Введение к работе
Актуальность работы. Современное состояние подземного юсоба разработки пологих маломощных месторождений руд редких цветных металлов характеризуется в ряде случаев снижением ічества добываемых полезных ископаемых, ростом глубины горных ібот, увеличением потерь руды в целиках и, как следствие удшением технико-экономических показателей эффективности :воения недр в целом. Конкурентоспособность горнодобывающих )едприятий, разрабатывающих маломощные месторождения руд :дких .металлов, в частности Ловозерского редкометалльного історождения комплексных руд, определяется качеством рудного трья и затратами на его добычу и переработку, которые в їачительной мере зависят от эффективности систем разработки.
Научное и практическое значение дальнейшего развития гтодов повышения эффективности технологии освоения шомощных рудных тел с использованием опыта разработки паритосого месторождения на Кольском полуострове очевидно, >скольку оно является одной из характерных и важнейших ірьевьіх баз для получения тантала, ниобия и редкоземельных італлов. В то же время результаты технического перевооружения, шышенис полноты и качества извлечения полезного ископаемого и джшальнос использование ресурсов во многом обуславливаются аницами эффективного применения различных систем разработки > соответствующим км технологическим зонам рудных тел, а также ісштабами использования в системах с закладкой выработанного юстранства техногенных минеральных ресурсов в виде хвостов югащения и горных пород от проведения выработок. В связи с їстом, которое занимают в минерально-сырьевой базе пологие то мощные .рудные месторождения, их особенностями и временным геотехнологаческим состоянием эксплуатации и пользования добываемого сырья, особую значимость приобретает иск новых технологических решений, позволяющих, с одной ороны, обеспечить ресурсосбережение при применяемых в проком масштабе системах разработки с открытым очистным юстранством, и с другой, - расширить область применения систем зработки с закладкой выработанного пространства с пользованием техногенных минеральных ресурсов.
Накопленные знания в области установления параметров оектируемых и реконструируемых подземных рудников, учитывающих затепло освоения и сохранения недр Земли и постоянное влияние
научно-технического прогресса нашли отражение при опргделе проблем и приоритетных направлений исследований в области гор наук на ближайшую перспективу*, среди которых центральное м< отведено исследованию взаимосвязей параметров и условий примене технологических схем, характеризующих комплексное освое месторождений как новую систему технических, оргшшзационны экономических решений, обеспечивающую необходимые объемь: качественный состав добываемого сырья.
Все это обуславливает актуальность развития геотехнолс зыемки запасов месторождений редкометалльных руд,' представлен пологими маломощными рудными телами, на основе комплексі использования минеральных ресурсов и ресурсосберегающих процес составляющего совокупность научно-обоснованных технических решеї внедрение которых имеет важное народнохозяйственное значение.
В основу диссертации положены результаты, получен] автором в 1975-1997 гг. при выполнении исследований в каче< ответственного исполнителя или научного руководителя разделов в соответствии с планами НИР Горного института КНЦ Pj программой НИР и ОКР, утвержденной ОГГГГ АН СССР в 198( Постановлением ГКНТ СССР от 10.03.86 № 56, Приказ распоряжением МЦМ СССР и КФАН СССР №69/5 от 31.01 Проекта Миннауки РФ "Создание экологически безопас технологии крупномасштабной подземной добычи ] обеспечивающей комплексное освоение кедр", по комплекс программе ИПКОН РАН, соисполнителем которых является 1 КНЦ (26.03.92.).
Цель работы заключается в создании и научном обоснова параметров эффективных технологий разработки поле маломощных рудных месторождений цветных и редких металлої основе выявления закономерностей изменения и взаимосі основных геологических, горнотехнических и геомеханичес факторов по технологическим зонам месторождения.
Идея работы заключается в учете при выборе сие разработки и параметров выемочных единиц закономерное взаимосвязи геологических, горнотехнических и геомеханичес
1 Приоритетные направления научных исследований в области геологичес геохимических, геофизических и горных наук по изучению, ссвоешп сбережению недр России / ВАЖариков, Ю.Г-Леонов, Ю.Г.Сафонов и др.; ред. ВАЖарикова. - М.: ИПКОН РАН, 1996. - 213 с.
іакторов по характерным технологическим зонам рудных тел, что беспечивает повышение полноты и качества извлечения полезного скопаемого и оптимальное сочетание ресурсосберегающих роцессов по всему месторождению.
Методы исследований включают анализ и систематизацию їотехнологай подземной разработки маломощных рудных есторождений, производственные наблюдения, лабораторные, олупромышленные и промышленные испытания новых конструкций тегем разработки и новых материалов, используемых в системах с нсладкой выработанного пространства, метод вариантов и технико-кономическую оценку результатов исследования с использованием кономико-математического моделирования и пакетов прикладных рограмм для PC IBM.
Основные положения, защищаемые в диссертации:
1. Методика районирования шахтного поля на
їхнологические зоны для дифференцированного выбора систем
азработки и параметров выемочных единиц по сочетанию мощности
угла падения рудного тела, ценности руды, величины междупластья уровня удароопасности в отличие от решения этих задач по :редним" данным шахтного поля, что расширяет диапазон рименяемых систем и повышает их эффективность.
-
Зависимость изменения качества извлечения горной массы при роведении подготовительных выработок в зонах повышенного апряженного состояния массива: чем больше угол между направлением яработки и 'азимутом направления вектора горизонтального жтонического напряжения массива горных пород, тем больше величина ізубоживания за счет вывалов горных пород запроекгаого контура лработки (это особенно важно при ориентации выработок под углом эльше 20-30 в удароопасных технологических зонах с высокой енностью руды).
