Підвищення ефективності камерних систем розробки при видобутку руд на шахтах Кривбасу

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Вступ

Актуальність теми. Гірничо-металургійний комплекс забезпечує понад 40% надходжень валюти в Україну, а його частка у валовому внутрішньому продукті складає близько 30%. Фундаментом гірничо-металургійного комплексу є гірничодобувна галузь, яка стабільно забезпечує значний обсяг видобутку, в тому числі підземним способом руд чорних металів. Лише в Криворізькому басейні підземним способом щорічно видобувається біля 11 млн.т товарної залізної руди. Також планується залучення до видобутку бідних залізних руд, або так званих магнетитових кварцитів. Сировинна база Кривбасу сприяє цьому, тому що балансові запаси багатих залізних руд до глибини 1500 м складають близько 300 млн.т, а магнетитових кварцитів - 1,8 млрд.т. Крім того, запаси магнетитових кварцитів, які не стоять на балансі шахт, складають ще 4,13 млрд.т.

Видобуток багатих залізних руд у Кривбасі проводиться камерними системами розробки (43,0...51,4%) і системами підповерхового обвалення (48,6...57,0%), але з урахуванням видобутку магнетитових кварцитів камерні системи розробки в найближчі роки повинні забезпечувати більшу частину видобутку.

Однак, збільшення глибини розробки за останні роки (1985...2008 рр.) обумовлює погіршення показників вилучення. Втрати руди при поверхово-камерних системах розробки збільшилися з 11,9 до 16,7%, засмічення - з 7,7 до 13,5%. Основні причини цього - зниження питомої ваги камерного запасу в блоках, а також високі втрати і засмічення руди при відпрацюванні міжкамерних ціликів і стелин.

Вищесказане обумовлює актуальність розв'язуваної в даній роботі наукової задачі, яка полягає в підвищенні ефективності камерних систем розробки за рахунок геомеханічного обґрунтування технології підземного видобутку руд, що забезпечує: збільшення обсягів очисних камер, необхідну якість добутої руди і поліпшення техніко-економічних показників камерних систем розробки.

Мета роботи - підвищення ефективності камерних систем розробки за рахунок розвитку теоретичних основ методу розрахункових функціональних характеристик, використовуваного для визначення геометричних параметрів цих систем і розробки технологій, які забезпечують підвищення вмісту заліза в добутій руді і виключення з технологічного процесу робіт з утворення відрізних щілин.

Задачі досліджень:

- дослідити залежність граничних значень еквівалентних прогонів оголень порід висячого боку в очисних камерах від їхнього коефіцієнта міцності і кута падіння покладу;

- установити взаємозв'язок між перевищенням граничних значень еквівалентних прогонів оголень порід висячого боку в очисних камерах і наднормативним засміченням руди, добутої з них;

- дослідити вплив напруженого стану рудного масиву на форму очисних камер;

- удосконалити з урахуванням встановлених закономірностей методику визначення геометричних параметрів камерних систем розробки;

- на основі отриманих результатів розробити технології очисного виймання, які дозволяють підвищити вміст заліза в видобутій руді та виключити з технологічного процесу роботи по утворенню відрізних щілин;

- експериментально перевірити в промислових умовах ефективність результатів досліджень.

1. Оцінювання запасів багатих залізних руд і магнетитових кварцитів на шахтах Кривбасу, аналіз динаміки зміни питомої ваги різних систем розробки, що використовуються при їх видобутку, та показників видобування руд в залежності від глибини ведення очисних робіт

