Введение к работе
Актуальность работы. Интенсификация добычи цветных металлов, как основного направления научно-технического прогресса в цветной металлургии, в значительной степени определяется повышением эффективности эксплуатации месторождений, полностью или частично представленных рудными телами жильного типа. Свыше 40 % подземной добычи цветных и редких металлов производится из жильных месторождений. При разработке этих месторождений широкое распространение (более 50 %) получила система с магазинированием руды, отличающаяся наиболее высокими технико-экономическими показателями. Однако эффективность ее применения заметно снижается на глубоких горизонтах, что связано со значительным повышением горного давления и нарушенности вмещающих пород. Под влиянием этих факторов в первую очередь осложняется процесс выпуска руды из узкого очистного пространства,, на долю которого приходится до 30 - 50 % общих затрат труда на очистную выемку, что характерно для большинства разрабатываемых жил.
Предложенные в последние годы рекомендации по совершенствованию процесса выпуска замагазинированной руды (короткие блоки, вибровыпуск, взрывание фугасных зарядов, водонасыщение и т.д.) не обеспечили достаточно заметного улучшения показателей системы, особенно на глубоких горизонтах, так как повышение трудозатрат на выпуске связано, главным образом, с необходимостью ликвидации зависаний отбитой руды не только в прилюковой зоне, но и внутри блока. Так, трудовые затраты на их выполнение составляют около половины (0,9 - 1,2 чел.-час/м3) общей трудоемкости выпуска. При этом потери невыпущенной (зависшей) руды в отдельных блоках достигают 8 - 12 % и более, а вторичное разубоживание- до 20 %. Высока также опасность проведения таких работ.
Для уменьшения количества зависаний, затрат времени на их ликвидацию, обеспечения равномерности выпуска и в целом повышения эффективности процесса, перспективным является осуществление активации потоков замагазинированной руды комплексом технических средств, устанавливаемых в очистном пространстве в различных частях блока.
Исследований по повышению эффективности и полноты выпуска руды из узкого очистного пространства на глубоких горизонтах на основе применения способов и средств предупреждения образования и ликвидации зависаний и повышения управляемости процессом не проводилось и они являются актуальными.
Исследования выполнялись на шахтах ПО "Забайкалзолото" и Шахтамин-ском руднике в соответствии с планом НИР Читинского филиала ВНИПИ-горцветмет по отраслевой программе МЦМ СССР МП-11Г и хозяйственным договорам с предприятиями в течение 1972 - 1995 г.г.
Объект исследований - очистной блок при разработке маломощных крутопадающих жильных месторождений.
Предмет исследования. Процесс, способы и средства активации выпуска замагазинированной руды из узкого очисркші.ЦрйЗВДНЗДіІОДУ мочных блоков.
Цель работы. Обосновать рациональные способы, средства и параметры выпуска руды из узких магазинов для повышения эффективности разработки крутопадающих тонкожильных месторождений.
Основная идея работы заключается в управлении процессом выпуска замагазинированной руды путем механической активации ее в неактивной части блока и местах прогнозируемых зависаний.
Защищаемые научные положения:
эффективное управление выпуском замагазинированной руды возможно путем активации ее в местах формирования зависаний, форма, размеры и место расположения которых определяются в зависимости от горно-геологических и горнотехнических условий вынимаемых запасов блока;
наиболее производительный выпуск замагазинированной руды из межлюкового и надлюкового пространства достигается за счет активации рудной массы устройствами вибрационного и пневмобаллонного типа с рекомендуемыми параметрами;
снижение количества и ликвидация внутриблоковых зависаний обеспечивается импульсным воздействием на замагазинированную руду водовоз-душной смесью через перфорированные трубы и пневмопульсаторами из мягких оболочек, размещаемых и функционирующих в очистном пространстве в процессе отработки блока и выпуска горной массы.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются: достаточным объемом промышленных экспериментов; удовлетворительной сходимостью расчетных показателей и лабораторных данных с фактическими; положительными результатами производственных испытаний экспериментальных образцов и технологии управляемого выпуска руды; экономической эффективностью внедрения разработанных рекомендаций.
