиппов [и др.]. // Горный журнал. - 1992. - № 6. - С. 7-11.
6. Дорогунцов В.В. ОАО «Шерегешское рудоуправление» / В.В. Дорогунцов, А.П. Гайдин, П.А. Филиппов [и др.]. // Горный журнал. - 2000. - № 6,- С. 88-89.
7. Цинкер, Л.М. Защита горных выработок от действия ударных воздушных волн / Л.М. Цинкер, П.А. Филиппов, А.П. Гайдин [и др.]. // Безопасность труда в промышленности. - 2001. - № 8. - С. 96-97.
8. Филиппов, П.А. Перспективы освоения новых видов сырья в районе Шерегешского рудника /П.А Филиппов, A.B. Дорогунцов, В.В. Дорогунцов // Вестник КузГТУ. - 2001. - № 6. - С. 52-53.
9. Шрепп, Б.В. Отработка блоков-целиков с учетом опасности горных ударов / Б.В. Шрепп, В.Н. Фрянов, П.А. Филиппов // Горный журнал. - 2001. - №4.
- С. 43-47.
10. Цинкер, Jl.M. Технология и комплексная механизация подземных работ на Шерегешском руднике / Л.М. Цинкер, П.А. Филиппов // Горный журнал. - 2001.
- № 7. - С. 5-6.
11. Фрейдин, A.M. Стратегия развития горнодобывающей компании в условиях рынка / A.M. Фрейдин, П.А. Филиппов, A.B. Дорогунцов, В.В. Дорогунцов // Горный журнал.-2001.-№ 12.-С. 3-7.
12. Еременко, A.A. Крупномасштабные взрывы на удароопасных месторождениях / A.A. Еременко, В.А. Еременко, П.А. Филиппов [и др.]. // Горный журнал. - 2002. -№4.-С. 30-34.
13. Еременко, A.A. Опыт проведения мощного массового взрыва в условиях высокого горного давления на Шерегешевском месторождении /A.A. Еременко, И.В. Машуков, П.А. Филиппов [и др.]. // Горный информационно-аналитический бюллетень. - М.: Изд-во Моск. гос. горн, ун-та. - 2002. - № 1. - С. 92-94.
!4. Еременко, A.A. Разработка и обоснование схем взрывания концентрированных зарядов увеличенного диаметра в напряженно-деформированном массиве горных пород / A.A. Еременко, В.А. Еременко, C.B. Фефелов, П.А. Филиппов // Горный информационно-аналитический бюллетень.
- М.: Изд-во Моск. гос. горн, ун-та. - 2002. - № 4. - С. 50-52.
15. Фрейдин, A.M. Перспективы технического перевооружения подземных рудников Западно-Сибирского металлургического комплекса / A.M. Фрейдин,
П.А. Филиппов, А.П. Гайдин [и др.]. // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. - 2004. - № 3,- С. 71-80.
16. Филиппов, П.А. Состояние и перспективы развития подземного способа разработки железорудных месторождений Сибири / П.А. Филиппов // Вестник КузГТУ. - 2007. - № 4. - Кемерово. - С. 6-11.
17. Филиппов, П.А. Тенденции и перспективы эксплуатации железорудных месторождений Сибири как источников сырья металлургических комбинатов Кузбасса / П.А. Филиппов // Горный информационно-аналитический бюллетень. -М.: Изд-во Моск. гос. горн, ун-та. М.: - 2007. - № OB 16. - С. 24-33.
18. Фрейдин, A.M. Устойчивость горных выработок при системах с подэтажным обрушением / A.M. Фрейдин, A.A. Неверов, С.А. Неверов, П.А. Филиппов // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. -2008. - № 1. - С. 90-100.
19. Филиппов, П.А. О потенциале техногенных образований рудников Западной Сибири / П.А. Филиппов // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. - 2008. - № 4. - С. 71-77.
20. Филиппов, П.А. Социальные предпосылки совершенствования подземного способа разработки железорудных месторождений Сибири / П.А. Филиппов // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. - 2008. - № 5.
-С. 98-104.
21. Филиппов П.А. Переработка отвалов железорудных месторождений Сибири, как фактор реализации региональной экологической политики и повышения эффективности деятельности горнодобывающих компаний / П.А. Филиппов // Инновации. - С - Пб. - 2009. - № 3. - С. 84-87.
Авторские свидетельства и патенты на изобретения
22. A.c. 720164 СССР, МКИ2 Е 21 С 41/6. Способ разработки мощных рудных месторождений / В.А. Кучкин, A.A. Бовин, Э.Н. Кореньков, В.Н. Какойло, П.А. Филиппов; заявитель Центр, науч.-иссл. ин-т оловянной промышленности. -№2551979/22-03; заявл. 06.12.197; опубл. 05.03.1980, бюлл. № 9. -4 е.: ил.
23. A.c. 1755629 СССР, МКИ5 Е 21 С37/00. Концентрированный цилиндрический заряд / А.И. Конаныхин, Б.В. Покровский, П.А. Филиппов [и др.]; заявитель и патентообладатель Вост. науч.-иссл. ин-т горнорудной промышленности.
- № 4849765/03; заявл. 12.07.90; публикации не подлежит. - 3 е.: ил.
24. Пат. 1794190 СССР, МКИ5 Е 21 С 41/42. Способ разработки мощных рудных месторождений / JI.M. Цинкер, П.А. Филиппов, Е.Г. Фурсов [и др.]; заявитель и патентообладатель Вост. науч.-иссл. ин-т горнорудной промышленности.
- № 4745187/03; заявл. 01.09.89; опубл. 07.02.93; бюлл. № 5. -4 е.: ил.
25. Пат. 2165305 Российская Федерация, МПК7 В 03 С 1/10. Магнитный сепаратор/ A.M. Фрейдин, П.А. Филиппов, Э.Н. Кореньков [и др.]; заявитель и патентообладатель Ин-т горного дела СО РАН. - № 2000107398/03; заявл. 27.03.2000; опубл. 20.04.2001; бюлл. № 11. - 7 е.: ил.
26. Пат. 2173385 Российская Федерация, МПК7 Е21 С 41/42. Способ подготовки днища блоков / Г.М. Бурмин, Б.В. Покровский, В.Н. Никитин, П.А. Филиппов [и др.].; заявитель и патентообладатель Вост. науч.-иссл. ин-т горнорудной промышленности. - № 2000103816; заявл. 15.02.2000; опубл. 10.09.2001; бюлл. № 25.
- 6 е.: ил.
27. Пат. 2173386 Российская Федерация, МПК7 Е21 С 41/22. Способ разработки полезных ископаемых в условиях повышенного горного давления / Г.М. Бурмин, Б.В. Покровский, В.Н. Никитин, П.А. Филиппов [и др.]; заявитель и патентообладатель Вост. науч.-иссл. ин-т горнорудной промышленности. -№ 00125789; заявл. 02.12.99; опубл. 10.09.2001; бюлл. № 25. - 5 е.: ил.
28. Пат. 2175434 Российская Федерация, МПК7 F 42 D, Е 21 С 41/22. Способ разрушения целиков / Г.Н. Волченко, Н.Г. Волченко, П.А. Филиппов [и др.]; заявитель и патентообладатель Вост. науч.-иссл. ин-т горнорудной промышленности.
- № 2000102245/03; заявл. 28.01.2000; опубл. 27.10.2001; бюлл. № 30. - 4 е.: ил.
29. Пат. 2186980 Российская Федерация, МПК7 F 42 D 3/04, Е 21 С 3/04. Способ разработки мощных месторождений крепких руд на больших глубинах / A.A. Еременко, В.Н. Власов, Петин В.В., В.А. Еременко, П.А. Филиппов [и др.]; заявитель и патентообладатель Ин-т горного дела СО РАН.-№ 2001100183/03;
заявл.01.01.2001; опубл. 10.08.2002; бюлл. № 22. - 10 е.: ил.
30. Пат. 2186979 Российская Федерация, МПК7 Е 21 С 41/22. Способ разработки мощных рудных месторождений / Г.М. Бурмин, Б.В. Покровский, П.А. Филиппов [и др.]; заявитель и патентообладатель Вост. науч.-иссл. ин-т горнорудной промышленности. - № 2000119379/03; заявл. 20.07.2000; опубл. 10.08.2002; бюлл. №22.-6 е.: ил.
31. Пат. 2190027 Российская Федерация, МПК7 С 22 В 1/00, В 03/D 0/06. Способ переработки отходов железорудного производства / A.M. Фрейдин, П.А. Филиппов, Э.Н. Кореньков [и др.]; заявитель и патентообладатель Ин-т горного дела СО РАН. -№ 2001124405/02; заявл. 03.09.2001; опубл. 27.09.2002; бюлл. № 27. - 3 е.: ил.
32. Пат. 2192545 Российская Федерация, МПК7 Е 21 F 5/00. Способ гашения ударных воздушных волн и нейтрализации продуктов взрыва / JIM. Цинкер, П.А. Филиппов, В.В. Дорогунцов [и др.]; заявитель и патентообладатель Вост. науч.-иссл. ин-т горнорудной промышленности. - № 2001101179/03; заявл. 12.01.2001; опубл. 10.11.2002; бюлл. № 31. - 6 е.: ил.
