Введение к работе
Актуальность работы. Рациональное использование недр невозможно без трименения систем разработки, обеспечивающих максимально возможную юлноту выемки полезного ископаемого при минимальном уровне техногенного воздействия на окружающую среду. Особенно остро проблема выбора оптимальных вариантов технологии встает при все более широком вовлечении в жсплуатацию наклонных рудных залежей средней мощности, в которых нахо-щтся до 15 - 20 % запасов руд черных и цветных металлов. Традиционно, применяющиеся здесь системы разработки имеют ряд существенных недостатков. Сплошная и камерно-столбовая системы характеризуются высокими (до 35-40 '/о) потерями руды в целиках и повышенной опасность горных работ, так как поди находятся в открытом очистном пространстве. Этажно-камерная система ;опровождается высоким удельным расходом подготовительно-нарезных ра-5от. При этом значительное количество пустых пород от проведения выработок (до 80 -120 м3/1000 т руды) размещается на земной поверхности в отвалах, 1то негативно влияет на окружающую среду. При совместной выдаче пород с >удой возрастает конструктивное разубоживание, и, в итоге, увеличиваются шощади хвостохранилищ, что также ведет к увеличению загрязнения окру-кающей среды.
Снизить уровень техногенного воздействия на окружающую среду, повы-ить полноту извлечения руды, эффективность и безопасность отработки на-лонных залежей средней мощности позволяет применение технологии со ізрьівной доставкой руды. Однако анализ практики работы рудников и проект-[ых организаций показывает, что, несмотря на имеющиеся научно-технические іазработки, применение взрывной доставки сдерживается из-за отсутствия диного комплекса научно-обоснованных методических положений по ее про-ктированию, позволяющих определять рациональные параметры выемочных амер и панелей, выполнять расчеты буровзрывных работ, определять показа-ели извлечения руды и т.д. Создание такого комплекса методических положений и внедрение его в практику проектирования составляет актуальную про-лему, решение которой обеспечит реальную конкурентоспособность техноло-ии со взрывной доставкой руды и широкое применение ее в практике рудни-ов, что позволит улучшить состояние окружающей среды и повысить эффек-ивность и безопасность разработки наклонных залежей.
Целью исследований является разработка принципов и развитие методи-еских основ проектирования технологических схем выемки с применением зрывной доставки руды, обеспечивающих повышение полноты использования едр, снижение уровня техногенного воздействия на окружающую среду, по-ышение эффективности и безопасности подземной разработки наклонных за-ежей средней мощности,
Основная идея работы: полнота извлечения запасов руды и низкий уровень гхногенного воздействия на окружающую среду обеспечиваются за счет ра-иональных параметров выемочного участка и буровзрывных работ, принятых а основе единого методического подхода, заключающегося в том, что наклон-ый выемочный участок рассматривается как неоднородное по своим техноло-меским свойствам пространство, параметры которого частично обусловлены эрно-геологическими условиями, но в основном формируются посредством энструктивных элементов и зонального оперирования запасами руды.
Методы исследований: обобщение результатов научных исследований опыта взрывной доставки руды; аналитическое исследование и обосновані зонального характера взрывной доставки руды в наклонном выемочном учас ке; лабораторное моделирование различных схем отбрасывания в замкнуте очистном пространстве; экспериментальные исследования в производственнь условиях; статистические методы обработки результатов исследований; си темное исследование технологических схем со взрывной доставкой руды; м тематическое моделирование.