Установлено, що незважаючи на погіршення в останні роки показників вилучення багатих руд, у цілому при камерних системах розробки вони кращі в порівнянні з системами підповерхового обвалення. Обґрунтовано необхідність удосконалення методів визначення геометричних параметрів камерних систем розробки і технологій очисного виймання. Значний внесок в удосконалення камерних систем розробки внесли колективи Інституту гірничої справи СВ РАН, Інституту гірничої справи УрВ РАН, ІГТМ НАН України, НГУ, КТУ, СГГІ, МГГУ, НДІКМА, ДП „НДГРІ”, „СхідНДГРІ”, „УкрНДПРІпромтехнології” та ін. Масштабне впровадження на шахтах Кривбасу результатів досліджень учених-гірників дозволило, незважаючи на збільшення глибини очисних робіт, знизити втрати і засмічення руди, а також питомі витрати підготовчо-нарізних робіт. Однак, наявні технології і методи визначення геометричних параметрів застосовуваних систем розробки не враховують комплексного впливу кута падіння покладів і коефіцієнта міцності порід висячого боку на стійкість похилих оголень в очисних камерах, не виключають трудомістких, малопродуктивних і небезпечних робіт з утворення відрізних щілин і не запобігають перемішуванню руди з обваленими породами в процесі відбійки запасів ціликів.

2. Аналіз стану питання і досвіду підприємств з відпрацювання запасів багатих залізних руд і магнетитових кварцитів камерними системами розробки визначено мету і завдання досліджень

Обґрунтовано застосування для визначення параметрів оголень і ціликів розробленого ДП„НДГРІ” (І.Д. Рівкін, В.М. Кучер) методу розрахункових функціональних характеристик, що широко застосовується в Кривбасі та багатьох гірничодобувних регіонах України і країн СНД. Специфіка зазначеного методу полягає в тому, що для визначення лінійних розмірів оголень і ціликів використовуються функціональні комплексні характеристики, які можуть служити критеріями стійкості. У зв'язку з цим, у даній роботі досліджується залежність від впливаючих факторів не лінійних розмірів конструктивних елементів систем розробки, а їхніх функціональних характеристик.

У прийнятому методі досліджуються два види функціональних характеристик: це еквівалентні прогони горизонтальних (mг), вертикальних (mв) і похилих (?н) оголень і безрозмірні характеристики (Ап і Ац) для визначення товщини стелини (h) і ширини міжкамерного цілика (С). Розмірність параметрів mг, mв, ?н, h, С виражається в метрах:

;. (1)

В свій час проф. В.Д. Слесарев сформулював поняття еквівалентного прогону оголення, як ширину виробки необмеженої довжини, стійкість стелини якої еквівалентна стійкості стелини виробки довільної форми.

Для визначення припустимих з умов стійкості параметрів оголень і ціликів використовуються граничні значення розрахункових функціональних характеристик ( ). Критеріями стійкості є нерівності:

(2)

Залежність граничних значень розрахункових функціональних характеристик від глибини розробки (Н) за всіх інших однакових умов має вигляд:

; (3)

Для встановлення досліджуваних у роботі закономірностей використано дані про геометричні параметри конструктивних елементів систем розробки та їхньої стійкості, а також проаналізовано дані про показники видалення в процесі відпрацювання 580 очисних камер в інтервалі глибин 100...1115 м у «сліпих» покладах і в стовпо- та пластоподібних покладах. При цьому коефіцієнт міцності руди за шкалою проф. М.М. Протодьяконова змінювався від 3...4 до 18...20, коефіцієнт міцності порід висячого боку коливався від 6...7 до 18...20, а тривалість існування оголень і ціликів змінювалась від 3...4 до 130...140 місяців. Кут падіння покладів складав від 45 до 75о, 89,7% оголень були стійкими, а 10,3% - нестійкими.

Розроблена автором методика дозволила встановити залежність співвідношення коефіцієнта з5 (який відображає взаємозв'язок між кутом падіння покладу (б), коефіцієнтом міцності порід висячого боку в камері (fп) та їхньою стійкістю) від граничних значень еквівалентних прогонів похилих і горизонтальних оголень:

(4)

Як приклад, методику визначення співвідношення коефіцієнта з5 від коефіцієнта міцності порід висячого боку при куті падіння покладу, що дорівнює 60°.

Всі точки за критерієм стійкості розподілилися на дві області: стійких і нестійких оголень. Крива, що розділяє зазначені області, являє собою графік залежності стійкості похилих оголень від коефіцієнту міцності порід висячого боку та кута падіння покладу.

