Обоснование геотехнологии подземной разработки маломощных пологих и наклонных жил со сложной морфологией (стр. 1 )

На правах рукописи

ОБОСНОВАНИЕ ГЕОТЕХНОЛОГИИ ПОДЗЕМНОЙ РАЗРАБОТКИ МАЛОМОЩНЫХ ПОЛОГИХ И НАКЛОННЫХ ЖИЛ СО СЛОЖНОЙ МОРФОЛОГИЕЙ

(на примере Бом-Горхонского вольфрамового месторождения)

Специальность

25.00.22 - Геотехнология (подземная, открытая и строительная)

А В Т О Р Е Ф Е Р А Т

диссертации на соискание ученой степени кандидата

технических наук

Чита 2011

Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук «Институт природных ресурсов, экологии и криологии Сибирского отделения РАН» и ФГБОУ ВПО «Забайкальский государственный университет»

Научный руководитель		доктор технических наук
Официальные оппоненты:		доктор технических наук кандидат технических наук
Ведущая организация		Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Дальневосточный федеральный университет»

Защита состоится «28» декабря 2011 года в 1000 часов на заседании диссертационного совета Д 212.299.01 при Забайкальском государственном университете (г. Чита, , зал заседаний ученого совета)

Отзывы в двух экземплярах, подписанные и заверенные печатью организации, просим направлять по адресу: 672039, г. Чита, , ЗабГУ, ученому секретарю диссертационного совета Д 212.299.01

Факс: [phone] E-mail: *****@***ru

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ФГБОУ ВПО «Забайкальский государственный университет»

Автореферат разослан «___» ноября 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

канд. геол.-минерал. наук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Одним из наиболее сложных для разработки геологических объектов являются маломощные пологие и наклонные рудные жилы, доля которых в общем балансе запасов цветных, редких и благородных металлов составляет 8-10%. Для месторождений этого типа характер­ны: малая мощность, морфологическая изменчивость жил, анизотропия физико-механических свойств руды и вмещающих пород, неравномерное распределение металла в жиле и наличие разномасштабных тектонических нарушений.

Проведенный анализ си­стем и технологии разработки этих жил показал, что они имеют самые низкие показатели в горнорудной промышленности. Так, например, производительность забойного рабочего составляет в среднем 2…3 м3/чел. смену, потери руды – до 20…30%, разубоживание – до 30…60%.

Особенно негативное влияние оказывают малая мощность и угол падения рудных тел, что исключает применение гравитационной доставки и высокопроизводительного бурового и погрузочно-доставочного оборудования. Высокие потери и разубоживание обусловлены оставлением рудных целиков и прихватом вмещающих пород для обеспечения необходимой высоты очистного пространства.

Поэтому создание эффективной технологии отработки месторождений такого типа, в том числе Бом-Горхонского вольфрамового, является актуальной научно-технической задачей, решение которой позволит увеличить производительность труда, улучшить качественные и количественные показатели извлечения, снизить себестоимость добычи, а также повысить безопасность ведения горных работ.

Цель диссертационной работы - повышение эффективности и безопасности отработки маломощных пологих и наклонных рудных тел со сложной морфологией.

Основная идея работы - повышение эффективности и безопасности добычных работ достигается применением щелевой или валовой отбойки руды, рациональных способов доставки и управления горным давлением, определяемых сложностью морфологии отрабатываемых участков жил и характером распределения напряжений в горном массиве.

Объект исследований - подземная геотехнология маломощных пологих и наклонных рудных тел со сложной морфологией.

Предмет исследований - технологические схемы и параметры подготовки и очистной выемки, напряженное состояние горного массива, конструктивные параметры и область применения систем разработки.

Основные задачи исследований:

1. Исследовать влияние геологических факторов на выбор геотехнологии разработки маломощных пологих и наклонных жильных месторождений.

2. Исследовать особенности проявления горного давления и отбойки руды при подземной разработке маломощных пологих и наклонных жил со сложной морфологией.

3. Обосновать принципы построения новой геотехнологии и разработать высокоэффективные геотехнологические схемы выемки маломощных пологих и наклонных жил со сложной морфологией.

4. Выполнить технико-экономическую оценку эффективности разработанных вариантов геотехнологии.