Научные положения, защищаемые автором:
комплекс разработанных методических положений по расчету и констру рованию технологических схем со взрывной доставкой руды обеспечивает ш рокое применение их в практике рудников, что ведет к снижение уровня техн генного воздействия на окружающую среду, повышению полноты извлечет руды, росту эффективности и безопасности подземной разработки наклонив залежей;
высокая степень регулирования дальности отбрасывания и полноты взры ной доставки руды обеспечивается применением конструктивных элемент! различного функционального назначения, формируемых в очистном простра стве;
выбор оптимальных параметров технологических схем со взрывной до тавкой руды достигается на основе выделения по длине наклонного выемо ного участка зон, в пределах которых процесс отбрасывания руды характер зуется рядом отличительных признаков, определяющих различие в методи расчета параметров отбойки руды и показателей взрывной доставки в указа ных зонах;
открытое очистное пространство смежной панели является фактором, с щественно влияющим на результаты взрывной доставки руды, что проявл ется в снижении дальности отбрасывания руды вследствие истечения газоо разных продуктов взрыва на границе раздела панелей, а также в уменьшені полноты доставки за счет заброса части отбитой руды в смежную панель.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтвер: дается соответствием результатов теоретических, лабораторных и произво ственно-экспериментальных исследований, принятием разработанных методі и технологических схем проектно-исследовательскими, производственными научными учреждениями в качестве проектной документации, совпадешь результатов теоретических исследований с результатами промышленных исп таний, полученных другими авторами, а также патентами на изобретения.
Научная новизна работы заключается в следующем:
разработаны принципы проектирования технологических схем со взрыв» доставкой руды и установлены новые зависимости, положенные в основу опр деления оптимальных вариантов технологии с учетом полноты использован недр, экологического и экономического ущерба от размещения отходов npot водства на земной поверхности;
предложены новые конструктивные элементы технологических схем, обе печивающие повышение дальности отбрасывания и полноты взрывной доста ки руды; обоснованы рациональные параметры технологических схем и элементов в различных горно-технических условиях;
- предложен и обоснован метод зонального подхода к проектирован!
взрывной доставки руды, позволяющий на основе различной схематизации у
.ледуемого процесса в зонах определять рациональные параметры отбойки и юказатели извлечения руды при отработке наклонного выемочного участка;
- определены характер и степень влияния открытого очистного простран-
тва смежной панели на показатели взрывной доставки руды: установлена за-
исимость дальности отбрасывания от величины удельного расхода ВВ с уче-
ом истечения газообразных продуктов взрыва на границе раздела панелей; ус-
ановлена зависимость полноты взрывной доставки с учетом заброса части от-
итой руды в смежную панель;
Научное значение работы состоит в разработке единых принципов и раз-итии научно-методических основ проектирования технологических схем со зрывной доставкой руды, обеспечивающих полноту использования недр и по-ышение экологической эффективности.
Практическое значение работы состоит в :
- создании новых технологических схем разработки наклонных залежей со
фывной доставкой руды, обеспечивающих высокую полноту извлечения по-
ззного ископаемого из недр и повышение безопасности очистных работ;
уменьшении уровня техногенного воздействия на окружающую среду за ієт снижения объема пустых пород, выдаваемых на поверхность;
повышении эффективности разработки наклонных залежей за счет снижена материальных и трудовых затрат на добычу;
разработке и внедрении на предприятиях и в проектных организациях рас-:тных методик, позволяющих определять рациональные параметры отбойки 'ды, показатели взрывной доставки и размеры выемочных участков в различ-.IX горно-технических условиях.
Результаты исследований явились основой для разработки "Руководства и еменной инструкции по применению взрывной доставки руды на подземных дниках АО "Дальполиметалл", технических проектов, паспортов и рекомен-ций для отработки наклонных рудных залежей Урала и Дальнего Востока. Реализация результатов работы. Основные положения, расчетные методи-и технологические схемы использованы при проектировании опытно-про-пштенных блоков на ГБРУ, в АО "Дальполиметалл", в Лермонтовской ГРК, иняты в качестве проектной документации Институтом "Уралгипроруда", іститутом горного дела ДВО РАН, Институтом горного дела Севера СО РАН, ЮТ "Союзнеруд", АО "Бор", госпредприятием "Дальметаллпроект", инсти-гом "ДальвостНИИпроект", АОЗТ "Горняк", "Полиметалл", ассоциацией МС ("Рациональное использование минерального сырья"), Хрустальненсксй К, АО "Солнечный ГОК", АЛ "Нижнеамурзолото", Дальневосточной горно-юительной компанией, Уссурийским специализированным управлением тре-і "Союзвзрывпром", внедрены в учебный процесс ДВГТУ, МГТУ, МГМА, ТУ, КГАЦМиЗ, СКГТУ, ИрГТУ, ЧГТУ, ЯГУ, включены в информационный этфель в области высоких технологий международной программы Интер-'ННЕКТ.
