Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ ИССЛЕДОВАНИЙ. Развитие в экономике нашей страны рыночных отношений требует нового подхода к решению многих народнохозяйственных проблем, и в первую очередь к вопросам горного производства Для того, чтобы успешно развиваться в условиях рыночной экономики, горнодобывающие предприятия должны с максимальной эффективностью использовать имеющиеся в их распоряжении сырьевые ресурсы. Поэтому проблема более полного и комплексного использования запасов полезных ископаемых имеет в наше время огромное значение.
Особенно остро проблема проявляется в том случае, когда предприятием эксплуатируются наклонные месторождения, составляющие более 30 % запасов руд черных и цветных металлов. Опыт строительства и эксплуатации подземных рудников и шахт показывает, что технологически наиболее сложно отрабатывать именно наклонные участки. На таких месторождениях применяют самые разнообразные системы разработки, а на многих предприятиях отработку рудного тела ведут несколькими системами.
Кроме технологических проблем, обусловленных особенностями залегания наклонных рудных тел, сложность их эксплуатации заключается еще и в том, что наклонные залежи отличаются значительной изменчивостью горно-геологических параметров. Руды одного и того же месторождения могут существенно отличаться содержанием полезных компонентов, а также минералогическим составом связующих элементов. При отработке таких месторождений уровень полноты и комплексности использования запасов определяется эффективностью рудоподготовки, которая должна обеспечивать высокое содержание всех полезных компонентов в добываемой руде п стабильность их качественного состава.
Одно из возможных решений проблемы - применение высокопроизводительных и безопасных систем разработки с обрушением. Процесс регулирования параметрами отбойки и режимами выпуска может быть одним из эффективных технологических методов управления качеством руд. Кроме того применение технологии с обрушением в большинстве случаев благоприятно влияет на геомеханическую ситуацию проведения очистных работ. Являясь зоной понижения высокого
горного давления, обрушенный массив горных пород позволяет переконцентрировать опасные напряжения за пределы очистного забоя. Это особенно важно при понижении горных работ до глубины 400-500 м, что имеет место на многих рудниках цветной металлургии, эксплуатирующих наклонные залежи.
Однако, для успешного применения систем разработки с обрушением в сложных горно-геологических условиях отработки наклонных залежей, необходимо повысить практический уровень показателей извлечения руды, который несмотря на определенные успехи, достигнутые благодаря трудам многих научных коллективов остается низким (потери руды в пределах 15-І 8 % , разубоживание 25-30 % и более).
Поэтому среди основных задач совершенствования технологии разработки важное значение имеют задачи управления выпуском руды под налегающими породами, создание новых способов подготовки блоков и средств для эффективного выпуска, а также эффективных технологических схем стабилизации качества добываемой руды. Все вышеизложенное обусловливает необходимость и актуальность разработки рациональных технологии для полного и комплексного использования запасов наклонных рудных залежей.
ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЙ состоит в создании научных основ и способов разработки наклонных рудных залежей системами с обрушением, обеспечивающих более полное и комплексное использование недр.
ИДЕЯ РАБОТЫ заключается в том, что поставленная цель (более полное и комплексное использование недр) достигается применением на основе совершенствования технологии с обрушением эффективных методов рудоподготовки, обеспечивающих подачу на обогатительную фабрику руды с высоким содержанием полезных компонентов и стабильного их вещественного состава.
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ включает анализ и обобщение научно-технической информации, изучение нормативно-методических документов, аналитические и лабораторные исследования, конструкторские проработки, эксперименты в производственных условиях, технико-экономический анализ.
ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ: - Методические положения по определению потерь и разубожнвання при управляемом выпуске руды питателями активного действия;
- Методические основы оптимизации параметров днищ очистных бло
ков при управляемом выпуске и рациональной последовательности
обрушения руды и вмещающих пород;
- Новые варианты разработки наклонных рудных залежей, вклю
чающие защищенные авторскими свидетельствами способы и уст
ройства для управления выпуском руды из блоков, позволяющие рас
ширить область применения технологии с обрушением, в частности
под охраняемыми объектами;
- Методические основы более полного и комплексного использования
запасов при добыче многосортных руд (оптимизация объемов добычи
разносортных руд, обоснование производственной мощности рудника
при ведении раздельной добычи, обоснование раздельной переработки
руд по сортам и т.п.).
ДОСТОВЕРНОСТЬ НАУЧНЫХ ПОЛОЖЕНИЙ, выводов И РЕКОМЕНДАЦИЙ обеспечена обоснованностью принятых исходных предпосылок и гипотез, соблюдением методов и принципов горного дела, комплексной методикой исследований, предусматривающей разработку рабочих гипотез, решение цикла аналитических задач с последующей проверкой их на моделях и в производственных условиях при внедрении разработанной технологии и новых выпускных устройств, достаточно высокой сходимостью результатов прогнозирования с данными экспериментальных исследований (расхождение не превышает 10-15 %).
НАУЧНАЯ НОВИЗНА заключается в :
обосновании концепции повышения комплексности использования запасов наклонных рудных залежей при применении систем разработки с обрушением;
разработке научных основ раздельной добычи и переработки многосортных руд применительно к современным экономическим условиям;
установлении зависимостей изменения показателей извлечения при управляемом выпуске руды из обрушенных блоков и разработке методов их определения;
выявлении рационального режима выпуска питателями активного действия и установлении зависимостей, определяющих соотношения извлекаемых объемов руды из выпускных отверстий на различных стадиях процесса;
разработке научных основ конструирования днищ очистных блоков для отработки с обрушением наклонных рудных залежей;
- обосновании технических возможностей расширения области приме
нения систем разработки с обрушением под охраняемыми объектами
на основе создания искусственных опор налегающей толщи.