33. Пат. 2203419 Российская Федерация, МПК7 Е 21 С 41/22. Способ подземной разработки мощных рудных месторождений / П.А. Филиппов, JIM. Цинкер, В.В. Дорогунцов [и др.]; заявитель и патентообладатель Вост. науч.-иссл. ин-т горнорудной промышленности. - № 2001114952; заявл. 31.05.2001; опубл. 27.04.2003; бюлл. № 12. - 6 е.: ил.
34. Пат. 2208162 Российская Федерация, МПК7 Е 21 С 41/22. Способ разработки рудных месторождений подэтажным обрушением / А.М. Фрейдин. Э.Н. Кореньков, П.А. Филиппов [и др.]; заявитель и патентообладатель Ин-т горного дела СО РАН. -№ 2001133491/03; заявл. 07.12.2001; опубл. 10.07.2003; бюлл. № 19. - 5 е.: ил.
35. Заявка 2001120183 Российская Федерация, МПК7 Е21 С41/22. Способ подготовки днища блока / Г.М. Бурмин, Б.В. Покровский, JI.M. Цинкер, П.А. Филиппов [и др.]; заявитель Вост. науч.-иссл. ин-т горнорудной промышленности. - заявл. 18.07.2000; опубл. 20.06.2003; бюлл. № 17. - С. 398. -2 е.: ил.
36. Пат. 2232892 Российская Федерация, МПК7 F 42 D 3/04 Е 21 С 41/16. Способ отбойки полезных ископаемых в подземных условиях / Г.Н. Волченко, Н.Г. Волченко, П.А. Филиппов [и др.]; заявитель и патентообладатель Вост. науч.-иссл. ин-т горнорудной промышленности. - № 2002117603/03; заявл. 01.07.2002; опубл. 20.07.2004; бюлл. № 20. - 6 е.: ил.
Сборники научных трудов конференций, симпозиумов и конгрессов
37. Шрепп, Б.В. Геомеханическое обоснование удароопасной технологии на Шерегешском руднике / Б.В. Шрепп, A.B. Мозолев, В.Н. Никитин, П.А. Филиппов // Нетрадиционные и интенсивные технологии разработки месторождений полезных
ископаемых: тр. III межд. конф. (Новокузнецк, 16-17 ноября 1999 г.). - Новокузнецк.
- СибГИУ, 1999. - С. 260-265.
38. Гайдин, А.П. Особенности динамических проявлений горного давления при ведении очистных работ на Шерегешской шахте в районе блока-целика /А.П. Гайдин, П.А. Филиппов, В.В. Дорогунцов [и др.]. //Оценка современных достижений в области безопасной отработки удароопасных месторождений, методам прогноза и предупреждения горных ударов: тр. конф. (Таштагол, 18-20 апреля 2000 г.). - Таштагол, 2000. - С. 168-171.
39. Филиппов. П.А. Перспективы переработки отвальных хвостов ДОФ Шерегешского рудника / П.А. Филиппов, A.B. Дорогунцов, A.B. Комиссаров [и др.]. // тезисы докладов III конгресса обогатителей стран СНГ (Москва, 20-23 марта 2001 г.). - М.: Моск. ин-т стали и сплавов. 2001. - С. 149-150.
40. Копытов, А.И. Технологические аспекты и промышленные испытания нейтрализации ударных воздушных волн и продуктов взрыва при массовых обрушениях в блоках на подземных рудниках / А.И. Копытов, JI. М. Цинкер, П.А. Филиппов [и др.]. // Горная промышленность и горные науки на рубеже веков: тр. межд. конф. (Тунис, 15-20 марта 2002 г.). - М.: Центр, науч.-иссл. ин-т экономики.предприятий. 2002. - С. 82-86.
41. Филиппов, П.А. Совершенствование системы разработки при отработке Шерегешевского месторождения / П.А. Филиппов, JI.M. Цинкер, А.П. Гайдин [и др.]. // Научный и технический прогресс - основа развития Шерегешского рудника. -СИНТО. - Кемерово, 2002. - С. 80-84.
42. Дорогунцова, Н.П. Перспективы переработки техногенного сырья на Шерегешском руднике / Н.П. Дорогунцова, П.А. Филиппов, A.M. Фрейдин [и др.]. // Наукоемкие технологии добычи и переработки полезных ископаемых: тр. III межд. конф. (Новосибирск, 6-9 октября 2003 г.). - Новосибирск, Ин-т горного дела СО РАН. - 2003. - С. 164-165.
43. Philippov, P. Developing Prospekt of a Base of Exploiting Raw Materials in Far East Areas for Iron Metallurgy / P.Philippov // New Progress on Civil Engineering and Architecture. - China. - Qingdao, 2004. - P.l 11-116.
44. Филиппов, П.А. Роль социальных факторов к развитию технологии подземной разработки железорудных месторождений Алтае-Саянского региона / П.А. Филиппов, A.M. Фрейдин, С.А. Неверов // Геотехнология-2007: Проблемы устойчивого развития горнодобывающих отраслей промышленности: тр. IV межд. конф. (Хромтау, 23-25 мая 2007 г.). - Республика Казахстан, Хромтау, 2007.
- С. 600-605.
45. Филиппов, П.А. Новый способ подземной разработки железорудных месторождений подэтажным обрушением / П.А. Филиппов // Техника и технология разработки полезных ископаемых: тр. межд. конф. (Новокузнецк, 15-17 мая 2007 г.). Выпуск № 9. - Новокузнецк, Сиб. гос. индустр. ун-т.- 2007. С. 37-42.
46. Фрейдин, A.M. О техническом перевооружении подземных рудников Алтае-Саянского региона / A.M. Фрейдин, С.А. Неверов, П.А. Филиппов // Геотехнология-2007: Проблемы устойчивого развития горнодобывающих отраслей промышленности: тр. IV межд. конф. (Хромтау, 23-25 мая 2007 г.). - Республика Казахстан, Хромтау, 2007. - С. 634-637.
47. Freidin, A. Comparative Assessment of the Sublevel Caving Methods From the Viewpont of rock Mechanics / A. Freidin, P. Filippov, S. Neverov, A. Neverov // Advances in geotechnical and structural engineering - Proceedings of the Fifth China-Russia Symposium on Underground and Building Engineering of City and Mine / China. -University of Mining and Technology Press (Qingdao, 26-28 Sept. 2008). - China. -Qingdao, 2008, P. 6-8.
48. Freidin, A. Perspective Option of the Technique of Sublevel Caving with Area-Frontal Drawing of Ore / A. Freidin, P. Filippov, S. Neverov, A. Neverov // Advances in geotechnical and structural engineering - Proceedings of the Fifth China-Russia Symposium on Underground and Building Engineering of City and Mine / China. -University of Mining and Technology Press (Qingdao, 26-28 Sept. 2008). - China. -Qingdao, 2008 - P. 15-18.
49. Филиппов, П.А. Инновационная технология отработки техногенных месторождений Западной Сибири / П.А. Филиппов, С.А. Неверов // Гео-Сибирь-2008: тр. IV межд. конгресса (Новосибирск, 22-24 апреля 2008 г.): в V т. -Новосибирск, Сиб. гос геодезическая академия. - 2008. Т. 5. - С. 244-248.
50. Filippov, P. Technogenic Iron Ore Formations in Siberia as a Secondary Resource for Production of Ferrous, Rare, Non-Ferrous and Noble Metals / P. Filippov, S. Neverov, A. Neverov. // Orebody Modelling and Strategic Mine Planning: Old and new dimensions in a changing world: international Symposium (Perth, 16-18 March 2009). - The Australian Institute of Mining and Metallurgy. - Australia. - Perth, 2009. - P. 131-135.
51. Неверов, С.А. Особенности площадно-торцового выпуска руды под обрушенными породами / С.А. Неверов, П.А. Филиппов // Фундаментальные проблемы формирования техногенной геосреды: тр. конф. с участием иностранных ученых (Новосибирск, 7-11 июля 2008 г.): в П т. - Новосибирск: Ин-т горного дела СО РАН, 2009. - Т. I: Геотехнологии. - С. 80-84.
52. Филиппов, П.А. Об устойчивости выработок выпуска руды при системах разработки с обрушением / П.А. Филиппов, А.А. Неверов, С.А. Неверов // Фундаментальные проблемы формирования техногенной геосреды: тр. конф. с участием иностранных ученых (Новосибирск, 7-11 июля 2008 г.): в II т. -Новосибирск: Ин-т горного дела СО РАН, 2009. - Т. I: Геотехнологии. - С. 60-65.
53. Филиппов, П.А. Техногенные образования сибирских рудников как важнейший источник вторичного минерального сырья / П.А. Филиппов, С.А. Неверов, A.M. Фрейдин, А.П. Гайдин // Фундаментальные проблемы формирования техногенной геосреды: тр. конф. с участием иностранных ученых
(Новосибирск, 7-11 июля 2008 г.): в II т. - Новосибирск: Ин-т горного дела СО РАН, 2009. - T. I: Геотехнологии. - С. 536-538.
