Розробка ресурсозберігаючих технологій очисної виїмки на основі закономірностей випуску руди з неоднорідними сипучими властивостями
Методи зменшення якісних втрат руди при випускові на основі моделювання поведінки псевдоеліптичних фігур. Створення ефективних ресурсозберігаючих технологій очисної виїмки, які забезпечують зниження рівня втрат і засмічення руди при підземній розробці.
| Рубрика | Геология, гидрология и геодезия |
| Вид | автореферат |
| Язык | украинский |
| Дата добавления | 17.09.2013 |
| Размер файла | 96,3 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
На основі експериментальних досліджень на еквівалентних матеріалах по випуску обваленої руди було встановлено, що головними факторами, які впливають на параметри фігур випуску та розрихлення, є коефіцієнти міцності та розрихлення, діаметри кусків руди еквівалентні по прохідності, висота випускаємого шару руди, розміри випускних отворів, інтенсивність проявлення гірничого тиску.
Одержані нові аналітичні і емпіричні формули, які відображають комплексну залежність параметрів еліпсоїдів випуску і розрихлення від перерахованих факторів. Виявлено, що зі зменшенням: коефіцієнтів розрихлення обваленої руди та міцності, діаметра кусків, еквівалентних по прохідності, умови випуску погіршуються. Внаслідок чого, об'єм і мала піввісь еліпсоїдів випуску зменшуються, а коефіцієнт видовженості збільшується. Підтверджено, що відношення об'єму еліпсоїда випуску до квадрата його малої півосі є, практично, величиною сталою. Це дозволяє встановлювати критерії подібності при моделюванні випуску руди і контролювати результати експериментальних досліджень.
Вперше були виконані дослідження по оцінці впливу гірського тиску на параметри еліпсоїдів випуску і розрихлення. З цією метою руда в моделі, ущільнена до певного значення коефіцієнта розрихлення, привантажувалась в процесі випуску частково або повністю. Ці досліди дозволили виявити нові, раніше невідомі закономірності випуску обваленої руди з однорідними властивостями. Так, наприклад, було встановлено, що при висотах фігур випуску більше 15-20 м інтенсивність приросту малої півосі суттєво зменшується зі збільшенням привантаження обваленої руди. Виявлено, що малі півосі від висоти фігури випуску мають характерну спільну точку. Це точка спільного початку. Її розташування залежить від типу сипучого матеріалу і його властивостей. Точка спільного початку названа функціональною точкою, а її координати (mo, ho) - функціональними параметрами фігур випуску. Параметр mo - це шаг приросту малої півосі, а ho - мінімальна висота утворення еліпсоїдів випуску. Одержано аналітичні формули залежності функціональних характеристик фігур випуску від міцності і кускуватості сипучого матеріалу та радіуса випускного отвору
mo=0.1[(2 - еxp(-edепр)], ho=r * (2,413 - 0,0565f) (16)
b=r + m(kзатh/ho)n (17)
де r - радіус випускного отвору;
mo, ho - функціональні параметри;
kзат - коефіцієнт затухання приросту малої півосі;
n - кутовий коефіцієнт, який залежить від коефіцієнтів розрихлення і міцності руди f.
Одержано математичне описання коефіцієнта затухання приросту малої півосі еліпсоїда випуску привантаженої руди. Висота еліпсоїда випуску, починаючи з якої приріст малої півосі фактично призупиняється, названа нами граничною висотою hгр, а відповідне їй значення малої півосі - граничним bгр
hгр = [2e+] (18)
Головними факторами, що впливають на коефіцієнт затухання приросту малої півосі, є кускуватість обваленої руди, коефіцієнт міцності, висота фігури випуску та гранична висота
kзат = 1/[гр+ exp( (19)
Вперше дано теоретичне обґрунтування закономірності відхилення вертикальної осі фігури випуску від вертикальної стінки рудного масиву, обґрунтовано відхилення осі фігури випуску в сторону більш розрихленої руди. Розроблена методика визначення величин відхилення вертикальної осі фігури випуску відносно вертикальної осі випускного отвору при злитті суміжних фігур випуску. Виявлені закономірності формування загальної зони випуску обваленої руди.
Показано, що в результаті об'єднання фігур випуску суміжних випускних отворів відбувається суттєве зменшення загальної зони випуску. В результаті показники виймання погіршуються, втрати і засмічення руди збільшуються. Тому, не рекомендується робити одночасний випуск із суміжних отворів, фігури випуску яких можуть взаємно впливати одна на одну.
Вперше проведені комп'ютерно-аналітичні і натурно-фізичні експериментальні дослідження випуску руди з неоднорідними сипучими властивостями. Розроблена методика комп'ютерного і фізичного моделювання та експериментального визначення форми і параметрів фігур випуску і розрихлення нерівномірно ущільненої руди. Об'ємна модель, на якій виконувались експериментальні дослідження, дозволяла проводити як візуальні спостереження, так і інструментальні заміри поперечного перетину форм фігур випуску. Модель являла собою збірно-розбірну конструкцію, яка поступово нарощувалась в процесі завантаження, а потім послідовно розбиралась після закінчення експерименту з виконанням необхідних замірів та фотозйомки.
При завантаженні руда в моделі пересипалась не смужками порошкоподібного матеріалу, який при рухові рудних частинок легко фільтрується між ними, а прошарками еквівалентного сипучого матеріалу, але іншого кольору, ніж руда. Так, наприклад, при визначенні параметрів фігур випуску і розрихлення магнетитової руди темного кольору в якості прошарків використовували світлий кварцовий пісок таких же розмірів. Тим самим виключались фільтрація і випереджаюче переміщення порошку із смуг пересипки серед рудних частинок, підвищувалась точність експерименту і не порушувались умови подібності.
При обваленні руди горизонтальними шарами моделювались різні варіанти завантаження та випуску: 1) рівномірно розрихленої руди; 2) руди із перемінним коефіцієнтом розрихлення, який поступово зменшувався (або збільшувався) знизу вверх. Стосовно відбійки вертикальними шарами з нерівномірним розрихленням моделювались варіанти: 1) з максимальним розрихленням руди по осі випускного отвору і поступовим його зменшенням до стінок моделі; 2) з мінімальним розрихленням по осі випускного отвору і поступовим його збільшенням до стінок моделі; 3) з поступовим збільшенням коефіцієнта розрихлення вертикальних шарів руди від однієї бокової стінки моделі до протилежної.
