Розвиток наукових основ раціонального використання сировинної бази Кривбасу при включенні в розробку втрачених руд і магнетитових кварцитів

,(10)

де L_ц - ширина цілика твердіючої закладки, м; L_бл - ширина блока другої черги, м; Е_з, Е_пп - модулі пружності масиву закладки і пустих порід, Па; м_з, м_пп - коефіцієнт Пуассона матеріалу закладки і дроблених пустих порід.

Аналіз отриманих даних дозволяє зробити такі висновки. З появою бічного тиску спостерігається зміцнення твердіючого штучного масиву, збільшується стійкість ціликів, причому найбільш ефективно об'ємний стиск впливає на твердіючі масиви закладки зі зниженою витратою в'яжучого компонента.

У результаті досліджень доведено, що максимальне збільшення коефіцієнта стійкості штучного масиву, який перебуває в умовах об'ємного стиснення подрібненими гірничими породами, становить 1,55-1,60 при відношенні висоти до ширини цілика в межах 1,5-2 та коефіцієнті кривизни бічної поверхні в інтервалі 0,21-0,25.

У розділі 7 наведено результати впровадження нових технологічних схем видобування руди, а також виконано економічну оцінку результатів досліджень.

Успішне застосування технологічної схеми відпрацьовування покладу «Кар'єрна» в блоці в осях 222-230 у поверсі 1110/1132 м у північній камері в осях 227-230 гор. 1045 м ш. «Гвардійська» ДП «КДЗРК» підтвердило результати досліджень. Формування в лежачому боці покладу очисної «піонер-камери» для виймання запасів «мертвої зони» дозволило зменшити кількість випускних воронок у лежачому боці покладу. Застосовувана технологія дозволила зменшити витрату глибоких свердловин на 4,1 м/1000 т видобутку та знизити витрати виробок на 0,27 м/1000 т добутої руди.

Хороші результати отримано на шахті «Центральна» ВАТ «ІнГЗК» у поверсі 800-850 м. Використання результатів досліджень дозволило знизити втрати та зменшити засмічення руди в блоці за рахунок формування в лежачому боці покладу очисної «піонер-камери», яка дозволяє видобувати запаси руди з високими якісними показниками. Отже, якість руди, що добувається, була підвищена на 0,88 %.

На основі виконаних досліджень було впроваджено технологію доопрацювання запасів блока в панелі 82-80^а гор. 1270 м з бурового орту 82 осі гор. 1260 м, у панелі 136-134^а гор. 1270 м з бурового орту 136 осі гор. 1260 м, у панелі 130-134^а гор. 1270 м з бурового орту 130 осі гор. 1260 м ш. «Родіна» ДП «КДЗРК». Підвищення якості добутої руди склало 0,89 %.

Отже, застосування розробленої технології дозволило знизити обсяги буріння свердловин, зменшити витрати виробок та підвищити якість залізної руди, що видобувається, у середньому на 0,9 %. Фактичний економічний ефект від упровадження у виробництво технологічних рішень, розроблених у дисертаційній роботі, склав 608955 грн. Очікуваний річний економічний ефект від впровадження на гірничодобувних підприємствах Криворізького басейну становить 5788650 грн.

ВИСНОВКИ

Дисертація є закінченою науково-дослідною роботою, у якій вирішено важливу науково-технічну проблему розвитку наукових основ раціонального використання сировинної бази Кривбасу, що полягає в уточненні закономірностей взаємодії відбитої руди, яка випускається на контакті з ущільненими вибухом обваленими пустими породами й штучними твердіючими масивами, що забезпечує створення високоефективних технологій відпрацьовування втрачених руд і магнетитових кварцитів.

Основні наукові й практичні результати роботи.

1. У результаті аналізу встановлено, що шахти Кривбасу експлуатуються на граничній глибині із забезпеченістю запасами в межах 20-25 років. При цьому нормативні втрати при випуску багатих руд становлять близько 20 %. Крім цього, через відсутність високоефективних технологій видобутку не відпрацьовуються магнетитові кварцити, які перебувають на верхніх горизонтах шахт.

2. Розроблено єдиний концептуальний підхід, заснований на принципах обґрунтування параметрів випуску обваленої руди на контакті з різномодульними масивами пустих порід і твердіючої закладки, що відповідає вимогам високоефективного видобутку «умовно втрачених» багатих руд і магнетитових кварцитів.

