CC BY
2
15. Polovov B.D., Valiev N.G., Kokarev K.V. Features of the simulation analysis of the levels of geomechanical risks of mining facilities // Mining Journal. 2016. No. 12. pp.813.
16. Uralsky gorny and Moskovsky gorny: interaction of universities/ A.V. Dushin, N.G. Valiev, Yu.A. Lagunova, A G. Shorin // Gorny journal. 2018. No. 4. pp. 4-10.
17. Geoecological assessment of the effectiveness of environmental protection and nature protection measures in underground coal mining / N.M. Kachurin, G. V. Stas, S.Z. Kalaeva, T. V. Korchagina // The history of Tula State University. Earth Sciences. Issue 3. 2016. pp.62-79.
18. Spectral-temporal features of seismic loadings on the basis of strong motion wavelet database / V.B. Zaalishvili, D. Melkov, A.S. Kanukov, B.V. Dzeranov // International Journal of GEOMATE. 2016. Vol. 10. No. 1. P.1656-1661.
19. Valiev N.G., Golovyrin S.S., Makarov V.V. On the issue of the use of artificial intelligence systems in audit procedures of modern mining production (problems of solving problems of modern mining production using multi-agent systems) // Mining information and analytical bulletin (scientific and technical journal). 2017. No. S23. pp. 134-139.
20. Petrov Yu. S., Sokolov A. A., Raus E. V. Mathematical model of assessment of technogenic damage from the functioning of mining enterprises // Sustainable development of mountain territories. 2019. Vol. 11. No. 4. pp. 554-560.
УДК 504.55.054:622(470.6)
ПЕРСПЕКТИВЫ РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЯ ПРИ ДОБЫЧЕ
ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ
В.И. Голик
Определены причины ослабления сырьевой базы промышленности и актуальность освоения новых технологий добычи металлов. Представлены результаты анализа освоения запасов рудных месторождений в сопоставлении с мировой практикой. Дано обоснование возможности упрочнения минерально-сырьевой базы производства цветных металлов за счет вовлечения в эксплуатацию некондиционного сырья.
Ключевые слова: металл, сырьевая база, технология, запасы, руда, месторождение, сырье, кондиция.
Общечеловеческие процессы современности увеличивают потребности промышленности в металлах и стимулирует поиски новых технологий их производства [1 - 3]. Совершенствование технологий добычи и обогащения руд осуществляется с учетом состояния запасов рудных месторождений.
Состояние сырьевой базы цветной металлургии России характеризуется таблице 1.
Ряд месторождений не разрабатываются по причине отсутствия рентабельных технологий. В хвостах обогащения нередко оказывается до половины содержащихся в рудах металлов (рис. 1) [4 - 6].
Таблица 1
Запасы и добыча цветных металлов в России
Металлы Запасы, млн. т Добыча, тыс. т Доля в мире, %
Цинк 60 390 2
Свинец 8 156 4
Никель 7 310 14
Медь 58 741 4
Титан 118 89 1
Вольфрам 0,2 3,3 3
Олово 0,78 0,6 0,2
Молибден 1070 3,2 1
олово - 35 и 58
вольфрам -30 и 50
цинк - 26 и 47
свинец - 23 и 39 молибден - 19 и 53 медь - 13 и 36
никель- 10 и 25
Рис. 1. Доля неизвлеченных металлов, среднее и максимальное
значения, %
Извлечение целевых металлов из руд достигает 80 %, а попутных металлов - в пределах 10.. .30 % [7 - 8].
Хвосты обогащения руд месторождений НГМК содержат промышленные концентрации драгоценных и редких металлов [9]. На Тырныауз-ском вольфрамово-молибденовом месторождении при кондиции 0,1 % триоксида вольфрама в хвостах его содержание превышает 0,04. Более половины хвостов имеют промышленное содержание молибдена.
Для упрочнения сырьевой базы металлургии осваиваются технологии переработки некондиционного сырья выщелачиванием металлов, в том числе:
- медь: кучное выщелачивание (Свердловская и Мурманская область, Красноярский край);
- никель-кобальт: кучное выщелачивание (Мурманская область, Красноярский край);
- цинк: кучное выщелачивание (Свердловская область);
- олово: кучное выщелачивание (Свердловская область);
- вольфрам: кучное выщелачивание (Бурятия, Забайкальский край);
- молибден, уран: подземное и кучное выщелачивание (Читинская область) ;
- титан: скважинное выщелачивание (Забайкальский край).