Експериментами на еквівалентних матеріалах встановлено, що форми фігур випуску і розрихлення залежать від способу формування масиву обваленої руди,
нерівномірності його розрихлення, форми і об'єму компенсаційного простору. Показано, що при випускові одного і того ж сипучого матеріалу в залежності від його фізичного стану можуть бути одержані фігури випуску самих різних форм: еліпсоїди обертання, конічні (розширені зверху або знизу) та еліптичні (стиснені, розширені, асиметричні) псевдоеліпсоїди.
Найбільш загальною формою вказаних фігур є фігура 6, що являє собою складну просторову комбінацію двох псевдоеліпсоїдів, стисненого і розширеного. Вона має три горизонтальні осі: меншу с, середню b і більшу d та одну вертикальну. Вказана фігуру названа асиметричним псевдоеліпсоїдом. Всі інші форми фігур випуску представляють часткові випадки асиметричного пседоеліпсоїда.
Ззакономірність та послідовність формування контурів будь-якої з фігур випуску являються одними і тими ж. Основний закон формування контурів заключається в тому, що положення кожної точки поверхні фігури випуску (розрихлення) відносно вертикальної осі випускного отвору визначається закономірністю зміни коефіцієнта розрихлення, способом формування сипучого середовища, його фізико-механічними властивостями та тривалістю випуску.
Геометричні параметри псевдоеліпсоїдів визначаються значно складніше, ніж параметрів еліпсоїдів обертання. Тому для їх розрахунків були розроблені комп'ютерні моделі всіх можливих форм фігур випуску і розрихлення. Принцип розрахунку малих півосей симетричних псевдоеліпсоїдів заключається в тому, що зона впливу випускного отвору ділиться на ряд вертикальних або горизонтальних шарів товщиною при руйнуванні масиву, відповідно, вертикальними або горизонтальними шарами. Після чого визначають малі півосі еліпсоїдів випуску в межах кожного шару, будують контур спільного псевдоеліпсоїда і визначають його півосі. Чим менша товщина шарів , тим точніше визначаються параметри.
Визначення горизонтальних півосей комбінованого псевдоеліпсоїда відбувається в два етапи. Спочатку визначають параметри його стисненої частини, а потім - розширеної. Слід мати на увазі, що розміри середньої горизонтальної осі являються спільними для обох частин комбінованого псевдоеліпсоїда.
Об'єм симетричного трьохвісного еліпсоїда визначають по формулі
Q = kобhbc (20)
де kоб - коефіцієнт об'єму,
kоб = ;
h - висота фігури випуску;
b, c - малі півосі фігури випуску;
rb, rc - радіуси випускного отвору.
Об'єм псевдоеліпсоїда висотою h визначається як сума об'ємів окремих частин множини n стиснених або розширених псевдоеліпсоїдів, що входять до його складу
Vпс=; Vпс = (22)
де Si (x) - площа любого поперечного перетину псевдоеліпсоїда на висоті хі.
Розроблена теорія утворення воронки проникнення і запропонована методика побудови її контурів. Названа теорія враховує одночасний комплексний вплив гірничого тиску, кускуватості обваленої руди, коефіцієнтів міцності, первинного і вторинного розрихлення на параметри воронки проникнення. Об'єм воронки проникненя з врахуванням вторинного розрихлення визначається із виразу
Vв = (23)
де kvел - коефіцієнт подібності об'ємів фігур розрихлення і випуску;
kvеб - коефіцієнт об'єму еліпсоїдної бочки;
h, b - висота і мала піввісь фігури випуску;
Hр, Вр - висота і мала піввісь фігури розрихлення.
Показано, що при відсутності вторинного розрихлення об'єми фігур випуску і воронки проникнення співпадають. Наявність вторинного розрихлення приводить до зменшення об'єму воронки проникнення. Експериментальні дослідження повністю підтвердили теоретичні розробки по утворенню параметрів воронки проникнення. Результати досліджень явились теоретичною основою випуску нерівномірно розрихленої руди в умовах підвищеного гірського тиску.
Класична теорія випуску рівномірно розрихленої руди з однорідними сипучими властивостями і методи розрахунків показників виймання, що ґрунтуються на ній, передбачають рівномірне розташування випускних отворів по площі панелі та утворення фігур випуску в вигляді еліпсоїдів обертання. При розрахунках показників виймання використовують тільки два елементи фігур випуску: усічені еліпсоїди випуску та їх бічний об'єм.
Багаторічний досвід роботи гірничорудних підприємств показав, що випускні отвори розташовуються по площі блоку не рівномірно, коливання відстаней між ними можуть досягати 40-50%. Сучасні методи відбійки приводять, в поєднанні з гірничим тиском, до нерівномірного подрібнення і нерівномірного розрихлення обваленої руди. Спостерігається взаємний перетин і проникнення суміжних фігур випуску з утворенням спільних об'ємів складної форми і різноманітних розмірів.
Тому, використання в сучасних умовах лише двох усталених понять теорії випуску обваленої руди виявляється зовсім недостатнім для точних розрахунків показників виймання. В зв'язку з чим нами пропонується ввести в теорію випуску обваленої руди ряд нових понять елементів фігур випуску: основних і допоміжних. До основних відносяться елементи, які безпосередньо використовуються для визначення показників виймання руди. Допоміжними є елементи, які використовуються для визначення об'ємів основних елементів. Основними елементами фігур випуску є: еліпсоїдна бочка, еліпсоїдний купол, еліпсоїдний сегментоїд, еліпсоїдний клин, сектор бічного об'єму (бічний сектор)
Параметри нових елементів фігур випуску описуються складними математичними функціями, які не мали точного аналітичного рішення. В відомих методиках розрахунків показників виймання названі елементи фігур випуску не використовувались. Формул для визначення їх об'ємів не було. Необхідність визначення геометричних параметрів псевдоеліптичних фігур випуску і їх елементів обумовила необхідність подальшого вдосконалення математичних методів, які застосовуються в гірничій справі, включаючи розробку метода точного аналітичного рішення "неінтегруємих" функцій, що виражають об'єми окремих частин фігур випуску.
