Научная статья на тему 'Пути повышения эффективности технологии подземной разработки урановых залежей Стрельцовского рудного поля'

Пути повышения эффективности технологии подземной разработки урановых залежей Стрельцовского рудного поля Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

CC BY
147
40
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по энергетике и рациональному природопользованию , автор научной работы — Лизункин В. М., Подопригора В. Е., Овсейчук В. А.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Пути повышения эффективности технологии подземной разработки урановых залежей Стрельцовского рудного поля»

© В.М. Лизункин, В.Е. Подопригора, В.А. Овсейчук, 2002

УДК 553.495

В.М. Лизункин, В.Е. Подопригора, В.А. Овсейчук

ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕХНОЛОГИИ ПОДЗЕМНОЙ РАЗРАБОТКИ УРАНОВЫХ ЗАЛЕЖЕЙ СТРЕЛЬЦОВСКОГО РУДНОГО ПОЛЯ

■тршьцовское рудное поле, которое ІлЯЧся объектом работ АООТ ■«ПпГХо», входят 19 основных урановых и молибденово-урановых месторождений, являющихся уникальными по запасам и содержанию полезных компонентов. Месторождения характеризуются разнообразными типами входящих в их состав рудных залежей, отличающихся высокой сложностью строения. Рудные тела, отнесенные к категории средней мощности и мощных и составляющие около 30% от общих запасов, имеют форму крутопадающих рудных столбов и штокверкоподобных залежей с высоким коэффициентом рудоносно-сти. Их средняя мощность превышает 5 м. Остальная часть запасов локализована в жилообразных рудных телах.

Руды месторождений в большей мере относятся к категории неустойчивых вследствие их приуроченности к тектоническим нарушениям. Руды штокверкоподобных залежей характеризуются преимущественно средней устойчивостью. Вмещающие породы вне зон тектонических нарушений обладают в целом средней устойчивостью. Ранее на подразделениях АООТ «ППГХО» применяли несколько систем разработки, в том числе и с массовой отбойкой руды в различных вариантах, доля которых в 80-е года достигала 40% от общего объема добычи. К настоящему моменту объем добычи руды системами с массовой отбойкой снизился до 5%, а система с нисходящей слоевой выемкой и твердеющей закладкой практически вытеснила другие системы разработки. Система разработки с нисходящей слоевой выемкой и твердеющей закладкой имеет свои достоинства. В частности, ее применение обеспечивает не только высокую полноту выемки запасов рудных тел за счет прослеживания их контуров и ответвлений очистными заходками, но и радонобезопасность работ. При этом одновременно с отработкой запасов месторождения производится его доразведка.

Одним из основных недостатков системы является значительное разубо-живание, величина которого, в зависимости от мощности рудного тела, варьируются в широких пределах, составляя в среднем 27 % при массовом применении на доставке руды погрузочнотранспортных машин типа ПТ-4 (МПДН-1). К другим существенным недостаткам следует отнести низкую производительность труда, составляющую по забойной группе 12,2 м3/чел.-см. при средней производительности блока 1800 м3/мес. и высокую себестоимость очистных работ, в структуре которой доля затрат на закладку, в частности, весьма высока и составляет около 40 %. В связи с этим целесообразность применения дорогостоящей и низкопроизводительной системы с нисходящей слоевой выемкой и твердеющей закладкой ограничивается отработкой участков залежей с богатыми рудами.

Применение на подразделениях АООТ «ППГХО» системы разработки подэтажных штреков со скважинной отбойкой руды и последующим погашением выработанного пространства твердеющей закладкой сопровождалось

сравнительно невысоким уровнем (до 68%) потерь руды. При этом обеспечивалась высокая производительность (блока - 3400 м3/мес, забойного рабочего - 22,4 м3/чел.-см.). Однако в настоящее время ее использование в рамках традиционной технологической схемы, предусматривающей выемку руды по простиранию залежи, ограничивается высоким (до 60%) уровнем разубоживания, негативным образом влияющего на себестоимость добычи и переработки руды. Источников разубоживания несколько. Одним из них является прихват прикон-турной зоны вмещающих пород в процессе скважинной отбойки. Однако наибольшее засорение руды обусловлено вовлечением в отбойку породных прослоев, объем которых в контурах залежей достигает 30-40%, и обрушением

ослабленных вмещающих пород вслед за выпуском руды (в особенности со стороны висячего бока залежи).