54. Филиппов, П.А. Инженерно-геологические методы исследования техногенных образований железорудных обогатительных фабрик / П.А. Филиппов, А.П. Гайдин // Гео-Сибирь-2009: тр. V межд. конгресса (Новосибирск, 21-23 апреля 2009 г.): в П1 т. - Новосибирск: Сиб. гос геодезическая академия - 2009. - Том И. - С. 233-238.
55. Онофрийчук, В.Я. Исследование фракционного и качественного составов техногенных образований / В.Я. Онофрийчук, A.M. Фрейдин, П.А. Филиппов // Современные технологии освоения минеральных ресурсов: тр. VII межд. конф. (Красноярск, 23-25 апреля 2009 г.): в II т. - Красноярск: Сиб. фед. ун-т,- 2009. -Выпуск 7, T. II. - С. 54-57.
56. Филиппов, П.А. Распределение массовой доли железа в отвалах техногенных образований рудников / П.А. Филиппов // Фундаментальные проблемы формирования техногенной геосреды: тр. конф. с участием иностранных ученых (Новосибирск, 28 июня-2 июля 2010 г.): в III т. - Новосибирск: Ин-т горного дела СО РАН, 2010. - T. I: Геотехнологии. - С. 279-284.
57. Philippov, P. Feasibilty Studiy of Basic Constructive Elements of the Iron Ore Mining Technology by Methods of Block and Sublevel Caving With the Use of Mobile Equipment / P. Philippov, G. Burmin, N. Doroguntsova // Proceedings of the Fifth China-Russia Symposium on Underground and Building Engineering of City and Mine: (Qingdao, 27-30 Sept. 2010). - China. - Qingdao, 2010. - P. 235-241.
Нормативно-методические документы
58. Технологическая инструкция по отработке железорудных месторождений юга Западной Сибири в удароопасных условиях / Вост. науч.-иссл. ин-т горнорудной промышленности. - Новокузнецк, 2000. - 34 с.
59. Методические указания по применению конструктивных мер защиты сооружений в зонах опасных сдвижений земной поверхности от подземных разработок на железорудных месторождениях Сибири / Вост. науч.-иссл. ин-т горнорудной промышленности. - Новокузнецк, 2001. - 44 с.
60. Методические рекомендации по проектированию основных параметров БВР при отбойке блоков / Вост. науч.-иссл. ин-т горнорудной промышленности -Новокузнецк, 2002. - 20 с.
61. Методические указания по совершенствованию технологических процессов в системах разработки с обрушением руды и вмещающих пород / ОАО «Евразруда». -Новокузнецк, 2005. - 20 с.
62. Инструкция по условиям безопасной отработки рудных залежей на месторождениях Горной Шории и Хакасии / Вост. науч.-иссл. ин-т горнорудной промышленности. - Новокузнецк, 2006. - 58 с.
Подписано к печати 7 декабря.2011 г. Формат 68*84/16 Печ. л. 1.5. Тираж 100 экз. Заказ № 12 Учреждение Российской академии наук Институт горного дела СО РАН 630091 г. Новосибирск, Красный проспект, 54
12 -1618
2010294875
2010294875
Содержание диссертации, доктора технических наук, Филиппов, Петр Алексеевич
Введение.
Глава 1. Состояние вопроса, цель и задачи исследования.
1.1. Рудная база черной металлургии России и роль рудников региона в обеспечении сырьем Западно-Сибирского металлургического комплекса.
1.2. Горно-геологические, горнотехнические и геомеханические условия подземной разработки железорудных месторождений
Западной Сибири.
1.3. Анализ применяемой технологии подземных горных работ.
1.4. Оценка уровня промышленной безопасности и социальные предпосылки модернизации технологии подземной разработки железных руд.
1.5. Мировая практика разработки мощных рудных залежей в странах с развитой горнодобывающей промышленностью.
1.6. Цель и задачи исследований.
Глава 2. Совершенствование системы этажного обрушения и основных процессов подземной добычи руд на рудниках.
2.1. Обоснование параметров, формы и ориентации компенсационных камер очистных блоков.
2.2. Исследование крупномасштабной взрывной отбойки руд.
2.2.1. Исследование отбойки руд пучковыми скважинными зарядами ВВ в условиях повышенного горного давления.
2.2.2. Результаты проведения крупного подземного взрыва.
2.3. Выбор рациональной конструкции горизонта выпуска руды вибрационными питателями.
2.4. Разработка технологии выпуска руды под глиносодержащими обрушенными породами.
2.4.1. Исследование влияния бокового разделяющего перекрытия на качественные показатели извлечения руды.
2.4.2. Результаты выпуска руды под защитным мелкодробленным слоем.
2.5. Промышленные испытания циклично-поточной технологии подземной добычи руд.
Выводы по главе.
Глава 3. Разработка и обоснование параметров технологии добычи железных руд на месторождениях региона
3.1. Концепция модернизации технологии подземной добычи руд.
3.2. Обоснование основных конструктивных параметров системы подэтажного обрушения.
3.3. Влияние величины дозы и режима выпуска на показатели извлечения руды под обрушенными породами.
3.4. Геомеханическая оценка системы подэтажного обрушения и анализ устойчивости горных выработок.
3.5. Технологические схемы вскрытия и подготовки рудных залежей с использованием самоходного оборудования.
Выводы по главе.
Глава 4. Перспективы освоения инновационных технологий подземной добычи руды на железорудных месторождениях Западной Сибири.
4.1. Обоснование отработки рудных запасов нижних горизонтов Шерегешевского месторождения системой подэтажного обрушения на базе самоходного оборудования.
4.2. Анализ вариантов вскрытия и отработки подкарьерных запасов Тейского и освоения Абагасского месторождений.
4.3. Рекомендации к проектированию технологии подземной разработки Белорецкого и Инского месторождений железных руд.
Выводы по главе.
Глава 5. Разработка технологии производства товарной продукции из техногенных образований железорудных предприятий.
5.1. Оценка потенциала и методическое обоснование целесообразности переработки техногенных образований.
5.2. Исследование структурных особенностей и технологических свойств железорудных отходов обогатительных фабрик.
5.3. Выбор и обоснование технологии переработки рудничных отвалов
В ыводы по главе.
Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Разработка и научное обоснование геотехнологий добычи железных руд при освоении природных и техногенных месторождений Западной Сибири"
Актуальность работы
Алтае-Саянская территория располагает крупными железорудными месторождениями с балансовыми запасами более 3 млрд т. Руды, в основном, магнетитовые, средней ценности, легкообогатимые.
Оценка ресурсного потенциала показала, что с освоением Белорецко-Инского, Тейской группы месторождений, вовлечением в переработку скопившихся техногенных образований, наряду с модернизацией геотехнологии действующих предприятий, регион способен обеспечить сырьем металлургические заводы Западной Сибири на 50 и более лет.
Основной способ разработки железорудных месторождений на действующих предприятиях региона — подземный. Рудники — Абаканский, Каз-ский, Таштагольский и Шерегешский — извлекают более половины объема подземной добычи железных руд в России. Шахтным способом отрабатываются весьма мощные залежи сложного блочного строения с развитой тектонической нарушенностью на глубинах 500-800 м. Руды и породы крепкие, склонные к разрушению в динамической форме. На Таштагольском и Шере-гешском рудниках периодически происходят горные удары и микроудары.
Начиная с 60-х годов прошлого столетия, очистная выемка на рудниках осуществляется системой этажного обрушения с вибровыпуском руды. Использование при этой технологии морально устаревшего переносного горного оборудования обусловливает большой объем ручного труда (до 70-80 %), высокий уровень травматизма и профзаболеваний горнорабочих, которые возрастают с увеличением глубины горных работ. Сложное конструктивное оформление горизонтов бурения и доставки определяет повышенный объем проходческих работ (2,5-3,0 м/1000 т) и изрезанность массива блока, что противоречит требованиям безопасности отработки месторождений, склонных к горным ударам. Низкие темпы вскрытия месторождений, подготовки блоков и воспроизводства погашаемых запасов ограничивают интенсивность добычных работ и производственную мощность рудников. Большие масштабы массовых взрывов при обрушении блоков (до 400-600 т ВВ), с одной стороны, провоцируют проявления горного давления в форме вплоть до горнотектонических ударов, с другой - при существующих сложных строениях залежей, вызывают дополнительный прихват боковых пород, снижая содержание металла в сырой руде.
В течение длительного применения системы этажного обрушения с переносным оборудованием на рудниках проводились исследования по совершенствованию процессов отбойки и выпуска руды, проходческих и буровых работ, поиску путей снижения вероятности горных ударов и повышения безопасности горных работ.
Однако за 40-летний период это не привело к существенному улучшению показателей рудников. Производительность труда на очистных и проходческих работах, шахте в целом не растет и в 3,5-4,5 раза уступает современным рудникам. Уровень травматизма, его частота и тяжесть, профзаболевания горнорабочих остаются недозволительно высокими. Себестоимость добычи руды подземным способом значительно превышает карьерное извлечение железорудных запасов.
