CC BY
54
УДК 622.27
Пирогов Геннадий Георгиевич Gennadiy Pirogov
РАЗРАБОТКА СЛОЖНО-СТРУКТУРНЫХ РУДНЫХ ТЕЛ РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩЕЙ СИСТЕМОЙ СЛОЕВОЙ ВЫЕМКИ С ТВЕРДЕЮЩЕЙ ГРАНУЛИРОВАННОЙ ЗАКЛАДКОЙ
THE DEVELOPMENT OF HARD-STRUCTURAL ORE BODIES BY THE RESOURCE-SAVING LAYER EXCAVATION SYSTEM WITH A PELLETIZED HARDENING FILLING
Приведен краткий анализ потерь руды при добыче, предложена формула подсчета потерь для систем разработки с открытым очистным пространством, рекомендована ресурсосберегающая система для сложно-структурных рудных тел
Ключевые слова: потери руды, система разработки, слоевая выемка вертикальных прирезок, гранулированная твердеющая закладка
The brief analysis of the ore losses in mining, offered formula of calculation of losses for systems development with open-treatment space, is recommended resource-saving system for difficult-structural ore bodies
Key words: loss of ore, the system of development, the layer vertical-sections mining, granulated solid stowing tab
Полнота выемки руд является актуальной проблемой, которая определяется ускоряющимся истощением минеральных ресурсов [3]. При освоении месторождений полезных ископаемых важно следовать гуманитарному принципу развития мира, сформулированному Стефаном Шмидхей-ном [5], «...как форма развития или прогресса общества, которая удовлетворяет потребности ныне живущих людей и не
ущемляет возможности будущих поколений обеспечивать свое существование». Горнодобывающая промышленность недостаточно следует этому принципу, в который заложен глубокий социальный смысл. Так, потери руды (табл. 1) только при добыче достигают 15.20 % балансовых запасов. Потери 20 % означают, что одно месторождение из пяти потеряно.
Таблица 1
Показатели потерь руды при отработке блока [4]
Показатели отработки блока Система разработки блока
этажно-камерная с выемкой целиков подэтажным обрушением
массовым обрушением слоевым обрушением
Балансовые запасы, тыс. т 42 42 42
Удельный вес камерных запасов, % 43 43 100
Потери руды, %
- в камере 5 5 20
в целиках 50 12 -
Суммарные потери, % 30,7 9,0 20
На рис. 1 приведены сравнительные доли потерь руды при добыче наиболее распространенными системами подземной разработки.
Рис. 1. Удельный вес основных систем разработки. В подрисуночном тексте приведены коэффициенты потерь руды по системам разработки по очистному блоку в целом (в скобках):
1 — система подэтажных штреков (15 %); 2 — этажно-камерная система (15 %); 3 — подэтажное обрушение (18 %); 4 — система горизонтальных слоев с закладкой (потери 5 %)
Данные рис. 1 и табл. 1 подтверждают вывод о высоких потерях руды в высокопроизводительных системах разработки с открытым очистным пространством.
Существующая методика, по которой осуществляют оценку потерь по той или иной системе разработки с открытым выработанным пространством, недостаточно отражает действительную картину погашения запасов блока, на что указывают ряд исследователей, в частности, В.В. Кравцов [4]. В конструкции систем важную роль играют целики: междукамерные, междуэтажные, т.к. они обеспечивают безаварийную работу в блоке. Однако наблюдается определенное противоречие, которое заключается в том, что собственно системой производят выемку камерных запасов, доля которых в общих запасах блока колеблется в пределах 35...60 % в зависимости от ориентации камеры — вкрест простирания (35.40 %) или по простиранию (50.60 %). Остальная часть рудных запасов сосредоточена в целиках. Отработку запасов в целиках производят в более трудных условиях другими системами, имеющими иные показатели потерь, как правило, более высокие.
