Исследование влияния параметров выемочных единиц на интенсивность отработки запасов подземным способом при использовании передвижных закладочных комплексов Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

ния руды — факторы, определяющие схемы подготовки и технологию очистных работ;

• установить возможность развития очистной выемки по падению рудного тела при многоярусной схеме отработки и определить рациональный порядок комбинированной разработки кимберлитовых трубок;

• установить возможность развития фронта очистной выемки по вертикали одновременно в нескольких подэтажах и этажах залежи с обеспечением гравитационного перемещения отбиваемой руды по вертикали.

определить целесообразность сосредоточения подготовительных и нарезных выработок.

УДК 622.273.217.4 © Ю.В. Корнеев, 2013

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПАРАМЕТРОВ ВЫЕМОЧНЫХ ЕДИНИЦ НА ИНТЕНСИВНОСТЬ ОТРАБОТКИ ЗАПАСОВ ПОДЗЕМНЫМ СПОСОБОМ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ПЕРЕДВИЖНЫХ ЗАКЛАДОЧНЫХ КОМПЛЕКСОВ3

Имитационное математическое моделирование добычи руды этажно-камерной системой разработки с твердеющей закладкой выработанного пространства с приготовлением твердеющих закладочных смесей на передвижных закладочных комплексах позволило по-новому подойти к вопросу определения интенсивности отработки панели.

Ключевые слова: имитационное моделирование, твердеющая закладка, передвижной закладочный комплекс.

Внедрение передвижных комплексов оборудования для производства закладочной смеси по безмельничной технологии на подземных рудниках, ведущих разработку рудных месторождений системами с твердеющей закладкой выработанного про-

3 Работа выполняется при поддержке Минобрнауки РФ (ГК №16.525.12.5001).

49

странства, весьма перспективно с точки зрения увеличения интенсивности отработки запасов и снижения себестоимости возведения искусственных массивов [1, 2]. Разработка этой технологии требует совершенствования теории проектирования в части обоснования производственной мощности горнодобывающих предприятий, ведущих разработку месторождений полезных ископаемых подземным способом с применением передвижных закладочных комплексов (ПЗК).

Внедрение технологии закладки с использованием передвижных закладочных комплексов изменяет отдельные важные принципы систем разработки с твердеющей закладкой выработанного пространства, а именно создает возможность независимого одновременного ведения закладочных работ в нескольких элементах выработанного пространства путем расположения на разрабатываемом участке недр нескольких комплексов. Такая возможность позволяет развивать большую интенсивность, чем при подаче закладочной смеси с одного поверхностного стационарного комплекса.

Другим фактором роста интенсивности горных работ является производительность передвижного закладочного комплекса по закладочной смеси. Этот фактор проявляется через изменение продолжительности производства закладочных работ в элементарной выемочной единице, а следовательно и сроков её отработки.

Кроме того, применение передвижных закладочных комплексов позволяет сократить расстояние транспортирования закладочной смеси до заполняемого выработанного пространства, а, следовательно, использовать такой состав смеси, который обеспечивает более короткие сроки ее твердения без опасности вывода из строя закладочного трубопровода. Продолжительность набора искусственным массивом нормативной прочности определяет время, когда смежные с ним балансовые запасы смогут быть вовлечены в отработку.

В рамках разработки инновационной безмельничной технологии закладки в ИПКОН РАН проводилось исследование влияния производительности передвижных закладочных комплексов и их количества на максимально возможную производственную мощность подземного рудника, которая может быть обеспечена формированием закладочной смеси. Для этого с использованием интегрированной среды разработки программ Visual Basic, входящей

в состав системы Microsoft Office, моделировалась отработка одной камеры, а затем развитие работ в панели камер. Имитировалось развитие работ по технологии, аналогичной той, которая применяется на Учалинском подземном руднике, а именно этажно-камерной системой разработки с твердеющей закладкой выработанного пространства в две стадии без оставления целиков [3].

Отработка камеры при моделировании была разделена на четыре этапа (рис. 1):

I. нарезные работы:

- проходка бурового орта;

- проходка отрезного восстающего;

- формирование отрезной щели;

Рис. 1. Алгоритм расчета продолжительности отработки камеры

II. очистная выемка:

- цикл отбойки, включающий бурение, заряжание, взрыв, проветривание и уборку отбитой породы;

III. закладочные работы;

- возведение изолирующих перемычек;

- заполнение камеры на уровень перемычек;

- формирование несущего слоя;

- заполнение камеры смесью;

IV. набор искусственным массивом нормативной прочности (28 сут.).

При имитационном моделировании варьировались размеры камеры по длине, ширине и высоте, а также производительность закладочного комплекса. Последняя определялась в соответствии с характеристиками из типоразмерного ряда конусных инерционных дробилок, выпускаемых ЗАО «НПК «Механобр-техника».

В дальнейшем проводилась имитация отработки камер панели для того, чтобы установить максимально достижимую по фактору закладки интенсивность отработки запасов, выраженную скоростью движения фронта добычных работ через количество камер, находящихся на стадии очистной выемки, продолжительность отработки камеры и ее ширины. Используемым параметром в этом случае является максимальное количество камер, находящихся на стадии очистной выемки, так как этот показатель определяет количество рудной массы, выдаваемой на поверхность в единицу времени и напрямую влияет на производственную мощность рудника.

При соблюдении условия равномерного развития фронта очистных работ в расчетном количестве камер, скорость движения фронта работ определяется:

ифр = 2b"max2 , м/сут, ¡2

где b — ширина камеры, м; nmax2 — максимальное количество камер, одновременно находящихся на стадии очистной выемки, шт.; t2 — продолжительность очистной выемки камеры, сут. Коэффициент 2 в числителе обусловлен применением двухстадий-ной выемки камер.