3. Розроблено методику дослідження взаємодії рудного масиву з розпушеними й ущільненими вибухом пустими породами, що дозволяє уточнити закономірності впливу різномодульного ущільненого середовища на параметри випуску обваленої руди на контакті з подрібненими пустими породами. При цьому встановлено, що на відстані 0,1-0,5 м від контакту з відбитою рудою створюється зона переущільненої обваленої породи з коефіцієнтом розпушення 1,14-1,22, яка характеризується слабко вираженими сипучими властивостями, що сприяє зниженню бічного збіднювання й підвищенню загальних показників видобування обваленої залізної руди.

4. Комплексними дослідженнями доведено, що коефіцієнт видобування відбитої руди при системах розробки з обваленням руди та вмісних порід змінюється залежно від об'єму камерного виймання й кривизни твірної бічного контакту «руда - порода» у межах 0,85-0,94, що разом з вибуховим ущільненням обвалених пустих порід дозволяє збільшити кількість відбитої руди, яка видобувається, на 8-12 % при величині збіднювання 5-7 %.

5. Установлено, що при випуску обваленої розпушеної руди на контакті з переущільненими «затискними» породами спостерігається розширення еліпсоїда випуску в бік переущільнених порід на величину, що дорівнює величині їхнього посування, яка характеризується диспропорційним збільшенням малої півосі еліпсоїда випуску в бік переущільнених порід. Поперечний переріз таких фігур випуску набуває форму диспропорційних сегментних еліпсоїдів з диферентними горизонтальними півосями. Співвідношення розмірів горизонтальних півосей залежить від величини посування переущільнених порід і для умов Криворізького басейну перебуває в межах 1,05-1,64.

6. Установлено, що при куполоподібній покрівлі «піонер-камер» лежачого боку область поширення й абсолютна величина розтяжних напружень у стелині зменшується зі збільшенням кривизни купола й збільшенням кута нахилу площини стелини. При кривизні купола h_к/a_к > 0,2 і кутах нахилу площини купола ц ? 25° розтяжні напруження взагалі не виникають.

7. Застосування систем розробки з обваленням руди та вмісних порід при відпрацьовуванні блоків II черги дозволяє штучному масиву твердіючої закладки камер I черги постійно перебувати в стані об'ємного стиснення, що підвищує стійкість штучного цілика. При формуванні криволінійної бічної поверхні штучного твердіючого масиву спостерігається зниження величини розтяжних напружень або їхня повна відсутність. У результаті досліджень доведено, що найбільше збільшення коефіцієнта стійкості штучного масиву, який перебуває в умовах об'ємного стиснення подрібненими гірничими породами, становить 1,55-1,60 при відношенні висоти до ширини цілика в межах 1,5-2 та коефіцієнті кривизни бічної поверхні в інтервалі 0,21-0,25.

8. Експериментально доведено, що випуск обваленої рудної маси на контакті зі штучним твердіючим масивом, який має криволінійну бічну поверхню, характеризується розширенням еліпсоїда випуску в бік штучного цілика. Виявлено закономірності, відповідно до яких при повній симетричності твірної еліпсоїда випуску й бічної поверхні штучного масиву однобічне збільшення еліпсоїда випуску обваленої рудної маси характеризується коефіцієнтом диспропорційного розширення еліпсоїда випуску, що перебуває в межах 1-1,6.

9. Уперше запропоновано способи: відпрацьовування втрачених руд у «мертвій зоні» лежачого боку покладів; відпрацьовування камер другої черги на контакті зі штучним твердіючим масивом (патенти України 48630А і 19991А). Обґрунтовано параметри й область їхнього застосування.

10. Запропоновано нові принципи проектування технології очисного виймання, що відрізняються розробкою нового підкласу систем розробки з обваленням руди та вмісних порід, у якому «умовно втрачені» руди «мертвої зони» лежачого боку відпрацьовуються очисною «піонер-камерою» лежачого боку. Використовуючи закономірності переміщення частинок сипучого матеріалу в очисному просторі утворених «піонер-камер», розроблено варіанти систем розробки, що дозволяють знизити втрати руди на лежачому боці покладу в 3-5 разів і підвищити якість руди за блоком в умовах ш. «Центральна» ВАТ «ІнГЗК» з 54,81 % до 55,69 %.

11. Розроблено прогресивну технологію випуску відбитої руди на контакті з ущільненими вибухом пустими породами й одночасним вибуховим формуванням бічного контакту «руда - порода» у формі, наближеній до форми твірної еліпсоїда випуску відбитої руди. Зазначена технологія випуску пройшла промислову перевірку в умовах ш. «Родіна» та забезпечила поліпшення якості видобутої руди на 0,89 %.

