CC BY
18
УДК 622.646
© И.Н. Савич, Тишков М.В., 2013
ОПЫТ ЭКСПЛУАТАЦИИ КИМБЕРЛИТОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ
При подземной разработке кимберлитовых трубок везде, кроме России используют варианты различных систем обрушением руд и вмещающих пород. Эти технологии в наибольшей степени соответствуют горнотехническим особенностям алмазоносных месторождений при достаточно низкой себестоимости производства горных работ.
Ключевые слова: подземная разработка, кимберлитовые месторождения.
Практика эксплуатации кимберлитовых месторождений показывает, что наиболее приемлемым является комбинированный способ их разработки, при этом применяют последовательную схему ведения работ, т.е. подземную разработку начинают после завершения открытой добычи руды.
В зависимости от содержания полезного компонента и конфигурации запасов, оставшихся после постановки карьера в проектный контур, используют различные технологии. При этом везде, кроме РФ ориентируются на применение систем с обрушением.
Анализ опыта разработки кимберлитовых месторождений и технологических решений, применяемых при их эксплуатации, позволяет сделать следующие основные выводы:
1. Подземную разработку кимберлитовых месторождений в России и за рубежом начинают после постановки карьера в граничный контур.
2. При последовательной разработке месторождения, в отсутствии охраняемых объектов под землей и на ее поверхности, применяют технологии с принудительным обрушением руд и вмещающих пород, последовательно отрабатывая оставшихся прибортовые, а затем и подкарьерные и запасы. Исключение составляют рудники «Интернациональный» и «Мир», подземную разработку запасов которых, ведут системами с закладкой под защитой рудных целиков. Здесь следует отметить, что применение систем с закладкой на рудниках Якутии не вызвано какими-либо объективными условиями весьма неэффективно как с точки
зрения обеспечения безопасности подземных горных работ, так и по технико-экономическим показателям производства.
3. Варианты применяемых систем с обрушением руд и вмещающих пород разнообразны и практически не дублируются при разработке разных рудных тел.
4. Анализ опыта освоения запасов кимберлитовых трубок показывает, что наибольшее распространение получила следующая схема погашения запасов: первоначальная отработка верхнего участка залежи неглубоким карьером, капитализация получаемой на этом этапе прибыли и инвестирование ее в строительство подземного рудника, осуществляемого параллельно с доработкой запасов карьера.
5. При вскрытии прибортовых запасов карьера на рудниках Южной Африки карьерное пространство для расположения в нем вскрывающих выработок не используется, что объясняется относительно небольшой глубиной карьера. В карьерное пространство выходят восстающие для выдачи исходящей вентиляционной струи, приготовления и подачи в подземные выработки закладочного материала, а также для выдачи руды. Данные по вентиляционной системе рудников показывают преимущества и простоту перекачивания отработанного воздуха в открытое выработанное пространство карьера. Запасы, залегающие ниже дна карьера, вскрывают главными вертикальными и наклонными стволами, пройденными с поверхности.
6. Большие возможности, в плане снижения затрат, имеет увеличение высоты этажа. При этом, как показывает опыт рудника «Коффифонтейн», существенно возрастает эффективность горных работ, упрощается управление производством. При выборе оборудования для подземных работ основным является правильное определение его типа и габаритов.
7. Невысокая крепость и устойчивость, характерная для ким-берлитовой руды, благоприятна для использования систем с обрушением. В начале самообрушения руда отделяется крупными блоками, но по мере развития процесса выпуска руды, качество дробления улучшается за счет перетирания кусков руды.
8. Следует предотвращать аккумулирование воды в обрушенной породе, поскольку это приводит к угрозе накопления и прорыва глинистого шлама.
9. Кимберлит, особенно туфообразная кимберлитовая брекчия разрушается при контакте с водой и воздухом, что создает проблемы при обеспечении поддержания горных выработок. Крепление выработок должно противостоять статическому давлению горных пород и их смещению. Выделены три стадии разработки:
• подготовительные работы, когда выработки подвергаются давлению еще не разработанного горного массива;
• первоначальная подсечка, предшествующая началу обрушения;
• подсечка-отступление-обрушение.
10. При обосновании решений по подземной разработке кимберлитовых трубок не учитывали влияние природных закономерностей их формирования, которые весьма специфичны, на технологию горных работ. Горно-геологические условия свойственные кимберлитовым месторождениям Якутии расширяют диапазон выбора возможных к реализации решений, что вызывает необходимость в процессе обоснования технологий подземной разработки в равной мере рассматривать как системы с обрушением руд и вмещающих пород, так и системы с закладкой выработанного пространства.
11. Различные меры предпринимают в связи с изменением состояния кимберлитов под воздействием воды. Для того чтобы справиться с зависаниями в рудоспусках, желобах и бункерах, основные усилия направляют на предотвращение агломерации до того, как она даст результат.
Таким образом, при подземной разработке кимберлитовых трубок применяют системы двух классов — с обрушением и с искусственным поддержанием очистного пространства.
Системы с обрушением достаточно мобильны и позволяют легко менять параметры и производительность в зависимости от складывающихся горнотехнических условий, отличаются низкими затратами на производство добычных работ.
Системы с закладкой выработанного пространства обеспечивают высокую полноту извлечения полезного ископаемого из недр при минимальном воздействии на состояние налегающей толщи пород и земную поверхность. Однако применение этих технологий существенно увеличивает фронт горных работ, удорожает производство. Поэтому системы с закладкой получили ограниченное распространение и применяются лишь при добыче
высокоценных руд в сложных горнотехнических условиях, а также при необходимости охраны поверхности или подземных объектов и рудных залежей. Себестоимость их применения в Якутии настолько высока, что применение систем с обрушением может быть эффективно даже при потерях руды на уровне 25 %.
По экономическим показателям технологии с обрушением имеют существенное преимущество перед системами с закладкой. Фактором, сдерживающим их применение, чаще всего является неверный выбор параметров процессов и систем для конкретных условий, что отрицательно сказывается на показателях извлечения.
Поэтому при выборе вариантов систем необходимо установить степень влияния природных особенностей их формирования и техногенной обстановки, складывающейся в процессе их эксплуатации открытым способом к моменту перехода на подземную разработку на параметры систем и процессов горного производства, т.е. решить следующие основные задачи:
• установить природные закономерности формирования кимберлитовых месторождений, определяющие выбор систем и обосновать порядок и технологию очистной выемки на различных стадиях разработки системами с обрушением и искусственным поддержанием очистного пространства;
• обосновать технологические решения по отработке запасов кимберлитовых месторождений с учетом техногенных изменений горнотехнических условий и глубины ведения горных работ;
• определить размеры зон взаимоувязки подземных с открытыми горными работами, возможность регулирования их параметров и влияние этого фактора на эффективность разработки;
• определить целесообразность и возможность опережающего вскрытия подземных запасов, направлений развития и последовательности очистных работ при последовательном переходе к подземной добыче после завершения открытых горных работ, позволяющих интенсифицировать добычу руды;
• установить порядок развития очистной выемки в шахтном поле с учетом пространственного распределения полезного ископаемого в рудном теле;
• установить влияние гранулометрического состава рудной массы на параметры системы разработки и показатели извлече-
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
