Введение к работе
Актуальность работы,
Алтае-Сая некая территория располагает крупными железорудными месторождениями с балансовыми запасами более 3 млрд т. Руды, в основном, магнетн- говые, средней ценности, легкообогатимыс. Оценка ресурсного потенциала показала, что с освоением Белорепко-Инского, Тейскои группы месторождений, вовлечением и переработку скопившихся техногенных образований, наряду с модернизацией геотехнологии действующих предприятий, регион способен обеспечить сырьем металлургические заводы Западной Сибири на 50 и более лет.
Основной способ разработки железорудных месторождений па действующих предприятиях региона — подземный. Рудники — Абаканский, Казскии, Таштагапьский и Шерегешский — извлекают более половины объема подземной добычи железных руд в России. Шахтным способом отрабатываются весьма мощные залежи сложного блочного строения с развитой тектонической нарушен ностью на глубинах 500-800 м. Руды н породы крепкие, склонные к разрушению в динамической форме. На Таштагодьском н Шерегешском рудниках периодически происходят горные удары и ми кроу дары.
Начиная с 60-х годов прошлого столетия, очистная выемка на рудниках осуществляется системой лажного обрушения с в норовы пуском руды. Использование при мой технологии морально устаревшего переносного горного оборудования обусловливает большой объем ручного труда (до 70-80 %), высокий уровень травматизма и профзаболеваний горнорабочих, котрые возрастают с увеличением глубины горных работ. Сложное конструктивное оформление горизонтов бурения и доставки определяет повышенный объем проходческих работ (2.5- 3,0 м 1000 т) и изрезанность массива блока, что противоречит требованиям безопасности отработки месторождений, склонных к горным уларам. Низкие темпы «скрытия месторождений, подготовки блоков и воспроизводства погашаемых запасов ограничивают интенсивность добычных работ и производственную мощность рудников. Большие масштабы массовых взрывов при обрушении блоков (до 400-600 т BB), с одной стороны, провоцируют проявления j орного давления в форме вплоть до горно-тектонических ударов, с другой - при существующих сложных строениях залежей, вызывают дополнительный прихват боковых пород, снижая содержание металла в сыро ft руде.
В течение длительного применения системы зтажного обрушения с переносным оборудованием на рудниках проводились исследования но совершенствованию процессов отбойки и выпуска руды, проходческих и буровых работ, поиску путей снижения вероятности горных ударов и повышения безопасности горных работ. Однако за 40-лстпий период это не привело к существенному улучшению показателей рудников. Производительность труда на очистных и проходческих работах, шахте в целом не растет и в 3^5-4,5 раза уступает современным рудникам. Уровень травматизма, его частота и тяжесть, профзаболевания горнорабочих остаются недозволительно высокими. Себестоимость добычи руды подземным способом значительно превышает карьерное извлечение железорудных запасов,
Мировая практика подземной разработки рудных месторождений у белитель но показала, что повышение экономической эффективности, рост производительности труда, коренное улучшение санитарно-гигиенических условий и резкое сокращения травматизма на горных работах достигаются на рудниках с ос- иоелнем интенсивных технологий добычи на основе комплексов самоходного оборудования.
В этой связи ключевой проблемой безопасной и эффективной выемки рудных залежей разрабатываемых, и особенно перспективных к освоению новых месторождений, является модернизация добычи руды на основе инновационных технологий и технического перевооружения горных работ с заменой переносного горного оборудования самоходной техникой. Обоснование системы разработки и ее параметров должно осуществляться в соответствии с принципами ведения горных работ в условиях повышенных напряжений в массиве руд и пород.
Весьма актуальным для экономики рудников, улучшения экологии территории становится вовлечение в эксплуатацию техногенного сырья, значительная часть которого может быть рентабельно переработана и утилизирована. Разработка легкодоступных техногенных образований в период реконструкции действующих рудников и освоєння перспективных месторождений позволит обеспечить металлургию региона дополнительными объемами железорудного сырья, строительный сектор фракционированным щебнем.
