Перспективы совершенствования системы разработки подэтажного обрушения с торцовым выпуском руды Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

 © М.Б. Кузьмин, 2003

УАК 622.026.7

М.Б. Кузьмин

ПЕРСПЕКТИВЫ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ СИСТЕМЫ

РАЗРАБОТКИ ПОАЭТАЖНОГО ОБРУШЕНИЯ

С ТОРЦОВЫМ ВЫПУСКОМ РУЛЫ

В настоящее время актуальной проблемой является создание и внедрение более совершенных вариантов систем разработки и средств механизации, способных обеспечить поддержание и постоянное улучшение техникоэкономических показателей по добыче и переработке руды в непрерывно усложняющихся горногеологических условиях [1]. Этим требованиям на передовых зарубежных рудниках отвечают варианты систем подэтажного обрушения с торцовым выпуском руды. В мировой добыче постоянное увеличение удельного веса систем с торцовым выпуском руды сопровождается улучшением технико-экономических показателей добычи руды. Так, например, в Швеции совершенствование техники и технологии на железных рудниках осуществляется

при применении системы разработки подэтажных штреков с торцовым выпуском руды, в том числе, на передовом по технической оснащенности и технологии руднике Кируна. Конструктивные параметры системы, обеспечивающие улучшение технико -

экономичес-ких показателей очистной выемки в усложняющихся горно-геологических условиях рудника Кируна представлены на рис. 1. Совершенствование конструктивных параметров системы разработки, техники, технологии и улучшение технико-экономичес-ких показателей разработки на руднике Ки-руна представлены в табл. 1.

Простота и соответствие параметров систем разработки геологическим условиям используемых технических средств и технологии выемки запасов в це-

лом создают условия, усиливающие свойства систем разработки и раскрывающие их возможности и особенности самоходной техники. Возможности систем разработки и особенности очистной выемки в период прогрессивно развивающейся техники и технологии улучшают процессы горного производства в нужном направлении планирования целей, обеспечивающиеся параметрами производительности одного очистного забоя Огв., т/см.

Важнейшим конструктивным параметром систем разработки с торцовым выпуском руды является величина сечения горных выработок [2]. В условиях постоянного совершенствования технических средств и технологии разработки на горные возможности рудных месторождений оказывает особое влияние выбор площади поперечного сечения горных выработок, который должен зависеть от целей и задач горного производства. Так, в ИПКОН РАН разработана номограмма определения величины сечения горных выработок в период прогрессивно развивающихся технических средств и технологии подземной разработки [3].

Для обеспечения планирова-

Таблица 1

ПУТИ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ СИСТЕМЫ ПОАЭТАЖНОГО ОБРУШЕНИЯ С ТОРЦЕВЫМ ВЫПУСКОМ РУЛЫ

Основные показатели и характеристики используемого самоходного оборудова-Таблица 4 ния Годы

начало 1960г. начало 1980гг. начало 1990г.

ПроИ^ЩЙГШнМЙ? (ШУЖтАИ 18чист-ЛО1 ■ КБАРИ1НЫХ ПАМ (АЛА ВЫРА БО1ОК СЬЧЬНИА 6-7М2)

ноСтыемк Фирма-слип Произвомитешыюсть тру проходке, м3/ч-см. Производительность под Емкость да ковшаих м3 зетмного ря. М надв ощность игателя, кВт 20 ВВ34 машинный 4 Шири ковшг на , м Усилий -отрыва, кН25 - 90Ради-ус по-45воро-та, м М м ск I (акси- альная >-рость, м/час 00ВВ1бо'Я*е поднятым 60*ов5вов5€м Угш вор гр по- та, д.