З метою керування якістю руди, що добувається з очисних камер, розроблено методику, яка дозволяє встановити взаємозв'язок параметрів похилих оголень порід висячого боку і засмічення руди, яку добувають з цих камер. З огляду на те, що в очисних камерах, в яких фактичний еквівалентний прогін похилих оголень порід висячого боку менший за його граничне значення, засмічення руди, яку добувають, дорівнює або нижче від нормативного, у дослідженнях використовувалися дані тільки про очисні камери, в яких фактичний еквівалентний проліт зазначених оголень перевищував його граничне значення.

Зазначена методика полягає у тому, що для кожної камери за відомими розмірами похилого оголення порід висячого боку визначається його фактичне значення еквівалентного прогону (?н), а за відомими гірничо-геологічними і гірничотехнічними умовами, в яких розташовано конкретне похиле оголення, визначається його граничне значення (), за встановленими фактичними і граничними значеннями еквівалентних прогонів визначається їхнє співвідношення ().

Разом із зазначеним, за маркшейдерськими матеріалами встановлювалося фактичне засмічення видобутої з камер руди (Rф), а його перевищення (ДR) над нормативним (Rн) визначалося з виразу:

(5)

Для встановлення взаємозв'язку між параметрами оголення порід висячого боку в камері і засміченням видобутої з неї руди було побудовано графік залежності:

З метою встановлення залежності форми очисних камер від напруженого стану рудного масиву розроблено методику визначення його напруженого стану, що базується на результатах досліджень Ф. Мора, І.Д. Рівкіна та основних положеннях методу розрахункових функціональних характеристик (а.с.1490276). Сутність його полягає у тому, що Ф. Мором було встановлено: оптимальна, з погляду стійкості, форма виробки нескінченної довжини визначається співвідношенням її ширини (?) до висоти (в) відповідному коефіцієнту бічного розпору (л):

(6)

Виходячи з фізичного змісту поняття еквівалентного прогону як «ширини виробки необмеженої довжини, стійкість якої еквівалентна стійкості покрівлі виробки довільної форми», і залежить від напружень тільки граничних значень еквівалентних прогонів, вираз (6) може бути подано у вигляді:

(7)

Згідно з дослідженнями І.Д. Рівкіна співвідношення граничних значень еквівалентних прогонів похилих () і горизонтальних () оголень описується виразом:

(8)

де л1 - коефіцієнт бічного розпору в зоні впливу очисних робіт.

При куті нахилу оголення 90є вираз (8) набуває вигляд:

, (9)

звідки:

(10)

Отже, з виразів (7) і (10) випливає, що:

л1 = л2 (11)

Оскільки в даній роботі форма очисних камер визначається коефіцієнтом , то вирази (7) і (10) можуть бути подані у вигляді:

; (12)

3. Удосконалення теоретичних основ методу розрахункових функціональних характеристик, який широко застосовується для визначення припустимих, з умов стійкості, розмірів оголень і ціликів у багатьох гірничодобувних регіонах України і країн СНД, і розробці методики визначення геометричних параметрів камерних систем розробки з урахуванням нових виявлених закономірностей

Удосконалення методу розрахункових функціональних характеристик проводилося в трьох напрямках:

- установлення комплексного впливу кута падіння покладу і коефіцієнта міцності порід висячого боку на стійкість їх оголень;

- виявлення взаємозв'язку між параметрами оголень порід висячого боку в очисних камерах і засміченням видобутої з них руди;

- вивчення залежності форми очисних камер від напруженого стану рудного масиву.

Розроблена автором методика, подана в розд. 2, дозволила йому на підставі обробки представницької виробничої інформації встановити залежності коефіцієнта з5 від співвідношення граничних значень еквівалентних прогонів похилих () і горизонтальних () оголень та коефіцієнта міцності порід висячого боку (fп) при кутах падіння покладу 50°, 60° і 70° (рис.3), котрі, як показали дослідження, апроксимуються виразом:

(13)

Відповідно до досліджень автора:

, (14)

де f - коефіцієнт міцності рудного або породного масиву.

З використанням виразів (13, 14) побудовано графіки залежностей коефіцієнта з5 від коефіцієнта міцності порід висячого боку при кутах падіння покладів в інтервалі 40...80°.