Мировая практика подземной разработки рудных месторождений убедительно показала, что повышение экономической эффективности, рост производительности труда, коренное улучшение санитарно-гигиенических условий и резкое сокращение травматизма на горных работах достигаются на рудниках с освоением интенсивных технологий добычи на основе комплексов самоходного оборудования.
В этой связи ключевой проблемой безопасной и эффективной выемки рудных залежей разрабатываемых, и особенно перспективных к освоению новых месторождений, является модернизация добычи руды на основе инновационных технологий и технического перевооружения горных работ с заменой переносного горного оборудования самоходной техникой. Обоснование системы разработки и ее параметров должно осуществляться в соответствии с принципами ведения горных работ в условиях повышенных напряжений в массиве руд и пород.
Весьма актуальным для экономики рудников, улучшения экологии территории становится вовлечение в эксплуатацию техногенного сырья, значительная часть которого может быть рентабельно переработана и утилизирована. Разработка легкодоступных техногенных образований в период реконструкции действующих рудников и освоения перспективных месторождений позволит обеспечить металлургию региона дополнительными объемами железорудного сырья, строительный сектор - фракционированным щебнем.
Цель работы — разработка и научное обоснование эффективных технологий подземной добычи железных руд, вовлечение в переработку техногенных месторождений региона.
Идея работы состоит в использовании преимуществ самоходного оборудования для разработки мощных рудных залежей на принципах ведения горных работ в условиях высоких напряжений пород и комплексном освоении минеральных ресурсов.
Задачи исследований:
- определить роль местной сырьевой базы для удовлетворения потребностей Западно-Сибирского металлургического комплекса в товарной железной руде и установить потенциал действующих, резервных и техногенных месторождений;
- усовершенствовать технологические процессы системы этажного обрушения с вибрационным выпуском руды;
- проанализировать основные технико-экономические и социальные показатели существующей технологии подземной добычи руд;
- обосновать технологию отработки железорудных месторождений региона на базе самоходной техники и определить рациональные параметры очистной выемки руды;
- разработать и оценить новые варианты вскрытия и отработки действующих и резервных месторождений модернизированной геотехнологией;
- изучить строение, количественные и качественные параметры железорудных отвалов и перспективы их переработки;
- разработать технологию, принципиальную схему модульного комплекса для рентабельной переработки вторичного сырья и получения товарных продуктов.
Методы исследований. Научные и практические результаты диссертационной работы получены на основе анализа и обобщения литературных источников, лабораторных экспериментов методами математического и физического моделирования, натурных наблюдений, шахтных экспериментов, опытно-промышленных испытаний и технико-экономических расчетов. Научные положения, выносимые на защиту:
1. Западно-Сибирский металлургический комплекс располагает достаточной рудной базой и с вводом в эксплуатацию Белорецко-Инского, Тейской группы месторождений, учетом производственной мощности действующих рудников и вовлечением в разработку техногенных ресурсов, способен обеспечить металлургические заводы собственным сырьем в течение более 50 лет.
2. Повышение качества, полноты и интенсивности извлечения запасов при этажном обрушении и площадном выпуске руды достигается приданием компенсационной камере трапециевидной формы и оставлением на фланге панели временного барьерного целика.
3. Система разработки подэтажного обрушения с комбинацией торцового и площадно-торцового выпуска руды обеспечивает проветривание очистных забоев за счет общешахтной депрессии, расширение зоны потока отбитого слоя руды и способствует уменьшению разубоживания и потерь руды соответственно в 1,4 и 1,6 раза.
4. Напряжения горных пород в выработках горизонта выпуска при торцовой и площадно-торцовой схемах извлечения запасов снижаются относительно площадного выпуска руды соответственно на 40 и 25 %.
5. Строительство рудников с использованием на проходке выработок комплексов самоходного оборудования по сравнению с переносным горным оборудованием, принятым в регионе, сокращает сроки ввода и освоения проектных показателей предприятий в 3-4 раза.
6. Эффективность переработки лежалых железорудных отходов горнообогатительного производства достигается предварительным фракционированием исходного материала с выделением магнетитовой составляющей для получения концентрата и извлечением немагнитного материала для производства строительного щебня.
Достоверность и обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается:
- применением апробированных методов для обработки результатов натурных и лабораторных экспериментов, методик и статистического анализа;
- сопоставимостью физического и математического моделирования, лабораторных и шахтных исследований с удовлетворительной сходимостью полученных различными методами результатов;
- представительностью внедрения научно-исследовательских разработок, технологических решений и инженерных расчетов в производственную деятельность рудников по совершенствованию технологии подземной добычи руды и переработке техногенных образований;
- включением рекомендаций автора в нормативно-методические и инструктивные документы, действующие на предприятиях.
Научная новизна работы заключается в следующем:
1. Установлено, что Западно-Сибирский металлургический комплекс располагает достаточной рудной базой и с вводом в эксплуатацию Белорецко-Инского, Тейской группы месторождений, учетом производственной мощности действующих рудников и вовлечением в разработку техногенных ресурсов, способен обеспечить металлургические заводы собственным сырьем в течение более 50 лет.
2. Выявлено, что повышение качества, полноты и интенсивности извлечения запасов при этажном обрушении и площадном выпуске руды под покрывающими породами, в том числе с примесью глины, достигается приданием компенсационной камере трапециевидной формы и оставлением на фланге панели временного барьерного целика.
3. Анализом динамики основных технико-экономических и социальных показателей установлено, что геотехнология разработки мощных железорудных залежей системой этажного обрушения с использованием переносного горного оборудования при постоянном ухудшении горнотехнических и геомеханических условий исчерпала возможности для повышения эффективности и безопасности горных работ и требует модернизации.
4. Для условий железорудных месторождений региона разработан новый вариант системы подэтажного обрушения со слоевой отбойкой и дозированным площадно-торцовым выпуском руды, позволяющий повысить качество и полноту извлечения запасов из недр, осуществлять проветривание очистных забоев за счет общешахтной депрессии.
5. Обоснованы рациональные параметры системы подэтажного обрушения с торцовым и площадно-торцовым выпуском руды. Установлены зависимости показателей качества и полноты извлечения руды от расстояния между погрузочными заездами, высоты, толщины и угла отбиваемого слоя, режима выпуска.
6. Доказано, что уровень напряженного состояния массива горных пород в выработках выпуска при подэтажной выемке с торцовой и площадно-торцовой схемой извлечения руды на 40 и 25 % соответственно меньше, чем при системе этажного обрушения с площадным выпуском.
7. Разработаны схемы вскрытия наклонными съездами перспективных месторождений региона с применением комплексов самоходного оборудования. Доказано, что использование самоходной техники при строительстве рудников сокращает сроки их ввода в эксплуатацию и освоения производственной мощности в 3-4 раза. Переход на систему подэтажного обрушения с площадно-торцовым и торцовым выпуском руды позволяет повысить производительность труда забойного рабочего до 90-Н00 т/чел. смену, уменьшить конструктивное разубоживание руды и снизить себестоимость добычи на 20-25 % (без амортизации).
8. Разработана технология переработки лежалых железорудных отходов горно-обогатительного производства. Доказана эффективность предварительного фракционирования сыпучего исходного материала с выделением магнетитовой составляющей из минералогической смеси отходов и их раздельная магнитная сепарация на модульном обогатительном комплексе с извлечением немагнитного материала для получения строительного щебня.
Личный вклад автора заключается в: постановке проблемы и задач по разработке и научному обоснованию эффективных технологий подземной добычи железных руд месторождений Западной Сибири; проведении лабораторных и натурных исследований по установлению закономерностей выпуска руды под обрушенными породами; разработке конструкций днищ очистных блоков и обосновании рациональных параметров новых вариантов систем этажного и подэтажного обрушения; обосновании схем вскрытия и технологии отработки Тейского, Абагасского, Белорецкого и Инского железорудных месторождений самоходным оборудованием; установлении области применения системы подэтажного обрушения с использованием площадно-торцового и торцового выпуска руды; изучении структуры и качественных показателей железорудных отвалов, разработке технологии переработки техногенных образований.
Практическая значимость работы состоит в техническом перевооружении горных работ с переходом геотехнологии подземной разработки железорудных месторождений на систему подэтажного обрушения с торцовым и площадно-торцовым выпуском руды; предпроектном технико-экономическом обосновании вскрытия перспективных месторождений региона наклонными съездами; выявлении ресурсного потенциала техногенных образований и разработке технологии переработки вторичного сырья модульными обогатительными комплексами.
Реализация работы.
Содержание работы является результатом исследований, выполненных автором для железорудных месторождений Сибири в период практической и научной деятельности на Шерегешском руднике, в Западно-Сибирском геологическом управлении и ИГД СО РАН с 1975 по 2012 гг.
Исследования проводились в рамках научно-технических программ РАН: «Развитие научных основ эффективных технологий разработки месторождений твердых полезных ископаемых подземным способом», «Научное обоснование концепции технического перевооружения и реконструкции рудников Сибири», «Освоение недр Земли: новые методы разработки многокомпонентных руд, углей и техногенных образований», научной школы чл.-корр. РАН В.Н. Опарина (НШ-3803.2008.5).