Техногенными месторождениями являются хранилища хвостов
обогащения Гайского, Норильского, Салаирского и др. ГОК; шлаки металлургических заводов - Среднеуральского, Электроцинка, Печенганикеля, Североникеля; некондиционные руды Гайского, Сибайского и др. ГОК.
Основной причиной слабых темпов освоения металлической базы является отставание возможностей переработки руд от возможностей их добычи.
Опыт решения проблем извлечения металлов выщелачиванием включает в себя положения:
- при обосновании целесообразности геотехнологии эффективность ее применения следует оценивать с учетом ценности металлов, не только извлекаемых из балансовых запасов, но и теряемых при традиционной технологии руд;
- эффективность использования минеральных ресурсов зависит от комбинирования традиционных технологий подземной добычи руд геотехнологиями;
- применение технологий с выщелачиванием позволяет извлечь из ранее теряемых запасов до 70 % металлов, что повышает полноту использования недр;
- извлечение металлов снижает необходимость вовлечения в эксплуатацию новых месторождений с сохранением экологии среды обитания.
Метод выщелачивания металлов объединяет группу технологий, позволяющих разрабатывать месторождение даже в не доступных для традиционных технологий условиях [10 - 11].
Вариант шахтного блокового выщелачивания руд представлен на
рис. 2.
Рис. 2. Подземное блоковое выщелачивание металлов: а - план и разрез;
б - деталь орошения руды; 1 - штрек; 2 - раствороприемник; 3 - отрезная щель; 4 - отрезной восстающий; 5 - руда; 6 - рудоспуски; 7 - штрек; 8 - растворопровод; 9 - скважины для подачи раствора; 10 - восстающие; 11 - выпускные выработки
Участок кучного выщелачивания представлен на рис. 3.
Рис. 3. Участок кучного выщелачивания металлов
Схема скважинного выщелачивания представлена на рис. 4.
3 4 | з
Рис. 4. Скважинное выщелачивание: 1 - рудное тело; 2 - цех переработки растворов; 3 - подающие раствор скважины; 4 - выдающая раствор скважина
Целью совершенствования горного предприятия может быть перевооружение производства с комбинированием традиционных и новых технологий по схеме рис. 5:
Рис. 5. Выщелачивание металлов из некондиционного сырья: 1 - куча; 2 - блок выщелачивания; 3 - отвал; 4-активатор;
5, 6, 7, 8 - группаподготовки; 9,10,11 - группа сорбции-десорбции;
12-16 - вспомогательная группа; 17 - отстойник
Вопросы освоения технологий с выщелачиванием металлов из отходов горно-металлургического передела решаются с учетом условий размещения предприятий по критерию минимизации ущерба окружающей природной среде [12 - 16].
Обладая крупнейшими запасами руд металлов, Россия не гарантирует себе минерально-сырьевую национальную безопасность. Большая часть благородных металлов добывается попутно, а добыча редких металлов не удовлетворяет запросов промышленности.
Выводы
Состояние сырьевой базы промышленности может быть улучшено путем освоения перспективных технологий добычи металлов за счет вовлечения в эксплуатацию некондиционного сырья.
При добыче металлов наблюдается тенденция развития способов извлечения металлов выщелачиванием.
Список литературы
1. Efficiency gains when using activated mill tailings in underground mining / V. S. Brigida [and others] // Metallurgist. 2023. Vol. 67. Nos. 3-4. DOI: 10.1007/s11015-023-01526-z.
2. Технико-экономическая оценка эффективности блочного подземного выщелачивания урана из бедных руд Стрельцовского рудного поля / А.А. Морозов, АП. Смагин, Г.Ф. Безносов, А.Н. Юртаев // Горный журнал. 2013. № 8-2. С.78-84.
3. Technology for nonwaste recovery of tailings of the mizur mining and processing plant / V. I. Golik [and others] // Metallurgist. 2023. Vol. 66. Nos. 11-12. Р. 1476-1480. DOI: 10.1007/s11015-023-01462-y.
4 Комащенко В.И., Васильев П.В., Масленников С.А. Технологиям подземной разработки месторождений КМА - надежную сырьевую основу // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2016. Вып. 2. С.101-114.
5. Sinclair L., Thompson J. In situ leaching of copper: Challenges and future pro spects // Hydrometallurgy. 2015. Т.157. Р. 306-324.
6. Prospects for return of valuable components lost in tailings of light metals ore processing / V. I. Golik [and others] // Metallurgist. 2023. Vol. 67. Nos. 1-2. pp. 96-103. DOI: 10.1007/s11015-023-01493-5.