З виразу (4) і рис. 3 випливає, що:

, (15)

де - гранично допустимий еквівалентний прогін горизонтального оголення, що відповідає коефіцієнту міцності, глибині розташування і тривалості існування похилого оголення порід висячого боку, а також класу покладу і черговості відпрацювання камери, в якій воно розташовано.

- стійкість оголень порід висячого боку в очисних камерах залежить як від коефіцієнта їхньої міцності, так і від кута падіння покладу;

- зі збільшенням коефіцієнта міцності порід висячого боку вплив кута падіння покладу на стійкість похилих оголень зростає.

Зроблені розрахунки показують, що зі збільшенням кута падіння покладу від 50° до 70° у зв'язку з підвищенням стійкості похилих оголень в очисних камерах:

- обсяг камерного запасу зростає до 3,6 рази, а питома вага його в загальному запасі блока збільшується з 36,1 до 40,0%;

- засмічення добутої з блока руди зменшується з 7,3 до 6,7%, а втрати якості знижуються з 2,01 до 1,92%.

На основі досліджень взаємозв'язку параметрів похилих оголень порід висячого боку в очисних камерах і засмічення видобутої з них руди був отриманий графік рис.2. З нього видно, що зі збільшенням співвідношення значень фактичного (?н) і граничного () еквівалентних прогонів оголень порід висячого боку в очисних камерах (?н/) від 1,0 до 1,5 взаємозв'язок між наднормативним засміченням (ДR) і зазначеним співвідношенням має лінійний характер. При подальшому ж збільшенні співвідношення (?н/ ) наднормативне засмічення руди, яку видобувають, починає різко зростати, що вказує на наявність некерованого процесу масового самообвалення порід висячого боку в очисних камерах.

Лінійна ділянка встановленої залежності описується виразом:

, (16)

де К=12 - коефіцієнт, який характеризує зростання засмічення руди, яку видобувають, зі збільшенням параметрів похилих оголень порід висячого боку в очисних камерах.

Залежність (16) дозволяє прогнозувати за відомим параметром похилого оголення в очисних камерах засмічення видобутої з них руди.

З метою встановлення доцільності використання отриманої залежності на практиці проведено дослідження залежності величини камерного запасу якості, ціни і вартості видобутої руди від ступеня перевищення фактичним еквівалентним прогоном похилого оголення порід висячого боку в камері над його граничним значенням. Зазначені дослідження проведено відповідно до умов видобутку багатих залізних руд з вмістом корисного компонента в масиві понад 60% на шахтах ВАТ «Кривбасзалізрудком». Результати досліджень при співвідношенні ?н/ від 1,0 до 1,5 дозволяють зробити такі висновки:

- вміст заліза у видобутій руді при всіх значеннях співвідношення (?н/ ) перевищує його необхідний вміст у товарній руді. Отже, при видобутку руд з високим вмістом корисного компонента регульоване збільшення засмічення руди, яку видобувають, можна розцінювати як процес управління її якістю в шахтних умовах;

- використання залежності (16) у теоретичних основах методу розрахункових функціональних характеристик дозволяє збільшити обсяг камерного запасу до 1,5 рази, а видиме вилучення руди з блока з 260,0 до 373,8 тис.т;

- незважаючи на зниження ціни тони видобутої з блока руди в процесі її розубожування, внаслідок значного збільшення видимого вилучення її сумарна вартість зростає до 1,4 рази.

З огляду на те, що коефіцієнт міцності залізних руд у більшості випадків нижчий від коефіцієнта міцності порід висячого боку - параметри і форма очисних камер визначаються розмірами рудних оголень. Останні є функціями напруженого стану рудного масиву. У зв'язку з цим в роботі виконані дослідження впливу напруженого стану рудного масиву на форми очисних камер.

Базуючись на даних про параметри і стійкість горизонтальних і вертикальних оголень в 160 очисних камерах, відпрацьованих на глибинах від 100 до 1000 м у рудах з коефіцієнтом міцності від 3 до 18, встановлено залежність коефіцієнта бічного розпору поза зоною (л) та в зоні (л1) впливу очисних робіт від коефіцієнта міцності рудного масиву (f):

(17)

Коефіцієнт л1 описується виразом (14).