Суть запропонованого нами методу точного аналітичного розв'язання "неінтегруємих" функцій заключається в слідуючому. Встановлюють геометричний вид фігури, об'єм якої виражається "невзяттєвим" інтегралом Iнб. Виділяють частину об'єму фігури випуску V таким чином, щоб він відносно просто визначався шляхом інтегрування V = I і складався із об'ємів декількох фігур, однією із яких є фігура, що описується "невзяттєвим" інтегралом Iнб.
Складають інтегральну тотожність, яка описує об'єм виділеної фігури випуску V = I, в вигляді інтегральної суми об'ємів складових фігур
I = Iнб + I2 + I3 +…+ Ii (24)
Причому, інтеграл I може включати в свій склад декілька інтегралів. Потім розв'язують інтегральну тотожність відносно "невзяттєвого" інтеграла
Iнб = I - (I2 + I3 + …+ Ii) (25)
Одержане таким чином значення Iнб представляє собою точне математичне рішення функції, яка вважалась "неінтегруємою". Причому, межі інтегрування складових частин інтеграла Iнб згідно рівняння (24) приймаються по взаємно перпендикулярних напрямках.
На основі подібних рішень були одержані рівняння для визначення об'ємів всіх основних і допоміжних елементів фігур випуску. У відповідності з одержаними математичними залежностями було виконано моделювання на персональному комп'ютері нових елементів фігур випуску. Моделювання показало, що помилка в визначенні засмічення руди без врахування нових елементів фігур випуску, змінюється від 2-3 до 40%. Отже, з метою підвищення точності розрахунків показників виймання і розробки засобів зменшення рівня втрат та засмічення руди, необхідно враховувати параметри нових елементів фігур випуску.
Одержані рівняння являються основою для подальшого вдосконалення теорії випуску обваленої руди з неоднорідними сипучими властивостями, управління розташуванням поверхні контакту обваленої руди з налягаючими породами, обґрунтування конструктивних параметрів ресурсозберігаючих технологій.
Основними технологічними факторами, що впливають на спосіб формування властивостей сипучого середовища являються: спосіб руйнування масиву, розмір, форма і розташування компенсаційного простору, параметри панелі. Аналіз їх впливу показує, що з врахуванням одержаних закономірностей з'являються перспективи управління формуванням контурів фігур випуску і розрихлення та співвідношенням їх об'ємів. Виявлений взаємозв'язок параметрів є теоретичною базою для управління параметрами фігур випуску.
В залежності від можливостей інженерного впливу на ці фактори вони діляться на керовані і некеровані. Некерованими являються ті фактори, змінити властивості і параметри яких ми не в змозі. До них відносяться: тип руди і її міцність, а також граничні висоти фігур випуску. Всі інші фактори (висота фігур випуску, коефіцієнт розрихлення обваленої руди, її кускуватість, діаметр, еквівалентний по прохідності, привантаження обваленої руди на стадії випуску, закономірності зміни вторинного розрихлення) відносяться до числа керованих. Причому, управління цими параметрами можливо, як на стадії проектування, так і в процесі виконання очисних робіт.
На стадії проектування можливе управління такими параметрами: висотою фігур випуску, кускуватістю обваленої руди і її коефіцієнтом розрихлення. Управління привантаженням на обвалену руду можливе як на стадії проектування, так і в процесі виконання очисних робіт. І, на кінець, управління закономірністю зміни вторинного розрихлення можливе лише на стадії очисних робіт. Розроблені рекомендації інженерного впливу на вказані фактори.
Основними параметрами, що впливають на відхилення і зміщення фігур випуску відносно вертикальної осі випускного отвору, є нерівномірність розрихлення і неоднорідність гранулометричного складу обваленої руди. Управління відхиленням можливе шляхом вибору критичної висоти фігур випуску на стадії проектування та режима випуску і інтенсивності витікання руди на стадії виймання рудних запасів.
Відхилення начинається після стикання суміжних фігур розрихлення і залежить від інтенсивності наростання та величини вторинного розрихлення. Так як вторинне розрихлення в процесі витікання руди більше, ніж при його зупинці, то відхилення фігур випуску від вертикалі будуть найбільшими при одночасному випускові із суміжних взаємодіючих отворів. При послідовному випускові руди із суміжних отворів відхилення фігур випуску виявляються на 10-15% меншими, ніж при одночасному. В випадку, якщо суміжні фігури розрихлення не взаємодіють, то режим випуску не впливає на величину відхилення.
Комплексна оцінка конструкції днища блоку і прийнятого режиму випуску здійснюється за допомогою коефіцієнта площі активної зони випуску
Ракт = (26)
Sвип - активна зона випуску, тобто площа поперечного перетину фігур випуску;
Sп - загальна площа панелі.
Основний принцип управління розрихленістю руди на стадії руйнування масиву заключається в підборі в процесі проектування таких значень площі панелі, об'єму і форми компенсаційного простору, способу руйнування масиву, які забезпечували б мінімальні зміни коефіцієнта розрихлення по довжині панелі при його середньому значені близькому до коефіцієнта розрихлення, що створюється гірничим тиском. Управління розрихленістю на стадії випуску заключається в забезпеченні максимального вторинного розрихлення. Це досягається за рахунок вибору режиму випуску, який забезпечує максимальну інтенсивність витікання руди та мінімальне привантаження руди в зоні випуску.
Теоретичною основою управління показниками виймання являється можливість цілеспрямованого формування параметрів фігур випуску, розширення площі активної зони випуску, запобігання злиттю суміжних фігур випуску, зміщення "мертвої зони" випуску із рудного в породний шар лежачого боку. Практично всі ці вимоги реалізуються шляхом застосування почергово-стадійного режиму випуску нерівномірно подрібненої і нерівномірно розрихленої руди в умовах підвищеного гірничого тиску.
Суть почергово стадійного режиму заключається в тому, що всі випускні отвори ділять на дві черги випуску, розташовуючи почергово отвори першої і другої черги. Мета такого розташування - запобігти взаємодії суміжних фігур випуску і їх відхиленню від вертикалі під впливом взаємодії.
