авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 |

Обоснование геотехнологии подземной разработки маломощных пологих и наклонных жил со сложной морфологией (на примере бом-горхонского вольфрамового месторождения

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Лизункин Михаил Владимирович

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 Галченко Юрий Павлович
Официальные оппоненты: доктор технических наук Сосновский Леонид Иннокентьевич кандидат технических наук Гораш Юрий Юрьевич
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, ул. Александро-Заводская, 30, зал заседаний ученого совета)

Отзывы в двух экземплярах, подписанные и заверенные печатью организации, просим направлять по адресу: 672039, г. Чита, ул. Александро-Заводская, 30, ЗабГУ, ученому секретарю диссертационного совета Д 212.299.01

Факс: (302-2) 41-64-44 E-mail: mail@zabgu.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 Н.П. Котова

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 № 2402681. 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.

Личный вклад автора состоит в:

- разработке методики определения предельно допустимой глубины скважины (ширины прирезки) и классификации рудных жил по характеру изменчивости их формы;

- анализе перспективных направлений совершенствования, обосновании принципов построения новой геотехнологии и разработке технологических схем выемки маломощных пологих и наклонных жил сложной морфологии;

- проведении натурных исследований и опытно-промышленных испытаний, обработке и анализе полученных результатов, установлении закономерностей изучаемых процессов;

- усовершенствовании методики расчета устойчивых размеров целиков и обнажений кровли камер, определении рациональных параметров и области эффективного применения предложенных систем разработки.

Реализация результатов работы. Разработанные технологические схемы, установленные первоначальные напряжения и усовершенствованная методика расчета устойчивых размеров целиков и обнажений кровли камер приняты ООО "Старательская артель "Кварц" для внедрения в производство, а также используются в учебном процессе ФГБОУ ВПО ЗабГУ при подготовке горных инженеров по специальности 130404.65 «Подземная разработка месторождений полезных ископаемых».

Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались и обсуждались на технических совещаниях ООО "Старательская артель "Кварц" и Бом-Горхонского рудника (г.Чита, п. Новопавловка, 2007-2009 гг.); YII, YIII, IX, X Всероссийской научно-практической конференции «Кулагинские чтения» (Чита, 2007-2010 гг.); научно-технических конференциях Горного института ЧитГУ (2008-2010 гг.); научно-технической конференции "Неделя горняка", МГГУ (г.Москва, 2008-2009 гг.); V Международной конференции «Комбинированная геотехнология: комплексное освоение и сохранение недр Земли» (г. Екатеринбург, 2009 г.).

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 10 научных работ, в том числе 2 статьи в журналах, рекомендованных ВАК России, получен 1 патент РФ на изобретение.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы из 104 наименований и 5 приложений. Работа представлена на 209 страницах машинописного текста, содержит 42 рисунка, 56 таблиц и приложения на 32 страницах.

Автор выражает благодарность сотрудникам ИПРЭК СО РАН и кафедры ПРМПИ ФГБОУ ВПО ЗабГУ за помощь при подготовке диссертации, д.т.н. Авдееву П.Б. за научные консультации, а также руководителям и ведущим специалистам ООО «Старательская артель «Кварц » за поддержку работы и высказанные ценные замечания и предложения.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе приведены горно-геологические и горнотехнические особенности условий разработки Бом-Горхонского вольфрамового месторождения; выполнен анализ отечественного и мирового опыта отработки таких залежей, а также применяемой технологии на Бом-Горхонском руднике. На основе проведенного анализа сформулированы цель и задачи исследований. Вторая глава посвящена горно-геологическим и горнотехническим особенностям условий разработки маломощных пологих и наклонных рудных месторождений, разработке методики определения предельно допустимой глубины скважины (ширины прирезки) и классификации рудных жил по характеру изменчивости их формы. В третьей главе исследованы особенности проявления горного давления, усовершенствована методика расчета устойчивых размеров целиков и обнажений кровли камер, проведен анализ результатов исследований напряженного состояния целиков и кровли камер, представлены результаты опытно-промышленных испытаний отбойки руды при щелевой (селективной) и валовой выемке жил. В четвертой главе приведены основные принципы построения новой геотехнологии, технологические схемы подготовки и очистной выемки, определены рациональные параметры систем разработки. В пятой главе произведена технико-экономическая оценка и определена область применения разработанных технологических схем. В заключении диссертации представлены результаты исследований в соответствии с поставленными задачами. В приложениях к работе приведены расчеты технико-экономических показателей и акты внедрения результатов исследований.