Представляется целесообразным при сравнении систем разработки с открытым
выработанным пространством оперировать суммарными потерями в целом по выемочному участку (блоку, панели):
п т
побщ. = X ХП р (1)
1=1 ]=1
где П общ — общие потери руды по выемочному участку, т;
П . — потери руды при выемке камерных запасов и в целиках;
1 = 1, 2...И — источники потерь при выемке камерных запасов;
] = 1, 2...Ш — источники потерь при погашении целиков.
Коэффициент потерь устанавливают по формуле
п т
Побщ. = X ХПj /Бв.у. , (2)
1=1 j=1
где Б — балансовые запасы выемочного
в. у.
участка, т.
Существенное сокращение потерь традиционными способами удорожает добычу, снижает ее конкурентоспособность, рентабельность. Возникает противоречие между необходимостью снижения темпов истощения минеральных ресурсов и необходимостью обеспечения высокой устойчивой
рентабельности подземной разработки рудных месторождений. Снижение стоимости закладочных работ за счет применения дешевых закладочных материалов — хвостов обогащения, особенно при использовании подземных обогатительных комплексов [13] способствует устранению указанного противоречия, т.к. позволяет отрабатывать запасы руд пониженного качества с экономической выгодой. В этом заключается объяснение широкому применению на зарубежных рудниках технологий с заклад -кой с использованием хвостов обогащения
[9; 10; 12].
Технологические потери руды при добыче возрастают при разработке рудных тел повышенной мощности, т.е. мощности свыше 50.60 м. Согласно нормам технологического проектирования [14], длина блока не должна превышать 50 м, т.к. площадь обнажения пород в горизонтальной плоскости может достигать 1500.2000 м2. Возникает необходимость размещения
а)
вкрест простирания рудных тел двух очистных блоков, что увеличивает число междукамерных целиков. Нами предложена система разработки сложно-структурных крутопадающих рудных тел большой мощности в направлении вкрест простирания сплошной слоевой выемкой вертикальных прирезок с твердеющей закладкой (рис. 2: а), б), в), г)), основанная на известном способе [7; 8].
Сущность предложенной системы заключается в следующем. В породах лежачего и висячего боков проходят откаточные штреки 1 и 4, сбиваемые откаточными ортами.
Во временно оставляемом междублоковом рудном целике на фланге блока проходят диагональный наклонный съезд 2 с заездами 3 на очистные слои вертикальных прирезок. Для подвода свежего и отвода загрязненного воздуха проходят восстающие 5 в лежачем и висячем боках.
Рис. 2. Система разработки сложно-структурных крутопадающих рудных тел большой мощности в направлении вкрест простирания сплошной слоевой выемкой вертикальных прирезок с твердеющей закладкой:
а) система разработки в плоскости разреза А-А; в) система разработки в плоскости разреза В-В)
Очистные работы в верхней части блока ведут под защитой искусственной потолочины 6. На разрезах Б-Б, В-В и С-С 7
— отработанные вертикальные прирезки; 8 — прирезки, подлежащие к отработке; 9
— слои вертикальной прирезки; 10 — заезд на отрабатываемый слой; 12, 13 — слои, заполненные закладкой. Отбитую руду доставляют в рудоспуски 14. Отработку вертикальных прирезок осуществляют от фланга, противоположного тому, на котором пройден диагональный съезд. В горизонтальной плоскости очистного слоя по линиям контактов лежачего и висячего боков выкрепляют в закладочном массиве слоевые транспортные сбойки 15 для доставки отбитой руды в рудоспуски 14 и вентиляционные сбойки 16 для отвода загрязненного воздуха.
Очистные работы в слое развиваются от заезда. Под обнаженным рудным забоем оставляют свободное пространство для
б) система разработки в плоскости разреза Б-Б; ; г) система разработки в плоскости разреза С-С)
перемещения самоходных машин. В комплекс очистного оборудования включают самоходную буровую электрогидравлическую установку для бурения шпуров диаметром 50.55 мм глубиной 3,5.4 м; 1.2 ковшовые электрические ПТМ с вместимостью ковша 4.5 м3; зарядную машину; кров-леоборщик; машины для доставки людей и материалов.
