CC BY
20
На действующих рудниках диаграмма [стм ] - Нраз. позволяет прогнозировать опасность досрочного износа оснований рудных блоков, при известной Нраз.. Из диаграмм видно, что при увеличении коэффициента скальных контактов (Кс.к.) на 0,01 предел прочности массива [ам] увеличивается в среднем на 0,7 МПа, при известной высоте Нраз..
Зная паспорт буровзрывных работ, а отсюда размер грансостава рудной массы из сводной таблицы и диаграмм можно определить коэффициент скальных контактов и соответственно условия прочности массива и высоту столба разрушенных пород, т.е. выбрать оптимальные параметры для производства подземных горных работ.
----------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Агошков М. И, Малахов Г.М. Подземная разработка рудных месторождений - М., Недра, 1966.
2. Дубынин Н.Г. Выпуск руды при подземной разработке. - М.: Недра. 1965.
3. Кузьмин Е.В. Упрочнение горных пород при подземной добыче руд. - М.: Недра, 1991.
4. Кузьмин ЕВ, Фомичева С.В, Эзер Г.Х. О разрушении оснований выемочных блоков в процессе выпуска руды. Известия ВУЗов.
Горный журнал № 11, 1988. - С. 53-57.
5. Куликов В.В. Выпуск руды. -М.: Недра. 1980
6. Малахов Г.М. и др. Теория и практика выпуска обрушенной руды.
- М.: Недра. 1968.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ --------------------------------------------
Копылов А. С. - аспирант, Московский государственный горный университет.
© Ю.В. Волков, О.В. Славиковский, И.В. Соколов, В.Л. Камаев,
А.А. Смирнов, 2003
УЛК 553.3/.4
Ю.В. Волков, О.В. Славиковский,
И.В. Соколов, В.Л. Камаев, А,А. Смирнов СТРАТЕГИЯ И ГЕОТЕХНОЛОГИЯ ПОЛЗЕМНОГО ОСВОЕНИЯ РУЛНЫХ МЕСТОРОЖЛЕНИЙ УРАЛА
а сегодняшнем этапе развития су-И5Ягвование цивилизации без роста ^объема добычи минеральносырьевых ресурсов достаточно проблематично, но в то же время и негативное экологическое воздействие горнодобывающего комплекса на природу, особенно в районах концентрации соответствующей промышленности (к которым относится Урал), чрезвычайно велико. В результате его функционирования ежегодно в мире в хранилища отходов рудообогащения только черных и цветных металлов укла-
о 3
дывают около 3 млрд м хвостов. Общий объем отходов рудообога-щения в хвостохранилищах железорудных предприятий России к началу XXI века составил около 1 млрд м . Анализ уровня воздействия антропогенных нагрузок на биосферу позволил акад. Н.Н. Моисееву в работе «Быть или не быть... человечеству» сделать вывод о том, что
человечество не переживет XXI в., если не изменит кардинальным образом свое поведение в планетарном масштабе. Проведенные им расчеты свидетельствуют, что такие негативные явления как загрязнение воды, воздуха и земной поверхности отходами человеческой жизнедеятельности, изменение планетарного климата под воздействием антропогенных нагрузок на биосферу, деградация человеческого генофонда уже в середине этого столетия могут достичь таких уровней, при которых дальнейшее существование биологического вида Homo sapiens окажется невозможным.
Горные технологии в современном представлении являются не только средством добычи полезных ископаемых, но и обладают ресурсовоспроизводящими и ресурсосохраняющими качествами. В процессе эксплуатации месторожде-
ний подземным способом в недрах воспроизводятся новые виды ресурсов - выработанное пространство с долговременным сроком поддержания (капитальные горные выработки), низкопотенциальное тепло, выносимое на земную поверхность исходящей вентиляционной струей, шахтные воды, содержащие, например при отработке медноколчеданных месторождений, большое количество меди и так далее. По мнению многих специалистов освоение подземного пространства в недалеком будущем приобретет значение, вполне сопоставимое и даже более важное, чем добыча полезного ископаемого. По утверждению акад. Е.Н. Шемякина к началу нового столетия наступит эпоха новых устремлений - освоение выработанного пространства с широкими унитарными целями, как будущей среды обитания. Переход к интенсивному освоению подземного пространства предопределяет энергетика, экономика и экология. Подземное пространство в определенных условиях может служить своеобразным сооружением для размещения отдельных производств, например, обогатительных фабрик или атомных электростанций, а также для складирования отходов как горнорудной, так и других отраслей промышленности, особенно экологически опасных.
Изыскание экономически эффективной подземной геотехнологии с учетом экологических аспектов ее применения должно найти отражение в стратегии подземного освоения недр, обеспечивающей бесконфликтное развитие техно- и биосфер. Стратегия освоения рудных месторождений должна включать в себя комплекс последовательных взаимосвязанных мероприятий, учитывающих специфические условия разработки месторождений, особенности развития горно-металлургического комплекса региона, необходимость выполнения экономических и геоэкологических требований.