бйе^т/ЧэСУ.» С0А Пр^лиДйТерЬШСТНя» дн ' 0,78 * ого очистн )го 28,1 10 421 1,2 2 3550 - 80 2,8 - 90 и Же 9 0

заЭкв<5пвм тсм, т/сут Применяемое1 ррцш о( СТ 500 НЕ ДиаМеГрОйважин, шпур ¡орудованш 0,7 >в, Фк^^мм 6 Перфор, 22,1 31,6 30 - 800 поры, бу ;ар1тКк 35 4 42 ровые 0,8 1,2' 0 7 1 сор Мер! п 0 дро- орйми 763,86 БК; бур: 19 5000 ильные устано 1,1* 78 -1-175 вки 8 0

ПДмеряемгоКлвррузочн оЙЕрудоиание Г{)£йс10оДъемность, т ВДэамОтры системы раз1 о-доставоч! 0,76 )аботК26 ое 38,1 29,4 1,86,4 6,3 1,2 1,2 2 2 46 6 -46 2 3,9 4,2 9,6 8,1 до1193 1,93 8 6 0 0

СеЧзнифвЫреромоким2 Ь - 62 0,8 49,2 6 - 7 8 -516 1,2 1245 16-1 4 8 4,2 1,8 18-24 и более 9 0

Удезьныр>]р США выраб КщеплениАвыработок НБТ-1Д оток, м/100( 0,76 0,76 т 25,4 де 38,1 ,6 - 6,5 ревянное 5,1 1,2 1,2 2 3,5 -штанги. 37,5 4,5 се3ка8 3,25 9Штанги определяю 2,9 - 3,4 болт>183)епер щими,8апряж ами, 8 ение 8 5

Высетвоюдиажа, м = 7,5 - 9,0 12 - 22 27 ||

Таблица 2 [4]

ЖЕтштттшшёшшттшвРо выпуска рулы

1 ип бурильных ус-р|(

папоольшая

. 1л0щадь сечения ооу-у^ёовные обозначения

У!

ановок. выпускае'

словиЯ непрерывн мых *сериг

е

ени

“высота- _

ОСТИ ИСТ'_ .

ости 3о^рузки г0 ^ г щ/е собразова ?ЩИХ /З выпус Р; Ш^4 2 - 3 етр СК^^ОЖИН 25 -35;’ d = Ш/2 а скв^т^ЕО/н

= ( 0,15-0.2)

ширина

я руды ■ } ния. м

буре-

риваемого забоя. м ..

rD- ширина выпускного отверстия, м;

Ус.

БК-2П УБН-2П

7(оВБШн2бёерывн

УБШ-221П

Усл°УиЯи -2СкЛРЧ|К

де К^УскОР- Л^зыход

4,0

РУДы ПД^

«е в отбитой р кных отверстий

10 - макч/мальныи размер куска руды, м;

К - коэффициент проходимости руды, дол/ ед. R - размер кондиционного куска руды, м.

Ш - лб-^и^ на/меньиего сопротивления, м.

( УБШ-312)

W

Р|циов!Л|Ьны1й диам.'

УБШ-532)У/0 М|к<уМ|Л1зн01Я)Длин УБА l

)r

:5-35

W/Al

7,2

8,0

8,6

8,0

8-22 ■ ^¡6-40 '

^пр

ны, мм.

льно догуст/мая длина скважин, обеспечивающая 50рошее каЧество дроблен/я,м.

’ ква '

Al искривление скважины на 1м ее длины, м/м.

d

Таблица 3

ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ВАРИАНТОВ СИСТЕМ РАЗРАБОТКИ ПОЛЭТАЖНОГО ОБРУШЕНИЯ С ТОРЦОВЫМ ВЫПУСКОМ РУЛЫ ОБЕСПЕЧАТ:

1. Увеличение в 2-4 раза площади сечен/я выработок и снижения за-

трат на крепление, позволяющих более целесообразно использовать процесс БВР, торцовый выпуск руды и рациональное примене-

ние и /спот-зопан/е самоходных погрузочно доставочных машин

2. Оперативное управление технологическим/ процессам/ / парамет-

рам/ в режиме заданного времен/ ( суток, часа, минут ).

3. Постоянное повышение техн/ко-эконом/ческ/х показателей.

4. Варьирование производительностью одного очистного забоя по гор-

ным возможностям.

5. Решение задач сочетания массовой валовой добыч/ руды селектив-

ной выемкой по сортам / видам металлов

6. Эффективное управление горным давлением, соответствующего оп-

тимальному перемещению очистного забоя.