Залежності (14, 17) дійсні при f ? 3. Вони добре скорельовані. Це підтверджується тим, що значення кореляційних відношень складають 0,86-0,88, а розрахункові значення критерію Фішера при 5% рівні його значущості набагато вище від табличних.

З виразів (12, 14, 17) випливає, що залежно від виду коефіцієнта бічного розпору, покладеного в основу досліджень, коефіцієнт , який визначає форму очисних камер, може бути подано у такому вигляді:

, (18)

Визначення геометричних параметрів очисних камер для всього спектру гірничо-геологічних і гірничотехнічних умов відпрацювання багатих залізних руд і магнетитових кварцитів (стовпо-, пластоподібні, «сліпі» поклади, глибина очисних робіт - 400...1000 м, коефіцієнти міцності руд - 3...17, потужність покладів - 25...240 м) з використанням виразів (18) дозволяє зробити такі висновки:

- зі зменшенням коефіцієнта бічного розпору поза зоною впливу очисних робіт оптимальна, з умов стійкості оголень, форма очисних камер (hк/а, де hк - висота камери, а - розмір камери за простяганням) змінюється від квадратної при л = 1,0 (f = 3) до прямокутної зі співвідношенням сторін 4:1 при л = 0,42 (f = 17);

- зі збільшенням глибини розробки, ступеня відпрацьованості і потужності покладу співвідношення сторін очисних камер наближається до величини, оберненої значенню коефіцієнта бічного розпору поза зоною впливу очисних робіт (1/л).

За результатами досліджень розроблено методику визначення геометричних параметрів камерних систем, що дозволяє, у порівнянні з чинною інструкцією ДП «НДГРІ», збільшити обсяг камерного запасу в 1,42...1,86 рази при забезпеченні стійкості оголень і ціликів зі збільшенням питомої ваги камерного запасу в загальному запасі блоку з 35,3...36,1% до 38,1...42,6%.

4. Розробка нових технологій, що забезпечують підвищення ефективності камерних систем розробки

Одним із напрямків у цьому є розробка технології виймання запасів міжкамерних ціликів і стелин, що дозволяє поліпшити показники вилучення по блоку в цілому. Базується вона на виключенні перемішування обвалюваних запасів ціликів з обваленими породами під час їхнього падіння у вироблений (камерний) простір. Це стає можливим за рахунок забезпечення сталості границь контактів блока, що відпрацьовується, з обваленими породами як перед початком відбійки запасів ціликів, так і після неї.

Як показали дослідження, зазначене можливе лише при виконанні умови:

, (19)

де Сн - ширина міжкамерного цілика, необхідна для формування під обвалюваною стелиною товщі з відбитої з випередженням руди міжкамерного цілика, висота якої виключає перемішування запасів стелини з обваленими породами при їх падінні у вироблений простір після відбійки, м; hэт - висота поверху, що відпрацьовується, м; К - коефіцієнт розпушення руди.

Якщо величина Сн більша за ширину міжкамерного цілика (С), визначену з умов стійкості, то для формування під обвалюваною стелиною рудної товщі, що забезпечує створення між нею і стелиною компенсаційного простору з об'ємом, достатнім лише для розпушення руди обвалюваної стелини, одночасно з відбійкою запасів міжкамерного цілика роблять відбійку заздалегідь розбуреної частини масиву (?м). При цьому ширину зазначеної частини масиву (пристрілки) визначають за формулою:

?м = Сн - С. (20)

Виходячи з вищевикладеного, рекомендована технологія відпрацювання залізних руд камерними системами розробки полягає у тому, що на першій стадії відпрацювання запасів блока поверхово-камерною системою розробки роблять виїмку камерного запасу під захистом стелини і міжкамерного цілика.

На другій стадії відпрацьовуються запаси міжкамерного цілика та стелини, а в разі потреби і пристрілки. При цьому відбійка запасів міжкамерного цілика і пристрілки здійснюється з випередженням стосовно відбійки запасів стелини.

