Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Состояние изученности вопроса, цель и задачи исследований 9
1.1. Анализ горнотехнической ситуации на рудниках, осуществляющих подземную разработку с применением камерной системы с твердеющей закладкой 9
1.2. Особенности технологии разработки с применением камерной системы с твердеющей закладкой 17
1.3. Методы оценки и направления повышения интенсивности подземной разработки 28
1.4. Цель, задачи и методы исследований 39
Глава 2. Оценка параметров производственных процессов, осуществляемых при применении камерной системы разработки с твердеющей за кладкой 41
2.1. Технологические операции подготовительно-нарезных работ 41
2.2. Техника и технология отбойки руд 60
2.3. Процесс доставки рудной массы 62
2.4. Закладка выработанного пространства 63
2.5. Анализ циклограмм горных работ по камере и выемочному участку. 74 Выводы 87
Глава 3. Совершенствование технологических операций и процессов с позиций интенсификации горных работ 8,9
3.1. Обоснование способов и параметров крепления подготовительно-нарезных выработок, организации работ 89
3.2. Обоснование способов и параметров формирования отрезных щелей ...98
3.3. Обоснование технологии ускоренного возведения перемычек и несущего слоя закладочного массива 104
3.4. Исследование составов твердеющих смесей, обоснование технологической схемы закладочного комплекса 112
3.6. Оценка продолжительности производственных процессов 122
Выводы 124
Глава 4. Исследования интенсивности горных работ при применении камерной системы с твердеющей закладкой и сплошного порядка разработки руд 126
4.1. Разработка алгоритма принятия решений по интенсификации горных работ при применении камерной системы с твердеющей закладкой.. 126
4.2. Календарное планирование отработки запасов выемочного участка при сплошном порядке выемки 130
Выводы 134
Глава 5. Разработка рекомендаций, их апробация и экономическая эффективность 135
5.1. Рекомендации по технологии операций и процессов, схемам развития горных работ при разработке в сплошном порядке руд с применением камерной системы с твердеющей закладкой. Опытно-промышленная ап робация рекомендаций 135
5.2. Оценка технико-экономических показателей технологии горных работ 137
Заключение 146
Список использованных источников 149
- Особенности технологии разработки с применением камерной системы с твердеющей закладкой
- Техника и технология отбойки руд
- Обоснование способов и параметров формирования отрезных щелей
- Календарное планирование отработки запасов выемочного участка при сплошном порядке выемки
Введение к работе
Актуальность.
Сложные горно-геологические и горнотехнические условия освоения георесурсов, необходимость сохранения земной поверхности, ценность добываемых руд и склонность последних к самовозгоранию обусловливают применение камерной системы разработки с твердеющей закладкой. Отличительной особенностью данной системы является выемка запасов камер с последующим заполнением выработанного пространства твердеющей смесью, в связи с чем, на весьма длительное время твердения искусственного массива из разработки выводятся значительные рудные площади на сопряженных участках. Ситуация с нехваткой рабочих площадей особенно обостряется при сплошном порядке разработки запасов, область применения которого имеет устойчивую тенденцию к расширению, вследствие понижения уровня горных работ и роста горного давления.
В то же время, дефицит сырья на рынке металлов приводит к реализации политики наращивания производственных мощностей на рудниках и, ввиду низкой интенсивности горных работ при камерной системе разработки с твердеющей закладкой, вышеуказанная цель достигается за счет дополнительной подготовки и вовлечения в отработку рудных площадей на других участках. Это приводит к деконцентрации горных работ, усложнению схемы работы подъемно-транспортного комплекса рудника, повышению затрат на транспорт и поддержание выработок, увеличению себестоимости добываемых руд.
Решение задачи по интенсификации подземной добычи руд при сплошном порядке выемки с применением камерной системы с твердеющей закладкой позволит увеличить производственную мощность и повысить технико-экономические показатели рудников.
Объект исследований: технология подземной добычи руд с применением камерной системы с твердеющей закладкой выработанного пространства.
Предмет исследований: интенсивность горных работ при сплошном порядке отработки пологих залежей.
Цель работы: интенсификация горных работ при применении камерной системы разработки с твердеющей закладкой для повышения эффективности освоения рудных месторождений.
Идея работы заключается в установлении и использовании зависимостей показателей интенсивности горных работ от основных влияющих факторов для обеспечения роста производственной мощности и технико-экономических показателей рудников.