7. Создание более совершенных конструкций / модификаций вариантов

систем разработки в связи с:

а) этапам/ технического переоснащен/я;

б) прогнозом геолого-технолог/ческого картирования методам/ геометр/-

зац// недр.

ка руды соответствующие параметры системы необходимо определять по расчетным формулам табл. 2 [4].

Достижения п/онерных целей / задач торцового выпуска руды / возможности системы подэ-тажного обрушен/я в условиях постоянного совершенствования техник/ / технолог// горного производства [5, 6, 7, 8, 3] успешно реализованы на зарубежных рудниках, где достигнута высокая техническая оснащенность / механизация очистной выемк/.

На отечественных рудниках целесообразно использовать реализацию опыта, напр/мер, использование перспектив совершенствования технических средств / технолог/ подземной разработки, заключающихся в выявленных возможностях (табл. 3) при торцовом выпуске руды, позволяющих точно осуществлять очистную выемку в нужном направлен// планирования целей

В основных странах - производителях горного оборудования (США, Канады, Герман//, Швеции, Финляндии) экономическую политику направляют на составление прогноза технического уровня научно-технического прогресса, позволяющего одновременно координировать интенсивность добыч/ руды в том числе по сортам / видам металлов, процессы горного производства / особенности применяемого оборудования в направлен// планирования целей. Одним /з главных направлений разработки ценных руд на больших глубинах является создание / внедрение мощных малогабаритных машин с

н/я целей непрерывности выпус-

реоснащен// подземных рудников [9].

Существует возможность внедрения гибкой системы оперативного управления технологическим/ процессам/ / параметрам/. Это позволило расширить в Швец// область применения систем разработки подэтажного обрушен/я с торцевым выпуском руды в масштабе страны до 80% при добыче железных руд / 100% использован// самоходного оборудования.

Для настоящего времен/ характерна реализуемость гибкой системы оперативного управле-

автономным приводом для использования в выработках сечен/ем до 6-7 м2. Данные о малогабаритных погрузочно-

доставочных машинах представлены в табл. 4 [9], которые с успехом используются на глубинах до 1700-2300 м на рудниках Замбии, Канады, США, где торцовой выпуск оптимально сочетается с /х применением, обеспечивающих увеличение безопасности.

Сопоставимость результатов добыч/ железной руды системой подэтажного обрушен/я на шведских / отечественных рудниках цветной металлург// применяющих самоходное оборудование / прогноз подземной добыч/ по рудникам б. СССР представлен на графиках 1-4 (р/с. 2). На графиках р/с. 2 указываются этапы освоения самоходной техник/, требующие особого внимания для повышения эффективности подземных рудников [10].

Нам/ обобщены, проанализированы / даны оценки опыта внедрения, освоения / совершенствования / применения И использования ПДМ на отечественных / зарубежных рудниках [2]. Установлены тенденции дальнейшего повышения эффективности подземной разра-

ботки [11], которые позволил/ определить задач/ этапов совершенствования технолог// / показателей добыч/, выявить особенности факторов, возможности систем разработки / /х значимость.

Специфика факторов / /х значимость на каждом /з этапов необходимы для правильной оценки эффективности применения / использования особенностей самоходной техник/, необходимых для совершенствования / внедрения системы подэтажного обрушен/я с торцевым выпуском руды на отечественных рудниках все более зависящему от мобильности технологического оборудования. Существенным признаком мобильности самоходного оборудования является создание / внедрение гибкой системы оперативного управления технологическим/ процессам/ / параметрам/ в режиме заданного времен/ (смены, часа, минут). Применение самоходного оборудования в режиме заданного времен/ составляет самую сущность использования новейшей дорогостоящей техник/ при пе-

н/я технологическим/ процессами / параметрам/ в режиме заданного времен/. С этой целью вы/ск/вается возможность снижения удельного расхода выработок. Более того, установлено, что при удельном расходе выработок 1-2 м на 1000 т при эффективном применении / использован// оборудования себестоимость добыч/ 1 т руды И производственная мощность на подземном руднике могут не уступать достигнутым на открытых работах [12].

