CC BY
32
© В.Н. Аллилуев, С.Г. Лейзерович, 2003
УЛК 622. 274.3
В.Н. Аллилуев, С. Г. Лейзерович
ОБОСНОВАНИЕ И ВЫБОР СИСТЕМЫ РАЗРАБОТКИ
ПРИ СКВАЖИННОЙ ГИЛРОЛОБЫЧЕ БОГАТЫХ
ЖЕЛЕЗНЫХ РУЛ
Порядок выбора систем разработки рудных месторождений подземным способом, как известно, сводится к следующему: первоначально мето-
дами исключения или прямого отбора осуществляется выбор технически приемлемых систем по геологическим и горнотехническим факторам, а затем, посредством сравнительной оценки по принятым критериям, выбирают наиболее рациональную систему. Для того чтобы отчетливее представить сравнительные особенности многообразия систем разработки рудных месторождений используют их классификации и на основе их производят выбор. Широко известны многочисленные классификации систем разработки рудных месторождений подземным способом по разным группирующим признакам: тип месторождения; способ поддержания выработанного пространства(после его образования); способ поддержания очистного пространства в процессе выемки; тип очистного забоя; стадийность отработки.
Выбранная система разработки должна обеспечить при реализации безопасность работ, высокую производительность и низкую себестоимость, интенсивную отработку запасов и заданную производственную мощность, минимальные потери и разубоживание руды, благоприятные условия труда, механизацию и автоматизацию работ.
Как известно, выбор системы разработки зависит как от природных факторов, так и от уровня развития техники. В любой технологии техника и производственные процессы взаимоувязаны. Поэтому рассмотрим основные производственные процессы очистной выемки (отбой-
ку, доставку, управление горным давлением и т.д.) при традиционном подземном способе разработки рудных месторождений.
Отбойка руды - отделение руды от массива с одновременным дробление ее на куски. Доставка руды - перемещение рудной массы от забоя до транспортных выработок. Поддержание выработанного пространства относится к способам управления горным давлением при очистной выемке и включает крепление, закладку, обрушение налегающих пород.
При этом процессы транспортирования и подъема руды не входят в процессы очистной выемки. Транспортирование руды -перемещение рудной массы по горным выработкам от очистных блоков до подъемного ствола или прямо на земную поверхность. Подъем руды - подъем рудной массы на поверхность.
Наиболее распространенное определение метода СГД дано в работе [1], «СГД - метод добычи, основанный на приведении полезного ископаемого в подвижное состояние путем гидромеханического воздействия и выдачи в виде гидросмеси на поверхность». Академиком РАЕН В.Ж. Аренсом указывается, что при разработке месторождений методом СГД под вариантом системы разработки понимается порядок расположения, проходки и отработки добычных скважин, увязанный во времени и пространстве [2]. На основании этого предложено классифицировать системы разработки СГД а) по способу вскрытия: вертикальными скважинами; одиночными и кустовыми наклонными скважинами; комбинированный; б) по способу управления горным давлением системы с открытым очистным пространством (камерная
система); системы с обрушением или с плавной посадкой вмещающих пород через скважины; системы с закладкой; в) по способу подготовки месторождения системы разработки месторождений отдельными скважинами -
камерами; системы разработки взаимодействующими скважинами; системы разработки месторождений, сочетающие традиционную технологию добычи со скважинной (гидродобыча из подземных выработок); системы разработки, характерные для традиционных методов добычи полезных ископаемых, но использующие геотехнологический принцип перевода полезного ископаемого в подвижное состояние [3].
В основе метода СГД лежат геотехнологические процессы разрушения, например, гидромониторами (ГМ), самообрушения, обрушения, транспортировки, подъема, т.е. аналогичные процессы, что и при традиционном подземном способе добычи, но с определенными особенностями. Одной из особенностей СГД является симбиоз процессов во времени и пространстве, начиная от разрушения и до подъема руды на поверхность. Другой особенностью метода является то, что схемы вскрытия и подготовки месторождения являются по существу элементами системы разработки, чего не наблюдается в традиционной системе подземных горных работ.
В качестве классификационных признаков предлагаемой классификации систем разработки при СГД богатых железных руд (БЖР) (рис.) использованы: способ вскрытия и подготовки месторождения; направление разработки месторождения по отношению к элементам природного залегания; деление рудной залежи (месторождения) на этажи по вертикали; тип фронта очистных работ; способ управления горным давлением; стадийность очистных работ; форма выработанного пространства. Иерархия классификации соответствует порядку перечисления признаков. Классификация охватывает все известные системы разработки методом СГД, а также позволяет вписать новые.
- 1 Тип фронт а работ
Этажная (Э) снизу вверх (Эн) сверху виш (Эв) Безэтажная (Бэ)
Разделение месторождения на этажи (но вертикале)
Классификация систем разработки СГД БЖР:
- фиксация характеристики системы;
- связь характеристик системы.
Каждая клеточка характеризует определенное сочетание классификационных признаков системы, обозначенных при помощи условных буквенных символов. Предлагаемая форма классификации позволяет установить фиксированное место систем.
Для подбора приемлемой системы разработки Шемраевского месторождения КМА произведем оценку постоянных и переменных
горно-геологических и горнотехнических факторов в следующем порядке. Постоянные факторы: форма залегания месторождения (залежи), мощность, угол падения, устойчивость и крепость руды и вмещаюших пород, ценность руды.
