Введение к работе
Актуальность работы. В настоящее время в горнорудной промышленности происходит интенсивное понижение горных работ и переход в условия отработки месторождений на больших глубинах, что приводит к значительному усложнению горнотехнической обстановки в подземных горных выработках.
Не являются исключением из этой общемировой тенденции и рудники ЗФ ОАО ГМК «Норильский никель», отрабатывающие месторождения Талнахского рудного узла. На сегодняшний день свыше 90% сплошных (богатых) руд Октябрьского и Талнахского месторождений отработано. Оставшиеся запасы руд с высоким содержанием полезных компонентов (Ni, Cu, Co и др.), залегают, в основном, пологими линзами (а<200) малой мощности (тср=5м) на глубинах от 1400 до 2000 м, суммарный объем богатых залежей на сегодняшний день составляет около 80 млн. тонн.
Все руды и породы Талнахского рудного узла являются опасными по горным ударам с глубины более 700 м. Для повышения безопасности при отработке маломощных пологих залежей богатых руд подготовительные выработки наиболее благоприятно проводить и поддерживать в закладочном массиве, так как он является не уда- роопасным в отличие от руд и вмещающих пород.
Однако, схема подготовки маломощных залежей с размещением горно-подготовительных выработок в закладочном массиве, не является достаточно обоснованной, так как применяемый на сегодняшний день способ крепления выработок в закладке не эффективен из-за того, что штанги в бортах зачастую оказываются целиком в зоне вывалов и теряют жесткую заделку, что приводит к раскреплению бортов выработки.
Для обоснования схемы подготовки, при которой горноподготовительные выработки располагаются в твердеющей закладке, необходимо обеспечить их устойчивость путем укрепления при- контурной части бортов из закладочного массива металлической арматурой в процессе его возведения.
Следует отметить, что сохранение эксплуатационного состояния горно-подготовительных выработок даст возможность исполь-
зовать их при разработке залегающих выше медистых и вкрапленных руд, что повысит эффективность их отработки.
Значительный вклад в исследование устойчивости выработок и разработки технологий проведения и поддержания их в эксплуатационном состоянии внесли: С.Г.Авершин, И.И. Айнбиндер, Б.П. Бадтиев, И.В. Баклашов, Н.С. Булычев, И.Е. Долгий, А.А. Еременко, В.Н.Захаров, В.П.Зубов, Д.Р. Каплунов, О.В. Ковалев, А.А. Козырев, В.Н. Опарин, В.Д. Палий, А.Г. Протосеня, К.В. Руппенейт, М.А. Розенбаум, И.Ю. Рассказов, А.П. Тапсиев, А.Н. Шабаров и многие другие.
Однако, на сегодняшний день остаются не достаточно изученными вопросы, связанные с использованием закладочного массива не только для управления кровлей, но и для решения вопроса повышения устойчивости горных выработок в условиях рудников Норильского промышленного района.
Цель работы. Обоснование схемы подготовки маломощных залежей богатых руд месторождений Талнахского рудного узла.
Идея работы. Повышение устойчивости горноподготовительных выработок обеспечивается их проходкой между заблаговременно сформированными бортами из закладочного массива, закрепленного в приконтурной части металлической арматурой.
Основные задачи исследований:
-
Анализ литературных источников и оценка опыта проведения и способов поддержания подготовительных выработок в горногеологических и горнотехнических условиях эксплуатации Норильских рудников.
-
Проведение шахтных наблюдений в горноподготовительных выработках, пройденных в рудном теле, во вмещающих породах и в закладочном массиве.
-
Проведение компьютерного и физического моделирования параметров схем проведения горно-подготовительных выработок.
-
Разработка технологической схемы проведения горноподготовительных выработок под защитой железобетонной конструкции.
5. Оценка технико-экономических показателей технологии сооружения подготовительных выработок под защитой железобетонной конструкции.