Повысить эффективность системы разработки подэтажных штреков со скважинной отбойкой и твердеющей закладкой, применяемой для выемки жильных рудных тел средней мощности, можно за счет уменьшения разубо-живания и использования более дешевых закладочных составов. Снижение разубоживания от прихвата вмещающих пород может быть достигнуто посредством разнонаправленной отбойки запасов: жилы - по простиранию, а ее апофиз - вкрест простирания рудного тела. Расчеты показывают, что такой порядок отбойки позволит уменьшить в среднем в 1,5-2 раза разубоживание руды, а также предотвратить ослабление законтурного породного массива. Кроме того, встречное взрывание скважин в стесненных условиях, сопровождаемое дополнительным соударением кусков руды, повышает качество ее дробления.

Уменьшение вероятности либо практически полное исключение обрушения вмещающих пород, являющегося в данной технологии главным источником разубоживания, может быть достигнуто (помимо предотвращения разрушения законтурного породного массива) в основном за счет применения камер с размерами, обеспечивающими высокую интенсивность очистной выемки и закладочных работ. Устойчивые параметры камеры могут быть обеспечены посредством уменьшения ее размеров по простиранию и увеличения до таких же размеров между-камерного целика. При этом выемку запасов блока целесообразно производить первичными и вторичными камерами.

Существенно снизить затраты на закладочные работы можно, по аналогии с подэтажно-камерными системами (о чем будет сказано ниже), за счет использования породобетонной закладки в первичных камерах и комбинированной - во вторичных при выемке междукамерных целиков. В последнем случае нижняя часть камеры должна быть заполнена твердеющей закладкой (например, породобетонной), а остальная ее часть - породами от проходки выработок, либо вмещающими породами, принудительно обрушенными буровзрывным способом. Отработка тонких жил, объем которых в общих запасах со-

ставляет около 20 %, осуществляется системой разработки с нисходящей слоевой выемкой и твердеющей закладкой. В настоящее время на предприятии эту систему применяют в двух вариантах: первый вариант -классический, а второй - усовершенствованный специалистами предприятия, в котором выемку нижней части запасов жилы производят стандартной очистной заходкой, а вышележащей части - с помощью транша, оформляемого по жиле в кровле пройденной заходки. При этом достигается снижение уровня разубожива-ния и затрат на закладочные работы, однако опасность ведения очистных работ с увеличением высоты забоев возрастает, а производительность труда остается низкой.

Систему разработки подэтажных штреков с закладкой выработанного пространства предлагается применять в том числе и для отработки маломощных и тонких жил. Бурение нисходящих и восходящих скважин малого диаметра или шпуров (при выемке запасов тонких жил) производят из подэтажных штреков при высоте подэтажа 10-15 м. Доставка руды на откаточный горизонт - гравитационная, на погрузке породы в вагоны возможно применение как вибропитателей, так и погрузочных машин типа ППН.

Использование в качестве закладки вмещающих пород, обрушаемых взрыванием скважинных зарядов, в том числе и «в зажиме» - в целях увеличения несущей способности закладочного массива, позволит не менее чем в 2-3 раза повысить производительность труда. В этом случае твердеющей закладкой погашают выработанное пространство, непосредственно прилегающее к днищу блока, в котором должна быть обеспечена устойчивость выработок и уменьшено выделение в них радона. В оставшейся части блока не исключается возможность применения дешевых видов закладки.

Предварительные расчеты показывают, что, в сравнении с используемыми вариантами, применение предлагаемой технологии подэтажных штреков позволит не только в 1,5-2 раза снизить уровень разубоживания при отбойке (в особенности при отработке тонких жил), но и сократить затраты на добычу руды не менее чем на 30-40%.

Существенными достоинствами предлагаемой технологии являются улучшение режима проветривания в блоке и обеспечение безопасных условий очистных работ, поскольку, во-первых - не предусматривается проведение принудительно проветриваемых тупиковых очистных выработок, а во-вторых - устраняется необходимость присутствия персонала в открытом очистном пространстве. Кроме того, проведение подэтажных выработок с вертикальным интервалом между ними 10-15 м и оформление восходящих и нисходящих скважин (шпуров) обеспечит не только качественную выемку запасов полезного ископаемого, но и достаточную доразведку рудных тел сложной морфологии при их отработке.

Для повышения качества рудной массы при выемке мощных и средней мощности рудных тел был разработан вариант подэтажно-камерной системы разработки с раздельной выемкой руды и породных прослоев и закладкой, в котором выемку запасов залежи ведут отдельными камерами вкрест простирания рудного тела (рис. 1, 2). Высоту подэтажа в предлагаемом варианте рекомендовано принимать равной 15-20 м. Блок на каждом подэтаже разбивают на камеры с шириной по 15-20 м. В центре каждой камеры на уровне подэтажа проводят буровой орт, а в проектных контурах целиков оформляют доставоч-ные орты с двусторонними погрузочными заездами. В качестве рудоприемной выработки используют траншею, образуемую одновременно с отбойкой руды взрывными скважинами малого диаметра из бурового орта. Для исключения вероятности обрушения ослабленного массива при выпуске рудной массы очистному пространству придают форму, обеспечивающую устойчивость его бортов.