Методы исследований. При выполнении работы использован комплекс методов исследований, включающий обобщение и анализ теории и практики отработки маломощных пологих и наклонных жил при разработке технологических схем, аналитические исследования при установлении влияния морфологии жил на технологические параметры, теоретические, экспериментальные исследования в натурных условиях и математическое моделирование напряженно-деформированного состояния массива горных пород и конструктивных элементов систем разработки, обработка результатов натурных измерений методами математической статистики, опытно-промышленные испытания отбойки руды при щелевой и валовой выемке жил, технико-экономические расчеты и анализ при определении области применения разработанных технологий.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечены удовлетворительной сходимостью расчетных и фактических показателей (расхождение не более 20-25%), положительными результатами опытно-промышленных испытаний отбойки руды при щелевой и валовой выемке жил, достаточным и представительным объемом экспериментальных исследований особенностей проявления горного давления.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

1. Рациональный способ отбойки руды, шпурами или скважинами, зависит от морфологии жил и определяется показателем сложности и характером изменчивости их формы.

2. При обосновании подземной геотехнологии необходимо учитывать влияние первоначального природного поля напряжений горного массива и гипсометрии выработанного пространства, а также применять щелевую либо валовую выемку с последующей сортировкой руды для повышения её качества.

3. Повышение эффективности и безопасности отработки маломощных пологих и наклонных жил со сложной морфологией обеспечивается за счет применения технологических схем со сплошной выемкой, щелевой либо валовой отбойки руды с перераспределением энергии ВВ в разрушаемом массиве, высокопроизводительного бурового и погрузочно-доставочного оборудования с рациональными параметрами, определяемыми по установленным на основе технико-экономической оценки зависимостям с учетом влияния горно-геологических, горнотехнических и технологических факторов.

Научная новизна исследований заключается в том, что:

- выявлены особенности изменения горно-геологических и горнотехнических условий залегания Бом-Горхонского вольфрамового месторождения;

- предложена методика определения предельно допустимой глубины скважины (ширины прирезки) и разработана классификация рудных жил по характеру изменчивости их формы;

- для условий Бом-Горхонского вольфрамового месторождения установлены первоначальные напряжения горного массива для различных глубин, а также определены величины горизонтальных поперечных и вертикальных напряжений с учетом влияния гипсометрии выработанного пространства;

- усовершенствована методика расчета устойчивых размеров целиков и кровли камер, которая учитывает влияние гипсометрии выработанного пространства на напряженно-деформированное состояние массива;

- выявлены особенности разрушения руды и породы при щелевом, валовом и существующем на руднике способах отбойки;

- предложены принципы построения новой геотехнологии отработки маломощных пологих и наклонных жил;

- разработаны технологические схемы выемки маломощных пологих и наклонных жил, в т. ч. патентозащищенная технология (Патент РФ № 000. Способ разработки маломощных пологих и наклонных рудных тел), базирующиеся на сплошной выемке руды без оставления междукамерных целиков, щелевой отбойке параллельно сближенными скважинами малого диаметра (или шпурами) и использовании высокопроизводительного бурового и погрузочно-доставочного оборудования;

- для применяемой на руднике и предложенных систем разработки определены устойчивые размеры конструктивных элементов (междукамерные, междублоковые и междуэтажные целики, ширина пролета обнажения камеры) для различных глубин залегания и мощности рудного тела;

- установлены зависимости изменения потерь, разубоживания, производительности труда забойного рабочего, полной себестоимости добычи и переработки 1 т товарной руды и удельных приведенных затрат от мощности рудного тела для разработанных технологических схем;

- установлены зависимости изменения прибыли с 1 т погашенных балансовых запасов от мощности рудного тела для разработанных технологических схем и определена область их эффективного применения.

Практическое значение работы заключается в следующем:

- предложенная методика определения предельно допустимой глубины скважины (ширины прирезки) и классификация рудных жил по характеру изменчивости их формы могут применяться для оценки сложности морфологии жил и обоснования способа отбойки;

- установленные величины первоначальных природных напряжений массива и усовершенствованная методика расчета устойчивых размеров целиков и обнажений кровли камер могут быть использованы при определении конструктивных параметров систем разработки и обосновании способов управления горным давлением;

- разработанные технологические схемы обеспечивают существенное повышение производительности и безопасности труда, снижение потерь и разубоживания и могут применяться в различных горно-геологических и горнотехнических условиях.