Введение к работе
-PY Актуальность проблемы« Современный уровень и перспективне» развитие народного хозяйства России требует скорейшей разработки и освоения интенсивных технологий, обеспечивающих повышение эффективности горнодобывающей промышленности, рациональное использование недр и охрану окружающей среды.
Рядом постановлений директивных и планирующих предусматривается дальнейшее совершенствование горных работ и развитие сырьевой базы цветной металлургии, в той числе медной -промышленности, где сосредоточено около W % запасов ьедяых руд РФ, или 55 месторождений.
Отличительная особенность меднокелче данных месторождений Урала - пожароопасность, вызывающая необходимость отработки их с профилактическим заиливанием или закладкой. Последнее сопряжено резким сокращением рудной площади горизонтов, длительной консервацией части запасов и снижением интенсивности отработки месторождений. Продолжительность выпуска обрученной руды не должна превышать 18, а в ряде случаев и 6 месяцев. Это предопределяет небольшие размеры очистных блоков со значительными затратами на подготовительно-нарезные работы. Взрывоопасность сульфидной пыли исклочзйт применение ВВ на вторичное дробление в течение мены. Низкая производительность труда на проходке выработок (1»5-3 ы3/чел-смену) и выпуске руда (80-180 т/чвл-смену) явились основной причиной высокой трудоемкости добычи руды (до 50-60 % от общих затрат на производство металла). В таких условиях отработка большинства медноколчеданных месторождений (65 %) оказывается нерентабельной. Это имеет негативное значение в-аспекте развития минерально-сырьевой базы страны и взаимодействия ряда социально-экономических факторов.
Интенсификация технологи чесних процессов и снижение трудоемкости систем разработай является важнейшей составной частью на-учно-техвического прогресса подземной разработки мощных покаро-опасных медноколчеданных месторождений. Поэтому создание высокоэффективных вариантов систем разработки на основе новых более совершенных технологий представляет собой комплекс технических -и технологических научно- обоснованных решений, который вносит существенный вклад в ускорение научно-технического прогресса в области подзеиной разработки рудных месторождений.
Цель работы заключается в научно-методическом обосновании эффективных вариантов енотам разработки и их оптимальных параметров на основе изыскания путей интенсификации технологических процессов, обеспечивающих экономическую эффективность и технологическое совершенство отработки пожароопасных меднодолче данных месторождений Урала.
Основная идея состоит в том, что обоснование вариантов пожароопасных медноколчеданных месторождений долено осуществляться путем комплексного подхода к интенсификации технологических процессов с учетом фактора времени.
Основные задачи исследований;
разработка методических основ обоснования вариантов и параметров систем разработки и создание имитационной модели;
исследование влияния техяологических процессов и параметров систем разработки на интенсивность отработки месторождения;
исследования взаимодействия между высотой выпускного отверстия, величиной внедрения, интенсивностью выпуска, и величиной возмущающей силы вибропитателя;
создание рациональной конструкции передвижной оградительной крепи;
разработка зффелтивных технологий отработди коднодолче-данных месторождений с использованием зибропитателей тяжелого типа и передвикяых оградительных крзпей;
определение рациональных параметров системы разработки этажного принудительного обрушения с отбойкой руда на закатую среду, представленную обрушенными и проиленными породами;
исследование влияния конструктивных элементов этажно-каыерной системы разрабо^и о торцовым выпуском на потери руда и изыскание основных направлений интенсификации выпуска и доставки при самоходном оборудовании;
исследование закономерностей проникновения вяжущего раствора снизу вверх в сухую закладку при'этэжяо-каыеряой системе разработки;
выбор эффективных вариантов и оптимальных параметров систем разработки при отработка новых медноколчедзнных месторождений или нижних горизонтов действующих рудников.
Методы исследования включают,научные обобщения, теоретические и экспериментальные исследования в лабораторных и производственных условиях с привлечением методов физического и экономико-математического моделирования изучаемых процессов, широкие промышленные испытания и технико-экономичесний анализ результатов исследований.