Випуск руди відбувається в 4 стадії: 1 стадія - випуск незасміченої руди із отворів 1-ої черги в об'ємі псевдоеліпсоїдів із висотою, що дорівнює висоті шару обваленої руди; 2 стадія - теж із дучок 2-ої черги в об'ємі псевдоеліпсоїдів, вписаних під твірні воронки проникнення отворів першої черги; 3 стадія - випуск засміченої руди із дучок 2-ої черги, 4 стадія - теж із дучок 1-ої черги. Вказане розташування випускних отворів дозволяє збільшити до максимуму висоту фігур випуску незасміченої руди з дучок як першої, так і другої черги. Поділ випускних отворів на дві черги випуску, виключення взаємодії між суміжними фігурами випуску, випуск в 4 стадії дозволяють збільшити коефіцієнт площі активної зони випуску, підвищити якість руди на 0.5-1% і знизити втрати на 4-5%.
Розроблені нові методи випуску, які дозволяють суттєво знизити якісні і кількісні втрати руди при відпрацюванні панелей центральної частини потужних покладів, а також втрати руди в "мертвій зоні" панелей лежачого боку. В основу останнього методу покладений принцип переміщення "мертвої зони" із обваленої руди в обвалені породи лежачого боку покладу. При цьому абсолютні втрати можуть бути зменшені в 2-3 рази, а засмічення руди на 3-5%.
На основі теорії випуску руди запропоновано вдосконалений спосіб транспортування сухих закладних матеріалів до місця заповнення пустот. Суть вказаного методу заключається в проведенні породних перепускників в висячому бокові покладу шляхом перепуску обвалених порід. Цей метод з успіхом був застосований на шахті "Гігант-Глибока" для засипки камер.
Стосовно до сучасних соціальних умов обґрунтовані нові економічні критерії, які дозволяють дати комплексну оцінку економічної ефективності як технології, так і процесу виймання рудного покладу в цілому. До них відносяться:
коефіцієнт виходу товарної продукції з 1 тони руди, долі од.
Кт = Ц*Ки/[Цб(1- R) = max (27)
коефіцієнт приведеної економічної ефективності використання балансових запасів руди і застосованої технології підземної розробки, долі од.
Кепр = (Ц-Зпр)Ки/[Цб(1- R)] = max (28)
де Ц - оптова ціна 1 т видобутої рудної маси;
Цб - оптова ціна 1т погашених балансових запасів;
Ки, R - коефіцієнти, відповідно, виймання та засмічення;
Зпр =С+ЕнКу - приведені затрати на видобуток 1 т погашених балансових запасів;
С - собівартість видобутку 1т балансових запасів;
Ку - питомі капітальні затрати на видобуток 1 т балансових запасів.
Приведені цільові функції орієнтують на максимальну прибутковість при раціональному використанні природних ресурсів. У відповідності із суттю цього критерію перевагу слід віддавати не валовій, а селективній виїмці руди, яка забезпечує максимальну прибутковість підземної розробки. Запропоновані критерії являються найбільш загальними серед відомих критеріїв економічної ефективності і можуть використовуватись як при підземній, так і при відкритій розробці рудних родовищ. З метою успішного використання запропонованих критеріїв, забезпечення їх об'єктивності і можливості співставлення в різних умовах, розроблена оригінальна система ціноутворення на продукцію гірничих підприємств. Базову ціну 1 т товарної руди, агломерату та концентрату пропонується визначати на основі ціни 1 т чавуну.
Науковою базою практичної реалізації теоретичних основ управління параметрами фігур випуску і розрихлення та управління показниками виймання ущільненої руди являються нові методи проектування конструктивних параметрів і показників технологічних процесів систем розробки з обваленням.
Для вдосконалення проектування технології підземної розробки системами з обваленням пропонується змінити ідеологію проектування, досягнути повної взаємної ув'язки та узгодженості параметрів всіх технологічних процесів між собою, підпорядкувати всі процеси технологічного ланцюга єдиній кінцевій меті, прийняти вищевказані цільові функції оцінки якості проектування. Це і є головним принципом вдосконалення проектування перспективних технологій майбутнього для відпрацювання родовищ підземним способом на великих глибинах.
Змінюється послідовність проектування технологічних процесів очисної виїмки. Наприклад, конструктивні розміри днищ блоків слід визначати не на початковій, як це робиться в даний час, а на кінцевій стадії проектування параметрів систем розробки.
Для визначення точних параметрів процесів очисної виїмки пропонується застосовувати спірально висхідний метод проектування з поступовим уточненням параметрів. На першій стадії проектування визначають фізичний стан обваленої руди з врахуванням впливу глибини розробки, фізико-механічних властивостей обваленої руди, розмірів покладу та панелі, форми і об'єму компенсаційного простору, методу руйнування. На основі цих даних визначають форму і розміри фігур випуску обваленої руди, випускних отворів, відстані між осями суміжних фігур випуску при вибраній критичній висоті.
Потім, з врахуванням всіх вказаних параметрів проектують підготовку і нарізку блоку. Випускні отвори дучок і воронки днища слід приймати псевдо еліптичної форми у відповідності із формою фігур випуску обваленої руди. Застосування випускних отворів вдосконаленої форми і розмірів дозволить підвищити продуктивність праці, покращити показники виймання, зменшити втрати якості руди і підвищити стійкість днищ блоків.
Розроблено аналітичний метод розрахунку показників виймання при почергово стадійному режимові випуску. На рис. 9 приведені графіки зміни вмісту руди Sр в дозі випуску в залежності від відносної висоти фігур випуску верхнєбокового засмічення і співвідношення граничних висот фігур верхнє-бокового засмічення hвб і фігури випуску чистої руди h2. Для порівняння там же приведений графік 6 вмісту руди в дозі випуску при рівномірно послідовному випускові.
Принциповою особливістю випуску засміченої руди із отворів 2-ої черги являється те, що породи поступають не зверху, як при відомих режимах випуску, а з боків. Зверху по осі випускного отвору поступає чиста руда. Внаслідок чого засмічення наростає повільніше, а втрати якості засміченої руди зменшуються на 0.5-0.75% (абсолютних).