12. Виконані дослідження дозволили виявити закономірності зміни витрат на закладні роботи залежно від міцності твердіючої закладки, форми твердіючого цілика, коефіцієнта зміцнення штучного твердіючого масиву, що перебуває в умовах об'ємного стиснення й коефіцієнта кривизни бічної поверхні штучного цілика. На основі виявлених закономірностей розроблено методику оптимізації технологічних параметрів досліджуваних штучних масивів за критерієм мінімуму наведених витрат.

Фактичний економічний ефект від упровадження у виробництво технологічних рішень, розроблених у дисертаційній роботі, склав 608,96 тис. грн. Очікуваний річний економічний ефект від упровадження на гірничодобувних підприємствах Криворізького басейну становить 5,79 млн. грн.

ОСНОВНІ ПОЛОЖЕННЯ І РЕЗУЛЬТАТИ ДИСЕРТАЦІЇ ОПУБЛІКОВАНО В ТАКИХ РОБОТАХ

1. Жуков С. А., Калиниченко В. А. Технологические проблемы выработанных пространств подземных рудников: монография / С. А. Жуков, В. А. Калиниченко. - Кривой Рог: Минерал, 2007. - 163 с.

2. Калиниченко В. А., Жуков С. А., Калиниченко Е. В. Тенденции в развитии горнодобывающего комплекса и проблемы технического перевооружения подземных рудников: монография / В. А. Калиниченко, С. А. Жуков, Е. В. Калиниченко. - Кривой Рог: Минерал, 2007. - 172 с.

3. Калиниченко В. А. Некоторые аспекты сохранения производственной мощности Кривбасса / В. А. Калиниченко // Разработка рудных месторождений. - Вып. 70. - Кривой Рог: Изд-во КТУ, 2000. - С. 30-32.

4. Калініченко В. О. Зменшення екологічного збитку при залученні у відпрацювання родовищ зі зниженою якістю руд / В. О. Калініченко // Охорона праці та навколишнього середовища на підприємствах гірничо-металургійного комплексу: збірник наукових праць. - Вип. 2. - Кривий Ріг: ДП НДІБПГ, 2000. - С. 118-122.

5. Калиниченко В. А., Калиниченко Е. В. Повышение эффективности извлечения руды при системах с обрушением / В. А. Калиниченко, Е. В. Калиниченко // Разработка рудных месторождений. - Вып. 74. - Кривой Рог: Изд-во КТУ, 2001. - С. 65-68.

6. Калініченко В. О., Жуков С. О., Дроздов Г. М., Тананайський Д. Г. Потенційні напрямки удосконалення геотехнологій / В. О. Калініченко, С. О. Жуков, Г. М. Дроздов, Д. Г. Тананайський // Вісник Криворізького технічного університету: збірник наукових праць. - Вип. 10. - Кривий Ріг: КТУ, 2005. - С. 18-22.

7. Калиниченко В. А. Определение объемов сегментных эллипсоидов выпуска с деферентными горизонтальными полуосями / В. А. Калиниченко // Геотехническая механика: межотрасл. сб. научн. тр. / Ин-т геотехнической механики им. М. С. Полякова НАН Украины. - Вып. 66. - Днепропетровск, 2006. - С. 204-208.

8. Капленко Ю. П., Калиниченко В. А. Повышение показателей извлечения руды при подземной добыче магнетитовых кварцитов / Ю. П. Капленко, В. А. Калиниченко // Вісник Криворізького технічного університету: збірник наукових праць. - Вип. 13. - Кривий Ріг: КТУ, 2006. - С. 25-28.

9. Капленко Ю. П., Калиниченко В. А. Перспективы повышения эффективности технологических схем подземной разработки магнетитовых кварцитов / Ю. П. Капленко, В. А. Калиниченко // Вісник Криворізького технічного університету: збірник наукових праць. - Вип. 4 (14). - Кривий Ріг: КТУ, 2006. - С. 22-25.

10. Капленко Ю. П., Калиниченко В. А. Совершенствование технологических схем подземной добычи магнетитовых кварцитов / Ю. П. Капленко, В. А. Калиниченко // Вісник Криворізького технічного університету: збірник наукових праць. - Вип. 5 (15). - Кривий Ріг: КТУ, 2006. - С. 22-25.

11. Калиниченко В. А. Закономерности формирования образующих фигур выпуска отбитой руды на контакте с обрушенными пустыми породами / В. А. Калиниченко // Вісник Криворізького технічного університету: збірник наукових праць. - Вип. 17. - Кривий Ріг, 2006. - С. 217-221.

12. Калиниченко В. А. Моделирование технологии отработки магнетитовых кварцитов системами с закладкой / В. А. Калиниченко // Науковий вісник Національного гірничого університету: збірник наукових праць. - № 8. - Дніпропетровськ, 2007. - С. 31-33.