Основные задачи исследований:
- оценка опыта применения камерной системы разработки с твердеющей закладкой, параметров производственных процессов и факторов,
влияющих на уровень интенсивности эксплуатации месторождений;
исследование технологических операций и процессов подготовительно-нарезных и очистных работ с позиций их интенсификации;
обоснование порядка и направления развития горных работ в камерах и выемочном участке;
создание алгоритма принятия решений по интенсификации горных работ при применении камерной системы с твердеющей закладкой;
- разработка технологических рекомендаций по интенсификации
горных работ, их опытно-промышленная апробация и оценка экономической
эффективности.
Методы исследований: анализ опытных данных по применению камерной системы, параметров технологических процессов; календарное планирование развития горных работ; лабораторные испытания прочностных характеристик твердеющих смесей; статистическая обработка результатов; аналитические расчеты и технико-экономический анализ, опытно-промышленные эксперименты.
Положения, представленные к защите:
Существенное повышение показателя интенсивности эксплуатации
месторождения при его разработке в сплошном порядке с применением
камерной системы с твердеющей закладкой достигается за счет увеличения
соотношения продолжительности стадий извлечения и воспроизводства
подготовленных и готовых к выемке запасов при максимальном совмещении
технологических процессов в отрабатываемых и вновь вводимых камерах.
Увеличение соотношения продолжительности процессов извлечения и
воспроизводства рабочих площадей обеспечивает рост количества камер,
находящихся в стадии извлечения, в результате реализации комплекса
инженерно-технических решений, направленных на сокращение
продолжительности технологических процессов стадии воспроизводства
погашаемых запасов.
Наибольший эффект в снижении продолжительности процессов воспроизводства погашаемых запасов обеспечивается за счет применения обоснованных составов быстротвердеющих смесей и способов их приготовления при возведении изоляционных перемычек и закладочного массива.
Совмещение подготовительно-нарезных работ и операций по формированию отрезного пространства во вновь вводимых выемочных единицах с процессом твердения закладочного массива в смежной камере осуществляется за счет ориентации лент согласно линии простирания залежи и применения фронта работ уступной формы.
Научная новизна работы состоит:
- в обосновании методического подхода, при решении вопросов
интенсификации горных работ, учитывающего структуру производственного
цикла при применении камерной системы с твердеющей закладкой, порядок и направления развития горных работ в камерах и выемочном участке;
- в определении зависимостей прочности твердеющего материала, применяемого для установки железобетонной штанговой крепи и возведения перемычек, от времени твердения, вида используемых ускорителей и их количественного соотношения с цементом и инертным заполнителем;
в установлении взаимосвязи продолжительности процессов извлечения руд и твердения закладки, осуществляемых соответственно в вводимой в очистную выемку камере и смежной с ней, что обеспечивает непрерывность добычи руды в ленте.
Достоверность научных положений, выводов и результатов обеспечивается представительностью и надежностью исходных данных; положительными результатами опытно-промышленной проверки разработанных научно-технических решений; сопоставимостью результатов аналитических расчетов и данных практики.
Теоретическое значение работы состоит в развитии геотехнологии подземной разработки рудных месторождений с применением камерной системы с твердеющей закладкой при сплошном порядке выемки в части совершенствования методов интенсификации горных работ.
Практическое значение работы состоит в повышении на 30% производственной мощности Узельгинского рудника ОАО «Учалинскии ГОК» за счет реализации рекомендуемого комплекса инженерно-технических решений по интенсификации горных работ.
Реализация работы: результаты исследований использованы при разработке технологии закладочных работ на рудниках ОАО «Учалинскии ГОК» и ОАО «Верхнеуральская руда»; внедрены в учебный процесс подготовки инженеров в ГОУ ВПО «МГТУ им. Г.И. Носова» по специальности 130404 «Подземная разработка месторождений полезных ископаемых» (дисциплина «Процессы подземных горных работ»).
Личный вклад автора состоит: в разработке комплекса инженерно-технических решений по интенсификации подземной разработки руд в сплошном порядке с применением камерной системы с твердеющей закладкой; в выполнении лабораторных исследований по подбору твердеющих составов для возведения изолирующих перемычек, закладки выработанного пространства и установки железобетонных штанг; в технико-экономическом обосновании рекомендаций и их опытно-промышленной апробации.
