УДК 622.27

ПУТИ УЛУЧШЕНИЯ РЕОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ

ЗАКЛАДОЧНОЙ СМЕСИ НА РИДДЕР-СОКОЛЬНОМ РУДНИКЕ РИДДЕРСКОГО ГОК АО «КАЗЦИНК»

ШАПОШНИК ЮРИЙ НИКОЛАЕВИЧ

Восточно-Казахстанский государственный технический университет

Одним из актуальных направлений совершенствования горного производства является широкое внедрение систем разработки месторождений полезных ископаемых с закладкой выработанного пространства.

Применение закладки - одно из самых радикальных средств рационального использования недр, оно обеспечивает безопасную и эффективную разработку месторождений полезных ископаемых с минимальными потерями и разубоживанием.

Вопросам разработки ресурсосберегающей технологии добычи руды, предусматривающей разработку составов закладочных смесей, дающих возможность подавать закладку на большие расстояния в самотечном режиме и снизить расход дорогостоящего цемента, посвящены работы многих ученых Казахстана, стран СНГ и дальнего зарубежья. Перспективные исследования нацелены на уменьшение расхода цемента на закладку, применения жестких закладочных смесей, увеличение динамики набора прочности искусственного массива. Учитывая, что системы с закладкой в ближайшей перспективе составят основу технологии подземной добычи руд, в настоящее вре­мя ведутся интенсивные работы по изысканию более совершенных способов закладочных работ на малоцементной основе. В качестве инертных заполнителей преимущественно использу­ются дробленные крепкие породы, а также отходы обогащения - лежалые и текущие флотационные хвосты.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

В настоящее время пустоты отработанных камер закладывают твердеющими закладочными смесями марки М 25 в составе: цемент – 140 кг/м3, хвосты текущие – 1195 кг/м3 и вода – 510 кг/м3. Годовой объем бетонной закладки на Риддер-Сокольном руднике – 280 тыс. м3. Себестоимость закладочных работ на Риддер-Сокольном руднике по статьям затрат при существующей технологии представлена в таблице 1.

Таблица 1 - Себестоимость закладочных работ на Риддер-Сокольном руднике при существующей технологии на 1 м3 закладки

Наименование статей затрат

Себестоимость бетонной закладки, долл. США

Вспомогательные материалы на вспомогательные цели

13,86

Цемент

13,6464

Трубы поверхностные

0,0893

Трубы шахтные

0,0546

Рукав ЦМ

0,0162

Прочие материалы

0,049983

Энергетические на технологические цели в том числе:

электроэнергия

сжатый воздух

промвода

0,23

0,1114

0,1147

0,0015

Основная заработная плата

0,4328

Накладные общерудничные расходы

17,8641

Итого затрат по бетонной закладке

32,39

В результате проведенных в рамках НИР на тему «Разработка технологии трубопроводного транспорта закладочных смесей в отдаленные блоки на Риддер-Сокольном месторождении» лабораторных (в специализированной лаборатории строительных и закладочных работ РГОК АО «Казцинк») и опытно-промышленных испытаний на Риддер-Сокольном руднике РГОК АО «Казцинк» установлено, что при использовании в составе закладочной смеси химических добавок-пластификаторов улучшаются реологические свойства закладочной смеси (повышение текучести на 20%) и прочностные характеристики закладочного массива (на 10-15%).

Производителем добавок к бетону в Республике Казахстан является компания USTA-YKS-degussa, цеха по производству добавок которой находятся в г. Алматы и г. Астане, а также представительство в г. Атырау. Наиболее подходящими для условий Риддер-Сокольного рудника Риддерского ГОК АО «Казцинк» является химическая добавка Рozzolith MR 55 (на основе Рozzolith MR 25 с воздухововлекающими добавками).

Сводные технико-экономические показатели при существующей технологии закладочных работ (вариант 0) представлены на рисунке 1.

При использовании в составе закладочной смеси добавок-пластификаторов необходимо понести дополнительные эксплуатационные затраты на приобретение и доставку добавок в сумме 1,01 долл. США/1 м3 закладки. Однако за счет повышения прочности закладочного массива экономия по эксплуатационным затратам за счет снижения объемов цемента составит 515783 долл. США.

Сводные технико-экономические показатели при использовании в составе закладочной смеси добавок-пластификаторов (вариант 1) представлены на рисунке 2.

Расчет экономической эффективности 2 варианта (использование шламового насоса типа КОS 25100 HP фирмы «ENGINEERING DOBERSEK GMBH») проведен для следующих условий.

Стоимость шламового двухпоршневого насоса KOS 25.100 HP составляет 725500 ЕВРО или 943150 долл. США (при курсе 1 ЕВРО – 1,3 долл. США). Срок амортизации насоса KOS 25.100 HP принят равным 4 года.