Основные защищаемые положения;
- принципы оценки эффективности вариантов систем разра
ботки, включающие методические основы выбора систем разработки,
методики определения показателей как по технологическим процес
сам, так и по системе разработки в целом, отличающиеся оптими-
ззцизй параметров систем, исходя из применяемого типа оборудования, с учетов (jeitsopa времени выпуске обруаевной руда и ущербе по экологии о^руяаодей сроди;
принципы интенсификации отработки пожароопасных мадво-колчаданных месторождений, предполагающие повышение производительности на выпуске и доставке за счет принудительного внбровы-.пуска, передвишшх оградительных лрепеа и рационального сочетания ьаиин в комплекса логруечик-автосааіоевал;
рззультзты исследований по создании и оценке новых вариантов систем разработки, основанные на пра&ышланноы испытании вибропитателя тяаелого типа, передвикных оградительных крепей, комплексов самоходного оборудования, обеспечивающих возможность формирования васолоияаенсишнс технологических схем при подземной разработке иощных пожароопасных мадноколчеданных месторождений;
новое направление развития экологически чистой технологии, заключающееся в использовании для закладки квмер порода с проходческих рабог с последующий укреплением ее вякущим расгворсш методом инъекции снизу вверх.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций, сформулированных в диссертации, подтверждается результатами анализа большого oobd«n' статзстического материала, на основе которого получена зависимости, оцененные приемами математической статистики, подтверждающими устойчивую связь, апробацией в прсыыаленных условиях, и принятием результатов исследований в основу технической политики по развитии подземных медйоколчедэн-ных рудников Урала; использованием в пра-ктике проектирования на-учно-ыетодичесдих основ обоснования эффективных вариантов систем разработки и их оптимальных параметров.
Научная новизна:
- дано научное обоснование совокупности технических и техно
логических решений по обеспечению интенсивности отработки пожа
роопасных медноколчеданных месторождений, наиболее полно отве
чающих технологическим требованиям подготовки, отбойки, выпуска
и доставки руды, значительно повышающих эффективность подзеиной добычи, при этой установлено, что обоснование вариантов и параметров систем разработки должно вестись с учеюм комплексной интенсификации технологических процессов, фактора времени и влияния горногеологических условий;
-установлена количественная зависимость между высотой выпускного отверстия, активной величиной внедрения, интэнсивностьн выпуска и величиной возмущающей силы вибропита теля;
-установлена количественная зависимость влияния формы оградительной передвижной крепи на усилия еэ передвижения;
выявлены условия рационального сочетания машин в комплексе погрузчик-автосаыосвал и определено их количество с учетом длины доставки и выхода негабарита;
впервые ввявлены закономерности проникновения вяжущего раствора в сухую закладку снизу вверх при этаяно^к.аыеряой системе разработки, на основе которых розданы условия для структу-, рообразования искусственного закладочного массива;
разработана имитационная модель для обоснования эффективных вариантов и параметров систем разработки, позволяющая подойти к оптимальному проектированию горных работ и представляющая горнов предприятие в виде многообразия взаимодействия технологических процессов и внешней среды.
Личный вклад автора заключается:
- в выборе задач, путей их решения, формулировке и обоснова
нии научных положений;
в разработке методики обоснования эффективных вариантов систем разработки и их оптимальных параметров;
в разработке оборудования, методик, постановке лабораторных и натурных экспериментов, непосредственном участии в исследованиях, обработке опытных данных и их обобщении;
в разработке высокопроизводительного оборудования, создании интенсивных технологий их испытаний и внедрении яри отработке мощных медноколчеданных месторождений*
Практическое значение работы. Выполненные исследования позволили осуществить интенсификацию технологических процессов добычи руды путем применения принудительного вибровыпуска руды, передвижных оградительных крепей, отбойки руды на аажатую среду, комплексов погрузчик-автосамосвал.
Разработаны и внедрены следующие прогрессивные технологические решения, обеспечившие повышение производительности труда рабочего по блоку в 1,5-2,3 раза, улучшение условий труда рабочих и показателей извлечения руды из недр;
система разработки подэтакного обрушения с торцовым принудительным вибровыпуском руда;
система разработки подэтакного обрушения с использованием передвижных оградительных крепей;
система разработки этажного принудительного обрушения с отбойкой руды на захатуо среду;
этажно-камерная система разработки с торцовым выпуском руды и применением самоходного оборудования;
этажно-камерная система разработки с упрочненной закладкой.
