CC BY
21
СЕМИНАР 15
ДОКЛАД НА СИМПОЗИУМЕ "НЕДЕЛЯ ГОРНЯКА -2001"
МОСКВА, МГГУ, 29 января - 2 февраля 2001 г.
© М.М. Хайрутдинов,
В.Н. Хайрутдинова, С.Ю. Соболев, 2001
УДК 622.28
М.М. Хайрутдинов, В.Н. Хайрутдинова,
С.Ю. Соболев
ВЫБОР ЗАКЛАДОЧНОГО МАТЕРИАЛА ПРИ УСЛОВИИ СНИЖЕНИЯ ЗАТРАТ И СОХРАНЕНИЯ НОРМАТИВНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК
В связи с усложнением условий разработки и требований к полноте и качеству использования недр масштабы применения систем с закладкой постоянно растут и эта тенденция, по-видимому, сохранится в будущем.
Как известно, закладку по способу возведения массивов разделяют на твердеющую, гидравлическую и сухую.
Твердеющая и гидравлическая наиболее распространены из-за качественности заполнения пустот, обеспечения минимальных смещений поверхности и максимального извлечения п.и., а так же высокой технологичности, степени механизации и возможностей автоматизации процессов.
Сухая закладка распространена сравнительно мало, однако в отдельных случаях она может быть вполне конкурентоспособной.
При подземной добыче п.и. разработка месторождений с закладкой выработанного пространства позволяет резко уменьшить потери п.и. в недрах, обеспечить безопасность горных работ, возможность одновременной разработки месторождений подземным и открытым способами, а так же решить ряд вопросов, связанных с негативным влиянием горного
производства на окружающую среду. Этим требованиям отвечает система с монолитной закладкой, при которой возводимые из закладочного материала искусственные массивы не только заполняют выработанное пространство, но и обладают определенной прочностью за счет введения их в состав вяжущих компонентов. Однако, ей свойственны высокая стоимость закладочных работ и большой расход дефицитного вяжущего -цемента. Совершенствование технологии и техники добычных и закладочных работ и использование дешевых местных материалов с вяжущими свойствами дает возможность бороться с этими недостатками.
Системы разработки:
Нисходящий порядок выемки. При данной системе в кровле выработки создается защитный слой при затвердевании закладочной смеси, под которым ведутся очистные работы и, по мере их проведения, происходит полная закладка выработанного пространства. Нормативная прочность закладки при данной системе зависит от пролета подработки закладочного массива и составляет от 2 до 8 МПа.
Восходящий порядок выемки. При данной системе разработки очистные работы ведутся по почве закладочного массива, имеющего нормативную прочность 0,7—1,5 МПа и высоту обнажения не менее 3 метров. По мере отработки слоев в восходящем порядке выработанное пространство закладывается полностью.
Камерная система разработки. Очистные работы ведутся этажнокамерной системой с отбойкой руды глубокими скважинами и заполнением выработанного пространства твердеющей закладочной смесью.
Состав твердеющей смеси:
1. Вяжущее: портландцемент, молотые металлургические шлаки, зола, цемент в смеси с наполнителем (глина, шлам), природные материалы (ангидрит, гипс, цеолит и др.).
2. Активизатор: цемент, известь, щелочные отходы производства и др.
3. Заполнитель: шахтная и отвальная порода, отходы обогащения, гранулированные и отвальные шлаки, природные пески, гравий.
4. Пластификатор: глина, содержащаяся в природном песке, шламы обогащения, химические реагенты.
Несущая среда и реагент процесса твердения: вода рудничная (шахтная), из отходов обогащения, техническая, пожарно-питьевая, рН=4/10.
Нами было рассмотрено месторождение Гайского ГОК. Глубина залегания рудных тел более
1500 м, с углом падения 50-80°, средней мощностью 50 м, средней длиной по падению 700 м, по простиранию 340 м, руды и породы устойчивые, содержание меди - 2 %, цинка — 1,5 %, серы — 35 %, количество рудных тел - 12, принятые запасы — 180 млн т., годовая производительность рудника — 4 млн т. Вскрытие осуществлено
стволами шахт «Эксплуатационная», «Клетевая», «Закладочная», наклонным съездом и вентиляционными стволами. Очистные работы ведутся одной из модификаций системы подэтажных штреков — этажно-камерной системой с отбойкой руды глубокими скважинами и заполнением выработанного пространства твердеющей закладочной смесью. Состав твердеющей смеси представлен следующими компонентами: цемент М400, хвосты обогащения и хвосты. Стоимость 1 м3 закладки составляет ~ 40 млн руб./год.
Месторождение отрабатывается открытым и подземным способами, поэтому применение монолитной закладки особенно актуально для поддержания бортов карьера. Учитывая тот факт, что цемент, который использовался как вяжущий компонент для приготовления закладной смеси, дорогой. Предлагается заменить его на более дешевый природный материал, такой как гипс. Замена может быть произведена либо частично, либо полностью. Всё зависит от набора нормативной прочности. Учитывая этот факт, что затраты на транспортировку и складирование остаются одинаковыми. Можно сказать, что такая замена повлечет за собой определенный экономический эффект.
Учитывая тот факт, что цемент, который использовался как вяжущий компонент для приготовления закладной смеси, дорогой. Предлагается заменить его на более дешевый природный материал, такой как гипс. Замена может быть произведена либо частично, либо полностью. Всё зависит от набора нормативной прочности. Учитывая этот факт, что затраты на транспортировку и складирование остаются одинаковыми. Можно сказать, что такая замена повлечет за собой определенный экономический эффект.
Стоимость 1 м3 закладки на основе цемента составляет на данный момент ~ 42,5 руб./т, а в год
это ~ 40 млн руб.
Даже частично заменяя цемент на шлак в соотношении 9 частей шлака к 1 части цемента, стоимость 1 м3 закладки в год составляет ~ 24 млн руб. В результате чего уже достигается экономический эффект в 16 млн руб.
Ссылаясь на диссертацию Ару-тюняна Б.А., можно сказать, что использование гипса в основе вяжущегося материала для приготовления закладочной смеси экономически выгодно и обосновано.
Сохраняющаяся тенденция к применению систем с закладкой выработкой производства в будущем дает нам обширную зону действия для поиска более дешевых закладочных материалов, чтобы не зарывать в землю заработан-
РЕЗУЛЬТАТЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ ОБР
ные деньги.
Предел прочности на сжатие при соотношении: Ц:Г:И:В=1:1:0,2:1,8 28 сут.=3,6 60 сут.=4,5 90 сут.=5,0
Инертный наполнитель: дробленная пустая порода.
Ссылаясь на диссертацию Ару-тюняна Б.А., в которой уже было предложено использовать гипс как компонент и как основу вяжущего на основании проведенных им опытов по достижению нормальной прочности на сжатие (данные приведены в таблице), можно подобрать состав твердеющей смеси: вяжущее — цемент + гипс, инертный наполнитель - дробленная порода, вода.
Соотношение этих компонентов Ц:Г:И:В=1:1:0,2:1,8 позволяет набрать в течение 36 суток прочность 3,6 МПа, а в течение 90 су-В ЗАКЛАДКИ
ток — 5,0 МПа, чего достаточно ности и бортов карьера, отрабаты-
для поддержания дневной поверх- вающего это месторождение.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ
-Ql
Хайрутдинов Марат Минизяетович — доцент, кандидат технических наук, Московский государственный горный университет.
Хайрутдинова Вера Николаевна — аспирантка, Московский государственный горный университет.
Соболев Сергей Юрьевич — студент, Московский государственный горный университет..