Апробация работы: Результаты, основные положения и выводы докладывались и обсуждались на международных научно-технических конференциях: «Студенческая молодежь - науке будущего» (Магнитогорск, 2005г.), «Комбинированная геотехнология: масштабы и перспективы применения» (Магнитогорск, 2005г.), «Проблемы и перспективы развития
подземной геотехнологии» (Екатеринбург, 2006г.), «Уральская горнопромышленная декада» (Екатеринбург, 2006г.), «Совершенствование технологий поиска и разведки, добычи и переработки полезных ископаемых» (Красноярск, 2006г.), «Неделя горняка» (Москва, 2008г.).
Публикации: Основные положения диссертации опубликованы в 10 работах, в том числе 4 в изданиях, рекомендованных ВАК.
Структура и объем работы: Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, библиографического списка из 134 наименований и содержит 150 стр. машинописного текста, 61 рисунок, 38 таблиц.
Особенности технологии разработки с применением камерной системы с твердеющей закладкой
При камерной системе разработки с закладкой выработанного пространства подготовка месторождения заключается в разделении крутопадающих рудных тел на этажи и блоки, пологозалегающих - на секции, ленты и панели.
Системы разработки с закладкой относятся к классу систем с искусственным поддержанием очистного пространства. Системы разработки с твердеющей закладкой характеризуются большим расходом вяжущих и инертных заполнителей, высокими временными затратами на заполнение камер закладочными составами и их твердение, соответственно — снижением активной части рудной площади горизонта [100].
При камерных системах разработки доставка рудной массы, как правило, комбинированная: самотеком по очистному пространству и механизированная до рудоспусков или транспортных средств. При самотечной доставке в основании камер проводится комплекс выработок, именуемых днищем. Наряду с самотечным выпуском, доставка руды в пределах блока или панели осуществляется механическими средствами (самоходное оборудование, различные питатели, скреперные установки). Нормами технологического проектирования рудников цветной металлургии [59] предусмотрены условия применения и основные параметры систем разработки с закладкой выработанного пространства (табл. 1.1). При этом рекомендуется использовать самоходное оборудование. Схема подготовки - панельная или блоковая: рудными или полевыми штреками или ортами в сочетании с вентиляционно-ходовыми восстающими, рудоспусками и уклонами для самоходного оборудования. [30]
Так на руднике Маяк (Норильского ГМК) [93] отработка запасов осуществляется камерно-целиковой системой разработки, так как рудные тела данного месторождения характеризуются горизонтальным и пологим залеганием. Замена рудных опорных целиков искусственными (рис. 1.4.) позволяет до минимума сократить потери и разубоживание, сохранить сплошность налегающих пород и целостность сооружений на поверхности.
В простейшем варианте системы руду в камерах отбивают вертикальными секциями. У почвы рудного тела в каждой камере по центру проводят скреперный штрек (или два штрека у бортов камеры), у кровли - подсечной штрек. Около панельного целика проходят отрезной восстающий, из которого разделывают отрезную щель длиной 9 м. Верхнюю подсечку оформляют заранее (в этом случае кровлю крепят штангами) или одновременно с отбойкой руды. Отработка камер между искусственными целиками: 1- камеры первой очереди, заложенные бетоном (искусственные целики); 2, 3 - камеры второй и третьей очереди; 4 - рудный откос; 5 - бетонный откос; 6 - отрезной восстающий; 7 - компенсационная камера для разделки отрезной щели; 8 - ходовой восстающий; 9 - панельный штрек; 10 - отбитая руда. Для создания траншеи скважины бурят под углом 50-55 с таким расчетом, чтобы после их взрывания образовался откос под углом 50, обеспечивающий скатывание руды. Руду доставляют скреперными установками. После выгрузки руды и устройства изолирующих перемычек очистное пространство заполняют твердеющей смесью, угол растекания которой должен быть меньше угла наклона кровли. Рудные откосы вынимаются в последнюю очередь сплошным забоем.
Достоинство варианта - простота и безопасность очистных работ, хорошая вентиляция, полнота выемки при минимальном разубоживании [47]. При разработке мощных и весьма мощных пологих залежей запасы руды вынимают камерами в несколько очередей с оставлением целиков и заполнением выработанного пространства твердеющими смесями. Рудные целики (камеры последующей очереди выемки) извлекают под охраной искусственных.