Методика розрахунків ґрунтується на визначенні об'ємів псевдоеліптичних фігур випуску 1-ої черги, контурів воронки проникнення та об'ємів розташованих під ними фігур випуску 2-ої черги. Розрахунки кількості засміченої руди виконуються з врахуванням особливостей верхнє-бокового засмічення. Розроблена комп'ютерна програма розрахунків показників виймання і визначення оптимальних конструктивних параметрів днища блоку.
Використовуючи основні теоретичні положення про управління параметрами фігур випуску та розрихлення були розроблені і запропоновані до впровадження в виробництво нові варіанти ресурсозберігаючих технологій очисної виїмки руди з неоднорідними сипучими властивостями. До них відносяться: технологія, яка запобігає втратам руди на лежачому бокові родовища; технологія, яка виключає бокове засмічення руди в робочих панелях; комбінована технологія очисної виїмки; технологія з комбінованим обваленням і почергово-стадійним режимом випуску обваленої руди.
Запропоновані технології дозволяють суттєво покращити показники виймання і підвищити продуктивність праці на випускові і доставці руди. Тим самим зберігаються природні ресурси і людська праця.
Названі технології можуть використовуватись в самих різноманітних гірничотехнічних умовах розробки покладів від малопотужних до потужних. Втрати руди на лежачому бокові малопотужних покладів являються для них основним видом втрат руди. Використовуючи закономірності розвитку параметрів фігур випуску і розрихлення, переміщення часток сипучого матеріалу всередині вказаних фігур і закономірності утворення воронки випуску, розроблена технологія очисної виїмки, яка дозволяє в 5-6 разів зменшити втрати руди на лежачому бокові при покращенні якості видобутої рудної маси.
Технологія, що виключає бокове засмічення, ґрунтується на використанні закономірностей взаємодії суміжних фігур випуску. Рекомендується до застосування в поєднанні з рівномірно-послідовним випуском хорошо розрихленої руди.
Комбінована технологія розробки поєднує достоїнства камерних систем розробки і підповерхового вимушеного обвалення. В результаті чого суттєво підвищується виїмка чистої руди до початку засмічення, збільшується загальна виїмка і зменшуються втрати якості руди.
Найбільш досконалою являється технологія з комбінованим обваленням і почергово-стадійним режимом випуску. В цій технології з метою забезпечення достатньо високого розрихлення обваленої руди використовується як прихований, так і явний компенсаційний простір. Тому одночасно використовується обвалення рудного масиву на зажимаюче середовище і на компенсаційний простір трапецієвидної форми. Така форма запропонована для того, щоб забезпечити високу якість подрібнення масиву покрівлі компенсаційної камери і значно підвищити її стійкість при розробці родовищ на великих глибинах.
Великий коефіцієнт розрихлення і рівномірне подрібнення забезпечують благоприємні умови застосування почергового стадійного режиму випуску при вказаній технології. В результаті чого суттєво збільшуються параметри фігур випуску і площа зони впливу випускних отворів. А це дозволяє, в свою чергу, підвищити виїмку чистої руди до початку засмічення, зменшити якісні і кількісні втрати, більш раціонально використовувати природні ресурси.
Технологія з комбінованим обваленням і почергово стадійним випуском була успішно випробувана на шахті Батьківщина. Засмічення руди зменшилося із 17% до 12,1%, внаслідок чого абсолютна якість видобутої руди підвищилась на 0,78%. Збільшилась також цінність видобутої руди. Прибуток при відпрацюванні панелі штреків 3-4-5 блоку 140-142 горизонту 1195-1165 м склав 321.2 тис. грн. Впровадження даної ресурсозберігаючої технології в об'ємі 20-25% річного видобутку шахт Кривбасу дозволить мати річний прибуток до 3.3 млн. гривен.
Висновки
Представлена дисертація є закінченою науково-дослідною роботою, в якій проведено теоретичне узагальнення і дано нове рішення важливої науково-технічної проблеми, яка заключається в подальшому розвиткові теоретичних основ і методів управління параметрами фігур випуску та показниками виймання стосовно обваленої руди з неоднорідними сипучими властивостями і створенням на основі виявлених закономірностей ресурсозберігаючих технологій зі значним поліпшенням кількісних і якісних показників виймання руди та підвищенням економічної ефективності підземної розробки рудних родовищ.
Достовірність наукових положень, висновків і рекомендацій обґрунтована: вибором фізичних моделей, що базуються на фундаментальних положеннях теорії випуску рівномірно розрихленої руди; об'ємом і сучасною методологією експериментальних досліджень в лабораторних і виробничих умовах; широким комп'ютерним моделюванням досліджуваних процесів і розробкою комп'ютерних програм, які узагальнюють результати дослідів по кожній поставленій задачі; високим рівнем співпадаємості результатів теоретичних розрахунків та експериментальних даних по визначенню об'ємів фігур випуску і показників виймання; позитивними економічними результатами впровадження ресурсозберігаючих технологій в виробництво.
Основні наукові результати, висновки та практичні рекомендації дисертаційної роботи:
1. Встановлено, що найбільш характерною особливістю обваленої руди в блоках шахт являється неоднорідність її сипучих властивостей. Фігури випуску, що утворюються при витіканні руди з неоднорідними сипучими властивостями, приймають форму асиметричних псевдоеліпсоїдів.
2. Виявлені закономірності формування коефіцієнта розрихлення руди в процесі її обвалення та вторинного розрихлення в процесі випуску.
3. Математично встановлена і експериментально підтверджена залежність параметрів фігур випуску та їх окремих елементів від комплексного впливу ряду фізичних властивостей обваленої руди і гірничотехнічних параметрів. Доказано, що збільшення гірського тиску і зменшення розрихленості руди приводять до швидкого затухання приросту параметрів фігур випуску при збільшенні висоти шару випускаємої руди понад 30-35 м.
4. Розроблені нові принципи проектування технології очисної виїмки, що відрізняються критеріями оцінки економічної ефективності відпрацювання рудних запасів, послідовністю проектування технологічних процесів і комплексним взаємозв'язком всіх проектуємих параметрів.
5. Розроблений і апробований в лабораторних і виробничих умовах принципово новий метод розрахунку показників виймання обваленої руди з неоднорідними сипучими властивостями і утворенням псевдоеліпсоїдних фігур стосовно почергового стадійного режиму випуску.