В настоящее время уже существует возможность снижения расхода выработок до 1,5-2,9 м на 1000 т при высоте этажа 70150 м / мощности залеж/ 60-80 м / более.

Для эффективного применения самоходного оборудования есть возможность создан/я более совершенных конструкций И модификаций вариантов систем разработки подэтажного обрушен/я с торцовым выпуском руды, где преобладают прямолинейные участки / такая трассировка транспортного пут/ при объединении блоков выемочной панели, которые согласуются с прогнозом геометр/заци/ недр / этапам/ технического переоснащен/я, зависящих от ценности добываемой руды / видов металлов, позволяющих планировать

Рис. 1. Изменение параметров системы подэтажного обрушения на руднике Кируна, влияющих на производительность одного очистного забоя по горным возможностям

объемы и интенсивность добычи.

Выполненный анализ развития горных работ на передовых горных предприятиях мира указывает на особое внимание к площади сечения горных выработок, позволяющих гибко, оперативно создавать условия для применения самоходного погру-зочно-доставочного оборудования. При эффективном применении дорогостоящих самоходных погрузо-доставочных машин использование их особенностей для добычи руды по сортам и видам металлов, обладающих разным объемным весом, например, при добыче железных руд в Швеции, явилось одним из направлений технической политики при задействовании грузоподъемности ковша на подземных рудниках.

Определение площади сечения и ширины горных выработок для эффективного использования ПДМ стало одной из определяющих тенденций при установлении скорости и времени их

движения в технологических схемах доставки с определенной трассировкой транспортного пути, учитывающих интенсивность добычи руды. Определение через грузоподъемность ковша сортности руды посредством датчиков с целью регулирования процесса добычи по сортам и видам металлов в разные рудоспуск/ позволяет устанавливать оптимальные скорости движения. Навигационные системы создают возмож-

ность развивать оптимальные скорости и маневренность в ограниченной ширине выработок и также учитывать интенсивность добычи руды при определенном покрытии дорог путем внедрения часовых механизмов, устанавливающих время цикла погрузки, доставки, разгрузки, что расширяет технический уровень возможностей системы подэтажного обрушения оптимально сочетающихся с габаритами ПДМ и повышением безопасности очистных работ.

Существующие возможности внедрения гибкой системы оперативного управления технологическими процессам/ и параметрам/ на отечественных рудниках (все более зависящих от такой трассировки пути, где преобладают прямолинейные участки при объединении выемочных панелей в блоки), создают условия гибкого обуривания забоев площадью 6-60 м2 бурильными установкам/ (табл. 5).

Самую сущность использования дорогостоящей техники при переоснащении подземных рудников составляют особенности признаков самоходной техники, создающих условия для гибкой системы оперативного управления технологическими процессами и параметрам/ в режиме заданного времени.

Выводы

1. Перспективы совершенствования вариантов системы по-

Рис. 2. Сравнительное распределение добычи руды на подземных рудниках с применением системы подэтажного обрушения с торцевым выпуском руды и самоходным оборудованием: 1-Удельный вес в объеме подземной добычи на железных рудниках Швеции системы с торцевым выпуском руды; 2 - удельный вес в добыче железной руды на подземных рудниках б. СССР системой подэтажного обрушения с торцевым выпуском руды; 3 - добыча руды на отечественных подземных рудниках цветной металлургии с использованием самоходного оборудования (по данным С.В. Макарова и Е.И. Курчука [13]); 4 - добыча руды на Шведских железнорудных подземных рудниках с использованием самоходного оборудования

дэтажного обрушения с торцовым выпуском руды заключаются в возможностях рационального использования соответствующих технических средств, технологии подземной разработки и производительности одного очистного забоя.

2. Совершенствование технологических процессов, параметров и технических средств очистной выемки целесообразно устанавливать варьированием производительностью одного очистного забоя Огв., тыс. т.