Результаты исследований вошли составной частью в нормативно-методические и инструктивно-технические документы, регламентирующие геотехнологию подземной разработки железорудных месторождений Западной Сибири, и используются техническими службами рудников в повседневной работе. С участием автора институтом «СИБГИПРОРУДА» выполнены проекты по освоению перспективных месторождений региона, ТЭО реконструкции действующих и строительства новых рудников.
Разработанные по теме диссертационной работы технические решения защищены авторскими свидетельствами и патентами на изобретения, из которых 8 внедрены в горнорудном производстве. Реализация крупномасштабной взрывной отбойки железных руд в сейсмоактивных районах Сибири отмечена премией Правительства РФ в области науки и техники (постановление правительства РФ № 5949 от 02.03.2005 г.). Комплекс изобретений по совершенствованию технологии разработки рудных месторождений удостоен премии и диплома Губернатора Кемеровской области (№ 0043, 2004 г.).
Апробация. Основные положения диссертации докладывались на: конференции «Нетрадиционные и интенсивные технологии разработки месторождений полезных ископаемых» (Новокузнецк 1999 г.), конференции «Научно-технический прогресс - основа развития Шерегешского рудника» (Ше-регеш 2002 г.), конференции «Наукоемкие технологии добычи и переработки полезных ископаемых» (Новосибирск 2003 г.), международной конференции «Горная промышленность на рубеже веков» (Тунис 2002 г.), научно-технической конференции «Техника и технология разработки месторождений полезных ископаемых» (Новокузнецк 2007 г.), международном симпозиуме «New Progress on Civil Engineering and Architecture» (Qingdao, China 2004), конференции «Неделя горняка» (Москва 2002, 2007 гг.), международной конференции «Проблемы и пути устойчивого развития горнодобывающих отраслей промышленности» (Казахстан 2007 г.), международном симпозиуме «Advances in Geotechnical and Structural Engineering, Qingdao, China, 2008), научном конгрессе «Гео-Сибирь» (Новосибирск 2008, 2009 гг.), конференции «Современные технологии освоения минеральных ресурсов» (Красноярск 2009 г.), международном симпозиуме «Orebody Modelling and strategic Mine Planning: Old and new dimensions in changing world» (Perth, Western Australia, 2009), конференции «Фундаментальные проблемы формирования техногенной геосреды» (Новосибирск 2008, 2010 гг.); заседаниях технических советов рудников, ученых советов институтов «Сибгипроруда», ВостНИГРИ, СибГИУ, КузГТУ, ИГД СО РАН.
Публикации. Основное содержание диссертации изложено в 62 опубликованных работах, в том числе, в изданиях, рекомендованных ВАК РФ -20, сборниках научных трудов и материалах конференций, симпозиумов и конгрессов - 21, а также в монографии, 5 нормативных документах, 15 авторских свидетельствах на изобретения и патентах РФ.
Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения и приложений, изложенных на 298 страницах машинописного текста, содержит 70 рисунков, 63 таблицы, список литературы из 178 наименований.
Заключение Диссертация по теме "Геотехнология(подземная, открытая и строительная)", Филиппов, Петр Алексеевич
Выводы по главе
1. В границах горного отвода рудников Западной Сибири на площади более 500 гектаров сконцентрировано 200 млн т отходов обогащения руд прошлых лет с содержание Бе от 8 до 30%, что по объему соизмеримо с крупным месторождением полезного ископаемого.
2. Отвалы лежалых отходов рудников и обогатительных фабрик сибирского региона являются техногенными образованиями, содержащими полезные металлы (Бе, Ъп, Со, Си, А§, Аи) и, в первую очередь, железо.
3. Получение товарного продукта (первичного железорудного концентрата, фракционированного строительного щебня) на первоначальном этапе освоения техногенных образований региона наиболее целесообразно из отвалов Шерегешского рудника, где сосредоточено большое количество отходов (23,2 млн т) со средним уровнем содержания массовой доли железа 15,5%.
4. Исследования фракционного и качественного составов лежалых хвостов обогатительных фабрик определили главные направления и особенности технологии переработки отвалов:
- максимально возможное выделение магнетитовой составляющей из минералогической и текстурной смеси отходов на месте их дислокации;
- разделение фракций сыпучего исходного материала на два и более класса с раздельной их сухой магнитной сепарацией;
- выделение немагнитного материала и его фракционирование для получения строительного щебня.
5. Разработанные способ и технологическая схема переработки железорудных отходов позволили создать цепь агрегатов модульного обогатительного комплекса по извлечению товарного продукта из лежалых хвостов.
6. Апробация технологии переработки отходов на дробильно-обогатительной фабрике Шерегешского рудника при проведении промышленных испытаний показала ее эффективность и возможность получения товарного продукта - первичного концентрата (Fe=36-40%) и строительного щебня фракций от -5 + 40 мм.
7. Выполненный инвестиционный проект организации производства переработки отходов с использованием модульного обогатительного комплекса показал:
- годовой объем переработки отходов при сезонном режиме работы комплекса составляет 1,0 млн т с получением 120 тыс. т первичного железорудного концентрата и 400 тыс. т фракционированного щебня;
- на реализацию проекта, с учетом приобретения оборудования, требуются инвестиции в объеме 26,5 млн рублей, срок погашения кредита - 2 года;
- величина накопленной наличности и чистый дисконтированный доход (ЧДД) за пятилетний период составят соответственно 78 и 61 млн рублей, а чистая прибыль за пятилетний период достигнет 23 млн рублей;
- риск неэффективности проекта (вероятность того, что ЧДД < 0) составил 0,005, что свидетельствует об эффективности и целесообразности переработки вторичного минерального сырья.
8. Переработка рудничных отвалов, кроме получения прямой экономической выгоды в виде товарного продукта, вернет в народнохозяйственный оборот рекультивированные земли, позволит существенно снизить экологическую нагрузку от сбросов и выбросов вредных веществ с отвалов в развивающуюся туристическую и курортную зону Кузбасса и Сибири - Горную Шорию.
Заключение
1. Западно-Сибирский металлургический комплекс располагает достаточными ресурсами железной руды местной сырьевой базы, включающей балансовые запасы действующих рудников Кемеровской области, Хакасии, Красноярского края, запасы перспективных резервных железорудных месторождений региона (> 2 млрд т) и вторичное сырье техногенных образований (-200 млн т).
2. Применяемая более 40 лет технология добычи руды системой этажного обрушения с использованием переносного оборудования характеризуется неудовлетворительными показателями извлечения полезного ископаемого, высоким уровнем себестоимости, травматизма и профессиональной заболеваемости горнорабочих, низкой производительностью труда, что обусловлено большим объемом ручных операций.
3. Выявлено, что придание компенсационной камере трапециевидной формы, оставление на фланге фронта панели временного рудного целика при этажном обрушении и площадном выпуске руды под покрывающими породами, в том числе глиносодержащими, улучшает сыпучие свойства руды, увеличивает извлечение «чистой» руды до 84 %, уменьшает соответственно потери и разубоживание на 1,7 и 2,7 %.
4. Для условий железорудных месторождений региона разработан новый вариант системы подэтажного обрушения с площадно-торцовым выпуском руды на базе комплексов самоходных машин, позволяющий обеспечить вентиляцию очистных забоев за счет общешахтной депрессии, повысить показатели извлечения руды, по сравнению с торцовой схемой, в 1,4-1,6 раза.
5. Установлены зависимости полноты и качества извлечения рудных запасов от конструктивных параметров системы подэтажного обрушения. При торцовой и площадно-торцовой схемах выпуска руды рациональными параметрами являются: расстояние между буро-доставочными ортами 12-44 м, высота подэтажа - 15-20 м, угол наклона забоя - 75-85°, толщина обрушаемого слоя руды 3-4 м и 8-10 м соответственно, соотношение объемов выпуска по площади и торца забоев 2:1.
6. Численным моделированием установлено, что напряжения горных пород в выработках при торцовой и площадно-торцовой схемах на 25-40 % соответственно ниже, чем при площадной схеме выпуска руды в системе этажного обрушения. В выработках основания блока при площадной схеме выпуска из-за высокой изрезанности массива возникают напряжения в горных породах (оу= 84ч-134 и /;=42-57 МПа), соизмеримые с их прочностью.
7. Выполненный на примере Шерегешевского месторождения инвестиционный проект показал, что освоение рудником технологии добычи руд на основе самоходного оборудования и применения системы подэтажного обрушения с площадно-торцовым выпуском руды позволяет: снизить объем ручного труда и коренным образом улучшить безопасность горных работ путем комплексной механизации производства; повысить производительность труда по системе разработки в 3-4 раза; увеличить объем добычи руды без расширения площади отработки до 5,8-5,9 млн т; снизить масштабы массовых взрывов и, тем самым, вероятность проявлений горного давления в динамической форме; уменьшить разубоживание руды при отработке рудных тел сложного строения за счет более точного оконтуривания залежей и оставления части породных включений в недрах, повысить содержание металла в сырой руде и обеспечить прирост товарной продукции. Риск неэффективности проекта минимален - 0,01.