Камеры могут отрабатываться в восходящем или нисходящем порядке с их последующим погашением породобетонной закладкой, в состав которой входят два основных компонента - вяжущая смесь и пустые породы от горнопроходческих или очистных работ. Процентное соотношение между компонентами закладки определяется конкретными горно-геологичес-кими и горно-техническими условиями. Полураз-дельный способ формирования искусственного массива в закладываемой камере осуществляют посредством подачи в камеру вяжущей смеси по закладочным

Рис. 1. Вариант отработки мощных и средней мощности рудных тел подэтажно-камерной системой разработки (проекция на вертикальную плоскость вкрест простирания рудного тела): 1 - подэтажные штреки; 2 - буровые орты; 3 - погрузочные заезды; 4 - отрезная щель; 5 - породные прослои; 6 -взрывные скважины; І-УШ - стадии отработки запасов залежи

Рис. 2. Проекция на вертикальную плоскость по простиранию залежи: 2 - буровой орт; 3 - погрузочные заезды; 7 - доставочные орты; 8 - камеры второй очереди; 9 - надор-товые целики

трубопроводам и размещения в ней пород, которые доставляют погрузочно-транспорт-ной техникой и сгружают в закладываемую камеру через сбойки, оформленные в ее верхней части.

В зависимости от конкретных горнотехнических условий отработку камерных запасов в пределах подэтажа выполняют в порядке через одну или несколько камер. Скважинную отбойку массива производят по технологии, предусматривающей раздельную выемку руды и породных прослоев, а доставку отбитой горной массы осуществляют ПТМ с разделением грузопотоков соответственно в рудоспуск и породоспуск (или закладочную сбойку). Расчетным путем установлено, что применение предлагаемой технологии с комплексом оборудования, включающем буровые станки БУ-80Н, пневмозарядчики ПЗЛ -на заряжании скважин, а на доставке -машины ПД-2Э, обеспечит месячную производительность блока по рудной массе (с учетом разделения рудо- и по-родопотоков) около 12 тыс.т (или 4,7 тыс. м3) и производительность труда рабочего забойной группы - 73,4 т/ чел.-см (29,4 м3/чел.-см). При этом разубо-живание по системе не превысит 12-20 %, а потери - 6 %. Для оценки эффективности применяемой и предлагаемой системы разработки для выемки запасов мощных и средней мощности рудных залежей выполнено их расчетное технико-экономическое сравнение. Согласно расчетам применение предлагаемой по-дэтажно-камерной системы с раздельной выемкой и погашением выработанного пространства породобетонной закладкой обеспечит повышение прибыли на 40,7 %. Применение такой технологии позволит в 2,4 раза повысить производительность труда и снизить на 32 % себестоимость добычи. При этом обеспечивается наиболее полное извлечение полезного ископаемого и становится

рентабельной отработка не только рядовых, но и бедных руд.

Дальнейшее повышение эффективности технологии разработки месторождений камерными системами возможно при выполнении ряда дополнительных мероприятий, в частности:

а) использования предварительного обогащения руды, что позволит не только снизить себестоимость ее добычи, но и повысить качество руды, направляемой на ГМЗ;

б) применения высокопроизводительного бурового, погрузочного и погрузочно-транспортного оборудования, позволяющего повысить интенсивность

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ

отработки блока и производительность труда;

в) использования при отработке тонких жил малогабаритного самоходного оборудования для проведения подготовительно-нарезных выработок.

Предлагаемые направления совершенствования технологии подземной разработки урановых залежей, определенные на основе анализа отечественного и мирового опыта работ в аналогичных горно-геологических и горно-технических условиях, требуют проведения детальных теоретических расчетов, лабораторных экспериментов, конструкторских проработок и опытно-

Лизункин В.М. - профессор, доктор технических наук, ЧитГТУ, г.Чита.

Подопригора В.Е. - доцент, ЧитГТУ, г.Чита.

Овсейчук В.А. - профессор, доктор технических наук, АООТ «ППГХО», г. Краснокаменск.

промышленных испытаний. Однако уже на данном этапе исследований реально просматривается и просчитывается эффективность предлагаемых тех-нико-технологических решений, которые позволят крупнейшему в России производителю природного урана АООТ «Приаргунское горно-химическое объединение» уменьшить себестоимость добычи, улучшить показатели извлечения и, благодаря этому, вовлечь в эксплуатацию запасы, отработка которых была ранее нерентабельной, увеличив за счет этого срок существования предприятия.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.