У зв'язку з тим, що при рекомендованій технології геометричні параметри якої виключають на другій стадії відпрацювання запасів блоку, перемішування відбиваної руди з обваленими породами, показники вилучення зазначених запасів відповідають показникам при системах поверхового обвалення, тобто засмічення руди складає 11...12%, втрати - 21...22%, що значно краще, ніж при видобуванні запасів цих же елементів блока технологіями, застосовуваними сьогодні, а саме: при видобуванні стелин засмічення руди складає 13,9...25,1%, втрати - 35,5...45,7%, при видобуванні міжкамерних ціликів засмічення руди складає 13,8...27,1%, втрати - 29,7...44,8%. Отже, поліпшуються показники вилучення при відпрацюванні запасів у цілому за системою розробки.

Показники, отримані відповідно до умов шахти ім. В.І. Леніна ВАТ «Кривбасзалізрудком» при відпрацюванні покладу «Паралельна ОК-1» у поверсі 1125-1200 м, показали, що впровадження рекомендованої технології дозволяє збільшити видиме вилучення руди з блока з 82,2 до 98,7%, втрати руди зменшити з 16,85 до 12,02%, а її засмічення знизити з 14,62 до 10,65%.

Іншим напрямком у підвищенні ефективності камерних систем розробки є виключення з технологічного процесу відпрацювання надто потужних покладів магнетитових кварцитів найбільш трудомістких, малопродуктивних і небезпечних робіт, пов'язаних з утворенням відрізних щілин, витрати на утворення яких, за даними Ю.П. Капленка і В.О. Колосова складають 10...20% від собівартості руди франко-люк, а також робіт, які зумовлюють збільшення кількості нарізних виробок.

Особливість даної технології полягає у виключені із технологічного процесу робіт, пов'язаних зі створенням відрізних щілин, за рахунок утворення технологічної порожнини на яку здійснюють відбійку руди глибокими свердловинами. Це дозволяє одержати вертикальний компенсаційний простір, на який відбувається відбійка залишків камерного запасу, а також запасів міжкамерного цілика.

Але при трансформації технологічної порожнини, у межах наступної очисної камери, у вертикальний компенсаційний простір в її частині, що залишилася в межах міжкамерного цілика, всі оголення мають двостороннє защемлення контуру, параметри яких у даний час не регламентуються чинними інструкціями. У зв'язку з цим, дослідженнями, які базуються на роботах В.Д. Слесарева, встановлено, що критеріями стійкості зазначених оголень можуть служити нерівності:

, (20)

де Мп - розмір технологічної порожнини вхрест простягання, м; hп - висота технологічної порожнини, м.

Отже, на підставі геомеханічного обґрунтування геометричних параметрів і проектних розробок рекомендованої технології відповідно до покладу магнетитових кварцитів «Рудне тіло №3» гор. 112-212 м шахти «Гвардійська» ВАТ «Кривбасзалізрудком» встановлено, що виключення з технологічного процесу традиційних способів утворення вертикальних компенсаційних камер дозволяє спростити конструкцію поверхово-камерної системи розробки, внаслідок чого питома витрата підготовчо-нарізних виробок на 1000 т запасів скорочується з 2,2-3,1 до 1,5 м, тобто в 1,4-2,0 рази, що у свою чергу вплине на собівартість 1 т руди.

5. Результати експериментальної перевірки ефективності результатів досліджень і виконано їхню економічну оцінку

Експериментальну перевірку врахування впливу кута падіння покладів на параметри камерних систем розробки проведено в шести блоках на рудниках ім. ХХ Партз'їзду та ім. В.І. Леніна в інтервалі глибин 475-1200 м. Обсяг добутої руди із зазначених блоків склав 1,48 млн.т. За результатами відпрацювання експериментальних блоків можна зробити висновок, що урахування впливу кута падіння порід висячого боку на стійкість їхніх оголень дозволяє збільшити обсяг камерного запасу до 3 разів, а його питому вагу в загальному запасі блока збільшити на 15,4%, знизити втрати і засмічення добутої руди відповідно на 3,7% і 2,3%. Внаслідок цього вміст заліза в сирій руді підвищився на 0,86%, а в товарній - на 0,91%. Досягнуті показники відпрацювання запасів дозволили збільшити ціну товарної руди з 80,75 до 83,02 грн./т, тобто на 2,2 грн./т у цінах 2004 р.