8. Разработаны схемы вскрытия и отработки перспективных железорудных месторождений Абагасского, Белорецкого, Инского и подкарьерных запасов Тейского месторождения на базе комплексов самоходного оборудования. Показано, что строительство рудников с использованием самоходного оборудования позволяет сократить сроки ввода подземных рудников в эксплуатацию в 3-4 раза. Расчетами установлено, что освоение новых вариантов отработки по сравнению с проектными показателями обеспечит повышение производительности труда забойных рабочих до 80-95 т/смену, снижение себестоимости руды (без амортизации) на 20-25 %.
9. Изучен качественный и фракционный состав техногенных образований Шерегешского рудника. Содержание железа в лежалых хвостах составляет свыше 12 % и наиболее обогащена железом мелкая фракция (0-10 мм), где содержание Реобщ >15%, Ремап1. - 6 % и существуют значительные по размерам зоны с высоким содержанием железа, достигающим 18-22 % и реже -до 35 %.
10. Разработана технология переработки вторичного сырья, которая обеспечивает получение кондиционного концентрата с содержанием железа 40 % и выходом 16-25 %. Эффективность переработки достигается предварительным фракционированием исходного материала с выделением магнети-товой составляющей из минералогической смеси отходов посредством магнитной сепарации для получения железорудного концентрата и извлечением немагнитного материала для производства строительного щебня. Модульный обогатительный комплекс при производительности переработки отходов 1 млн т/год обеспечивает производство 250 тыс т концентрата, себестоимость которого в 1,7-2,0 раза ниже себестоимости концентрата получаемого из руды, добытой подземным способом. Риск недостижения проектных показателей составил 0,1.
Результаты использования исследований в производственной деятельности рудников региона представлены в приложении 5.
Библиография Диссертация по наукам о земле, доктора технических наук, Филиппов, Петр Алексеевич, Новосибирск
1. Стратегия развития металлургической промышленности РФ до 2015 г. // Российская газета. Специальный выпуск. - № 4631,- 05 апреля 2008.
2. Послание Президента Российской Федерации Федеральному собранию Российской Федерации. М.: Известия, 2009. 83 с.
3. Пучков, JI.A. Россия в горнодобывающем мире / JT.A. Пучков // Горный журнал. 2005. - № 9-10, С. 9-13.
4. Эриксон, М. Железная руда: обзор мирового рынка / М. Эриксон/ Горный журнал. 2005. - № 1. - С. 3-8.
5. USGS. Mineral Commodity Summaries 2010. Iron and Steel.http://mincrals.er.usgs.gov.20lO.
6. Minerals UK. British Geological Survey. World Mineral Production 2002-2008. http://www.mineralsuk.com.4.04.2009.
7. Путин, В.В. Минерально-сырьевые ресурсы в стратегии развития Российской экономики / В.В. Путин // Записки Горного института,- С-Пб. -1999. Т. 144.
8. Минеральные ресурсы мира на 01.01.2010 года. Конъюнктура мировых рынков минерального сырья // ИАЦ" Минерал "ФГУНП "Аэрология" МПР РФ. М., 2010 (электронная версия).
9. Сухорученков, А.И. Состояние и проблемы развития железорудной базы черной металлургии России / А.И Сухорученков, Н.П. Корнилов // Горный журнал. 2005. - № 2. - С. 3-6.
10. Технико-экономические показатели горных предприятий за 19902008 гг. Екатеринбург: Ин-т горного дела УрО РАН. - 2009. - 370 с.
11. Каплунов, Д.Р. Усиление роли подземной добычи при разработке железорудных месторождений / Д.Р. Каплунов, А.И. Сухорученков, В.А. Юков // Горный журнал. 2006. - № 4. - С. 52-55.
12. Кирпиченко, В.М. Перспективы развития подземной добычи железной руды в России / В.М. Кирпиченко// Горная промышленность. 2003. -№ 6. - С. 4-8.
13. Цинкер, JIM. Становление и перспективы развития железорудных предприятий Кузбасса и Сибири / JI.M. Цинкер, В.А. Еременко // Горный журнал. 2006. - № 11. - С. 48-52.
14. Трубецкой, К.Н. Классификация техногенных месторождений, основные категории и понятия / К.Н. Трубецкой, В.Н. Уманец, М.Б. Никитин // Горный журнал. 1989. - № 1. - С. 6-9.
15. Каплунов, Д.Р. Систематизация и типизация горнотехнических систем комбинированной геотехнологии / Д.Р. Каплунов, М.В. Рыльникова, С.А. Корнеев // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2009. -С. 194-205.
16. Филиппов, П.А. Перспективы освоения новых видов сырья в районе Шерегешского рудника / П. А Филиппов, A.B. Дорогу нцов, В.В. Дорогунцов // Вестник КузГТУ. 2001. - № 6. - С. 52-53.
17. Филиппов, П.А. О потенциале техногенных образований рудников Западной Сибири / П.А. Филиппов // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2008. - № 4. - С. 71-77.
18. Каплунов, Д.Р. К оценке эффективности освоения техногенных образований / Д.Р. Каплунов, В.А. Юков // Маркшейдерский вестник. 2008.-№ 5. - С. 8-11.
19. Калугин, A.C. Железорудные месторождения Сибири / A.C. Калугин, Т.С. Калугина, В.И. Иванов и др.. Новосибирск. - Наука. -. 1981.-238 с.
20. Шеховцов, B.C. Создание технологии разработки сложнострук-турных залежей под мощными рыхлыми отложениями с защитным слоем руды: автореф. дисс. докт. техн. наук/B.C. Шеховцов.-Новосибирск, 1998.-36 с.
21. Бояркин, В.И. Изменение состояния пород массива с изменением глубины работ (на примере месторождений Горной Шории): автореф. дис. канд. техн. наук / В.И. Бояркин. 1973. - 29 с.
22. Райский, П.И. О распределении компонентов в магнетитовых рудах месторождений Шерегеш, Шалым и Таштагол / П.И. Райский // Геология и геофизика,-1965. № 12. - С. 14-17.
23. Сурков, B.C. Тектоника и глубинное строение Алтае-Саянской складчатой области // B.C. Сурков, О.Г. Жеро, Д.Ф. Уманцев и др.. М.: Недра, - 1973.- 14 с.
24. Шрепп, Б.В. Условия формирования очагов горных ударов на железорудных месторождениях Сибири / Б.В. Шрепп, В.А. Квочин, В.И. Бояркин, Б.М. Костоглод // Безопасность труда в промышленности. 1984. -№ 8. С. 56-57.
25. Шаманская, А.Т. Соотношение тектонических элементов с полями современных напряжений в Горной Шории / А.Т. Шаманская, П.В. Егоров Напряженное состояние земной коры.- М.: Наука. 1973. - 186 с.
26. Шрепп, Б.В. Управление геомеханическими процессами при разработке мощных удароопасных железорудных месторождений изменением геометрии и формы выработанного пространства: дисс. докт. техн. наук / Б.В. Шрепп,- Новосибирск,- 1996,- ИГД СО РАН. 271 с.
27. Технологическая инструкция по отработке железорудных месторождений юга Западной Сибири в удароопасных условиях // Вост. науч.-иссл. ин-т горнорудной промышленности. Новокузнецк, 2000. - 34 с.
28. Указания по безопасному ведению горных работ на месторождениях Горной Шории, склонных к горным ударам.- Новокузнецк, ВОСТНИГ-РИ-ВНИМИ, 1991.-90 с.
29. Инструкция по безопасному ведению горных работ на рудных и нерудных месторождениях (объектах строительства подземных сооружений), опасных по горным ударам.- С.-Петербург, Межотраслевой научный центр ВНИМИ, 1999. 61 с.
30. Инструкция по условиям безопасной отработки рудных залежей на месторождениях Горной Шории и Хакасии / Вост. науч.-иссл. ин-т горнорудной промышленности. Новокузнецк, 2006. - 58 с.
31. Курленя, М.В. О явлении знакопеременной реакции горных пород на динамические воздействия / М.В. Курленя, В.Н. Опарин // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 1990. - № 4. С. 3-13.
32. Петухов, И. М. Предотвращение горных ударов на рудниках / И.М. Петухов, A.M. Ильин, К.Н. Трубецкой // М.: Изд-во АГН. 1997. 376 с.
33. Матвеев, И.Ф. Управление удароопасностью горного массива изменением параметров взрывной отбойки при разработке железорудных месторождений Сибири: автореф. дисс. .докт. техн. наук / И.Ф. Матвеев.- Новокузнецк. СибГИУ. - 2004. - 34с.
34. Ереметов, В.А. Совершенствование техники и технологии производства / В.А. Ереметов, Г.Г. Монингер, П.А. Филиппов и др.. // Безопасность труда в промышленности. 1984. - № 1. - С. 16-18.