Научная новизна:
1. Предложена классификация зависаний руды в отработанных блоках,
отражающая параметры, место и причины их образования.
-
На основе практических данных установлена закономерность и разработана вероятностная математическая модель формирования зависаний руды в блоке в зависимости от угла падения жилы, модуля трещиноватости, интенсивности отработки блока, ширины очистного пространства и параметров очистной камеры.
-
Выявлены основные закономерности истечения руды в прилюковом и внутриблоковом пространстве при активации потока вибрационными, пневматическими и гидропневмоимпульсными средствами и установлены рациональные параметры и режимы их работы.
Практическая ценность:
-
Предложенная вероятностная математическая модель позволяет прогнозировать возможные места и параметры зависаний руды в узких «магазинах».
-
Разработанные способы и средства позволяют повысить производительность блока и надежность технологических процессов очистной выемки, полноту и качество извлечения запасов и могут быть применены для интенсификации выпуска руды в условиях повышенного горного давления и на глубоких горизонтах.
3. Разработанные рекомендации по выбору эффективных способов и средств активации в зависимости от горно-геологических условий и конструктивных параметров системы, а также техническая документация могут быть использованы при проектировании новых и эксплуатации действующих рудников.
Реализация работы. Результаты исследований использованы при составлении технических условий и исходных требований на изготовление активаторов, локальных проектов отработки жил системой с магазинированием и принудительным выпуском руды на Балейском, Дарасунском и Шахтаминском рудниках, внедрены в производство с экономическим эффектом 140 т.р. (в ценах 1989 г.).
Технология выпуска руды с использованием средств активации прошла приемочные испытания и рекомендована к включению в проекты разработки жильных месторождений системами с магазинированием на предприятиях отрасли.
Личный вклад автора: анализ и обобщение существующего опыта и основных направлений совершенствования технологии выпуска замагазиниро-ванной руды; разработка математической модели процесса образования зависаний и классификации зависаний руды в блоках; участие в проведении лабораторных исследований, промышленных испытаний и внедрении; обоснование рациональных параметров и режимов выпуска руды новыми способами и средствами; разработка технической документации на изготовление и эксплуатацию средств активации и выпуска руды.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались на Всесоюзном совещании по совершенствованию систем и технологии разработки жильных месторождений (п. Ковалерово, 1972 г.), областной конференции молодых ученых Забайкалья (г. Чита, 1977 г.), технических Советах комбината "Балейзолото" (г. Балей, 1973 - 1976 г.г.), производственного объединения Забайкалзолото (г. Чита, 1977 - 1985 г.г.), Шахтаминского рудоуправления (п. Шахтама, 1982 г.), заседаниях научно-технического Совета Читинского филиала ВНИПИгорцветмет (г. Чита, 1973 - 1990 г.г.), научных семинарах лаборатории научных основ разработки жильных месторождений ИПКОН АН СССР (г. Москва, 1978, 1983 г.г.), научных семинарах кафедры "Подземная разработка месторождений полезных ископаемых", ЧитГУ (г. Чита, 2002 —2003 г.г.) и получили положительную оценку.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 статей и получено три авторских свидетельства на изобретения.
Объем и структура работы. Диссертация изложена на 188 страницах машинописного текста и состоит из введения, четырех глав, заключения. Содержит 62 рисунка, 26 таблиц, список литературы из 87 наименований и 12 приложений.
Автор выражает глубокую благодарность и признательность акад. М.И. Агошкову, к.т.н. Д.И.Рафиенко, Е.С.Волкову, Е.И.Петрову, к.г-м.н. М.А.Свир-скому, Д.И.Кофману, сотрудникам лаборатории разработки жильных месторождений Читинского филиала ВНИПИгорцветмет, работникам кафедры ПРМПИ
ЧитГУ, техническим работникам ПО «Забайкалзолото», рудников Балей и Шахтаминский за содействие и оказанную помощь при выполнении работы.
