Систематизация вариантов подземной геотехнологии отработки подкарьерных запасов при комбинированной разработке медноколчеданных месторождений Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

К

СЕМИНАР 8

ДОКЛАД : НА СИМПОЗИУМЕ "НЕДЕЛЯ : ГОРНЯК

МОСКВА, МГГУ, 31 января - 4 февраля 2000 года

:::: ■ Ю.В. Волков, И.В. Соколов, 2000 1

УДК 622.272 ...... ‘‘

Ю.В. Волков, И.В. Соколов

СИСТЕМАТИЗАЦИЯ ВАРИАНТОВ ПОДЗЕМНОЙ ГЕОТЕХНОЛОГИИ ОТРАБОТКИ ПОДКАРЬЕРНЫХ ЗАПАСОВ ПРИ КОМБИНИРОВАННОЙ РАЗРАБОТКЕ МЕДНОКОЛЧЕДАННЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

I

омбинированная разработка таких медноколчеданных месторождений как Учалинское, Сибайское, Молодежное, Кыштымское гранулированного кварца осуществляется по последовательной схеме и характеризуется коротким периодом совмещения открытых и подземных горных работ (6 лет на Учалинском подземном руднике) или его отсутствием (другие рудники). Вопросы подготовки и отработки этих месторождений подземным способом решались в проектах без должного учета специфических условий, возникающих из-за наличия в непосредственной близости от подземных горных выработок карьерного пространства. Кроме этого разработанные десять-пятнадцать лет назад варианты подземной геотехнологии не являются в настоящее время оптимальными. Следовательно, изыскание и оптимизация вариантов подземной геотехнологии, соответствующих современным экономическим и социальным реалиям в части повышения качества и снижения до конкурентоспособного уровня себестоимости товарной руды, при доработке медно-колчеданных месторождений представляется актуальной задачей.

Главным элементом и признаком среды, в которой осуществляется отработка подкарьерной части месторождений, т.е. функционирует объект, является наличие открытой горной выработки на границе с подземным блоком. Данный признак,

воздействия на те или иные характеристики подземной геотехнологии, тем не менее является причиной появления специфических факторов действующих уже на сам объект. Для рассматриваемых условий специфическими факторами являются:

• возможность использования карьерного бурового оборудования для отработки подкарьерных блоков;

• повышенное горное давление в подкарьерной части месторождения;

• высокая вероятность образования активных аэродинамических связей (ААС) между открытой и подземной горными выработками.

Обоснование вариантов геотехнологии необходимо производить с учетом этих факторов, по возможности, снижая влияние отрицательных и используя положительные. Усиление или снижение влияния специфических факторов может происходить через изменение среды объекта, а именно ее свойств, таких как степень и форма соединения открытого и подземного очистных пространств.

Характер влияния степени соединения двух выработанных пространств на технологию отработки подкарьерного блока, а точнее на ее технико-экономические показатели (ТЭП) определялся следующим образом. На основании литературных источников были проанализированы ТЭП отработки подкарьерных блоков на 47 рудниках в странах СНГ и дальнего зарубежья. Из образованных выборок п=47 и п=27

(только отечественные рудники) статистическими методами определяли: влияет ли степень соединения двух пространств на ТЭП отработки подкарьерных блоков. При этом приняли за нулевую гипотезу предположение о том, что соединение выработанных пространств высокой и средней степени влияет отрицательно на ТЭП.

Поскольку выявлялась связь (сопряженность) между качественными признаками, которые не поддаются непосредственному измерению, то для этого использованы коэффициенты сопряженности [1]. Взаимосвязь между двумя альтернативными признаками устанавливалась с помощью тетрахорического коэффициента сопряженности Пирсона га, а проверка нулевой гипотезы проводилась по % - критерию. Сравнение вычисленного значения с критическим %а2 на уровне значимости а=0,05, показало наличие статистически значимой связи между степенью соединения выработанных пространств и ТЭП отработки блоков только на отечественных рудниках (для выборки п=27).

Форма соединения двух выработанных пространств может быть самой разнообразной, что создает определенные трудности в ее описании. Гораздо легче и нагляднее использовать понятие обратное -форма разделения, которое, в данном случае, идентично понятию способ изоляции. Способы изоляции подземных очистных выработок от карьерного пространства могут быть [2]:

Таблица

СИСТЕМАТИЗАЦИЯ СПОСОБОВ ПОДЗЕМНОЙ ГЕОТЕХНОЛОГИИ ПРИ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЙ КОМБИНИРОВАННОЙ РАЗРАБОТКЕ

Класс/Степень изоляции Группа/Способ изоляции Вариант/Способ управления горным давлением

1 1

1. С полной изоляцией подземных горных выработок /Высокая 1. Рудным монолитным массивом 1.1.С закладкой выработанного пространства 1.2.С открытым очистным пространством 1.3.С обрушением руды и вмещающих пород.

