CC BY
32
ки, <т3° = агг - минимальное напряжение вокруг выработки, уг,уъ - константы.
Условия разрушения записывают в виде:
К * к1с,
1. Булычев Н.С. Механика подземных сооружений. -М: Недра, 1994.
2. Гузев М.А., Парошин АА. Неевклидова модель зональной дезинтеграции горных пород вокруг подземной выработки // Прикладная механика и техническая физика. - 2001, Т.42, №1.
3. Макаров В.В., Ксендзенко Л.С., Сапелкина ВМ. Осцилляционный характер напряжений вокруг пройденных в сильно сжатых породах выработок и зональное
где К1с - трещиностойкость горных пород [4].
Получены зависимости возникновения зон разрушения от глубины заложения выработки, величины структурного блока 1 и отношения
Гз//1.
---------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
разрушение массива//Материалы конфер. «Геодинамика и напряженное состояние недр Земли», Новосибирск 4.10-10.10. 2003.
4. Макаров В.В., Николайчук НА., Воронцова Н.А. Деформирование и разрушение горных пород в предельном и запредельном состояниях. Владивосток 2003.
5. Одинцев В.Н. Отрывное разрушение массива скальных горных пород. - М.: ИПКОН РАН, 1996. - 166 с.
— Коротко об авторах -----------------------------------------------------------------------
Ксендзенко Людмила Степановна - кандидат физико-математических наук, доцент, Дальневосточный государственный технический университет.
Сапелкина Валентина Михайловна - старший преподаватель, Находкинский инженерно-экономический институт (филиал Дальневосточного государственного технического университета).
--------------------------------------- © А. Д. Якименко, В.И. Голик,
Т. С. Цидаев, 2005
УДК 274.5
А.Д. Якименко, В.И. Голик, Т. С. Цидаев
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ ПОВТОРНОЙ РАЗРАБОТКИ ТЕХНОГЕННЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ
Семинар № 11
Садонский полиметаллический пояс расположен на территории Республики Северная Осетия - Алания между Скалистым и Боковым хребтами. В его пределах локализовано более 150 полиметаллических месторождений и рудопроявлений. Рудные тела локализуются в сопровождающей разлом мощной зоне смятия. Концентрация оруденения
приурочена к центральной части месторождения, отработанной на глубину более 500 м.
До 1945 г. из всех месторождений разрабатывалось только собственно Садонское. От распространенной разработки горизонтальными слоями перешли к системам с магази-нированием. Ограниченная ширина выработанного пространства уменьшала подвиж-
ность руды при выпуске, в результате чего потери достигали 50% (табл. 1).
В период интенсивной добычи на всех месторождениях было потеряно до 2 млн. тонн
руды, более 50 тыс. тонн свинца и более 70 тыс т цинка (табл. 2).
В формировании техногенных месторождений ведущую роль играет металлоносная закладка, которая может быть разделена на типы:
• древняя (до 1921 г.), представленная обломочной массой, сцементированной оксидами; для ее разрушения требуется проведение взрывных работ;
• закладка горизонтов развития процессов катаморфизма, представляющая собой плотную глинистую массу, склонную к упрочнению (50—70%);
• рыхлая, свободно истекающая современная закладка.
За многие годы в Садонском регионе образовалось техногенное месторождение со значительными запасами. Часть его (более 560 м в глубину и до 2000 м по простиранию) относится к тому времени, когда
добывали только галенит, а цинковая обманка использовалась в качестве закладочного материала. Суммарное содержание свинца и цинка в таких техногенных рудах доходило до 20%.На 1942-1958 г.г. приходится первый этап повторной отработки металлоносной закладки. Технология обеспечивала высокие темпы добычи при незначительном расходе ресурсов.
Слеживаемость руды была низкой, так как в те времена применяли бурение без орошения водой, а приток воды в шахту на верхних горизонтах был мал. Выпуск металлоносной закладки оказался более рациональным, чем отработка богатых коренных руд. За указанный период было добыто 92,8 тыс. т закладки с суммарным содержанием свинца и цинка 12 % (табл. 4).
Второй период охватывает 1958-1966 годы. Было добыто 109,6 тыс. т руды, 1,5 тыс. т свинца и 2,4 тыс. т цинка, содержание свинца и цинка составило соответственно 1,35 и 2,2 %.
Третий период начался с 1967 г. и длится по сегодняшний день. Добыто 2500 тыс. т металлоносной закладки, в ней около 22,5 тыс. т свинца и 35 тыс. т цинка (содержание свинца 0,9 %, содержание цинка 1,4 %). При производственной мощности Садонского рудника 140 тыс. тонн руды в год металлоносной закладки достаточно, для того чтобы рудник работал еще более 20 лет (табл.5).
Отработка квершлагами. Из штолен или штреков на уровне откаточного гори-
Таблица 1
Потери руды и металлов в пустотах на Садонском месторождении
Виды потерь Количество потерянной ру- Потери металлов*
ды, тыс. т свинец цинк
Эксплуатационные 25,9 2,19 / 567 4,35 / 1693
В закладке 597,5 0,48 / 2726,1 0,73 / 4318,7
*В числителе - содержание металлов в руде, %; в знаменателе - количество металлов, т.