Параметры: длина блока равна горизонтальной мощности рудной залежи, ширина блока определяется количеством включенных в него вертикальных прирезок шириной до 8 м в зависимости от устойчивости руды, высота блока 60.80 м; ширину междублокового целика принимают 10.15 м.
Условия применения: руды устойчивые любой ценности, вмещающие породы могут быть недостаточно устойчивыми, т.к. временное обнажение не превышает 6.7 м; рудные тела могут иметь сложную мор-
фологию: породные включения, изменчивые мощность и угол падения, неправильная форма.
Предлагаемой системой достигается снижение потерь руды до 7.9 %, снижение предельных напряжений в массиве, т.к. выработанное пространство отрабатываемых слоев заполняется твер-
деющей закладкой. В качестве закладки предлагаем гранулированную твердеющую на основе хвостов обогащения, чем достигается удешевление закладочных работ и сокращение накоплений на земной поверхности вредных и токсичных отходов [1; 2; 11] .
Литература
1. Шварц Ю.Д., Семигин Р.И., Зицер И.С. и др. Безотходное горно-обогатительное производство на базе подземных комплексов // Горный журнал. 1992. № 5. С. 42-45.
2. Семигин Р.И., Шварц Ю.Д., Зицер И.С. и др. Геологические аспекты создания подземных комплексов по добыче и переработке минерального сырья // Горный журнал. 1995. № 5. С. 31-33.
3. Каплунов Д.Р., Помельников И.И., Левин В.И. и др. Комплексное освоение рудных месторождений: проектирование и технология подземной разработки. М.: ИПКОН РАН, 1998. 383 с.
4. Кравцов В. В. Подземная разработка рудных месторождений золота: учеб. пособие. Красноярск: КИЦМ, 1998. 100 с.
5. Стефан Шмидхейни и члены Совета предпринимателей. Смена курса: пер. с англ. М.: Геликон, 1994. 384 с.
6. Скорняков Ю. Г. Подземная добыча руд комплексами самоходных машин. М.: Недра, 1986. 203 с.
7. Патент РФ № 2327038. Способ разработки сложноструктурных крутопадающих мощных и средней мощности рудных месторождений / Г.Г. Пирогов. Опубл. 21.06. 2008 Бюл. № 17.
8. Пирогов Г.Г. Сплошная система разработки крутопадающих рудных тел вертикальными прирезками с твердеющей закладкой // Горный информ.-аналит. бюл. 2001. № 10. С. 42-44.
9. Хомяков В.И. Зарубежный опыт закладки на рудниках. М.: Недра, 1984. 223 с.
10. Хомяков В.И. Повышение эффективности подземной разработки руд черных металлов. М.: Недра, 1989. 169 с.
11. Шварц Ю.Д., Кутузов Д.С., Зицер И.С. Эколого-экономическая эффективность подземных комплексов по добыче и переработке полезных ископаемых // Цветная металлургия. 1994. № 8. С. 3-9.
12. Цыгалов М.Н. Подземная разработка с высокой полнотой извлечения руд. М.: Недра, 1985. 272 с.
13. Пирогов Г.Г. Структура и состав технологической схемы разработки рудных месторождений на базе подземных горно-обогатительных комплексов // Горный информ.-аналит. бюл. 2005. № 5. С. 202-205.
14. Нормы технологического проектирования рудников цветной металлургии с подземным способом разработки. М.: ГИПРОЦВЕТМЕТ, 1986. 221 с.
Коротко об авторе_
Пирогов Г.Г., д-р техн. наук, профессор, Забайкальский государственный университет (ЗабГУ) Служ. тел.: (3022) 32-29-25
Научные интересы: научное обоснование и создание новых технологий разработки рудных месторождений
_Briefly about the author
G. Pirogov, Doctor of Engineering Science, professor, Zabaikalsky State University
Scientific interests: scientific substantiation and creation of new mining ore deposits technologies