Шемраевское месторождение имеет протяженность 2 км по простиранию и до 1 км вкрест простирания, максимальная мощность
в центральной части более 400 м. Опытный участок предприятия «НИИКМА-Гидроруда» приурочен к ядерной части месторождения, расположен между разведочными профилями IV и 1У+400. Налегающая толща пород представлена четвертичными отложениями, мелом, мергелем, песчано-глинистыми породами и известняками, общей мощностью 450м. Кровлей богатых железных руд служат
нижнекаменоугольные известняки, мощностью до 130м в северозападной части месторождения. Угол падения месторождения 45-50о. Г оризонтальная мощность месторождения 1000 м. Вертикальная мощность до 300 м. По углу падения и мощности Шемра-евское месторождение относится к наклонным мощным. По этим факторам рекомендуется разработку осуществлять с разделением на этажи (продуктивные интервалы).
Сложение - тонкослоистое с размерами отдельностей 0-300 мм. Выражено блочное строение с нарушениями. Руды рыхлые с плывунными свойствами, имеют коэффициент крепости f =0,1-4 и чередуются с более крепкими с f=4-6. Этот фактор предполагает селективность добычи.
Руднокристаллический комплекс сложен рудами различной прочности (крепости) и устойчивости. При допустимом обнажении кровли на площади до 200 м2 - руды средней устойчивости и до 500м2 руды устойчивые. По результатам моделирования пролет известняков 20 м оценивается как устойчивый. При СГД параметры добычных камер, с одной стороны, определяются устойчивостью покрывающих пород, а с другой - максимально возможным радиусом действия принятого гидродобычного снаряда. Ценность руды высокая (к богатым железным рудам относятся руды с содержанием более 55% железа и содержание вредных примесей в пределах кондиций. Фактор неустойчивости руды и боковых пород делает недопустимым применение систем с естественным поддержанием выработанного пространства и ограничивает применение камерных систем с
этажной выемкой. Как правило, в таких условиях традиционно рекомендуются системы с закладкой выработанного пространства. На 1000 т добытой руды при СГД потребуется примерно 300 м3 закладки. Определяющим требованием для Шемраевского месторождения является необходимость сохранения всей надрудной толщи до земной поверхности, во избежание нарушения вышележащих водоносных горизонтов, жесткое требование не допускать разрывных нарушений кровли, сложенной известняками.
Таким образом, анализ постоянных факторов определяет характер фронта очистных работ и способа управления кровлей.
Переменные факторы: глубина разработки, обводненность, нарушения залегания, распределение полезного компонента, контур и контакт залежи с боковыми породами, склонность к окислению и слеживанию.
По глубине разработки месторождение относится к глубоким (глубина до 800м). Месторождение сильно обводнено, со сложными гидрогеологическими условиями.
Разнонаправленные разрывные нарушения, раздробившие субстрат, определяют внутреннее строение залежи. Системы разрывов создают в массиве сложную мозаику блоков. Относительные перемещения блоков составляют десятки и сотни метров. Нарушения (сдвиги, сбросы и т.д.) для традиционного подземного способа усложняют разработку и предполагают ограничение применения камерных систем с открытым выработанным пространством. Для СГД нарушения могут сыграть, возможно, положительную роль. Так, на-
пример, в технологических скважинах 1Т и 2Т, расположенных вблизи нарушения, при проведении опытных работ получены более высокие результаты по объему добычи, чем в скважинах 3Т и 4Т, размещенных на расстоянии около 50 м от нарушения. Распределение железа в рудном теле неравномерное с выраженной вертикальной зональностью. Контакты рудного тела с вмещающими породами не играют существенной роли при СГД. Влажная богатая железная руда СГД при хранении имеет высокую склонность к слеживанию, о чем свидетельствует гранулометрический состав. Быстрое оседание руды в воде может затруднять пульпоприготов-ление, доставку, а также вызывать негативные явления при подъеме.
Кусковатость регулируется способом отбойки и ограничивается возможностью подъема. Для традиционного подземного способа к мелочи относят куски размером до 30 мм, к небольшой крупности от 30 до 100 мм. При СГД 97% поднятой руды соответствует первому классу и лишь 3% второму.
На основании анализа природных постоянных и переменных факторов, проведенных
опытных работ, в соответствии с предлагаемой классификацией систем разработки методом СГД богатых железных руд на Шем-раевском месторождении за базовую, технически приемлемую уже применявшуюся, систему разработки принимается:
этажная с выемкой вертикальными одиночными скважинами-камерами, с естественным поддержанием кровли, принудительным разрушением руды ГМ и последующей выемкой целиков.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Мельников Н.В., Аренс В.Ж. Некоторые понятия и 3. Аренс В.Ж. Физико-химическая геотехнология
определения геотехнологии, ФТПРПИ, №3, 1977, с.88-92. (Геотехнология). - М.: РАЕН, 1998, 62 с.
2. Аренс В.Ж, Исмагилов Б.В, Шпак Д.Н. Скважинная гидродобыча твердых полезных ископаемых. - М.: Недра, 198о, 229 с.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ --------------------------------------------------------------------------------------------
Аллилуев В.Н. — ст. научный сотрудник, кандидат технических наук, ОАО «НИИКМА».
Лейзерович С.Г. — зав. лабораторией технологии подземных горных работ, ОАО «НИИКМА».
Файл:
Каталог:
Шаблон:
Ш
Заголовок:
Содержание:
Автор:
Ключевые слова:
Заметки:
Дата создания:
Число сохранений:
Дата сохранения:
Сохранил:
Полное время правки: 58 мин.
Дата печати: 08.11.2008 23:51:00
При последней печати страниц: 3
слов: 1 617 (прибл.)
знаков: 9 221 (прибл.)
АЛИЛ
G:\По работе в универе\2003г\Папки 2003\GIAB7_03 C:\Users\Таня\AppData\Roaming\Microsoft\Шаблоны\Normal.do Обоснование и выбор системы разработки при скважинной 1
03.06.2003 16:22:00 8
04.06.2003 9:27:00 Гитис Л.Х.