Таблица 2
Эксплуатационные потери руды и металлов
Месторождения Площадь, 2 тыс. м Потери руды, тыс. тонн Потери металлов*
свинец цинк
Садонское 1437,6 143,8 5,51/36,3 6,5/56,5
Згидское 440,1 337,0 4,48/15,07 1,36/4,6
Холстинское 255,3 597,5 0,48/2,73 0,73/4,32
Архонское 80,0 139,1 1,6/2,2 4,2/5,9
Левобережное 5,0 12,8 1,02/0,13 2,59/0,33
Всего 2228,0 1956,3 2,62/52,1 3,63/71,7
*В числителе - содержание металлов в руде, %; в знаменателе - количество металлов, т.
Таблица 4
Добыча руд на Садонском месторождении *
Годы Товарная руда основной добычи Товарная руда из закладки
Количество, тыс. т Металлов, т Количество, тыс. т Металлов, %
свинец цинк свинец цинк
1970 154,3 1,47I2272 2,50I3853 115,5 1, 19I1376 1,91I2201
1975 156,1 0,68I1059 0,85I1333 138,2 0,64I2201 0,77I1063
1980 149,4 0,58I867 0,89I1130 132,3 0,49I643 0,73I964
1985 150,5 0,45I683 0,74I1110 49,1 0,39I190 0,7I342
1990 100,2 0,46I461 1,25I1253 18,9 0,53I342 1,04I197
1995 49,2 0,3 51172 1,30I640 15,7 0,95I149 1,66I261
*В числителе - содержание металлов в руде, %; в знаменателе - количество металлов, т.
Таблица 5
Движение запасов руд
Период Компоненты 1977 г. Добыто 1998 г. Изменение
На 01.01.77г. Руда, тыс. т 513,2 1532,2 16,3 + 1035,2
свинец: т 6608 14022 181 +7595
% 1,29 0,92 1,11 0,73
цинк: т 14268 21504 285 +7521
% 2,78 1,40 1,75 0,73
С 1.01.77 г. по Руда, тыс. т - 419,4 245,0 +654,4
1.01.99 г. свинец: т - 3712 4625 +8337
% - 0,88 1,89 1,27
цинк: т - 6950 8205 +15665
% - 1,66 3,55 2,38
Всего Руда, тыс. т 513,2 1951,6 261,3 +1699,7
свинец: т 6608 17734 4806 +15932
1,29 0,91 1,84 0,94
цинк: т 14268 28454 8990 +23176
2,78 1,46 3,44 1,37
Таблица 6
Типизация способов повышения качества выпускаемых руд
Тип Варианты Условия применения
Инъекцирование По виду закрепителя По времени упрочнения По объему упрочнения По объекту упрочнения Однородный разрушенный массив с достаточной проницаемостью без глинистых включений
Перекрытия По выполняемой функции По материалу По конструкции По мобильности Однородный разрушенный массив с достаточной мобильностью перемещения
Потолочины По конструкции По комбинируемым элементам По времени использования Комбинированный по дискретности массив скальных пород с включениями прочных пород
зонта к местам локализации металлоносной закладки проходили квершлаги, в которых закладку грузили в вагоны до тех пор, пока содержание металлов не снижалось ниже допус-
тимого предела. Из квершлага могли выпустить до 4,5-5,0 тыс. т руды, на что уходило 5-6 мес. Не соблюдались ни последовательность отработки этажа по высоте, ни порядок отра-
ботки этажей по простиранию месторождения. Одиночные квершлаги, разбросанные по верхней части Садонского месторождения до штольни «Красная», не обеспечивали выпуск закладки в требуемых объемах, а увеличение их количества удорожало добычу.
Отработка «подходами» стала вторым этапом совершенствования технологии. Из действующей выработки на уровне откаточного горизонта к закладке проходили квершлаг. В 10-15 м от закладки его разветвляли на 3-5 подходов. При осложнении выпуска в одном подходе можно было перейти в другой и сократить потери времени. Сокращались затраты времени на обмен груженых вагонов на порожние, так как соседние подходы могли быть использованы в качестве «разминовок». Способ отработки подходами просуществовал на руднике с 1950 г. до 1958 г. На один квершлаг можно было выпустить металлоносную закладку из части этажа длиной от 45 до 75 м, поэтому количество квершлагов сокращалось.
Сплошная отработка этажей полевыми штреками. В породах лежачего бока на расстоянии 4-5 м от металлоносной закладки проходили полевой штрек. С некоторым отставанием от него через 10-12 м друг от друга проходили погрузочные заезды. За три года применения этого способа ни один этаж не был отработан полностью. Штреки выходили из строя из-за того, что устойчивость массива нарушалась взрывными работами для дробления негабаритов. Подходы становились короткими, закладка выходила на почву откаточного штрека и мешала откатке.