Цель рабо 1ы — разработка н научное обоснование эффективных технологии подземной добычи железных рул, вовлечение в переработку техногенных месторож ден її й реї иона.
И дин работы состоит в использовании преимуществ самоходного оборудован ия для разработки мощных рудных залежей на принципах ведения горных работ в условиях высоких напряжений порол и комплексном освоении минеральных ресурсов.
кінчи исследований;
определить роль местной Сырьевой базы для удовлетворения потребностей Западно-Сибирского металлургического комплекса в товарной железной руде и установить потенциал действующих, резервных и техногенных месторождений:
усовершенствовать технологические процессы системы этажного обрушения с вибрационным выпуском руды;
проанализировать основные технико-экономические и социальные показатели существующей технологии подземной добычи руд;
обосновать технологию отработки железорудных месторождений региона на базе самоходной техники и определить рациональные параметры очистной выемки рулы;
разработать и оценить новые варианты вскрытия и отработки действующих и резервных месторождений модернизированной геотехнологией;
изучить строение, количественные и качественные параметры железо- рул пых отвалов и перспективы их переработки;
разработать технологию, принципиальную схему модульного комплекса для рентабельной переработки вторичного сырья и получения товарных продуктов.
Методы исследований. Научные и практические результаты диссертационной работы получены на основе анализа и обобщения литературных источников, лабораторных экспериментов методами математического и физического моделирования, натурных наблюдений, шахтных экспериментов, опытно- промышленных испытаний и технико-экономических расчетов.
Научные положения, выносимые ни ни и и ту:
-
-
Западно-Сибирский металлургический комплекс располагает достаточной рудной базой и с вводом в эксплуатацию Бедорецко-Инского, Teiic ко и группы месторождений, учетом производственной мощности действующих рудников Il вовлечением в разработку техногенных ресурсов, способен обеспечить металлургические заводы собственным сырьем в течение более 50 лет,
-
Повышение качества, полноты и интенсивности извлечения запасов при этажном обрушении и площадном выпуске руды достигается приданием компенсационной камере трапециевидной формы п оставлением на фланге панели временного барьерного целика.
3+ Система разработки подэтаж мого обрушения с комбинацией торцового и плошал но-юр ново го выпуска рулы обеспечивает проветривание очистных забоев за счет общешахтной депрессии, расширение зоны потока отбитого слоя рулы и способствует уменьшению разубоживанин и потерь руды соответственно в 1,4 и 1,6 раза.
-
-
-
Напряжения горных пород н выработках горизонта выпуска при торцовой и плотадно-торцовой схемах извлечения запасов снижаются относительно і mo- щадно r o выпуска руды соответственно на 40 и 25
-
Строительство рудников с использованием на проходке выработок комплексов самоходного оборудования по сравнению с переносным горным оборудованием, принятым н регионе, сокращает сроки квола и освоения проектных показателей предприятий в 3-4 раза.
6. Эффективность переработки лежалых железорудных отходов горнообогатительного производства достигается предварительным фракционированием исходного материала с выделением магнетитовой составляющей для получения концентрата и извлечением немагнитного материала для производства строительного щебня.
Достоверность и обоснованность научных положений, выводов ч рекомендации пол і верждаетея:
-
применением апробированных методов для обработки результатов натурных и лабораторных экспериментов, методик и статистического анализа;
-
сопоставимостью физического и математического моделирования, лабораторных и шахтных исследований с удовлетворительной сходимостью полученных различными методами результатов;
-
представительностью внедрения научно-исследовательских разработок, технологических решений и инженерных расчетов в производственную деятельность рудников по совершенствованию технологии подземной добычи рулы и переработке техногенных образований;
-
включением рекомендаций автора в нормативно-методические и инструктивные документы, действующие на предприятиях.
Научная новизна работы заключается в следующем:
-
-
Установлено, что Западно-Сибирский металлургический комі текс располагает достаточной рудной базой и с вводом в эксплуатацию Bej юре и ко-И не кого, ГейCKOii группы месторождений, учетом производственной мощности действующих рудников и вовлечением в разработку техногенных рес\рсов. способен обеспечить металлургические заводы собственным сырьем в течение более 50 лет.