Скорость движения фронта работ в панели ограничена двумя факторами: скоростью проходки панельного штрека и возможностью начала отработки камер второй очереди только в тогда, когда камеры первой очереди в панели будут отработаны и заложены твердеющей смесью, которая к началу извлечения запасов камер второй очереди должна набрать нормативную прочность. Скорость проходки панельного штрека при моделировании принималась равной 110 м/мес. При расчете скорости движения фронта работ стадийность отработки камер учитывается коэффициентом. В случае двухстадийной выемки, коэффициент принимается равным двум. Таким образом:

Уфр < 2-Упр, м/сут.

где Удр — скорость проходки панельного штрека м/сут.

Для выполнения второго условия был использован параметр отставания фронта отработки камер II очереди от фронта отработки камер I очереди. Количественно этот показатель соответствует расстоянию, пройденному фронтом добычных работ за время, которое требуется на отработку и формирование искусственного массива в камерах I очереди, смежных с таким количеством камер II очереди, которое необходимо для поддержания интенсивности отработки запасов (рис. 2). Так как шаг подвигания фронта работ соответствует продолжительности отработки запасов камеры, то длина отставания выражается следующим образом:

I = 2ЬПшах2 (' + ' ) м

1отс . ^-кам 12> ' 1УЬ

'2

где 'кам — продолжительность отработки камеры, сут.

Рис. 2. Схема развития фронта добычных работ в панели

Очевидно, что для обеспечения равномерной (бесперебойной) отработки панели с заданным уровнем интенсивности необходимо, чтобы длина отставания не превышала длины панели. Ограничение для скорости движения фронта работ в таком случае выглядит следующим образом: п, Л

('кам + 12)

, м/сут,

где пкат — число камер в панели.

Таким образом, максимальное количество камер, одновременно находящихся на стадии очистной выемки, ограничивается

системой неравенств:

<

Птах2 ь

П ' '

П < кам 2

^\1кам Т 12>

Полученные значения максимального количества камер, одновременно находящихся на стадии очистной выемки, используются для расчета годовой производительности панели по руде:

А = 305П- Qкcm , тыс.т/год,

'2

где Аг — годовая производительность панели, тыс.т/год; Qкaм — запасы руды в камере, тыс.т

Анализ результатов моделирования позволил получить зависимости максимальной производительности панели от её длины (Ьпан), принятых параметров камер (т, Ь, Ь), количества и производительности передвижных закладочных комплексов (д):

Аг = 346,038•1,000964» -1,0156т • 0,969Ь•1,0165*-1,0039 .

Рассчитав необходимое количество передвижных закладочных комплексов выбранной производительности для обеспечения полученной производительности рудника, были получены приблизительные зависимости необходимого количества закладочных комплексов принятой производительности от максимальной производственной мощности рудника (рис. 3).

а б

Рис. 3. Графики количества ПЗК с производительностью 12 (а), 30 (б), 60 (в) и 100 (г) м3/час для обеспечения производственной мощности рудника

Эти зависимости можно представить в следующем виде:

птах3 =К1 'А-гК2\

где К = 2-10—7^2-1,36-10-5^ +1-10"3, К2 = -0,003-^+0,9493,

Таким образом, разработанная методика позволила оценить максимально возможную производительность рудника по фактору своевременной закладки выработанного пространства при использовании передвижных закладочных комплексов различной производительности. Она позволяет определить необходимое количество передвижных закладочных комплексов в зависимости от конкретных условий залегания рудного тела и принятых размеров камер. Данные, полученные с использованием этой методики, могут являться исходными для проведения предварительных технико-экономических расчетов.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Каплунов Д.Р., Рыльникова М.В., Радченко Д.Н., Арсентьев В.А., Квитка В.В., Маннанов Р.Ш. Новая технология и оборудование для высокопроизводительной закладки выработанного пространства при подземной отработке месторождений // Горный журнал, 2012. №2. С.41-43.

2. Каплунов Д.Р., Рыльникова М.В., Радченко Д.Н., Корнеев Ю.В. Передвижные закладочные комплексы в системах разработки рудных месторождений с закладкой выработанных пространств // Горный журнал, 2013. №2. С.41-43.

3. Корнеев Ю.В. Обоснование условий повышения интенсивности подземной разработки рудных месторождений с использованием передвижных закладочных комплексов // Маркшейдерский вестник, 2012. №6. С. 18-22

УДК 622.272 © П.Г. Пацкевич, 2013

ПОВЫШЕНИЕ ИНТЕНСИВНОСТИ ГЕОТЕХНОЛОГИИ РАЗРАБОТКИ КОРЕННЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ КИМБЕРЛИТОВ С КОМБАЙНОВОЙ ВЫЕМКОЙ

Рассмотрены пути повышения интенсивности геотехнологии разработки коренных месторождений кимберлитов с комбайновой выемкой. Предложена технологическая схема с двустадийным формированием очистных выработок, обеспечивающая увеличение средней производительности комбайна на 28 % и повышение интенсивности горных работ в 2,56раза.

Ключевые слова: подземная разработка, слоевая система разработки, комбайновая выемка, кимберлит, закладка выработанного пространства, интенсивность.

Перспективы развития подземного способа добычи полезных ископаемых связаны с переходом горных работ на большие глубины, при этом условия их разработки будут постоянно ухудшаться [1]. Уже сегодня практически все основные виды страте-