6. Практичне значення роботи полягає в застосуванні в умовах виробництва виявлених закономірностей випуску обваленої руди з неоднорідними сипучими властивостями та запропонованих критеріїв оцінки ефективності проектних та технологічних рішень. Виявлені закономірності випуску забезпечили:
- розробку почергового стадійного режиму випуску та нових технологічних способів поліпшення показників виймання руди. Їх практичне використання сприяє збільшенню об'єму фігур випуску на 15-25% і підвищенню продуктивності праці на випуску і доставці руди на 10-12%;
- створення і впровадження в виробництво ресурсозберігаючої технології з комбінованим обваленням і почерговим стадійним випуском, що сприяє зменшенню кількісних втрат руди на горизонтальному днищу блока на 5-7% при одночасному зменшенні втрат якості на 0.5-1.0% (абсолютних). Вказана технологія пройшла успішне промислове випробовування на шахті "Батьківщина" КДЗРК. Технологія із переміщенням "мертвої зони" із рудного покладу в породний шар лежачого боку забезпечує ефективне зменшення кількісних втрат на лежачому боці покладу (в 2-3 рази) і підвищенню якості руди на 0.5-0.7% (абсолютних);
- обґрунтування способу транспортування матеріалу закладки з денної поверхні до місця проведення закладочних робіт через породоспуск, створений в існуючій зоні обвалення шляхом інтенсивного випуску гірничої маси на горизонті закладки. При цьому способі в 2,5-5 разів скорочуються витрати на перепуск матеріалів закладки і підвищується безпека їх транспортування. Цей спосіб був запроваджений у виробництво на шахті "Гігант-Глибока".
- розробку та рекомендацію до використання в проектуванні комп'ютерних програм з метою одержання оптимального інженерного рішення кожної із досліджених задач. Наукові і практичні розробки по темі дисертації впроваджені в навчальний процес по спеціальності 07.090301.01.
7. Встановлено, що найбільш раціональною формою горизонтального перерізу воронок днищ блоків і випускних отворів являється псевдоеліптична форма. Розроблена і запропонована для практичного використання методика визначення основних конструктивних параметрів днищ блоків стосовно випуску руди з неоднорідними сипучими властивостями.
Виявлені закономірності випуску обваленої руди з неоднорідними сипучими властивостями дозволяють суттєво вдосконалити технологічні процеси на новій теоретичній основі і суттєво покращити показники виймання. Таким чином, можна стверджувати, що в цілому вирішена важлива виробнича проблема суттєвого поліпшення показників виймання при підземній розробці рудних родовищ.
Розрахунковий економічний ефект за рахунок впровадження в виробництво запропонованих ресурсозберігаючих технологій в межах шахт Кривбасу складає 3.3 млн гривен в рік. Фактичний економічний ефект, досягнутий на шахті "Батьківщина", склав 324, 2 тис. гривень.
Список опублікованих праць
Основні положення і результати дисертації опубліковані в роботах:
1. Корж В.А. Эквивалентные параметры кусков обрушенной руды в блоке. //Разраб. рудн. месторожд. - Кривой Рог: КТУ. -1997. Вып. 59. -С. 52-59.
2. Корж В.А. Моделювання коефіцієнта розрихлення обваленої руди. // Відомості Академії гірничих наук України. - Кривий Ріг: Мінерал. -1997. - №2. -С. 47-49.
3. Кучерявенко И.А., Корж В.А. Выбор оптимального варианта строи-тельства подземного рудника. // Разраб. руд. месторожд. -К.: Технiка. -1990. - Вып. 50. - С. 89-95.
4. Петренко П.Д., Корж В.А. Определение параметров буровзрывных работ при камерных системах разработки с закладкой выработанного пространства. // Разраб. руд. месторожд. -К.: Техніка. -1990. -Вып. 50. -С. 58-62.
5. Корж В.А., Петренко П.Д. Определение рациональных параметров веерной отбойки. // Разраб. руд. месторожд. -К.: Техніка. -1991. -Вып. 52. -С. 101-106.
6. Корж В.А., Корж С.В. Аналитическое определение направления разрушения при веерной отбойке руды. // Разраб. руд. месторожд. -К.: Техніка. -1995. -Вып. 56. -С. 88-97.
7. Корж В.А. Функціональні параметри фігур випуску та розрихлення. // Ві-домості Академії гірничих наук України. -Кривий Ріг: Мінерал.-1997.-№2-С.59-60.
8. Корж В.А., Безух В.Р. Влияние горного давления на параметры эллипсоидов выпуска. // Разраб. руд. месторожд. -К.: Техніка. -1979. -Вып. 28. -С. 17-23.
9. Корж В.А., Петренко П.Д. Определение критического значения коэфициента вторичного разрыхления. //Изв. Вузов. Горный журнал. -Свердловск: -1992. -№8. -С. 50-54.
10. Корж В.А. Форми фігур випуску та розрихлення. // Відомості Академії гірничих наук України. -Кривий Ріг: Мінерал. -1997. -№2 -С. 52-53.
11. Корж В.А. Принципові закономірності випуску ущільненої руди. // Відомості Академії гірничих наук України.-Кривий Ріг: Мінерал.-1997. №2 -С.54-56.
12. Корж В.А. Перспективи управління випуском ущільненої руди. // Відомості Академії гірничих наук України. -Кривий Ріг: Мінерал. -1997. -№ 3 -С. 103-105.
13. Корж В.А., Кудрявцев М.С. Определение параметров воронки выпуска. // Разраб. руд. месторожд. -К.: Техніка. -1994. -Вып. 55. -С. 113-121.
14. Корж В.А. Встановлення точного значення інтеграла із складною функцією arcsin f(x) на основі теорії випуску руди. // Відомості Академії гірничих наук України. -Кривий Ріг: Мінерал. -1997. -№2 -С. 37-38.
15. Корж В.А. Новые элементы фигур выпуска обрушенной руды и математическое моделирование их параметров. //Науковий вісник національної гірничої академії України. -Дніпропетровськ: РВК НГА України. -2000. -№ 4. -С. 95-97.