3. Использование более совершенных буровых кареток предопределяет управление новейшей дорогостоящей погрузо-доставочной техникой, повышающих горные возможности системы разработки.

1. Агошков М.И, Иофин С.Л, Будько А.В. и др. Обобщение опыта и оценка перспектив широкого применения систем разработки с торцовым выпуском руды. Горный журнал, 198з, №6.

2. Кузьмин М.Б. Новейшие тенденции изменения сечения горных выработок на подземных рудниках и шахтах для совершенствования технологии и техники. Сб. «Повышение эффективности разработки жильных месторождений». -М., ротапринт ИПКОН РАН, 2001, С.110-116.

3. Каплунов Д.Р, Барон Л.И, Будько А.В, Воронюк А.С., Юков В.А, Блюм Е.А. Научные основы технического перевооружения подземных рудников. Изд-во «Наука». - М.,

1983. Глава 6,7, С.106-163.

4. Будько А.В. Автоматизация очистных работ. - М., «Недра», 1964, С. 92-96.

5. Будько А.В, Бурцев Л.И. Управление кусковатостью при высокопроизводительных системах разработки. «Научные проблемы вскрытия и разработки месторождений по-

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

лезных ископаемых». Изд-во АН СССР, - М., 1959, С. 304315.

6. Агошков М.И, Будько А.В, Арутюнов КГ, Богданов Г.И., Кривенков Н.А. Анализ систем разработки рудников Криворожского бассейна. Изд-во АН СССР. Ин-т горного дела им. А.А .Скочинского. - М., 1963.

7. Бронников Д.М, Замесов Н.Ф., Богданов Г.И. Разработка руд на больших глубинах. Изд-во «Недра». - М., 1982.

8. Будько А.В. Резервы совершенствования систем подземной разработки рудных месторождений в сб. «Совершенствование технологии и управления производством при подземной разработке руд». Ротапринт ИПКОН АН СССР.

1984, С. 94-108.

9. Кузьмин М.Б. Опыт передовых рудников по совершенствованию технологии подземной добычи руд. Сб. «Научно-технические проблемы комплексного освоения недр».

- М.: ротапринт ИПКОН АН СССР, 1987. С. 41-45.

10. Отчет о научно-исследовательской работе «Повышение эффективности системы разработки с торцовым

выпуском руды на базе совершенствования ее конструктивных элементов и технологических модификаций». - М.: ИПКОН АН СССР, 1985.

11. Кузьмин М.Б. Этапы освоения самоходной техники при подземной разработке руд. Сб. «Методические принципы проектирования горных предприятий при комплексном освоении месторождений». - М.: ИПКОН РАН, 1992, С.177-180.

12. Хедберг Б. Подземная добыча руд большими камерами как альтернатива открытой разработки. «Глюкауф». 1982, №17. С. 23-27.

13. Макаров С.В., Курчук Е.И. Фактор времени в прогнозах горных работ на подземных рудниках. В сб. «Совершенствование технологии и управления производством при подземной разработке руд». - М.: ротапринт ИПКОН АН СССР, 1984. С. 78-84.

14. Развитие техники подземных рудников СССР на 1976-1990гг. АН СССР, ИФЗ им. О.Ю.Шмидта. - М., 1975.

15. Развитие технологии добычи полезных ископаемых на подземных рудниках СССР до 1990г. АН СССР, ИПКОН.

- М.: 1978.

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ

Кузьмин М.Б. — ИПКОН РАН.

Файл:

Каталог:

Шаблон:

Заголовок:

Содержание:

Автор:

Ключевые слова: Заметки:

Дата создания:

Число сохранений: Дата сохранения: Сохранил:

Полное время правки: Дата печати:

При последней печати страниц: слов: знаков:

КУЗЬМИН

G:\По работе в универе\2003г\Папки 2003\GIAB4_03

C:\Users\Таня\AppData\Roaming\Microsoft\Шаблоны\Normal.dotm

миша

Красавин

26.03.2003 11:19:00 8

07.11.2008 23:31:00 Таня

29 мин.

08.11.2008 0:02:00

5

2 683 (прибл.)

15 297 (прибл.)