2. Искусственным монолитным массивом 2.1.С закладкой выработанного пространства. 2.2.С открытым очистным пространством.

З.Специальными инженерными сооружениями 3.1.С закладкой выработанного пространства. 3.2.С открытым очистным пространством.

II. С частичной изоляцией подземных горных выработок /Средняя 4.Массивом руд или пород в разрыхленном состоянии 4.2.С открытым очистным пространством. 4.3.С открытым очистным пространством .

Ш. Без изоляции подземных горных выработок / Низкая 5. - 5.1.С закладкой выработанного пространства. 5.2.С открытым очистным пространством. 5.3.С обрушением руды и вмещающих пород.

* i=(1.. .5) - номер группы;

• рудным или породным монолитным массивом;

• искусственным монолитным массивом;

• массивом руд или пород в разрыхленном состоянии;

• специальными инженерными устройствами.

Кроме этого, форма разделения может отсутствовать вообще, поскольку известны случаи отработки подкарьерных запасов без изоляции.

Каждой форме разделения соответствует определенная степень изоляции, количественным критерием которой может служить коэффициент воздухопроницаемости перемычки К1. Под перемычкой здесь понимается изолирующий массив или сооружение. Монолитные искусственные или естественные массивы имеют К1=0 и, следовательно, обеспечивают полную изоляцию подземных очистных выработок, массив разрыхленных руд или пород теоретически не может обеспечить полную изоляцию К1>0.

С другой стороны, от формы и степени разделения двух выработанных пространств зависят очень важные показатели геотехнологии, такие как величина потерь и разу-боживания руды. Например, остав-

ление рудных целиков ведет к повышенным потерям, а использование в качестве способа изоляции пустых пород в разрыхленном состоянии приводит к увеличению ра-зубоживания. Явное противоречие, обусловленное требованиями изолирования подземного очистного пространства (снижение степени соединения) и полноты отработки месторождения (повы-шения степени соединения) при выемке под-карьерных запасов снимается созданием геотехнологии, способствующей проявлению полезных специфических факторов и устранению отрицательных.

Принимая во внимание многообразие способов подземной геотехнологии даже в рамках одной формы разделения выработанных пространств, представляется полезным систематизировать эти способы. Наличие такой систематизации облегчит, на наш взгляд, их обоснование и выбор. Очевидно, что мероприятия, направленные на изолирование подземных горных выработок осуществляются в части месторождения, непосредственно примыкающей к предельному контуру карьера. Эту часть месторождения мы определяем как переходную зону, другими словами, пере-

ходная зона - это подкарьерный массив руды, отработка или оставление которого обеспечивает полную изоляцию подземных горных выработок при выемке основных запасов.

В качестве основного классификационного признака принята степень изоляции горных выработок. Способ изолирования - признак, положенный в основу деления на группы, а способ управления горным давлением - на варианты. В данной систематизации специфические факторы учитываются и управляются на определенных иерархических уровнях: возможность появления ААС - при разделении способов подземной геотехнологии на классы, возможность использования карьерного бурового оборудования - на группы, повышенное горное давление - на варианты (табл.).

Реализация любого варианта обеспечивает, в принципе, осуществление выемки подкарьерных запасов подземным способом. Необходимо лишь выбрать наиболее эффективный вариант геотехнологии для каждой группы и провести их численное сравнение.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Колемаев В.А., Староверов О.В., Турундаевский В.Б. Теория Мишенин А.Н. и др. // Комплексное освоение минеральных ресур-

вероятностей и математическая статистика: Учебное пособие.-М.: сов: Сб. научн. тр. / ИПКОН АН СССР.-М., 1989.-С.171-181.

Высш. Шк., 1991.-400 с.

2. Особенности комбинированной разработки уральских медно-колчеданных месторождений / Волков Ю.В., Калмыков В.Н.,

г

Волков Юрий Владимирович — доктор технических наук, зав. лабораторией подземной геотехнологии, Институт горного дела Уральского отделения РАН, г. Екатеринбург. Соколов Игорь Владимирович — научный сотрудник лаборатории подземной геотехнологии, Институт горного дела Уральского отделения РАН, г. Екатеринбург.

У