Перевірку ефективності збільшення параметрів камер при камерних системах розробки за рахунок регульованого збільшення засмічення добутої з них руди було проведено на шахті ім. В.І.Леніна ВАТ «Кривбасзалізрудком», у процесі відпрацювання блока 95-104 покладу «ОК-2» (лежачого боку) у поверсі 1125-1200 м. Результати відпрацювання зазначеного блока підтвердили надійність і вірогідність прогнозованого засмічення руди, а також дозволили збільшити обсяг камерного запасу в 1,6 раза. Збільшення засмічення добутої з очисної камери руди на 1,4% дозволило підвищити обсяг товарної руди з 162,4 до 284,2 тис.т.

Перевірка ефективності врахування впливу напруженого стану рудного масиву на форму очисних камер, що проводилася на шахті ім. Орджонікідзе ВАТ «ЦГЗК», у свою чергу підтвердила можливість збільшення обсягів камер з 392 тис.м3 до 658 тис.м3, що дозволило знизити витрату підготовчо-нарізних виробок на 1000 т добутої руди з 5,0 до 2,23 м, а продуктивність праці робітника за системою підвищити до 162,8 т/люд.-зміну або на 16%.

Фактичний економічний ефект від упровадження результатів досліджень у виробництво склав 803,01 тис.грн. Очікуваний річний економічний ефект від упровадження цих результатів на шахтах Кривбасу складає 2,88 млн.грн.

Висновки

Дисертація є завершеною науково-дослідною роботою, в якій дано нове рішення актуальної наукової задачі підвищення ефективності камерних систем розробки шляхом збільшення або усереднення вмісту заліза в добутій руді за рахунок використання встановлених залежностей припустимих розмірів похилих оголень порід висячого боку в очисних камерах від коефіцієнта їхньої міцності, кута падіння покладів і коефіцієнта засмічення руди.

Основні наукові і практичні результати досліджень полягають у наступному:

1. Встановлено, що при підземному видобутку багатих залізних руд у Кривбасі, незважаючи на зростання глибини очисних робіт, питома вага камерних систем розробки у загальному видобутку руд підземним способом постійно зростає. У даний час вона досягла 43,2...47,3%, а з урахуванням видобутку підземним способом магнетитових кварцитів складає 49,7% і в найближчі роки перевищить 50% рубіж.

Аналіз динаміки зміни показників вилучення показав, що з 1970 по 1985 роки вони були найкращими при поверхово-камерних системах розробки. На сьогодні ці показники при всіх системах розробки практично однакові, що обумовлено різким погіршенням показників вилучення при поверхово-камерних системах розробки в 1985...2008 рр. (втрати зросли з 11,9 до 16,7%, а засмічення з 7,7 до 13,5%) внаслідок різкого скорочення досліджень, спрямованих на удосконалення камерних систем розробки.

2. Встановлено, що стійкість похилих оголень порід висячого боку в очисних камерах залежить як від їхнього коефіцієнта міцності, так і від кута падіння покладів. Зі збільшенням коефіцієнта міцності порід висячого боку вплив кута падіння покладів на стійкість похилих оголень зростає.

3. Вперше встановлено взаємозв'язок між наднормативним засміченням добутої з очисних камер руди і перевищенням у них фактичних значень еквівалентних прогонів похилих оголень порід висячого боку (?н) порівняно з його граничними значеннями (). При перевищенні фактичних значень еквівалентних прогонів похилих оголень їх граничних значень в межах від 1,0 до 1,5 між наднормативним засміченням руди, що добувається з камери, і співвідношенням існує лінійна залежність.