Эксплуатационные затраты при использовании, например, поршневого бетонного насоса типа BSA 14000 HP-E фирмы «ENGINEERING DOBERSEK GMBH» производительностью 100 м3/ч складываются из затрат по электроэнергии при эксплуатации насоса, затрат на текущие ремонты и обслуживание и затрат на заработную плату обслуживающего персонала. При мощности электродвигателей 2х200 кВт удельный расход электроэнергии составит 4,0 кВт/ч/м3 закладки. Согласно калькуляции себестоимости добычи руды по Риддер-Сокольному руднику себестоимость электроэнергии равнялась 0,012513 долл. США/кВт∙ч. С учетом объемов закладочных работ стоимость электроэнергии составит 12262 долл. США/год. При отсутствии данных по затратам на текущие ремонты и обслуживание и затрат на заработную плату обслуживающего персонала эти статьи расходов при выявлении экономической эффективности по 2 варианту учитывать не будем.

Сводные технико-экономические показатели при использовании шламового насоса типа КОS 25100 HP фирмы «ENGINEERING DOBERSEK GMBH» (вариант 2) представлены на рисунке 3.

Рисунок 1 - Сводные технико-экономические показатели при существующей технологии закладочных работ.

Рисунок 2 - Сводные технико-экономические показатели при использовании в составе закладочной смеси добавок-пластификаторов.

Рисунок 3 - Сводные технико-экономические показатели при использовании шламового насоса типа КОS 25100 HP фирмы «ENGINEERING DOBERSEK GMBH».

Технико-экономическое сравнение трех вариантов технологии закладочных работ показало, что наибольший эффект достигается (рисунок 4) при практической реализации второго варианта (при использовании в составе закладочной смеси добавок-пластификаторов).

На основании календарного плана НИР по теме «Разработка технологии трубопроводного транспорта закладочных смесей в отдаленные блоки на Риддер-Сокольном месторождении» на Риддер-Сокольном руднике проведены следующие исследования:

- проведен анализ решений по транспортированию твердеющих закладочных смесей на большие расстояния в шахтных условиях;

- обоснована целесообразность принудительного повышения текучести закладочной смеси за счет управления реологическими свойствами литых твердеющих смесей (ЛТС) в горизонтальном ставе трубопровода, повышения напора в трубопроводе и поддержания активных гидратационных свойств смеси до укладки в выработанное пространство;

- обоснована наиболее рациональная технология трубопроводного транспорта закладочных смесей в отдаленные блоки на Риддер-Сокольном месторождении;

- проведены лабораторные исследования реологических свойств закладочных смесей и прочностных характеристик закладки с использованием добавок-пластификаторов в специализированной лаборатории закладочных и строительных работ РГОК АО «Казцинк»;

- на основании проведенных всесторонних лабораторных исследований выбрана рациональная для условий Риддер-Сокольного рудника добавка-пластификатор;

- проведены на бетоно-закладочном комплексе Риддер-Сокольного рудника опытно-промышленные исследования по выявлению влияния добавки-пластификатора Pozzolith MR 55 на текучесть закладочной смеси.

Рисунок 4 – Диаграмма накопленных дисконтированных потоков денежных средств чистой прибыли на счету предприятия при различных ставках дисконта и различных схемах закладочных работ.

В результате проведенных в рамках НИР лабораторных (в специализированной лаборатории строительных и закладочных работ РГОК АО «Казцинк») и опытно-промышленных испытаний на Риддер-Сокольном руднике РГОК АО «Казцинк» установлено, что при использовании в составе закладочной смеси химических добавок-пластификаторов улучшаются реологические свойства закладочной смеси (повышение текучести на 20%) и прочностные характеристики закладочного массива (на 10-15%). Суммарный экономический эффект на годовой объем закладочных работ на Риддер-Сокольном руднике РГОК АО «Казцинк» составит 232900 долл. США/год.

Анализ опыта работы горнодобывающих предприятий, использующих системы разработки с закладкой ЛТС, и литературных источников РК и стран СНГ, а также результатов НИР по теме «Разработка технологии трубопроводного транспорта закладочных смесей в отдаленные блоки на Риддер-Сокольном месторождении», показал, что наиболее перспективными направлениями решений по транспортированию закладочной смеси на большие расстояния в условиях Риддер-Сокольного рудника РГОК АО «Казцинк» являются:

1. спрямление по возможности трассы горизонтального става бетоновода на 11 горизонте Риддер-Сокольного рудника;

2. использование в составе закладочной смеси химических добавок типа Рozzolith даст возможность повысить дальность транспортирования смеси, снизить расход дорогостоящего цемента при снижении водопотребления при сохранении или улучшении прочностных характеристик закладки и реологических свойств закладочных смесей;

3. планирование использования в дальнейшем на БЗК Риддер-Сокольного рудника шлаков гранулированных дробленных в качестве вяжущего потребует проведения дополнительных исследований по выявлению влияния добавок-пластификаторов на реологические свойства закладочных смесей и прочностных характеристик закладки;

4. в результате введения в состав закладочной смеси добавок-пластификаторов увеличится дальность подачи смеси в самотечном режиме, что потребует определения и переноски места врезки сжатого воздуха в став бетоновода. При этом дальность подачи смеси в самотечно-пневматическом режиме также повысится, что даст возможность подавать закладочную смесь в отдаленные блоки Риддер-Сокольного месторождения.

Использование гидродинамических активаторов и высоконапорных бетононасосов из-за их высокой стоимости и значительного износа на сегодняшний день на БЗК Риддер-Сокольного рудника не целесообразно.