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ РАБОТЫ состоит в разработке;
новых способов управления выпуском под налегающими породами, обеспечивающих повышение интенсивности горных работ, снижение на 3-5 % потерь и разубоживания руды;
новых вариантов систем разработки с обрушением, предусматривающих двухстадийную отработку запасов выемочных единиц с рациональной последовательностью обрушения руды и вмещающих пород;
новых вариантов систем разработки с обрушением, обеспечивающих устойчивое состояние земной поверхности, предусматривающих создание искусственных опор для поддержания налегающей толщи из материала сыпучей закладки и обрушенных вмещающих пород;
новых конструкций днищ очистных блоков и устройств для выпуска руды, повышающих производительность труда на выпуске в 2-3 раза, обеспечивающих безопасность горнорабочих;
новых конструкции устройств для управления выпуском руды, позволяющих формировать эти устройства непосредственно в забоях в соответствии с конкретными горнотехническими условиями отработки для любых сечений доставочных выработок.
ЛИЧНО АВТОРОМ;
установлены закономерности изменения параметров тел выпуска при применении питателей активного действия;
выявлены рациональные режимы истечения руды при изменении величины и формы выпускных отверстий и установлены зависимости, определяющие необходимые соотношения извлекаемых объектов рудной массы на различных стадиях процесса;
разработаны методические положения по определению потерь и разубоживания при управляемом выпуске;
разработаны основные принципы конструирования днищ блоков с применением выпускных устройств активного действия;
разработана технология формирования искусственных опор налегающей толщи;
установлены закономерности обогащения в зависимости от качества подаваемых на обогатительную фабрику руд;
определены условия экономической целесообразности перехода на раздельную выемку многосортных руд;
- разработаны новые и усовершенствованы существующие технологические варианты разработки рудных месторождений.
РЕАЛИЗАЦИЯ РАБОТЫ. Результаты работы реализованы на Урупском руднике Урупского горнообогатительного комбината. Разработанные рациональные технологии управления движением сыпучих масс, новые конструкции днищ очистных блоков и выпускных устройств позволили отрабатывать до 80 % запасов Урупского месторождения системами с обрушением налегающих пород, снизить при этом потери руды при выемке временно неактивных запасов в предохранительных целиках на 25 % , повысить производительность труда на выпуске, снизить объем сыпучей закладки при отработке запаеов предохранительного целика реки Уруп. Фактический экономический эффект от внедрения результатов диссертационной работы составил:
за 1991 год - 247,1 тыс.руб;
за 1992 год - 4,9 млн.руб;
за 1993 год - 74,9 млн.руб.
Ожидаемый годовой экономический эффект от внедрения технологии управления качеством добываемых руд в условиях отработки запасов 11-го горизонта Урупского рудника составит более 1.7 млрд.руб.
Основные положения диссертационной работы отражены в технологическом регламенте института Унипромедъ для отработки нижних горизонтов Урупского рудника.
Теоретические и практические результаты исследований использовались в учебном процессе при подготовке на кафедре подземной разработки месторождений полезных ископаемых Новочеркасского Государственного Технического университета горных инженеров в виде учебника и учебных пособий.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные результаты выполненной работы, а также отдельные ее положения докладывались и обсуждались на Всесоюзной научно-технической конференции "Проблемы разработки ресурсосберегающих технологий при отработке месторождений полезных ископаемых Севера" (Якутск-1988), на Бессоюзном семинаре по механике горных пород (Фрунзе-1989), на VII1 Юбилейной Уральской научно-технической конференции по системам подземной разработки руд цветных металлов (Свердловск-1989), на научно-технической конференции по проблемам экологически чистого горного производства (МГГУ-1995), на Международных научно-технических конференциях "Комплексное изучение и эксплуатация
месторождений полезных ископаемых1' (НГТУ-1994,1995), на научно-практических конференциях ученых и специалистов НГТУ (1982-1995), на научно-технических совещаниях института "Унипромедь" (1982-1990), на технических совещаниях Урупского горнообогатительного комбината (1982-1995). Выполненные по диссертации исследования являются составной частью межотраслевой научно-технической программы "Недра", утвержденной совместным приказом Минцветмета СССР и Минвуза РСФСР № 345/465 от 16 июля 1986 г., а с 1992 г. программы "Экологически чистое горное производство".
ПУБЛИКАЦИИ.По теме диссертации опубликовано 38 работ, в том числе глава 10 в учебнике "Проектирование горных предприятий. М.,МГГУ,1995" и 1 монография. Новизна технологических решений защищена 18 авторскими свидетельствами.
ОБЪЕМ РАБОТЫ.Диссертация состоит из введения, 6 разделов, заключения и приложения, изложенных на 285 стр. машинописного текста, в том числе 57 рисунков, 15 таблиц. Список использованной литературы из 181 наименования.
Считаю своим долгом выразить глубокую благодарность научному консультанту, академику АЕН РФ, заслуженному деятелю науки и техники РФ Шестакову В.А. за постоянную поддержку и ценные методические указания при выполнении работы.