Сплошная этажная отработка с подготовкой горизонта двумя полевыми штреками оказалась эффективнее. Основной откаточный штрек проходили в породах висячего бока на расстоянии 15-20 м от выработанного пространства. Через 60 - 70 м по простиранию месторождения от основного штрека в сторону металлоносной закладки проходили орты-заезды с углублением их на 8-10 м в породы лежачего бока. Из концов ортов-заездов со стороны лежачего бока проходили штрек. От штрека через 6-8 м друг от друга проходили орты для выпуска закладки. Эксплуатационный блок высотой 30 м разделяли на два подэтажа: верхний высотой 20 м и нижний высотой 10 м. Закладку верхнего подэтажа доставляли по штреку до рудоспусков. Производительность труда на выпуске закладки достигала 30 т/смену, что вдвое выше, чем при традиционных схемах, а
объем проходческих работ составлял 60 м3 /1000 т против 180 м3/1000 т.
Способы уменьшения разубоживания при выпуске руды включают инъекцирование обрушенных пород, применение канатных, дерево- канатных, вантовых и других несущих и разделяющих перекрытий, создание искусственной комбинированной кровли,
включающей элементы сплошной несущей или «облегченной» потолочины (табл. 6).
Перекрытие представляет собой конструкцию из материалов, которая разделяет выпускаемую руду и движущуюся вслед за нею разу-боживающую массу. В зависимости от функций различают несущие и разделяющие перекрытия. Первые удерживают налегающие породы на весу во время проведения под ними выпуска руды. Вторые смещаются вместе с рудой, отделяя ее от налегающих пород. Вариантом несущего перекрытия является вантовое, которое создается системой забетонированных в боковые породы канатов без смещения.
Сплошная потолочина представляет собой комбинированную конструкцию из совокупности целиков, породных включений и материалов, объединенных в единую систему с использованием твердеющих закладочных смесей. Частным случаем перекрытия является потолочина, созданная в процессе химического выщелачивания металлов из руд на месте залегания вследствие гидратации и кольматации породных частиц растворами природных минералов.
Гибкие перекрытия оградительно-несущего типа применяют при отработке рудных тел мощностью более 10-15 м. Перекрытие перемещается по вертикали под давлением налегающих обрушенных пород и от висячего бока к лежачему. Наиболее распространено деревоканатное перекрытие. Его жесткость не позволяет зазору между краем перекрытия и висячим боком увеличиться, поэтому налегающие породы не имеют доступа к выпускаемой закладке.
Разделяющие гибкие перекрытия прошли опытно-промышленные испытания при отработке урановых месторождений Северного Казахстана и Донского месторождения хромитов (г. Хромтау, Казахстан).
Улучшение показателей эксплуатации техногенных месторождений может быть обеспечено на основе комплексных исследований, включающих: анализ опыта работ с обрушением, обобщение теории и практики выпуска руд; исследования параметров выпуска закладки на
Схема доработки широких техногенных россыпей столбовыми системами разработки
моделях и в натурных условиях; разработку концепции управления качеством и методики упрочнения массива; оценку эффективности использования жестких и гибких перекрытий.
В условиях рынка и промышленного кризиса разработка техногенных месторождений с минимизацией затрат на переработку за счет повышения качества при добыче является одним из немногих резервов обеспечения жизнедеятельности горных предприятий, оказавшихся в сложных экономических условиях.
— Коротко об авторах ---------------------------
Якименко АД. — инженер, СКГТУ.
Голик В.И. — доктор технических наук, профессор, СКГТУ. Цидаев Т.С. — гл. инженер ССЦК.
--------------------------------------- © В. А. Шерстов, П.Н. Васильев,
2005
УДК 622.834
В.А. Шерстов, П.Н. Васильев
К ВЫБОРУ ТЕХНОЛОГИИ ПОВТОРНОЙ ПОДЗЕМНОЙ ОТРАБОТКИ ТЕХНОГЕННЫХ МНОГОЛЕТНЕМЕРЗЛЫХ РОССЫПЕЙ
Семинар № 11
дним из путей улучшения минерально-сырьевой базы и роста показателей добычи металла в старых золотодобывающих районах Якутии является вовлечение в эксплуатацию так называемых техногенных россыпей, образовавшихся в основном за счет пересмотра кондиций и неполноты выемки полезного ископаемого, характеризующегося относительно более высоким содержанием металла в недрах в сравнении с существующим уровнем. В частности, для районов Индигирки и Аллах-Юня повторная отработка таких россыпей приобретает важное значение.
При подземной разработке техногенные россыпи образуются из-за неполноты выемки, недоработок и других причин. К недоработкам могут быть отнесены внутришахтные целики, недоработанные (в кровле и почве) и незащи-
щенные площади. Наиболее благоприятны к отработке с точки зрения безопасности бортовые целики, которые обычно располагаются вдоль россыпи, по обеим сторонам промышленного контура; гораздо сложнее выемка охранных, барьерных и внутриконтурных целиков.
Условно техногенные россыпи можно разделить на три категории:
1) выработанное пространство ранее отработанных шахт обрушено и заполнено льдом; 2) выработанное пространство не обрушено, но заполнено льдом; 3) выработанное пространство не обрушено и не заполнено льдом.
На приисках Якутии отрабатываются в основном техногенные россыпи первой и второй категорий, реже третей.