В варианте системы с отбойкой руды из подэтажных выработок с рудным днищем месторождение делят рудными панельными штреками, прово 20 димыми по простиранию (рис. 1.5). Из штреков по почве рудного тела на границе камеры и целика проводят доставочный штрек, в котором через каждые 5 м засекают дучки, в дальнейшем соединяемые поверху подсечной выработкой. В кровле камеры проводят одну или две буровые выработки, на фланге или в центре разделывают отрезную щель. Руду отбивают вертикальными слоями взрыванием веерных скважин. Нижними наклонными скважинами оконтуривают траншейное днище. После отработки и заполнения камер закладкой и достижения ее необходимой прочности приступают к отработке целиков (вторичных камер). Рудное днище отрабатывают под закладочным массивом в последнюю очередь. Руда отбивается веерами скважин, пробуриваемых из бывшей доставочной выработки.
Недостатки варианта - стадийность работ (в рудном днище содержится до 15% запасов камеры), вероятность повышенного разубоживания руды закладочным материалом при выемке днища. Вариант с отбойкой руды из подэтажных штреков с искусственным днищем существенно уменьшает процент разубоживания руды. При отработке запасов днища в первую очередь возводят опалубку доставочных штреков с двусторонним расположением дучек, заопалубочное пространство заполняют твердеющей смесью повышенной прочности. Затем отрабатывают запасы панели. При наличии в кровле залежи неустойчивых пород камеры отрабатывают с верхней подсечкой и креплением кровли штангами. Камерные запасы извлекают в три или четыре стадии с оставлением рудного, комбинированного или искусственного целика.
Техника и технология отбойки руд
Отбойка камерных запасов на Узельгинском месторождении производится буровзрывным способом. На бурении взрывных скважин в камерах используются самоходные буровые установки «Соло-1008», «Соло-1020» и «Соло-1007», оснащенные гидроперфораторами, «Соло-605» с пневматическим молотком и буровые станки НКР-ЮОм и БП-100 с погружными пнев-моударниками. Заряжание скважин производится пневмозорядчиком «Ульба», звено взрывников состоит из 2 человек. Анализ затрат времени на очистную выемку производился исходя из производительности оборудования, с учетом норм времени на вспомогательные операции.
При бурении взрывных скважин используются буровые установки «Соло», диаметр взрывных скважин составляет 89мм. Сменная производительность буровой установки складывается из времени подготовительно-заключительных операций, обслуживания рабочего места, регламентные перерывы и чистое время бурения. Нормативы времени на вспомогательные операции приведены в таблице 2.14.
На Узельгинском подземном руднике был проведен анализ сменной производительности буровой установки Соло. Анализ 5 суток работы 4 буровых станков с учетом времени ремонтов за данное время показал, что средняя сменная производительность составляет 94 м/смену.
Очистная выемка запасов камеры начинается с разделки отрезной щели. Согласно существующей технологии формирование отрезной щели осуществляется взрыванием комплектов вертикальных скважин на отрезной восстающий.
Скважины в контурах щели бурят по наиболее рациональной схеме, установленной практикой работы рудника. Параллельные скважины располагают на расстоянии между ними 1,5 м. Снизу скважины обязательно подсекают. Заряжание скважин производится на всю их длину. Взрывание зарядов секций производится на нижнюю подсечку щели и отрезной восстающий. Первоначально взрывается по одному ряду скважин затем после образования достаточного объема компенсационного пространства производится взрывание по два ряда скважин.
Отгрузка руды производится различным составом погрузочно-доставочного оборудования. Состав комплекса рассматривается, исходя из требований максимального использования оборудования в зависимости от расстояния откатки, состав погрузочно-доставочных приведен в таблице 2.15.
Время доставки руды при увеличении расстояния откатки более 400 м компенсируется введением дополнительной единицы автосамосвала МоАЗ. Анализ полученных данных показывает, что затраты времени на доставку руды из камеры составляют от 5 до 6 суток и зависят от количества и типа погрузочно-доставочного оборудования.
В настоящее время при отработке месторождений подземным способом для заполнения выработанного пространства широко используется твердеющая закладка, позволяющая отрабатывать рудные тела с минимальными потерями и разубоживанием. Однако применение такой закладки связано с большим расходом вяжущих и высокими затратами на подготовку инертных заполнителей [19].
