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:     | 1 ||

Снижение потерь руды в междукамерных целиках при разработке месторождений этажно-камерными системами (на примере рудника им. губкина)

-- [ Страница 2 ] --

1 – очистная камера; 2 – стенки целика; 3 – область частичной отработки междукамерного целика; 4 – тросовые или прутковые железобетонные штанги; 5 – горизонтальные слои упрочненной закладки.

По данным компьютерного моделирования величина фактического коэффициента запаса прочности оставленных стенок целиков шириной 5, 6, 7 и 7,5 м составила, соответственно, 1,26, 1,51, 1,74 и 1,85. Проектирование целика допустимо при выполнении условия , где - фактический коэффициент запаса прочности; - расчетно-нормативный коэффициента запаса прочности (ВНИМИ):

где =1,25 – коэффициент, учитывающий вероятность изменения прочности пород целика; =1,15 – коэффициент, учитывающий возможное уменьшение площади поперечного сечения целика в натуре по сравнению с проектной; =1,2 – коэффициент, учитывающий сейсмическое воздействие взрывов на целики.

При сопоставлении расчетных величин фактического и нормативного коэффициентов запаса прочности, была определена минимально допустимая ширина оставленных стенок целика, равная 7 м (рис. 7).

Рис. 7. Изменение коэффициента запаса прочности в зависимости от ширины оставленных стенок целика

Проверка устойчивости комбинированных несущих элементов, полученной при математическом моделировании, выполнялась лабораторными исследованиями на эквивалентных материалах. Результаты моделирования частичной отработки 3-го целика в 3 этапа (33, 66 и 100%) и дальнейшей отработки 5-го целика, при оставлении эталонных целиков 1, 2 и 4 (рис. 8), позволяют обосновать безопасность этой технологии. По данным физического моделирования при ширине оставленных целиков 6,5 м величина относительных напряжений не превысила 0,57 (рис. 9).

Рис. 9. Изменение отношения напряжений в целиках к их прочности на одноосное сжатие () при частичной отработке 5-го целика после завершения работ в 3-ем целике

Данные, полученные на моделях из эквивалентных материалов, показали хорошую сходимость с результатами математического моделирования и подтвердили возможность применения частичной отработки целиков с шириной рудных стенок не менее 7 м на руднике им. Губкина.

3. При упрочнении целиков веерами тросовых штанг или их частичной отработке снижение потерь руды следует определять с учетом разности между условной нормативной прибылью по очистным работам и затратами на укрепление целиков либо на ведение работ с упроченной закладкой.

Для геомеханически обоснованной ширины междукамерных целиков 19-21 м установка штанг экономически выгодна при норме прибыли не менее 15-20%.

Для минимально допустимой ширины оставленных стенок целика - 7 м экономически выгодно частично извлекать запасы целика при норме прибыли от 16 до 26% при изменении стоимости закладки от 600 до 1200 руб./м3.

В результате исследований напряженно-деформированного состояния МКЦ при применении новых технологий, обеспечивающих снижение потерь руды, были установлены геомеханические границы их использования. Уменьшение целиков при их упрочнении веерами тросовых штанг возможно до минимально-допустимой ширины 1921 м. Дальнейшее снижение ширины целика не является возможным с точки зрения безопасности ведения горных работ.

При частичной отработке целиков шириной 25 м основным критерием устойчивости является запас прочности целиков. Его расчет позволил определить минимально-допустимую ширину оставленных стенок целиков - 7 м, при ширине закладки 11 м. Целью уменьшения ширины междукамерных целиков является снижение потерь руды при этажно-камерной системе разработки, способствующее более эффективному и рациональному недропользованию.

Учитывая сложившуюся рыночную ситуацию, а именно динамику цен железной руды на мировом рынке, величина нереализованной прибыли может достигать десятков миллионов рублей с одного междукамерного целика. При этом необходимо отметить, что ее величина определяется с учетом разности между условной нормативной прибылью по очистным работам и затратами на укрепление целиков либо на ведение работ с упроченной закладкой.