16. Корж В.А. Раціональний режим випуску нерівномірно ущільненої руди. //Відомості Академії гірничих наук України. -Кривий Ріг: Мінерал. -1998. -№ 1 -С. 63-65.
17. Корж В.А., Безух В.Р., Говоров А.В., Тадулев В.С. Рациональный режим выпуска обрушенной руды в условиях высокого горного давления. // Разраб. руд. месторожд. -К.: Техніка. -1981. -Вып. 32. -С. 56-59.
18. Кудрявцев М.С., Корж В.А., Дедюлин В.В. Технология подземной добычи руды с применением подвижной наклонной потолочины.. // Разраб. руд. месторожд. -К.: Техніка. -1993. -Вып. 54. -С. 112-122.
19. Корж В.А. Перспективи вдосконалення проектування технології видобутку руди. // Відомості Академії гірничих наук України. -Кривий Ріг: Мінерал. -1997. -№3 -С. 61-63.
20. Корж В.А. Вдосконалення форми і розмірів виробок випуску обваленої руди. // Відомості Академії гірничих наук України. -Кривий Ріг: Мінерал. -1998. -№ 1 -С. 49-51.
21. Кудрявцев М.С., Корж В.А., Логвиненко А.Ф. Исследование схем подготовки и нарезки блоков. // Разраб. руд. месторожд. -К.: Техніка. -1984. -Вып. 38. -С. 26-29
22. Щелканов В.А., Корж В.А., Кудрявцев М.С., Лубенец В.А., Колодезнев А.С. Оценка экономической эффективности использования минеральных ресурсов при подземной разработке месторождений. // Металлургическая и горнорудная промышленность. Днепропетровск: Промінь. -1983. -№ 4. -С. 32-33.
23. Капленко Ю.П., Корж В.А. Об экономической целесообразности усреднения и стабилизации качества руды в условиях рыночных взаимоотношений. // Разраб. руд. месторожд. -К.: Техніка. -1994. -Вып. 55. -С. 10-18.
24. Корж В.А., Капленко Ю.П. Основные принципы системы ценообразования на руду в условиях рыночных отношений. //Разраб. руд. месторожд. -Кривой Рог: КТУ. -1995. -Вып. 56. -С. 13-21.
25. Федоренко П.И., Корж В.А., Кудрявцев М.С. Обоснование целесообразности подземной добычи богатых железных руд без потерь качества. //Металлургическая и горнорудная промышленность. Днепропетровск: Промінь. -1993. -№ 3. -С. 44-47
26. Корж В.А. Особенности извлечения руды при поочередно-стадийном выпуске. // Разраб. руд. месторожд. -Кривой Рог: КТУ. -1999. -Вып. 69. -С. 44-47.
27. Капленко Ю.П., Корж В.А., Хівренко О.А. Технологія очисної виїмки з комбінованим обваленням і почергово-стадійним випуском. // Відомості Академії гірничих наук України. -Кривий Ріг: Мінерал. -1998. -№1. -С.44-47.
28. Корж В.А. Компьютерное моделирование технологии с комбинированным обрушением и поочередно стадийным выпуском. //Доклады II Международной научно-практической конференции "Проблемы и перспективы использования геоинформационных технологий в горном деле." -Днепропетровск: РИК НГА Украины. -2000. -С. 114-118
29. Корж В.А. Технологія видобування без втрат руди в "мертвій" зоні лежачого боку. // Відомості Академії гірничих наук України. -Кривий Ріг: Мінерал. -1999. -№ 1 -С. 36-39
30. Корж В.А., Безух В.Р., Кудрявцев М.С. Об экономической целесообразности раздельной выдачи руды. // Разраб. руд. месторожд. -К.: Техніка. -1980. -Вып. 30. -С. 6-10.
31. Петренко П.Д., Корж В.А., Деркач А.П. Определение параметров камерных систем при отработке магнетитовых кварцитов. // Разраб. руд. месторожд. -К.: Техніка. -1989. -Вып. 48. -С. 60-64.
32. Способ выпуска руды из обрушенных блоков: А.с. № 1390359. СССР, МКИ E 21 C 41/06 / В.А. Щелканов, М.С. Кудрявцев, В.А. Корж, В.Р. Чернокур (СССР). -№ 3839828/22-03; Заявлено 08.01.86; Опубл. 23.04.88, Бюл., № 15. -4 с.
33. Устройство для определения пространственного положения глубоких скважин: А.с. №1298364. СССР, МКИ Е 21 В 47/022 /В.А. Корж, П.Д. Петренко, П.С. Хуторной, Г.И. Мороз (СССР). -№ 3882535/22-03; Заявлено 09.04.85; Опубл. 23. 03. 87, Бюл. № 11. -9 с, ил.6.
34. Пат. № 17326А. Україна. MKИ Е 21 С 41/16. Спосіб транспортування закладного матеріалу / В.А. Щелканов, В.А. Корж, Ю.Ю. Кривенко, В.А. Хівренко, С.О. Сторчак, В.О. Колосов (Україна). -№ 95042085; Заявл. 27.04.95; Опубл. 01.04.97; -10с. іл
35. Корж В.А. Некоторые закономерности дозированного выпуска руды. // Тезисы докл. всесоюзного науч.-техн. семинара "Совершенствование комплексной (открыто-подземной) разработки рудных месторождений." -Кривой Рог: КГРИ. -1990. -С. 124-125.
Особистий внесок автора в роботи, опубліковані в співавторстві: [4, 5, 6, 33] - обґрунтування раціональних параметрів буровибухових робіт, що забезпечують необхідну якість подрібнення в залежності від напрямку руйнування порід вибухом; [8] - теоретичне та експериментальне обґрунтування впливу гірничого тиску на параметри фігур випуску; [9, 13] - обґрунтування методики визначення параметрів воронки випуску з врахуванням вторинного розрихлення; [17, 18] - обґрунтування неефективності існуючих режимів випуску та необхідності пошуку нових методів випуску в умовах високого гірничого тиску; [3, 21, 31, 34] - обґрунтування нових підходів до проектування конструктивних параметрів технології очисної виїмки; [22, 23, 24] - обґрунтування нових критеріїв оцінки економічної ефективності видобутку руди; [25, 30, 32] - обґрунтування ефективних методів виїмки руди; [26] - ідея комбінованого обвалення та обґрунтування почергово стадійного випуску руди з неоднорідними сипучими властивостями.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Мінерально-сировинна база чорних та кольорових металів в Україні. Руди чорних металів: залізні, марганцеві та хромові. Руди кольорових металів: руди титану, алюмінію, нікелю, свинцю та цинку, міді. Руди дорогоцінних металів: руди золота, срібла, платини.