В любых условиях в результате применения закладки повышается полнота извлечения, улучшается охрана недр, окружающей среды и др. Большинство медноколчеданных месторождений относится к пожароопасным, применение закладки выработанных пространств позволяет избежать возникновения эндогенных пожаров. К закладочному массиву, как средству управления горным давлением, предъявляются следующие требования: сохранение устойчивости при его обнажении; обеспечение поддержания элементов системы разработки в устойчивом состоянии.
Закладочный массив должен обладать определенными прочностными и деформационными характеристиками, которые обусловливаются горногеологическими и горнотехническими условиями разработки и зависят от технологии ведения горных работ.
В качестве основной характеристики твердеющей закладки принимается предел прочности на одноосное сжатие, определяемый в лабораторных условиях при раздавливании образцов.
Нормативной прочностью твердеющей закладки считается такая прочность на одноосное сжатие, при которой возможно безопасное обнажение закладочного массива горной выработкой заданных размеров в принятые проектом сроки [86]. Устойчивость закладочного массива при обнажении определяется его прочностью и способностью противостоять воздействию статических и динамических нагрузок. Так как применение систем разработки с твердеющей закладкой выработанного пространства обусловливает большие затраты на вяжущие, исследования последних лет были направлены на удешевление себестоимости закладочных составов. Исследования проводились с учетом существующих нормативных сроков набора прочности закладочным массивом.
Выработанное пространство в процессе закладки должно быть надежно изолировано. Изоляция выработанного пространства осуществляется путем установки бетонных перемычек во всех подходящих к нему выработках. Так как закладочный массив может являться конструктивным элементом (кровлей и стенкой выработки), при камерных системах разработки требования к прочности закладки различны.
Обоснование способов и параметров формирования отрезных щелей
Анализ технологии формирования отрезной щели показал, что в данном процессе наиболее затратным является проходка отрезного восстающего. Увеличение камер, одновременно находящихся в отработке на Узель-гинском руднике, привело к росту объема проходки отрезных восстающих до 150-180 п.м. в месяц. Горно-геологические условия рудника Узельгинский не позволяли выдерживать необходимых темпов проходки отрезных восстающих существующими способами. С целью сокращения сроков проходки восстающего был разработан и апробирован новый способ разделки отрезных щелей без проходки отрезного восстающего. Суть предложенного метода формирования отрезных щелей заключается в бурении параллельных вееров скважин буровой установкой Solo и отбойкой скважинных зарядов на закладочный массив. Отсутствие начального отрезного пространства компенсируется пластическими свойствами закладочного массива. Известно [30], что в условиях одноосного сжатия деформация Єї от главного напряжения 0\ определяется по закону бк=сл/Е, (3.4) где; Е- модуль упругости закладки, МПа; 01- нормальное напряжение. В процессе сжатия закладочного материала в обойме выделяют три его состояния (рис. 3.4). Первое — область упругих деформаций, распространяющаяся от начала координат до линии 1-І, после снятия нагрузки происходит полное восстановление размеров образца. Второе — область упруго-пластичных деформаций; третье — область полного разрушения прочностных связей, уплотнения пор материала в обойме, которое наступает на линии ІІ-ІІ. Разрушенный материал продолжает воспринимать все возрастающую нагрузку. Точки С на кривых нагружения фиксируются по незначительному замедлению роста относительной деформации при постоянном увеличении нагрузки. По физической сущности этот участок характеризует сжатие, переуплотнение несцементированного (сыпучего) закладочного материала. & 8 78 МПа
Установленные зависимости деформирования закладочных массивов позволяют использовать относительные деформации закладки (2-8%) для создания начального компенсационного пространства. При нагрузках от взрыва руд 5-15 МПа в закладочном массиве происходят пластические деформации, увеличение динамического воздействия взрыва повлечет за собой разрушение приконтактной зоны закладки.
Таким образом, основным негативным эффектом данного варианта разделки отрезной щели является частичное разрушение закладочного массива и попадание его в отбитую руду, что отрицательно сказывается на процессе обогащения полезного ископаемого. С целью предотвращения данного негативного явления необходимо определение оптимальных параметров буровзрывных работ.
Определяющим параметром буровзрывных работ при использовании глубоких скважин для образования отрезных щелей является пробивное расстояние между скважинами и закладочным массивом, которое обеспечивает необходимую глубину и эффективность отбойки за взрыв без разрушения закладочного массива. В качестве основного параметра буровзрывных работ необходимо установление длины недозаряда (недобура) скважин с целью предотвращения разрушения закладочного массива.