Диссертационная работа включает результаты исследований, выполненных ором с 1981 по 1997 гг. в рамках научно-технических программ "Дальне-точный экономический регион" (№ гос.регистрации 01.9.30 009288), "Тех-іеские университеты" (№ гос.рег. 01.9.40 000141), госбюджетной темы тгимизация и расчеты с применением ЭВМ параметров технологических щессов при разработке месторождений" (проблема САПР Минвуза РФ), ря-хоздоговорных тем с предприятиями черной и цветной металлургии (№
гос.рег. 81095506, 80003996, 01850075793), на основе договоров о творческої содружестве, а также в рамках работы "Развитие научно-методических осно разработки рудных месторождений с применением кинетической энерги взрыва" (по гранту Губернатора Приморского края).
Апробация работы. Основное содержание работы, а также отдельные пс ложения докладывались и были представлены: на кафедре "Технология, мехг низания и организация подземной разработки руд" - Москва, МГТУ, 1982-8 г.г.; на республиканской научно-технической конференции "Совершенстве ванне технологии и механизации добычи полезных ископаемых" - Тбилисі
-
г.; на Всесоюзной научно-технической конференции "Перспективы ра: вития технологии подземной разработки рудных месторождений" - Москв;
-
г.; на научно-технических конференциях ДВГТУ - Владивосток, 1985-9 г.г.; на кафедре "Разработка месторождений полезных ископаемых" - Владі восток, ДВГТУ, 1994-96 г.; на Международной конференции "Экология безопасность жизнедеятельности. Общие проблемы" - Владивосток, 1994 г.; и конференции "Экологические проблемы горного производства, переработка размещение отходов" (секция "Подземная разработка месторождений и окрз жающая среда") - Москва, МГТУ и ИПКОН, 1995 г.; на научно-техническо семинаре ассоциации РИМС - Владивосток, 1995 г.; на П Тихоокеанской кої ференции "Инженерные решения проблем экологии прибрежных регионої Безопасность жизнедеятельности" - Владивосток, 1995 г.; на научном симпс зиуме "Неделя горняка - 97" - Москва, 1997; на 51 Международной научне технической конференции молодых ученых с участием студентов, аспирантов докторантов - Санкт-Петербург, 1997; на Ш Международной научной конф< ренции "Комплексное изучение и эксплуатация месторождений полезных и< копаемых" - Новочеркасск, 1997; на технических совещаниях работников roj норудной промышленности и проектных организаций (ГБРУ, АО "Далі полиметалл", институт "Уралгипроруда", госпредприятие "Дальметаллпрс ект"и др.). Методические положения по конструированию и расчету технол< гических схем со взрывной доставкой руды одобрены Приморским округо Госгортехнадзора России.
Публикации. Основные положения диссертации отражены в 41 печатно работе автора, включая монографию, 2 учебных пособия, инструкцию, сборни Методических положений, альбом технологических схем и 4 патента на из< бретения.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, шести гла заключения и списка использованной литературы из 216 наименований; изл< жена на 430 страницах машинописного текста, включая 101 рисунок и 43 та( лицы. Приложения представлены в конце диссертации на 66 страницах.
Автор приносит глубокую благодарность научному консультанту, доктор технических наук, профессору Кавтаськину А.А., доктору физико-математі ческих наук, профессору Осуховскому В.Э., доктору технических наук, пр< фессору Жукову А.В., инженерно-техническим работникам горных предпрі ятий, проектных и научно-исследовательских организаций за помощь и вним; ние, оказанные при выполнении работы. Особая признательность - кандидат технических наук, доценту Кузнецову П.А. (МГТУ) за формирование научны интересов автора в избранном направлении.