презентация [1,3 M], добавлен 10.10.2019Конструкція, обладнання та експлуатація резервуарів для нафтопродуктів. Основні методи зменшення або повної ліквідації втрат легких фракцій вуглеводнів при зберіганні нафти. Схема обв’язки резервуара при вловлюванні та використанні парів вуглеводнів.
контрольная работа [74,6 K], добавлен 28.07.2013Розкривні роботи, видалення гірських порід. Розтин родовища корисної копалини. Особливості рудних родовищ. Визначальні елементи траншеї. Руйнування гірських порід, буро-вибухові роботи. Основні методи вибухових робіт. Способи буріння: обертальне; ударне.
реферат [17,1 K], добавлен 15.04.2011Характеристика Скелеватського родовища залізистих кварцитів Південного гірничо-збагачувального комбінату, їх геологічна будова. Початковий стан гірничих робіт. Підготовка гірських порід до виїмки. Організація буропідривних робіт. Техніка безпеки.
курсовая работа [40,6 K], добавлен 16.03.2014Обґрунтування технологій дистанційного зондування земельних ресурсів України. Дослідження деградації земельних ресурсів Кіровоградської області та Криму засобами дистанційного зондування. Методи оцінки продуктивності й моделі прогнозування врожайності.
контрольная работа [783,7 K], добавлен 26.07.2015Збір вертикальних навантажень на фундамент. Прив’язка будівлі до рельєфу місцевості. Проектування окремо стоячого фундаменту на природній основі, розрахунок його із забивних паль та у пробитих свердловинах. Визначення підтоплення майданчика чи території.
курсовая работа [557,2 K], добавлен 13.02.2011Особливість становлення та функціонування системи стандартизації нафтогазової галузі України. Причини та наслідки відсутності концепції галузевого нормативно-правового та нормативно-технічного регулювання. Структура технологій розвідки нафти і газу.
статья [22,1 K], добавлен 06.09.2017Компоновка споруд гідровузла. Визначення розрахункових навантажень на греблю. Встановлення розрахункового положення водоупору. Побудова профілю водозливної стінки. Розрахунок стійкості греблі за схемою плоского зсуву. Елементи підземного контуру греблі.
курсовая работа [4,1 M], добавлен 20.01.2011Становлення картографії як галузі наукових знань, її класифікація. Особливості картографування України від найдавніших часів до сьогодення. Переваги інформаційних технологій у створенні картографічних документів, перспективи розвитку цифрових карт.
курсовая работа [56,9 K], добавлен 09.01.2011Принципи побудови цифрових моделей рельєфу та методи інтерполяції поверхонь. Порівняльна характеристика властивостей та функціональних можливостей різних програмних продуктів для їх побудови. Екпериментальне використання Mapinfo Vertical Mapper.
курсовая работа [8,0 M], добавлен 01.03.2014На основі даних метеостанцій викладені відомості про основні риси клімату Закарпатської області, вчасності басейну р. Уж (температура вологість повітря, опади, сніговий покров). Гідрографія та гідрологічна вивченість річки, її водний режим та живлення.
курсовая работа [75,6 K], добавлен 13.11.2010Природа полів самочинної поляризації. Спосіб зйомки потенціалу. Методи і технології обробки та інтерпретації сейсморозвідувальних даних. Тестування фільтрацій сейсмограм. Моделювання хвильового поля. Застосування методу природнього електричного поля.
курсовая работа [2,0 M], добавлен 13.05.2015Особливості геологічної будови, віку і геоморфології поверхні окремих ділянок видимої півкулі Місяця та їх моделювання. Геолого-геоморфологічна характеристика регіону кратерів Тімохаріс та Ламберт. Розвиток місячної поверхні в різних геологічних ерах.
курсовая работа [855,4 K], добавлен 08.01.2018Організаційна структура підприємства "Західгеодезкартографія". Коротка характеристика фізико-географічних умов району проведення польових робіт. Методи і засоби виконання аерофотозйомки. Стандартизація і контроль якості продукції на виробництві.
отчет по практике [3,4 M], добавлен 27.09.2014Короткі відомості про цифрові карти місцевості, їх призначення, створення нової цифрової карти. Автореєстрація точок з кроком 1 мм або іншим заданим в масштабі карти. Оформлення і друк фрагментів топографічного плану, створення і видалення підписів.
реферат [51,6 K], добавлен 26.09.2009Загальні вимоги до створення топографічних планів. Технологічна схема створення карти стереотопографічним методом. Розрахунок параметрів аерофотознімальних робіт. Розрахунок кількості планово-висотних опознаків. Фотограмметричне згущення опорної мережі.
курсовая работа [306,0 K], добавлен 25.01.2013Створення великомасштабних планів сільських населених пунктів при застосуванні безпілотного літального апарату з метою складання кадастрових планів. Підготовка до аерознімального польоту, формули для розрахунку аерознімання і принципи обробки матеріалів.
дипломная работа [4,5 M], добавлен 09.12.2015Аналіз підходів до картографічного моделювання стану і використання земельних ресурсів району. Програмне забезпечення і технології укладання тематичних карт атласу. Природні та господарські умови формування земельних ресурсів фастівського району.
дипломная работа [1,5 M], добавлен 06.12.2013Особливості прямокутного та ортогонального способу проектування. Головне завдання фотограмметрії. Епюри розтягнення і складання. Лінія неспотворених масштабів. Коротка характеристика особливостей знаходження перспективи точки та прямовисної лінії.
лабораторная работа [2,2 M], добавлен 20.02.2015Стан української мережі станцій супутникової геодезії. Системи координат, їх перетворення. Системи відліку часу. Визначення координат пункту, штучних супутників Землі в геоцентричній системі координат за результатами спостережень, методи їх спостереження.
курсовая работа [2,2 M], добавлен 27.11.2015