7. Ляшенко В.И., Франчук В.П., Кислый Б.П. Модернизация технико-технологического комплекса уранодобывающего производства // Горный журнал. 2015. №1. С.26-32.
8. Морозов А. А., Яковлев М. В. Вовлечение в переработку забалансовых урановых руд, образовавшихся при освоении месторождений Стрельцовского рудного поля // ГИАБ. 2016. №12. С. 174-181.
9. Секисов А. Г., Шевченко Ю. С., Лавров А. Ю. Перспективы использования шахтного выщелачивания при разработке золоторудных месторождений // ФТПРРМПИ. 2016. №1. С.110-116.
10. Валиев Н.Г., Головырин С.С., Макаров В.В. К вопросу об использовании систем искусственного интеллекта в процедурах аудита со-
временного горного производства (проблематика решения задач современного горного производства с использованием мультиагентных систем) // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2017. № S23. С. 134-139.
11. Ляшенко В.И., Франчук В.П., Кислый Б.П. Модернизация технико-технологического комплекса уранодобывающего производства // Горный журнал. 2015. №1. С.26-32.
12. Геоэкологическая оценка эффективности защиты окружающей среды и природоохранительных мероприятий при подземной добыче угля/ Н.М. Качурин, Г.В. Стась, С.З. Калаева, Т.В. Корчагина // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. Вып. 3. 2016. С.62-79.
13. Probing specific oxides as potential supports for metal/oxide model catalysts: Mgo(111) polar film / G.S. Grigorkina [and others] // Solid State Communications. 2017. Vol. 257. Р. 16-19.
14. Spectral-temporal features of seismic loadings on the basis of strong motion wavelet database / V.B. Zaalishvili, D. Melkov, A.S. Kanukov, B.V. Dzeranov // International Journal of GEOMATE. 2016. Vol. 10. No. 1. Р. 16561661.
15. Zaalishvili V.B., Melkov D.A. Reconstructing the Kolka surge on September 20, 2002 from the instrumental seismic data // Izvestiya, Physics of the Solid Earth. 2014. Vol. 50. No. 5. Р. 707-718.
16. Грязев М.В., Качурин Н.М., Стась Г.В. Аэрогазодинамические процессы и аэрологическая безопасность при подземной добыче полезных ископаемых: монография. Тула: Изд-во ТулГУ, 2018. 266 с.
Голик Владимир Иванович, д-р техн., наук, проф., [email protected], Россия, Москва, Московский политехнический университет
PROSPECTS FOR RESOURCE CONSERVATION IN THE EXTRACTION OF NON-FERROUS METALS
V.I. Golik
The reasons for the weakening of the raw material base of the industry and the relevance of the development of new technologies for the extraction of metals are determined. The results of the analysis of the development of reserves of ore deposits in comparison with world practice are presented. The substantiation of the possibility of strengthening the mineral resource base of non-ferrous metals production by involving substandard raw materials in operation is given.
Key words: metal, raw material base, technology, reserves, ore, deposit, raw materials, condition.
Golik Vladimir Ivanovich, doctor of technical sciences, professor, [email protected], Russia, Moscow, Moscow Polytechnic University
Reference
1. Efficiency gains when using activated mill tailings in underground mining / V. S. Brigida [and others] // Metallurgist. 2023. Vol. 67. Nos. 3-4. DOI: 10.1007/s11015-023-01526-z.
2. Technical and economic assessment of the effectiveness of block underground leaching of uranium from poor ores of the Streltsovsky ore field / A. A. Morozov, A. P. Smagin, G. F. Beznosov, A. N. Yurtaev // Mining Journal. 2013. No. 8-2. pp.78-84.
3. Technology for non-waste recovery of tailings of the mizur mining and processing plant / V. I. Golik [and others] // Metallurgist. 2023. Vol. 66. Nos. 11-12. pp. 1476-1480. DOI: 10.1007/s11015-023-01462- y.
4 Komashchenko V.I., Vasiliev P.V., Maslennikov S.A. Technologies for underground mining of KMA deposits - a reliable raw material base // The history of Tula State University. Earth Sciences. 2016. Issue. 2. pp.101-114.
5. Sinclair L., Thompson J. In situ leaching of copper: Challenges and future prospects // Hydrometallurgy. 2015. Vol.157. pp. 306-324.