35. Матвеев, И.Ф. Совершенствование технологии горных работ / И.Ф. Матвеев, В.И. Коняхин, Д.С. Салищев и др.. // Горный журнал. 1991. -№ 5. - С. 6-10.
36. Никитин, В.Н. Совершенствование технологии подземных горных работ на руднике / В.Н. Никитин, В.В. Дорогунцов, B.JI. Меер,
37. A.A. Пашкевич, П.А. Филиппов и др.// Горный журнал.- 1992,- № 6.С. 7-11.
38. Фрейдин, A.M. Стратегия развития горнодобывающей компании в условиях рынка / A.M. Фрейдин, П.А. Филиппов, A.B. Дорогунцов,
39. B.В. Дорогунцов // Горный журнал. 2001. - № 12. - С. 3-7.
40. Дорогунцов, В.В. ОАО «Шерегешское рудоуправление» / В.В. Дорогунцов, А.П. Гайдин, П.А. Филиппов и др.. // Горный журнал. -2000. № 6. - С. 88-89.
41. Курленя, М.В. Технологические проблемы разработки железорудных месторождений Сибири / М.В. Курленя, A.A. Еременко, JIM. Цинкер, Б.В. Шрепп // Новосибирск: Наука. 2002. - 240 с.
42. Методические указания по совершенствованию технологических процессов в системах разработки с обрушением руды и вмещающих пород / ОАО «Евразруда». Новокузнецк. - 2005. - 20 с.
43. Цинкер, JI.M. Технология и комплексная механизация подземных работ на Шерегешском руднике / JI.M. Цинкер, П.А. Филиппов // Горный журнал. 2001. - № 7. - С. 5-6.
44. Гайдин, П.Т. Система непрерывного этажно-принудительного обрушения с поточным вибровыпуском руды / П.Т. Гайдин, В.А. Коваленко, Н.Г. Дубынин, В.Д. Шапошников // Горный журнал. № 1. - 1971. - С. 40-42.
45. Дубынин, Н.Г. Результаты внедрения новой технологии добычи руды на рудниках Кузнецкого металлургического комбината / Н.Г. Дубынин, В Н. Власов, В.А. Коваленко В.А. и др.. // Горный журнал. № 8. - 1974. С. 32-34.
46. Филиппов, П.А. Социальные предпосылки совершенствования подземного способа разработки железорудных месторождений Сибири / П.А. Филиппов // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2008. - № 5. - С. 98-104.
47. Вольфсон, П.М. Повышение безопасности систем разработки с вибродоставкой руды / П.М. Вольфсон, Г.Я. Щербатюк, B.C. Ричко и др.. // Горный журнал. 2006. - № 1. - С. 16-18.
48. Стажевский, С.Б. На подземных рудниках Швеции / С.Б. Стажевский, A.M. Фрейдин, Е.П. Русин // Горный журнал. 1991. № Ю. - С. 55-59.
49. Lindqvist, P. Automation and remote control of mining operation in some Swedish mine/ P. Lindqvist // Lulea University of Technology, (manuscript). -2005.-7 p.
50. Опарин, B.H. Мировой опыт автоматизации горных работ на подземных рудниках / В.Н. Опарин, Е.П. Русин, А.П. Тапсиев, A.M. Фрейдин, Б.П. Бадтиев // Новосибирск. Изд-во СО РАН, 2007. - 99 с.
51. Фрейдин, A.M. Современные способы разработки рудных залежей с обрушением на больших глубинах / A.M. Фрейдин, A.A. Неверов, С.А. Неверов, П.А. Филиппов // Новосибирск. Изд-во СО РАН.- 2008. -151с.
52. Рыбак, B.JI. Опыт отработки Оленегорского месторождения железистых кварцитов подземным способом / B.JI. Рыбак, A.C. Наливайко, Н.Ф. Михайлов // Горный журнал. 2009. - № 7,- С.23-26.
53. Демидов, Ю.В. Обоснование технологии подземной разработки Кировогорского железорудного месторождения / Ю.В. Демидов, A.A. Леонтьев // Горный журнал. 2009. - № 7,- С. 27-31.
54. Опарин, В.Н. Современное состояние, проблемы и стратегия развития горного производства на рудниках Норильска / В.Н. Опарин,
55. А.П. Тапсиев, M.H. Богданов и др.. // Новосибирск. Изд-во СО РАН. -2008,- 372с.
56. Шрепп, Б.В. Отработка блоков-целиков с учетом опасности горных ударов / Б.В. Шрепп, В.Н. Фрянов, П.А. Филиппов // Горный журнал. -2001,-№4.-С. 43-47.
57. Викторов, С.Д. Технология крупномасштабной взрывной отбойки на удароопасных рудных месторождениях Сибири / С.Д. Викторов, A.A. Еременко, В.М. Закалинский, И.В. Машуков // Новосибирск. Наука. -2005.-212 с.
58. Бронников, Д.М. Перспективы и возможности проведения крупномасштабных взрывов в геотехнологии / Д.М. Бронников, A.A. Спивак // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 1983.-№ 1. - С. 36-42.
59. Трубецкой, К.Н. Новая концепция совершенствования буровзрывных работ на рудниках / К.Н. Трубецкой, С.Д. Викторов, В.М. Закалинский // Горный журнал. 2002. - № 9.- С. 9-12.
60. Малахов, Г.М. Новый эффективный метод буровзрывных работ / Г.М. Малахов, В.А. Лубенец, A.C. Колодезнев и др.. // Горный журнал.-1983.-№ 1.-С. 37-40.
61. Еременко, A.A. Разработка и обоснование схем взрывания концентрированных зарядов увеличенного диаметра в напряженно-деформированном массиве горных пород / A.A. Еременко, В.А. Еременко,
62. C.B. Фефелов, П.A. Филиппов // Горный информационно-аналитический бюллетень. М.: Изд-во Моск. гос. горн, ун-та. - 2002. - № 4. - С. 50-52.
63. B.Н. Власов, В.В. Дорогунцов, А.П. Гайдин, П.А. Филиппов, Б.З. Рубежов; заявитель и патентообладатель Ин-т горного дела СО РАН. № 2000118595/20; заявл. 12.07.2000.; опубл. 27.12.2000.; бюлл. № 36. 8 с.
64. Машуков, "И.В. Интенсивная технология отбойки горного массива и ведения взрывных работ / И.В. Машуков, А.Н. Топкаев, В.К. Джалов,
65. C.B. Фефелов, П.А. Филиппов // Техника и технология разработки месторождений полезных ископаемых: тр. конф. (Новокузнецк, 13-16 июня 2000 г.).-Новокузнецк: Сиб. гос. индустр. ун-т . 2000. - С. 116-118.
66. Еременко, A.A. Совершенствование геотехнологии освоения железорудных удароопасных месторождений в условиях действия природных и техногенных факторов / A.A. Еременко, В.А. Еременко, А.П. Гайдин и др..// Новосибирск: Наука. 2008. - 312 с.
67. Методические рекомендации по проектированию основных параметров БВР при отбойке блоков / Вост. науч.-иссл. ин-т горнорудной промышленности Новокузнецк, 2002. - 20 с.
68. Адушкин, В.В. Геомеханика крупномасштабных взрывов /В.В. Адушкин, A.A. Спивак//.- М.: Недра,-1993.- 319 с.
69. Еременко, A.A. Крупномасштабные взрывы на удароопасных месторождениях / A.A. Еременко, В.А. Еременко, П.А. Филиппов и др.. // Горный журнал. 2002. - № 4. - С. 30-34.
70. Еременко, A.A. Опыт обрушения технологического блока на участке месторождения, опасного по горным ударам / A.A. Еременко, В.А. Еременко, В.Я. Келлер и др.. Сб. «Физические проблемы разрушения горных пород». М.: ИПКОН РАН, 2005. - С. 230-232.
71. Цинкер, J1.M. Защита горных выработок от действия ударных воздушных волн / J1.M. Цинкер, П.А. Филиппов, А.П. Гайдин и др.. // Безопасность труда в промышленности. -2001. № 8. - С. 96-97.
72. Терпогосов, З.А. Основание блоков и механизация выпуска руды / З.А. Терпогосов//М.: Недра. 1977. - 182с.
73. Чинакал, H.A. Щитовая система разработки / H.A. Чинакал, В.Г. Дзюбенко, Н.В. Маревич и др.. // Новосибирск. Наука. - .1972. - 302с.
74. Шестаков, В.А. Система подэтажного обрушения с гибким разделяющим перекрытием при увеличенной высоте подэтажа / В.А. Шестаков, В.А. Кучкин, В.Н. Кузнецов и др.. // Горный журнал. 1973. № 1. - С. 30-32.
75. Рыжков, Ю.А. Вариант системы с подэтажной отбойкой и этажным выпуском руды при отработке мощных крутопадающих рудных тел с образованием разделительных целиков / Ю.А. Рыжков, И.А. Ермакова // Горный информ.-анал. бюлл. 2001. -№ И. - С.94-97.
76. Филиппов, П.А. Разработка технологии подготовки и эксплуатации очистных блоков с барьерными целиками при системах с обрушением руды и глиносодержащих пород: дисс. на соиск. уч. ст. канд. техн. наук /П.А. Филиппов. Новосибирск, 1996.- 159с.