-
Снижение трудоемкости и повышение безопасности работ і счет уменьшения времени нахождения людей в зоне повышенного иска при системе с открытым очистным пространством достигается роведением щелевых выработок узкого сечения методом взрывания ^дозаряженных скважин, пробуриваемых из подготовительных ыработок.
4. Эффективные условия формирования закладочных
ассивов для систем разработки с закладкой на основе хвостов
Зогащения лопаритовых руд связаны с их доизмельчением у и
іедением в состав адсорбентов повышающих прочность массива,
сологическую чистоту и снижающих расход цемента на 20-25%.
5. Конструирование вариантов систем разработки дл технологических зон с селективной выемкой рудных тел должи осуществляться на принципе одностадийной одновременной отбойк рудного тела и подрываемых вмещающих пород лежачего бока размещением их в пределах контуров объема горной массь отбиваемого за один цикл.
Достоверность. Научные положения и выводы обоснованы:
применением широко апробированных в исследовательской проектной практике методов физического, экономико-математическо] моделирования и технико-экономического анализа конструктивнь элементов систем разработки и технологических процессов;
сходимостью результатов теоретических расчетов параметре и показателей систем разработки, закладочных материалов данными промышленных испытаний;
оценкой установленных основных зависимостей с ошибке не более 10-15% при коэффициентах корреляции ш корреляционном отношении 0.75-0.85.
Научная новизна работы заключается в:
- районировании месторождения на технологические зоны г
сочетанию основных геологических, горнотехнических
геомеханических критериев, заключающемся в существеннс
изменении базы данных для выбора и определения удельного веі
различных классов и вариантов систем разработки с открыты
очистным пространством и закладкой, снижения удельного во
двухстадийных систем разработки с валовой выемкой, что позволя
снизить потери и разубоживание руды в 1.5-2.0 раза;
. - установлении и учете закономерностей дифференцированного совокупного влияния выемочной мощности рудного тела, интенсивное очистной выемки и направления ориентации выработок на показать эффективности геотехнологий подземной разработки полог маломощных рудных месторождений;
создании новых материалов для твердеющей закладі выработанного пространства на основе хвостов обогащен] лопаритовых руд с заданной прочностью (в пределах 2.0-5.0 МПа);
обосновании принципов конструирования геотехнолоп подземной разработки пологих маломощных рудных месторождет обеспечивающих условия для максимального использования самоходи горных машин, повышения качества извлечения полезного ископаемого минимального времени нахождения людей в открытом очистю пространстве, а также управление зоной перемешивания рудной массь: вмещающими породами при очистной выемке.
Практическое значение работы состоит:
1. В разработке, промышленном испытании и внедрении
вых конструкций систем разработки на рудниках АО "Севредмет",
зводивших, по сравнению с применявшимися в данных условиях
эиантами сплошной системы забой-лава и камерно-целнковой,
гличить производительность труда подземного рабочего,
тенсивность отработки запасов на 15-20% и снизить себестоимость
бычи на 10-12%.
2. В разработке составов твердеющих смесей прочностью 1.5-2.5
Па на основе хвостов обогащения лопаритовых руд с сокращением
гхода цемента на 25-30% и повышением экологической чистоты
шологаи.
3. В разработке инженерных методов конструирования и
счета элементов систем разработки пологих маломощных рудных
гсежей, обеспечивающих повышение безопасности работ в зонах
івьішенного риска.
Реализация работы. По результатам исследований разработаны и едрены новые технологические инструкции по применению сплошной, нельно-столбовой систем разработки с открытым очисшым юстранством и с закладкой на рудниках "Карнасурт" и "Умбозеро" на >возерском месторождении АО "Севредмет"; разработаны рекомендации > повышению безопасности систем разработки, порядку и юледовательности ведения закладочных работ; регламенты для юектирования составов пщравлических и твердеющих смесей для кладки выработанного пространства хвостами обогатительных фабрик, і основании которых институтом Гиредмет выпущены проекты работки Ловозерского редкометалльного месторождения.
Апробация работы. Основные результаты выполненного :следования докладывались и получили положительную оценку на «союзных, ведомственных и отраслевых научно-технических вещаниях, научных конференциях, научных совещаниях по иіолнению координационных планов, в том числе Ученом совете >рного института КНЦ (1975-1997 гг.), Всесоюзной научно-хнической конференции "Теория и практика проектирования и :сплуатации высокопроизводительных подземных рудников Москва, ИПКОН, 1990 г.), в Московском горном институте на гесоюзной научно-технической конференции "Рудник будущего ж механизированной разработке месторождении крепких руд" Москва, МГИ, 1979 г.), на выездной сессии отделения ОГГГГН Ш (Апатиты, 1993 г.), на координационных совещаниях по эоблеме "ЭКОГОРМЕТКОМПЛЕКС" (Москта, ИПКОН РАН, 1992,
1995 гг.); научно-технических совещаниях института ГИРЕДМЕ1 технических совещаниях АО "Севредмет" по проблеме "Создани безопасной технологии разработки Ловозерского месторождения (1978-1996 г.) и проблеме "Стабилизация и устойчивое развита горных работ на рудниках АО "Севредмет" (1997 г.).
Публикации. Автором опубликовано 125 научных работ основное содержание диссертации изложено в 51 печатной работ< получено 7 авторских свидетельств на изобретения.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, семи глаї изложенных на 319 стр. машинописного текста, включая 81 рисуно* 59 таблиц, списка литературы из 167 наименований.
Автор считает своим долгом выразить глубокую благодарное: академику РАН Н.Н.Мельникову и член-корреспонденту РА1 Д.Р.Каплунову за постоянное внимание к работе, научно методическую помощь и оценку результатов исследований, а такж искреннюю признательность коллегам по работе в Горном институт КНЦ и ИПКОН РАН за многолетнее творческое сотрудничестве поддержку и ценные критические замечания на различных этапа выполнения работы.