Разработаны методики расчета показателей, как по отдельным технологическим процессам, так и по системе разработки в целом для использования при проработке вопросов обоснования технологии и вариантов систем разработки.
Результаты работы реализованы' при выполнении по тематике ІЇЩІ СССР соответствующих разделов комплексной программы ШІ-9Г "Создать и освоить высокоэффективную технологию подземной разработки.мощных и средней мощности ыэсторовдений на основе самоходного оборудования, конвейерного транспорта" и использована при составлении "Норм технологического проектирования рудников цветной металлургии с подземным способом разработай", "Норы технологического проектирования подземного способа разработки ыесторокдений руд цветных металлов с применением самоходного оборудования',' а тадке на уровне директивных и планирующих органов при определении технической политики в области развития подземных рудников. Рекомендуемая технология и варианты систем разработай внедрены на уральских рудниках и заложены в проекты отработки Гайсаого, Узельгивского, Ново-Шаиранского» Подольского, Сибайского и Учалинского месторождений.
Фактический экономический эффект от использования результатов исследований при внедрении составил 4-781,1 тыс.руб.
Научно-технические разработки:
разработка и внедрение передвижных оградительных крепей;
разработка и внедрение варианта этаано-камеряой системы с применением самоходного оборудования;
создание и внедрение комплекса вибрационных машин для торцового выпуска руды
" демонстрировались аа ВДНХ СССР и отмечены золотой, серебряной и бронзовой медалями.
Апробэция работы. Основные положения работы и. результаты исследований докладывались и получили одобрение на ученых советах, научно-технических совещаниях,, республиканских и всесоюзных конференциях и совещаниях, в том числе; "Уральской конференции по системам подземной разработки'руд цветных металлов"
(г.Свердловою, 1973, 1979, 1985, 1989 гг.); Всесоюзной научно-техническом совещании "Совершенствование1 параметров буровзрывных работ при отбойке руды с использованием гранулированных взрывчатых веществ на рудниках UUH СССР (г.Свердловск, 1975 г.); Всесоюзном научно-техническом семинара "Механизация выпуска руда из блоков на рудниках цветной металлургии" (Москва, 1976 г.); Всесоюзном научно-техническом семинаре "Опыт применения систем с "закладкой выработанного пространства на подземных горных предприятиях цветной металлургии" (Москва* 1977); Всесоюзной научво-техническоіі конференции "Повышение эффективности разработки месторождений цветных металлов с применением новых схем подготовки, мощного горного оборудования и вентиляции (Москва, 1978 г.); Всесоюзной научно-технической конференции "Рудник будуцего при механизированной разработке мощных месторождений крещих_руд" (Иосковсііий горный институт, Москва, 1979 г.); Республиканской научно-технической конференции "САПР" горнодобывающих предприятий" (г.Таюкент, 1984 г.); Всесоюзной научно-. технической конференции "Совершенствование подземной разработки руд черных и цветных металлов" (г.Алма-Ата, 1987 г.). Всесоюзном семинаре Красноярского филиала СО АН СССР "Урпавление развитием горных работ при подземной разработке рудных месторождений" (г.Красноярск, Академгородок, 1987 г.); Всесоюзной научно-технической конференции "Теория и практика проектирования, строительства и эксплуатации высокопроизводительных подземных рудников" (Москва, 1990 г.); Всесоюзной конференции "Эффективные техноло-гии, способы и средства, обеспечивающие современные требования к экологии при разработке месторождений полезных ископаемых (Москва, 1990 г.).
Публикация. Основное содержание диссертационной работы опубликовано в Зь печатных трудах, в т.ч. <2 брошюрах.
Объем и структура работа» Диссертация состоит из введения, 7 глав и заключения, изложенных на 340 страницах текста, содер-аит 71 рисунок» 60 таблиц, список литературы из 154 наименований и 2 приложений»
Автор выражает искреннюю признательность ученым ВДОН РАН и ИГД СО РАН за ценные замечания при выполнении и обсукдзнии результатов исследований, а. также сотрудникам института "Унипрс-ыедь", учебных ВУЗов, работникам производства за советы и оказанную при выполнении работы помощь.