77. Агошков, М.И. Подземная разработка рудных месторождений / М. И.Агошков, Г.М. Малахов // М.: Недра. 1966. - 662с.
78. Гайдин, П.Т. Совершенствование технологии отработки мощных крутопадающих рудных залежей в сложных горно-геологических условиях / П.Т. Гайдин, Ю.М. Карапетян, П.А. Филиппов и др.. // Горный журнал. -1984. -№ 6. С. 25-26.
79. Филиппов, П.А. Технология эксплуатации выемочных блоков с барьерными целиками / П.А. Филиппов, J1.M. Цинкер, В.И. Маликов и др.. // Научный и технический прогресс-основа развития Шерегешского рудника.- Кемерово. СИНТО. - 2002. - С. 210-213.
80. Шеховцов, B.C. Предотвращение проникновения мелких налегающих пород при выпуске руды из блока / B.C. Шеховцов, Г.М. Бурмин, Н.Г. Волченко, Г.Г. Монингер, П.А. Филиппов // Горный журнал. 1985.- № 3. С. 28-30.
81. Фурсов, Е.Г. Освоение в опытно-промышленных условиях циклично-поточной технологии и поточной технологии на подземных рудниках НПО «Сибруда» / Е.Г. Фурсов, J1.M. Цинкер и др.. // Горный журнал. 1990.- № 6. С.19-22.
82. Каплунов, Д.Р. Методические положения к проектированию технологии поточной добычи крепких руд на подземных рудниках / Д.Р. Каплунов, В.А. Юков // М.: ИПКОН АН СССР. 1985. - 25 с.
83. Фурсов, Е.Г. Поточная технология подземной добычи руд / Е.Г. Фурсов, JI.M. Цинкер, С .Я. Клубов и др.. // Горный журнал. 1991. -№ 1. - С. 22-24.
84. Фурсов, Е.Г. Поточная технология подземной добычи железных руд / Е.Г. Фурсов, JI.M. Цинкер, С.Я. Клубов и др..// Горнодобывающие комплексы Сибири и их минерально-сырьевая база. Новосибирск. - 1990. -С. 17-19.
85. Бронников, Д.М. Особенности подземной разработки рудных месторождений на больших глубинах / Д.М. Бронников, Н.Ф. Замесов, Г.С. Кириченко, И.И. Айнбиндер // Горный журнал. 1977. - № 3. - С. 31-33.
86. Замесов, Н.Ф. Пути решения проблемы защиты от горных ударов в условиях Таштагольского месторождения / Н.Ф. Замесов, Л.И. Бурцев // Перспективы подземной добычи руд на больших глубинах. М. - ИПКОН АН СССР. - 1985.-С. 21-25.
87. Каплунов, Д.Р. Развитие производственной мощности подземных рудников при техническом перевооружении / Д.Р. Каплунов // М.: Наука. -1989. 263с.
88. Фрейдин, A.M. Концепция развития технологии на подземных рудниках Сибири и Дальнего Востока / A.M. Фрейдин // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 1999. - № 3,- С. 85-96.
89. Замесов, Н.Ф. Принципы конструирования систем разработки с обрушением руды и вмещающих пород для выемки мощных крутопадающих месторождений на больших глубинах/ Н.Ф. Замесов, Л.И. Бурцев // М.: ИПКОН АН СССР. 1986. - 146 с. .
90. Замесов, Н.Ф. Развитие интенсивных методов добычи руд на больших глубинах / Н.Ф. Замесов, И.И. Айнбиндер, Л.И. Бурцев и др.. // М.: ИПКОН АН СССР. 1990. - 233с.
91. Галченко, Ю.П. О новой концепции развития подземной геотехнологии / Ю.П. Галченко, И.И. Айнбиндер, Г.В. Сабянин и др.. // Горный журнал. 2007. - № 1. - С.7-11.
92. Фрейдин, A.M. Моделирование площадно-торцовой технологии выпуска руды под обрушенными породами / A.M. Фрейдин, С.А. Неверов // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. — 2005. — № 5. С. 50-61.
93. Неверов, С.А. Обоснование технологии подэтажного обрушения с площадно-торцовым выпуском руды в условиях мощных крутопадающих залежей: дис. канд. техн. наук / С.А. Неверов. Новосибирск, 2006. - 153 с.
94. Фадеев, А.Б. Метод конечных элементов в геомеханике / А.Б. Фадеев // М.: Недра. 1987. - 221 с.
95. Казикаев, Д.М. Геомеханика подземной разработки руд / Д.М. Казикаев // М.: Изд-во МГГУ. 2005. - 542 с.
96. Фрейдин, A.M. Устойчивость горных выработок при системах с подэтажным обрушением / A.M. Фрейдин, А.А. Неверов, С.А. Неверов, П.А. Филиппов // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2008. - № 1. - С. 90-100.
97. Тормышев, JI.M. Проходка наклонных автомобильных съездов на подземных рудниках / JI.M. Тормышев, В.П. Назаркин, В.П. Фролов и др.. // Шахтное строительство. 1987. - № 2. - С. 22-25.
98. Трубецкой, К.Н. Методы оценки эффективности инвестиций горных предприятий / К.Н. Трубецкой, A.A. Пешков, A.A. Мацко // Горный журнал. 1993. -№ 2. - С. 3-11
99. Ястребинский, М.А. Оценка эффективности инвестиций в горные предприятия с учетом фактора времени и дисконтирования затрат / М.А. Ястребинский, Л.Х. Гиттис. М.: Изд-во МГГУ. - 2003. - 86 с.
100. Трубецкой, К.Н. Современные методы оценки экономической эффективности применения новой горной техники / К.Н. Трубецкой, A.A. Пешков, A.A. Мацко // Горный журнал. 1995. - № 3. - С 16-19.
101. Курленя, М.В. Развитие сырьевой базы Западно-Сибирского металлургического комплекса / М.В. Курленя, A.A. Еременко, А.П. Гайдин // Горный журнал. 2007. - № 4. - С. 10-13.
102. Филиппов, П.А. Состояние и перспективы развития подземного способа разработки железорудных месторождений Сибири / П.А. Филиппов// Вестник КузГТУ. 2007. - № 4. - Кемерово. - С. 6-11.
103. Филиппов, П.А. Тенденции и перспективы эксплуатации железорудных месторождений Сибири как источников сырья металлургических комбинатов Кузбасса / П.А. Филиппов // Горный информационно-аналитический бюллетень. -2007. -№ OB 16. С.24-33.
104. Рекламные проспекты и инструкции по эксплуатации ПДМ и автосамосвалов фирм TORO, AtlasCopco. M. 2002. - 32 с.
105. Perth, 16-18 March 2009). The Australian Institute of Mining and Metallurgy. -Australia. - Perth, 2009. - P. 131-135.
106. Чантурия, В.А. Изменение технологических свойств техногенного сырья в процессе хранения / В.А. Чантурия, Д.В. Макаров, Т.А. Трофи-менко и др.. // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2000. - № 3. - С. 108-114.
107. Каплунов, Д.Р. Развитие теории проектирования и реализация идей комплексного освоения недр / Д.Р. Каплунов, М.В. Рыльникова // Горный информационно-аналитический бюллетень. № 4. - 2008. - С. 20-41.
108. Тарасов, Г. Е. Разработка и обогащение лежалых обводненных хвостов / Г.Е. Тарасов, А.Н. Быховец, А.П. Сидоренков, В.В. Новожилова // Горный журнал (специальный выпуск). 2002. С. 28-32.
109. Трубецкой, К.Н. Параметры кондиций на минеральное сырье техногенных месторождений и их технико-экономическое обоснование / К.Н. Трубецкой, З.А. Терпогосов, В.Г. Шитарев // Горный журнал. 1994. -№ 3. - С. 44-48.
110. Филиппов, П.А. Технология переработки вторичного железорудного сырья / П.А. Филиппов, В. А. У сков // Тезисы докладов VII конгресса обогатителей стран СНГ. М.: Моск. ин-т стали и сплавов. - 2009. - С. 16-17.
111. Кореньков, Э.Н. Влияние концентраторов магнитного потока на эффективность обогащения железных руд / Э.Н. Кореньков, В. А. У сков // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2003. -№3. - С. 103-109.
-
Филиппов, Петр Алексеевич
-
доктора технических наук
-
Новосибирск, 2012
-
ВАК 25.00.22
- Обоснование требований к качеству руд и техногенного сырья при комплексном освоении медно-колчеданных месторождений Урала
- Обоснование параметров минерально-сырьевых потоков при проектировании комплексного освоения медно-колчеданных месторождений
- Обоснование параметров геотехнологии освоения удароопасных железорудных месторождений Западной Сибири
- Обоснование параметров эффективной подземной геотехнологии жильных золоторудных месторождений в сложных условиях геологической среды
- Обоснование параметров комбинированной разработки месторождений медно-колчеданных руд с утилизацией отходов обогащения в выработанном пространстве карьера