При разделке отрезной щели на закладочный массив в нем наблюдаются три области различного состояния. Контакт закладочного массива с рудой в результате воздействия взрывных работ подвергается разрушению на рисунке 3,4 начинается с точки С, по мере удаления от контакта закладочного массива наблюдается уплотнение закладочного материала, за данной зоной не происходит изменения структуры массива. Оптимальные параметры буровзрывных работ должны отвечать следующим требованиям: эффективно отбивать руду и пробивать расстояние между скважинами и контактом закладочного массива с рудой; осуществить минимальное разрушение закладочного массива, то есть перевести контакт руды и закладки в область упруго пластичных деформаций.
Для решения поставленных задач были проведены экспериментальные исследования в производственных условиях Узельгинского рудника. Цель производственных экспериментов заключалась в определении оптимального ЛНС между веерами скважин и их недозаряда в натурных условиях.
Проведенные экспериментальные исследования данного способа оформления отрезного пространства заключались в бурении параллельных вееров скважин буровой установкой Solo и отбойкой скважинных зарядов на закладочный массив. Вееры скважин располагались параллельно через 1 м друг от друга на всю ширину отрезной щели и обуривались вблизи закладочного массива смежной камеры. Скважины в веерах бурились под углом 50-90 градусов, диаметром 89мм (рис. 3. ). Учитывая тяжёлые условия работы зарядов, ЛНС принимался 1 и 1,5м, то есть 50 и 75% от фактического при отбойке запасов. Целью данных исследований было определение рациональной ширины защитной зоны для минимизации разрушения закладочного массива. Для сохранения закладочного массива, с учётом зоны дробления, оставлялись защитные зоны до закладочного массива, равные 0,2;0,4;0,6;0,8 ЛНС соответственно недобур составлял 0,4;0,8; 1,2; 1,6м. Оставшаяся часть отрезной щели оформлялось бурением рядов вертикальных параллельных скважин с последующим инициированием скважинных зарядов. Разделка отрезной щели осуществлялось в 2-4 стадии, количество которых зависело от высоты камеры. После проведения взрывных работ оценивалось состояние закладочного массива, качество оформления отрезного пространства.
Результаты опытных взрывов по определению оптимального расстояния между веерами скважин показали, что при расстоянии 0,2 ЛНС наблюдается переизмельчение руды и разрушение закладочного массива происходит на расстояние 0,5-0,8 м. Увеличение защитной зоны до 0,4 ЛНС обеспечивает нормальные условия дробления руды при минимальном ее разубоживании закладкой. При принятии защитной зоны равной 0,6; 0,8 ЛНС отмечается повышенный выход негабаритных фракций в руде, частые зависания кусков.
Календарное планирование отработки запасов выемочного участка при сплошном порядке выемки
Согласно разработанного алгоритма проведено календарное планирование развития горных работ по предлагаемой технологии на примере отработки запасов рудного тела №4 Узельгинского рудника.
При составлении календарных графиков были рассмотрены все возможные сочетания последовательности отработки камер, форм фронта и направлений развития горных работ в выемочном участке. Наименьшая продолжительность отработки рудного тела №4 достигнута при развитии горных работ по варианту . По результатам проведенного календарного планирования определена наиболее рациональная, с позиций интенсификации разработки, схема развития горных работ на участке и в отдельных камерах .
Предлагаемая схема развития работ предусматривает раскройку рудного тела на панели и ленты при ориентации последних согласно простиранию залежи. Принятый порядок отработки камер определяет уступную форму фронта горных работ с опережающим их развитием в центральной ленте. Сопряжение камер в ленте торцевыми частями при определенном направлении развития очистных работ в выемочных единицах (см. рис. 4.4) позволяет осуществлять добычу руды из следующей камеры во время твердения закладочного массива в предыдущей. Возможность регулирования продолжительности твердения закладки за счет обоснования ее состава, позволяет обеспечить окончание отбойки руды в камере №2 к сроку набора нормативной прочности в смежной камере №1. В камерах №3 и №4 реализуется схема формирования отрезной щели на закладочный массив, и т.д.