Методы исследований: включали анализ и обобщение сведений, содержащихся в литературных и фондовых источниках, шахтные и лабораторные эксперименты в условиях отработки рудных залежей глубоких рудников Талнахского рудного узла и аналитическую обработку полученных результатов исследований.
Научная новизна:
-
установлена закономерность разрушения бортов горноподготовительных выработок в зависимости от их ориентации относительно осей очистных камер;
-
выявлена зависимость несущей способности приконтур- ной части закладочного массива от конструкции армирующего материала.
Основные защищаемые положения:
-
-
При системе разработки с закладкой выработанного пространства твердеющими смесями устойчивость бортов горноподготовительных выработок, проводимых по закладочному массиву, увеличивается при их ориентации в направлении, параллельном осям отработанных очистных выработок.
-
Повышение несущей способности приконтурной части закладочного массива в бортах горно-подготовительной выработки, достигается за счет армирования металлической сеткой по замкнутому контуру, что позволяет более чем в 1,5 раза повысить несущую способность приконтурного закладочного массива горноподготовительных выработок.
-
Обеспечение устойчивости центральной горноподготовительной выработки при рудной схеме подготовки маломощных рудных залежей достигается за счет заблаговременного крепления ее бортов путем размещения армирующего материала в смежных с ней заходках на глубину более 0,5 высоты выработки с последующим заполнением твердеющей закладкой.
Достоверность и обоснованность научных положений и рекомендаций подтверждается большим объемом шахтных и лабораторных исследований, использованием современного сертифицированного оборудования и вычислительной техники для обработки
экспериментальных и теоретических данных, анализа состояния горно-подготовительных выработок проведенных в рудном, породном и закладочном массиве.
Практическое значение работы:
-
разработаны параметры схем проведения подготовительных выработок на основе применения твердеющей закладки с различными вариантами арматуры, применяемой при отработке рудных залежей Октябрьского и Талнахского месторождений;
-
разработана технология армирования бортов горноподготовительной выработки с учетом ширины зоны вывалов;
-
разработаны рекомендации по применению схем проведения, креплению и охране горно-подготовительных выработок, поддерживаемых в закладочном массиве.
Реализация работы:
-
результаты исследований используются проектными организациями ООО «Институт «Гипроникель», институт «Нориль- скпроект» при разработке регламентов и проектов отработки рудных залежей Октябрьского и Талнахского месторождений;
-
результаты исследований рекомендованы рудникам ЗФ ОАО «ГМК «Норильский никель» при разработке локальных паспортов проведения подготовительных выработок.
Апробация работы: основные положения работы докладывались и получили положительную оценку на Международной научно-практической конференции «Интехмет» (Санкт-Петербург, 2008 г.), на научных семинарах ООО «Институт Гипроникель», на научно-технической конференции молодых ученых и специалистов ООО «Институт Гипроникель» (Санкт-Петербург, 2010 г.), на Международной научно-практической конференции «Инновационные направления в проектировании годрнодобывающих предприятий» (Санкт-Петербург, 2010 г.).
Личный вклад автора заключается в постановке цели и задач исследований, в проведении шахтных и лабораторных исследований состояния рудного, породного и закладочного массива, физико-механических свойств армированной и не армированной твердеющей закладки, в анализе результатов исследований и выводе научных результатов, в разработке и внедрении рекомендаций по
проведению и креплению подготовительных выработок на рудниках ЗФ ОАО «ГМК «Норильский никель».
Публикации. Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 6 научных трудах, из них 5 - в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки России. Получен 1 патент на изобретение.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав и заключения общим объемом 168 страниц машинописного текста, содержит 66 рисунков и 17 таблиц, а также список используемой литературы из 93 наименований и 1 приложение.
Автор выражает искреннюю благодарность научному руководителю д.т.н. А.Н. Шабарову за помощь в определении направления исследований, а также сотрудникам Научного центра геомеханики и проблем горного производства за полезные замечания и ценные советы.
Похожие диссертации на Обоснование схемы подготовки маломощных залежей богатых руд месторождений Талнахского рудного узла
-