-
Выявлено, что повышение качества, полноты и интенсивности извлечения запасов при этажном обрушении и площадном выпуске руды под покрывающими породами, в том числе с примесью глины, достигается приданием компенсационной камере трапециевидной формы и оставлением на фланге панели временного барьерного целика.
і. Анализом динамики основных технико-экономических и социальных показателей установлено, что геотехнология разработки мощных железорудных залежей системой этажного обрушения с использованием переносною горного оборудования LtpH постоянном ухудшении горнотехнических и геомеханических условий исчерпала возможности для повышения эффективности и безопасности горных работ и требует модернизации.
4. Для условий железорудных месторождений региона разработан новый вариант системы подэтаж но го обрушения со слоевой отбойкой и дозированным площа де ю-торцовым выпуском руды, поз вол я ю щи ґе повысить качество и полноту извлечения запасов из нелр, осуществлять проветривание очистных забоев за счет обще шахтной депрессии.
5. Обоснованы рациональные параметры системы подэтажного обрушения с торцовым и площа дно-тор новым выпуском руды. Установлены зависимости показателей качества и полноты извлечения руды от расстояния между погрузочными заездами, высоты, толщины и угла отбиваемого слоя» режима выпуска. Ь. Доказано, что уровень напряженного состояния массива горных порол в выработках выпуска при подэтаж ной выемке с торцовой и площа дно-торцовой схемой извлечения руды иа 40 и 25 % соответственно меньше, чем при системе этажного обрушения с площадным выпуском.
7+ Разработаны схемы кскрытия наклонными съездами перспективных месторождений региона с применением комплексов самоходного оборудования. Дока- зано, что использование самоходной техники при строительстве рудников сокращает сроки их ввода в эксплуатацию и освоения производственной мощности л 3-4 раза, Переход на систему подэтажного обрушения с площадно-торновым и торцовым вьепуском руды позволяет повысить производительность труда забойного рабочего до tJO-HOO т/чел. смену, уменьшить конструктивное разубожива- нне руды и снизить себестоимость добычи на 20-25 % (без амортизации). N. Разработана технология переработки лежалых железорудных отходов горно- обогатительною производства. Доказана эффективность предварительного фракционирования сыпучего исходного материала с выделением магнетитовой составляющей из минералогической смеси отходов и их раздельная магнитная сепарация на модульном обогатительном комплексе с извлечением немагнитного материала для получения строительного щебня.
Личный вклад автора заключается н: постановке проблемы и задач по разработке и научному обоснованию эффективных технологий подземной добычи железных руд месторождений Западной Сибири; проведении лабораторных и натурных исследований по установлению закономерностей выпуска руды под обрушенными породами; разработке конструкций днищ очистных блоков и обосновании рациональных параметров новых вариантов систем этажного и подэтаж ного обрушения; обосновании схем вскрытия и технологии отработки Гей- с кого, Лбагасского, Белорецкого и И некого железорудных месторождений самоходным оборудованием; установлении области применения системы подэтажного обрушения с использованием площа дно-юр но во г о и торцового выпуска руды; изучении структуры и качественных показателен железорудных отвалов, разработке технологии переработки техногенных образований.
Практическая значимость работы состоит в техническом перенооруженин горных работ с переходом геотехнологии подземной разработки железорудных месторождений на систему подггажного обрушения с торцовым и площад- но-тор новым выпуском руды; предпроектном техннко-э коном ичес кон обос ионами It вскрытия перспективных месторождений региона наклонными съездами; выявлении ресурсного потенциала техногенных образований и разработке технологии переработки вторичного сырья модульными обогатительными комплекса-
Реалнзацня работы.
Похожие диссертации на Разработка и научное обоснование геотехнологий добычи железных руд при освоении природных и техногенных месторождений Западной Сибири.
-
-
-
-
-