Для определения рациональных параметров разработанных технологий снижения потерь руды была предложена методика, позволяющая определить эффективные границы их использования с учетом изменения цен на сырье и стоимости закладки.

Сущность предлагаемой методики заключается в определении экономически выгодного снижения потерь руды в зависимости от разности между нормативной прибылью и затратами на установку вееров тросовых штанг (рис. 10) или между нормативной прибылью и стоимостью закладки (рис. 11).

Рис. 10. Зависимость нереализованной прибыли (убытка) от ширины целика при норме прибыли от 15 до 30%

При уменьшении ширины целика за счет его упрочнения экономически выгодный его размер в границах, определенных геомеханическими исследованиями, будет составлять 19-21 м с обеспечением минимальной нормы прибыли 15-20%.

Сопоставление нормативной прибыли с затратами на закладку при частичной отработке междукамерных целиков, определяет экономически выгодным частичное извлечение запасов целика при норме прибыли от 16 до 26% в зависимости от затрат на закладку.

Рис. 11. Зависимость нереализованной прибыли (убытка) при ширине оставленных стенок по 7 м от затрат на закладку (З)

Необходимо отметить, что с позиции снижения потерь руды рациональными будут являться такие параметры новых технологий, при которых затраты на упрочнение либо на отработку с закладкой будут равны нормативной прибыли от реализации дополнительно добытой руды.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертация является законченной научно-квалификационной работой, в которой содержится решение актуальной задачи снижения потерь руды в междукамерных целиках при отработке месторождений этажно-камерными системами.

Основные научные и практические результаты выполненных исследований:

  1. Установлена закономерность изменения трещиноватости, коэффициента структурного ослабления и прочности железистых кварцитов Коробковского месторождения КМА от глубины их залегания.
  2. Показано, что применяемая в настоящее время этажно-камерная система разработки характеризуется весьма высокими потерями руды, что не соответствует эффективному и рациональному недропользованию.
  3. Проведено физическое моделирование на эквивалентных материалах, подтвердившее возможность упрочнения междукамерных целиков веерами тросовых штанг.
  4. Предложена технология отработки месторождения этажно-камерной системой с уменьшением размеров междукамерных целиков на 15-20% за счет их упрочнения веерами тросовых штанг из подэтажных выработок. Это позволит дополнительно добывать до 70-90 тыс. т руды с одного междукамерного целика. Областью применения предложенной и запатентованной технологии являются рудные месторождения, отрабатываемые этажно-камерной и подэтажной системами разработки.
  5. Предложена технология частичной отработки междукамерных целиков горизонтальными слоями с твердеющей закладкой. По результатам выполненного численного моделирования при ширине оставленных целиков, равной 5, 6, 7 и 7,5 м величина коэффициента запаса прочности составила соответственно 1,26, 1,51, 1,74 и 1,85. Сравнительный анализ фактических и нормативно-расчетных коэффициентов позволил определить минимально допустимую ширину оставленной стенки целика, величина корой составляет не менее 7 м при ширине закладки 11 м, что подтвердилось при исследовании этих параметров на физической модели.
  6. На основании выполненного численного моделирования установлено, что крепление комбинированных целиков тросовыми штангами, соединяющими между собой два оставленных целика и закладку, позволяет работать системе “целик-закладка-целик” как единое целое, не допуская разрыва в нормальном направлении по контакту целика и закладки. При этом в самих тросовых штангах возникают значительные растягивающие напряжения – 245250 МПа, причем их максимальная величина возникает на контакте пород оставленного целика и закладки. Это обстоятельство указывает на тот факт, что тросовые штанги играют непосредственную роль в совместной работе оставленных целиков с закладкой.
  7. Предложена методика определения областей рационального применения новых технологий, учитывающая изменение цен на руду и затрат на крепление целиков тросовыми штангами или стоимость закладки. Величина нереализованной прибыли, определенная с использованием предложенной методики, достигает 35-50 млн. руб. с одного междукамерного целика.

ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ

СЛЕДУЮЩИЕ РАБОТЫ:

В изданиях, входящих в Перечень ВАК Министерства образования и науки России:

  1. Коржавых П.В. Снижение потерь руды в междукамерных целиках при проектировании нижних горизонтов рудника им. Губкина ОАО «Комбинат КМАруда» / Э.И.Богуславский, П.В.Коржавых // Записки Горного института. «Полезные ископаемые России и их освоение». – СПб: СПГГИ (ТУ), 2010. – Т. 186. – С. 50-53.
  2. Коржавых П.В. Оценка эффективности применения тросовых штанг при отработке рудных месторождений этажно-камерными системами / Э.И.Богуславский, П.В.Коржавых // Горный журнал. – М.:Руда и Металлы, 2011. – № 8. – С. 89-90.
  3. Коржавых П.В. Условия применения этажно-камерных систем при отработке глубоких рудных месторождений / Э.И.Богуславский, П.В.Коржавых // Горный информационно-аналитический бюллетень. – М.: МГГУ, 2012. – № 1. – С. 5-8.
  4. Коржавых П.В. Физическое и математическое моделирование технологических параметров этажно-камерной системы разработки нижнего горизонта рудника им. Губкина / В.С.Литвиненко, Э.И.Богуславский, П.В.Коржавых // Записки Горного института. «Полезные ископаемые России и их освоение». – СПб: СПГГУ, 2012. – Т. 195. – С. 115-119.

Патенты:

  1. Пат.2405109 РФ. С1 Е21С 41/22. Способ разработки мощных рудных месторождений подземным способом с креплением междукамерных целиков / Э.И.Богуславский, П.В.Коржавых и др. Опубл. 27.11.2010 Бюл. № 33.
  2. Пат.2435035 РФ. С2 Е21D 21/00. Анкер горных выработок / П.В.Коржавых, Е.В.Лодус, Э.И.Богуславский. Опубл. 27.11.2011 Бюл. № 33.
  3. Пат.2436051 РФ. С1 G01L 1/00. Динамометр / П.В.Коржавых, Е.В.Лодус, Э.И.Богуславский. Опубл. 10.12.2011 Бюл. № 34.

В прочих изданиях:

  1. Коржавых П.В. Изыскание технологии разработки нижних горизонтов шахты им. Губкина / Э.И.Богуславский, П.В.Коржавых // Проблемы недропользования: Материалы V Всероссийской молодежной научно-практической конференции (с участием иностранных ученых) 8 - 11февраля 2011г. – Екатеринбург: УрО РАН, 2011. – С. 140-146.
  2. Коржавых П.В. Методы снижения потерь руды при отработке нового горизонта рудника им. Губкина / Э.И.Богуславский, П.В.Коржавых // Освоение минеральных ресурсов Севера: их проблемы и решения: Труды 9-й международной научно-практической конференции 6 - 8 апреля 2011г. – Воркута: филиал СПГГИ (ТУ) «ВГИ», 2011. – С. 17-21.
  3. Korzhavykh P. The ways of ore losses reducing for development of underlying levels puttintg into operation // Scientific Reports on Resource Issues 2011. – 2011. – Vol. 1. – P. 83-86.

 Модель для определения запаса прочности целика, укрепленного веерами тросовых-20

Рис. 3. Модель для определения запаса прочности целика, укрепленного веерами тросовых штанг

1 - обрушение незакрепленного штангами целика (эталонного);

2- устойчивое состояние целика, закрепленного веерами тросовых штанг.

 Изменение отношения напряжений в целиках () к их прочности на одноосное сжатие-21

Рис. 4. Изменение отношения напряжений в целиках () к их прочности на одноосное сжатие (RСЖ) при пошаговой отработке камер горизонта - 250 м и раздельном нагружении целиков №1 и №2

 Общая картина распределения вертикальных напряжений (Па) при частичной-23

Рис. 6. Общая картина распределения вертикальных напряжений (Па) при частичной отработке целиков на горизонте -250 м

(данные А.Г. Протосени, Н.А. Беляева)

Рис. 8. Модель частичной отработки 3-го и 5-го целиков горизонтальными слоями с твердеющей закладкой



Pages:     | 1 ||
 





 
© 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.