CC BY
33
УДК 622.831.1
А.А. Неверов, С.А. Неверов, А.П. Тапсиев, М.Б. Устюгов, А.М. Фрейдин ИГД СОРАН, СГГА, Новосибирск
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ СПОСОБЫ ВЫЕМКИ РУДНЫХ ЗАЛЕЖЕЙ СИСТЕМАМИ С ОБРУШЕНИЕМ
В мировой практике имеются успешные примеры добычи полезных ископаемых на больших глубинах системами разработки с обрушением руды и вмещающих пород [1]. В институте горного дела СО РАН проведены исследования ряда новых способов разработки с выпуском руды под обрушенными породами [2,4].
Настоящая статья обобщает научные и практические результаты исследований разработанных способов выемки.Вариант сплошной камерной выемки с управляемым обрушением пород кровли осваивается на Николаевском месторождении ОАО «ГМК Дальполиметалл», сущность технологии изложена в патенте [2].
Геомеханическое обоснование технологии [2] проводилось методом физического моделирования на фотоупругих материалах [3].
Анализ полученных результатов напряженного состояния конструктивных элементов технологии (рис. 1) показал, что увеличение высоты зоны обрушения породной кровли (h) ведет к снижению напряжений во временном рудном целике, повышая при этом его сохранность в период отработки блока. Рациональной является величина, h>m где m - мощность рудного тела; при h = 0,5m, напряжения Tmax в сравнении с вариантами h = m и h = 1,5m возросли не только в сечении целика, но и в других элементах технологии в 1,2-1,5 раза.
Рис. 1.Эпюры распределения главных напряжений а1 и а2 (при ах= 2,5ау) в центральном горизонтальном сечении блока, где 1 - при И = 0,5 т; 2 - то же И
= т; 3 - то же И = 1,5т
В целях снижения давления на целик был рассмотрен вариант с надработкой породной консоли [4]. Как показали результаты измерений, надработка консоли обеспечила снижение нагрузки на целик в 1,4-1,6 раза.
Изучение процесса выпуска руды из подконсольного пространства позволило установить, что на стадии отработки камеры основным источником разубоживания является самообрушение пород кровли камер.
Прогнозируемые (расчетные) показатели полноты и качества извлеченияв целом по блоку (камера + целик) при выпуске приведены на рис. 2.
а
б
в
Рис. 2. Зависимость изменения показателей извлечения руды по блоку:
а - от ширины целика; б - от ширины камеры; в - от высоты блока; Р1, Р2, Р3и Я1, Я2, Несоответственно потери и разубоживание руды при полевой, рудной и комбинированной
подготовках
Рассмотренный вариант системы разработки прошел промышленное испытание на Николаевском руднике при отработке блоков «Север-7» и «Север-9». Проведенные промышленные испытания показали, что признаков разрушения временного рудного целика при выемке камерных запасов не наблюдалось; обрушение пород кровли является трудноуправляемым процессом. Безопасность ведения горных работ на глубинах 800-900 м обеспечивалась при ширине камеры и целика 20 м и высоте обрушения породной кровли равной или более мощности рудного тела.
Опытными работами установлено, что новый вариант [2,4] всравнении с базовым (системой подэтажных штреков с камерно-целиковым порядком выемки и твердеющей закладкой первичных и сухой - вторичных камер) обеспечивает повышение интенсивности выемки запасов до 2,5 раз, снижение затрат на добычу руды до 25 % и себестоимости производства металла в концентрате почти на 15 % при незначительном ухудшении
показателей качества и полноты извлечения запасов; рост прибыли на 1 т балансовых запасов при этом составил 13,5 %.
Разработанный новый вариант подэтажного обрушения с выпуском руды по площадно-торцовой схеме под обрушенными породами и использованием самоходного оборудования [4, 5] позволяет быстро и гибко реагировать на изменения горно-геологических и горнотехнических условий разработки.
Выполненный комплекс исследований технологии подэтажного обрушения с площадно-торцовым выпуском руды позволил установить следующее.
Показатели извлечения площадно-торцового выпуска относительно торцового улучшились: потери руды снижаются на 15-20 %; разубоживание на выпуске - на 30-35 %при одновременном повышении количества чистой руды извлеченной до начала разубоживания в 1,5-1,6 раза. Наилучшие показатели извлечения достигаются при равномерно-последовательном режиме выпуска руды (извлекаемая доза со стороны погрузочного заезда в 2 раза больше дозы выпускаемой из торца буро-доставочного орта).
Геомеханическая оценка нового [4] варианта системы разработки на примере условий отработки рудников Горной Шории показала достаточную устойчивость горных конструкций при высоких тектонических полях напряжений (коэффициент запас прочности по отдельным элементам конструкции технологии составляет более 2, в наиболее напряжённых участках - кровле буро-доставочных ортов и погрузочных заездов более 1,5). Возникающие напряжения при подэтажной выемке в 1,4-1,7 раза меньше, чем в аналогичных условиях добычи при системе разработки этажным обрушением, применяемой на рудниках Горной Шории.
Рассматриваемые технологии создают благоприятные условия для повышения концентрации горных работ за счёт совмещения очистной выемки одновременно на нескольких подэтажах и параллельной проходки подготовительно-нарезных выработок в смежных выемочных участках.
Заключение
Эффективность нового варианта камерной системы разработки определяется сохранностью временного рудного целика (выбором рациональной высоты обрушения кровли) и устойчивостью породной консоли (ведением очистных работ в направлении действия максимальных горизонтальных напряжений).
Технология подэтажного обрушения с площадно-торцовым выпуском руды под обрушенными породами обеспечивает наилучшие показатели извлечения, высокую интенсивность и безопасность горных работ в условиях больших глубин.
1. Витковский И.И. Область применения вариантов систем подэтажного обрушения с торцовым выпуском при разработке сложных рудных тел / И.И. Витковский //Перспективы развития технологий подземной разработки рудных месторождений: тез. докл. - М., 1985.
2. Пат. Российская Федерация № 2099527. Способ разработки месторождений полезных ископаемых // Фрейдин А.М., Шалауров В.А., Кореньков Э.Н. и др. - Бюл., 1997. - № 35.
3. Фрейдин А.М. Геомеханическое обоснование камерной одностадийной выемки руды на Николаевском руднике / А.М. Фрейдин, А.В. Усков, А.А. Неверов // Горный журнал. - 2006. - № 6.
4. Пат. Российская Федерация № 2208162. Способ разработки рудных
месторождений подэтажным обрушением / Фрейдин А.М., Кореньков Э.Н., Филиппов П.А. и др. / Бюл., 2003. - № 19.
5. Фрейдин А.М. Моделирование площадно-торцовой технологии выпуска руды под обрушенными породами / А.М. Фрейдин, С.А. Неверов // ФТПРПИ. - 2005. - № 5.
© А.А. Неверов, С.А. Неверов, А.П. Тапсиев, М.Б. Устюгов, А.М. Фрейдин, 2007