4. На підставі аналітичних та експериментальних досліджень встановлено, що з умов стійкості форма очисних камер (співвідношення висоти і ширини), з погіршенням гірничо-геологічних і гірничотехнічних умов відпрацювання запасів, наближається до величини, оберненої значенню коефіцієнта бічного розпору поза зоною впливу очисних робіт л, який, як показали дослідження, залежить від коефіцієнта міцності рудного масиву f. Зі зменшенням коефіцієнта бічного розпору поза зоною впливу очисних робіт оптимальна з умов стійкості форма очисних камер змінюється від квадратної при л = 1,0 (f = 3) до прямокутної зі співвідношенням висоти і ширини 4:1 при л = 0,42 (f = 17).

5. Розроблена методика визначення геометричних параметрів камерних систем розробки, яка дозволяє визначити припустимі розміри оголень і ціликів з погляду забезпечення як їх стійкості, так і заданого коефіцієнта засмічення руди, яку видобувають з очисних камер.

6. Розроблено технологію відпрацьовування багатих залізних руд, що являє собою комбінацію поверхово-камерної системи розробки і системи поверхового обвалення та виключає при відбійці запасів стелин і міжкамерних ціликів перемішування відбиваної руди з обваленими породами. Дана технологія, за результатами досліджень, дозволяє знизити втрати руди з 16,85 до 12,02%, а її засмічення - з 14,62 до 10,65% по блоку.

7. Розроблено технологію відпрацювання надто потужних покладів магнетитових кварцитів, що дозволяє з метою підвищення ефективності і безпеки очисного виймання виключити з технологічного процесу відпрацювання блоків поверхово-камерними системами розробки утворення відрізних щілин.

Зазначена технологія дозволяє знизити питомі витрати підготовчо-нарізних виробок з 2,2...4,6 до 1,5 м на 1000 т запасів.

8. Експериментальна перевірка результатів досліджень показала, що їх впровадження у виробництво дозволяє збільшити обсяг камерного запасу в 1,42...1,86 рази, його питому вагу - на 7,3...13,0%, а вміст заліза у видобутій руді - на 0,86...1,36%.

Обсяг впровадження результатів досліджень у виробництво складає 659,4 тис.т товарної руди із загальним фактичним економічним ефектом 803,01 тис.грн. Очікуваний економічний ефект від впровадження результатів досліджень на шахтах Кривбасу складає 2,88 млн.грн.

Література

1. Григорьев А.П. Опыт отработки магнетитовых кварцитов / А.П. Григорьев, В.В. Сакович, Вал.В. Цариковский // Горный журнал. - 1988. - №9. - С.49-51.

2. Цариковский В.В. К вопросу устойчивости и отработки высоких междукамерных целиков с большой площадью обнажения / В.В. Цариковский, А.П. Григорьев, Вал.В. Цариковский // Металлургическая и горнорудная промышленность. - 1991. - №1. - С.52-54.

3. Колосов В.А. Совершенствование технологии разработки залежей крепких руд на железорудных шахтах Украины / [В.А. Колосов, В.А. Сыричко, А.П. Григорьев, Е.И. Яценко, В.В. Цариковский] // Металлургическая и горнорудная промышленность. - 2001. - №2. - С.69-72.

4. Цариковский Вал.В. Новые технологические решения при разработке месторождений железных руд камерными системами / Вал.В. Цариковский // Совершенствование процессов горного производства при добыче железных и марганцевых руд : Сб. научн. трудов. - Кривой Рог : ГНИГРИ. - 2004. - С.27-31.

5. Капленко Ю.П. Влияние напряженного состояния горного массива и горно-геологических условий на параметры обнажений и форму очистных камер / Ю.П. Капленко, Вал.В. Цариковский // Разработка рудных месторождений : Сб.научн.трудов. - Кривой Рог: КТУ. - 2005. - Вып. 88. - С.11-24.

6. Цариковский Вал.В. Пути повышения эффективности камерных систем разработки на шахтах Кривбасса / Вал.В. Цариковский // Пути решения проблем открытой и подземной разработки месторождений полезных ископаемых : Сб. научн. трудов. - Кривой Рог: ГП «НИГРИ». - 2007. - С.26-33.

Размещено на Allbest.ru