По результатам проведенных исследований по проходке горизонтальных выработок, на Узельгинском руднике в июне 2008 г. введен второй междусменный перерыв для ведения взрывных работ и проведены опытно-промышленные испытания быстротвердеющих составов бетонов применяющихся для закрепления железобетонных штанг.
При проведении опытно-промышленных испытаний применения ускорителей твердения в составах для закрепления железобетонных штанг использовалась твердеющая смесь в составе - цемент:отсев 1:1 и добавка EKOSAL 2%+Stacheplast 0,2% от массы цемента. Раствор бетона готовился в смесителе, добавка подавалась на выходе из него и перемешивалась с раствором в процессе транспортировки по резиновому шлангу. Испытания уста новленных железобетонных штанг проводились с применением динамометрического ключа на 3, 7, 28 сутки. Опытно-промышленные испытания, проведенные в выработках гор. 550 м показали, что использование железобетонных штанг с применением рекомендованного состава бетона (водоцементная смесь при соотношении цемент:отсев = 1:1, добавки EKOSAL 2%+Stacheplast 0,2%), позволяет осуществлять взрывные работы по истечении 2 часов с момента установки ЖБШ, за счет чего обеспечивается повышение средней скорости проходки выработок до 5,6 м/сут (на 1,2 м/сут выше, чем при традиционной технологии).
Введение второго перерыва на ведение взрывных работ в комплексе с быстротвердеющим бетоном опробовано на руднике при проходке вентиляционного закладочного орта № 1 (гор. 550 м). Организация проходческих работ с двумя перерывами позволила увеличить скорость проходки на 15% за счет сокращения непроизводительных затрат времени возникающих при преждевременной подготовке забоя к взрывным работам.
Увеличение камер, одновременно находящихся в отработке на Узель-гинском руднике в период 2004-2006 гг., привело к росту объема проходки отрезных восстающих до 150-180 п.м. в месяц. Горно-геологические условия рудника Узельгинский не позволяли выдерживать необходимых темпов проходки отрезных восстающих существующими способами. С целью сокращения временных и материальных затрат на проходку отрезных восстающих был разработан способ разделки отрезных щелей с учетом деформационных свойств закладочного массива.
Способ оформления отрезных щелей прошел опытно-промышленную апробацию в 2006 г. в условиях отработки камер к15 п9 гор.550.м Узельгин-ского рудника. Проведенные экспериментальные исследования данного способа формирования отрезного пространства заключались в бурении параллельных вееров скважин буровой установкой Solo и отбойкой скважинных зарядов на закладочный массив. За период 2006-2007 года данным способом пройдено около 50 отрезных щелей. Вееры скважин располагались параллельно, через 1 м друг от друга на всю ширину отрезной щели обуривались вблизи имеющегося закладочного массива. Скважины в веерах бурились под углом 50-90 диаметром 89 мм. Учитывая тяжёлые условия работы зарядов, линия наименьшего сопротивления (W) принималась 1 и 1,5 м, то есть 50 и 75% от фактического при отбойке запасов. Целью данных исследований было определение оптимальной длины защитной зоны для минимизации разрушения закладочного массива. Для сохранения закладочного массива, с учётом зоны дробления, оставлялись защитные зоны до закладочного массива, равные 0,2;0,4;0,6;0,8 от W при соответствующем недобуре 0,4;0,8;1,2;1,6 м. Разделка отрезной щели осуществлялась в 2-4 стадии, количество которых зависело от высоты камеры. После проведения взрывных работ оценивалось состояние закладочного массива, соответствие фактических контуров компенсационного пространства проектным размерам, выход негабаритных фракций.
Результаты опытных взрывов показали, что при толщине защитного слоя 0,2 W наблюдается переизмельчение руды и разрушение закладочного массива происходит на глубину 0,5-0,8 м. При установлении защитной зоны в пределах 0,6-0,8 W отмечался повышенный выход негабарита и непроработка рудного массива. Наилучшие результаты были достигнуты при применении защитной зоны толщиной 0,4 W: отмечены незначительные нарушения целостности закладочного массива (глубиной до ОД-0,3 м) при обеспечении требуемых контуров отрезной щели.
По результатам опытно-промышленных испытаний предложенный способ формирования отрезной щели включен в регламент на очистные работы на Узельгинском руднике. Разработанные в диссертации рекомендации по раздельному измельчению компонентов закладочной смеси были включены в технологический проект перевода закладочного комплекса на данную технологию приготовления закладки.