Стратегия подземного освоения месторождений Урала в долгосрочном плане развития горнодобывающей промышленности предполагает решение следующих задач:
- ранжирование рудных месторождений, потенциально являющихся объектами подземной геотехнологии, с учетом их экономического положения, потребности рынка в добываемых ресурсах и инвестиционной политики;
- разработка концепции освоения рудных месторождений с учетом геоэкологических аспектов и необходимости обеспечения конкурентоспособности рудных шахт;
- изыскание новых эффективных геотехнологий, обладающих малоотходными, ресурсовоспроизводящими, ресурсосберегающими и биосферноулучшающими функциями.
Многим из перечисленных требований соответствует восходящий способ отработки месторождений, применение которого обеспечивает сохранность водоносного горизонта и дневной поверхности. Сущность способа состоит в том, что вскрытие производится сразу на всю глубину месторождения (разведанных запасов), отработка осуществляется снизу вверх без оставления междуэтажных целиков по системам с закладкой выработанного пространства. Исследованиями установлено, что использование восходящего способа позволяет снизить эксплуатационные затраты на добычу за счет:
- улучшения геомеханической обстановки, позволяющей в ряде случаев отказаться от крепления выработок;
- снижения расхода цемента на 1 м3 закладки в 2-2,5 раза;
- снижения разубоживания до 6
%;
- использование для закладки породы с проходческих работ;
- возможности обогащения руды в подземных условиях;
- ликвидации отвалов и хвосто-хранилищ.
Себестоимость добычи при этом может быть снижена не менее чем на 20-30 %, по сравнению с традиционной технологией.
Проведенная экономическая оценка технологии с восходящей выемкой показала, что она может быть достаточно эффективна и является вполне конкурентоспособной (в соответствующих условиях) с традиционной технологией отработки месторождения сверху вниз. К недостаткам этого способа относится увеличение первоначальных капитальных вложений на проходку стволов сразу на всю глубину.
Определенные преимущества восходящая выемка имеет и при комбинированной разработке. Комбинированная разработка возможна в виде двух, принципиально отличающихся друг от друга схем: совместная разработка месторождения открытым и подземным способом; последовательная разработка месторождения с переходом от открытого способа к подземному.
При совместной или параллельной отработке подземные горные работы ведут одновременно с эксплуатацией карьера, начиная их от проектного предельного контура в направлении сверху вниз. Недостатком такого варианта является то, что открытые горные работы достигают предельного положения через 20-30 лет после проектирования. За такой период времени происходят существенные изменения, как в геотехнологии и геотехнике, так и в представлении свойств геосреды, а адекватный этим изменениям пересмотр параметров карьера уже невозможен.
В последовательной схеме подземные очистные работы получают свое развитие после прекращения открытых. В начальный период, как правило, отрабатывают переходную зону. Ее выемка связана со значительными трудностями, что приводит к заметному увеличению себестоимости добычи по сравнению с себестоимостью отработки оставшейся части месторождения.
Применение восходящей выемки устраняет недостатки обеих схем. Так как отработка месторождения ведется в восходящем порядке, то к предельному контуру карьера подземные горные работы приближаются на заключительной стадии комбинированной разработки месторождения. В этом случае отсутствует необходимость жесткого детерминирования параметров (размеры, производственная мощность карьера) и технологии открытых горных работ в зависимости от подземных, как одного из существенных ограничений. Корректировка стратегии развития и параметров карьера тогда может происходить в течение всего периода подземной отработки месторождения в зависимости от изменения экономической, экологической или другой ситуации. В то же время и параметры подземной геотехнологии (например, высота этажа) не является фиксированной, постоянной величиной.
Таким образом, преимущества геотехнологии с восходящей выемкой в стратегической перспективе очевидны и заключаются в возможности использования более эффективных систем разработки, в адаптации их к варьирующим горно-геологическим условиям за счет оперативного изменения параметров (высоты этажа и подэтажа). Кроме этого в выработанном пространстве можно разместить значительный объем пустых пород от вскрыши и проходки выработок, а также хвосты обогащения, уменьшив тем самым уровень техногенного воздействия на природу и снизив затраты на охрану окружающей среды.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ ------------------------------------------------------------
Волков Юрий Владимирович - профессор, доктор технических наук, зав. лаб., ИГД УрО РАН. Славиковский Олег Валерьянович - доктор технических наук, профессор, МПИ УГГГА. Соколов Игорь Владимирович- кандидат технических наук, с.н.с., ИГД УрО РАН.
Камаев Владимир Дмитриевич - горный инженер, с.н.с., ИГД УрО РАН;
Смирнов Алексей Алексеевич - кандидат технических наук, с.н.с., ИГД УрО РАН.