Типичным представителем маломощных пологих и наклонных жильных месторождений со всеми достоинствами и недостатками является Бом-Горхонское вольфрамовое месторождение, представленное кварц-гюбнеритовыми жилами с мощностью 0,1…3,0 м (в среднем 1,1 м), углом падения 6…50 (в среднем 20…250) и средним содержанием трехокиси вольфрама 0,65%. Характер изменчивости морфологии жилы по простиранию, как показали исследования, значительно выше, чем по падению – восстанию. Радиус кривизны (Rср.=21,8±1,1 м) и показатель кривизны (Пк.ср.=1,52±0,04) по простиранию, определенные по методике профессора Ф.Н. Воскобоева, в среднем соответственно меньше и больше, чем по падению – восстанию (Rср.=130,3±8,3 м, Пк.ср.=0,36±0,01). При этом средняя длина хорды равна Lср.=31,8±1,5 м, а средняя длина стрелы прогиба lср.=9,2±0,7 м.

Физико-механические свойства руды и вмещающих пород отличаются достаточной изменчивостью. Предел прочности руды и вмещающих пород изменяется от 90 до 180 МПа - на одноосное сжатие (f=10...18), от 6 до 20 МПа -на одноосное растяжение. Модуль упругости – 39,6…48,9 ГПа, коэффициент Пуассона – 0,22…0,26. Объемный вес руды в среднем составляет 2,7 т/м3, вмещающих пород - 2,64т/м3. Контакт между ними четкий. Руда средней ценности, не склонна к слеживанию и самовозгоранию. Вмещающие породы и руды устойчивы, за исключением участков в местах тектонических нарушений, не склонны к горным ударам. Различие физико-механических свойств руды и вмещающих пород имеет место из-за состава (чем больше группы кварца, тем они прочнее и жестче), трещиноватости и структуры.

Месторождение отрабатывается камерно-столбовой системой разработки с мелкошпуровой отбойкой, скреперной доставкой (двумя и более лебедками) и поддержании кровли междукамерными целиками. Производительность труда составляет в среднем 2…3 м3/чел.смену, потери в целиках 30…40%, разубоживание руды от прихвата и отслоения вмещающих пород до 40%.

Значительный вклад в развитие и совершенствование технологии разработки пологих и наклонных маломощных рудных месторождений внесли научные исследования, выполненные институтами: ИПКОН РАН (г.Москва), Горным институтом КФ РАН (г.Апатиты), ИГД СО РАН (г.Новосибирск), ГИПРОцветмет (ВНИПИГОРцветмет) (г.Москва и его Читинский филиал), СИБцветметНИИпроект (г.Красноярск), Иркутским, Читинским политехническими институтами и другими предприятиями и организациями.

Решением проблем совершенствования технологии разработки пологих и наклонных маломощных рудных месторождений занимались советские и российские ученые: М.И. Агошков, В.Е. Аврамов, Л.Ф. Беличенко, И.И. Бессонов, Г.И. Богданов, Ю.П. Галченко, М.И. Казьмин, Р.П. Каплунов, Д.Р. Каплунов, В.М. Лизункин, А.И. Ляхов, Л.А. Мамсуров, Б.А. Микуленко, А.Ф. Назарчик, Б.А. Никуличев, А.М. Павлов, Е.И. Панфилов, Д.И. Рафиенко, Л.И. Сосновский, О.Е. Чуркин и другие.

При этом повышение эффективности отработки месторождений такого типа осуществлялось либо на основе валовой выемки с применением высокопроизводительного бурового и погрузочно-доставочного оборудования, либо малопроизводительной, но качественной раздельной выемки руды и породы, что в условиях современной экономики не является конкурентноспособным.

Основные результаты исследований отражены в следующих защищаемых научных положениях.

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

Главной особенностью жильных месторождений, как крутопадающих, так и пологих и наклонных, вследствие малой мощности, является то, что на выбор геотехнологии и её параметров, кроме мощности, физико-механических свойств и глубины залегания, большое влияние оказывает морфология рудных тел, определяемая условиями их генезиса. Поэтому одной из важнейших задач при разработке технологии выемки рудных жил на основе скважинной отбойки руды является создание методов расчёта ширины очистной прирезки (глубины скважины), обеспечивающей максимальную полноту извлечения балансовых запасов.

Интегральной характеристикой сложности строения рудного тела принят модуль сложности (ж):

(1)



Pages:   || 2 | 3 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.