6. Prospects for the return of valuable components lost in tailings of light metals ore processing / V. I. Golik [and others] // Metallurgist. 2023. Vol. 67. Nos. 1-2. pp. 96-103. DOI: 10.1007/s11015-023-01493-5
7. Lyashenko V.I., Franchuk V.P., Kislyi B.P. Modernization of the technical and technological complex of uranium mining production // The publishing house "Ore and metals". Mining magazine. 2015. No.1. pp.26-32.
8. Morozov A. A., Yakovlev M. V. Involvement in the processing of trans-lance uranium ores formed during the development of deposits of the Streltsovsky ore field. GIAB. 2016. No.12. pp. 174-181.
9. Sekisov A. G., Shevchenko Y. S., Lavrov A. Y. Prospects for the use of mine leaching in the development of gold deposits. FTPRMPI. 2016. No.1. pp.110-116.
10. Valiev N.G., Golovyrin S.S., Makarov V.V. On the use of artificial intelligence systems in audit procedures of modern mining production (problematics of solving problems of modern mining production using multi-agent systems) // Mining information and analytical bulletin (scientific and technical journal). 2017. No. S23. pp. 134-139.
11. Lyashenko V.I., Franchuk V.P., Kislyi B.P. Modernization of the technical and technological complex of uranium mining production // The publishing house "Ore and metals". Mining magazine. 2015. No.1. pp.26-32.
12. Geoecological assessment of the effectiveness of environmental protection and environmental protection measures in underground coal mining/ N.M. Kachurin, G.V. Stas, S.Z. Kalaeva, T.V. Korchagina // The history of Tula State University. Earth Sciences. Issue 3.2016. Pp.62-79.
13. Probing specific oxides as potential supports for metal/oxide model catalysts: Mgo(111) polar film / G.S. Grigorkina [and others] // Solid State Communications. 2017. Vol. 257. pp. 16-19.
14. Spectral-temporal features of seismic loadings on the basis of strong motion wavelet database / V.B. Zaalishvili, D. Melkov, A.S. Kanukov, B.V. Dzeranov // International Journal of GEOMATE. 2016. Vol. 10. No. 1. pp. 1656-1661.
15. Zaalishvili V.B., Melkov D.A. Reconstructing the Kolka surge on September 20, 2002 from the instrumental seismic data // Izvestiya, Physics of the Solid Earth. 2014. Vol. 50. No. 5. pp. 707-718.
16. Gryazev M.V., Kachurin N.M., Stas G.V. Aerogasodynamic processes and aero-logical safety in underground mining: monograph. Tula: TulSU Publishing House, 2018. 266p.
УДК 622.062
МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ТОРКРЕТ-БЕТОННОГО КРЕПЛЕНИЯ ШАХТНЫХ СТВОЛОВ, ПРОЙДЕННЫХ СПОСОБОМ БУРЕНИЯ
М.С. Плешко, О.Д. Голембо
Расширение области применения торкрет-бетонной крепи может быть обеспечено при переходе на технологию проходки стволов способом бурения, которая обеспечивает точные размеры поперечного сечения ствола, а также гладкую, ненарушенную породную поверхность вертикальной выработки. Вместе с тем сдерживающим фактором применения этого способа является обеспечение устойчивости незакрепленных стенок ствола до возведения крепи и комплексная механизация процесса крепления, который при применении традиционных решений требует навески полка и использование ручного труда. Решением этой проблемы является внедрение безлюдной аддитивной технологии сооружения вертикальных стволов бурением, базирующейся на применении роботизированных и автоматизированных комплексов. Обоснование параметров аддитивной технологии необходимо осуществлять с учетом фактического профиля стенок ствола, неоднородности и трещиноватости пород околоствольного массива. На основании принятых решений разработана методика определения параметров крепи и аддитивной технологии ее возведения. В зависимости от значения геомеханического рейтинга устойчивости ЕМЯ определяются класс бетона, толщина крепи и расход фибры, при этом в породах I - III категорий нанесение крепи осуществляется по схеме торкретирования, а в породах IV - V категорий используется аддитивная технология (3D-печать) с возведением оболочки необходимой толщины.
Ключевые слова: ствол, породный массив, бурение, торкртет-бетон, крепление, несущая способность.
Введение
В шахтном и подземном строительстве все более широкое применение находит крепь из торкрет-бетона. Исключением являются вертикальные стволы рудников, где преобладают монолитная бетонная и тюбинговые крепи, которые характеризуются высокой стоимостью (особенно последняя) и трудоемкостью возведения.
Расширение области применения торкрет-бетонной крепи может быть обеспечено при переходе на технологию проходки стволов способом бурения, которая обеспечивает точные размеры поперечного сечения ство-