13. Калиниченко В. А. Перспективы подземной добычи и переработки магнетитовых кварцитов в Криворожском бассейне / В. А. Калиниченко // Збагачення корисних копалин: науково-технічний збірник. - Вип. 31 (72). - Дніпропетровськ, 2007. - С. 40-45.

14. Калиниченко В. А. Некоторые аспекты целесообразности отработки потерянных руд и магнетитовых кварцитов / В. А. Калиниченко // Науковий вісник Національного гірничого університету. - № 10. - Дніпропетровськ, 2007. - С. 68-70.

15. Калиниченко В. А. Метод повышения эффективности выпуска руды на подземных рудниках / В. А. Калиниченко // Пути решения проблем открытой и подземной добычи полезных ископаемых. - Кривой Рог: ГП «НИГРИ», 2007. - С. 65-70.

16. Калиниченко В. А. Аналитическое определение напряженно-деформированного состояния горного массива вокруг «пионер-камеры» лежачего бока / В. А. Калиниченко // Науковий вісник Національного гірничого університету. - № 12. - Дніпропетровськ, 2007. - С. 19-23.

17. Калініченко В. О. Шляхи удосконалення екологічно безпечних технологій підземного видобутку магнетитових кварцитів / В. О. Калініченко // Охорона праці та навколишнього середовища на підприємствах гірничо-металургійного комплексу: збірник наукових праць. - Вип. 9. - Кривий Ріг: ДП НДІБПГ, 2007. - С. 109-112.

18. Калиниченко В. А. Моделирование выпуска обрушенной руды на контакте с уплотненными пустыми породами / В. А. Калиниченко // Вісник Криворізького технічного університету: збірник наукових праць. - Вип. 19. - Кривий Ріг: КТУ, 2007. - С. 214-217.

19. Калиниченко В. А. Закономерности формирования контуров фигур выпуска на контакте с «зажимающими» пустыми породами / В. А. Калиниченко // Сборник научных трудов НГА Украины. - № 29. - Днепропетровск: РИК НГА Украины, 2007. - С. 59-64.

20. Калиниченко В. А. Математическое моделирование распределения напряжений в горном массиве при формировании «пионер-камеры» лежачего бока / В. А. Калиниченко // Системні технології. Регіональний міжвузівський збірник наукових праць. - Вип. 5 (52). - Дніпропетровськ. 2007. - С. 33-38.

21. Калиниченко В. А. Повышение показателей извлечения магнетитовых кварцитов при выпуске обрушенной рудной массы на контакте с искусственными целиками / В. А. Калиниченко // Геотехнічна механіка: міжвідомчий збірник наукових праць / Ін-т геотехнічної механіки ім. М. С. Полякова НАН України. - Вип. 69. - Дніпропетровськ, 2007. - С. 314-319.

22. Калиниченко В. А. Моделирование уплотнения и подвижки дробленных пустых пород на границе с обрушаемым рудным массивом / В. А. Калиниченко // Геотехнічна механіка: міжвідомчий збірник наукових праць / Ін-т геотехнічної механіки ім. М. С. Полякова НАН України. - Вип. 68. - Дніпропетровськ, 2007. - С. 292-297.

23. АС SU1819998 А1, МКИ Е 21 С 42/22. Способ отработки и закладки крутопадающих рудных тел малой и средней мощности / Петренко П. Д., Чернокур И. Г., Соцкий А. Р., Калиниченко В. А.; Опубл.07.06.1993, Бюл. № 21. - 4 с.

24. Пат.48630 А Україна, МКИ Е 21 С 41/00. Спосіб розробки рудних покладів / Калініченко В. О., Калініченко О. В. (Україна); Заявлено 26.10.2001; Опубл. 15.08.2002. Бюл. № 8. - 2 с.

25. Патент 19991 А Україна, МКИ Е 21 С 41/00. Спосіб розробки рудних покладів / Капленко Ю. П., Калініченко В. О. (Україна); Заявлено 29.05.2006; Опубл. 15.01.2007. Бюл. № 1. - 2 с.

26. Калиниченко В. А. Методические указания к разработке технологических схем выпуска руды на контакте с уплотненными пустыми породами в условиях ш. «Родина» / В. А. Калиниченко. - Кривой Рог: Издательский центр КТУ, 2007. - 28 с.

27. Жуков С. А., Калиниченко В. А., Мусохранов М. Н. Детерминативы эффективности работы подземных рудников / С. А. Жуков, В. А. Калиниченко, М. Н. Мусохранов // Матеріали ІІI Міжнародної науково-практичної конференції «Динаміка наукових досліджень - 2004». - Т. 63. - Дніпропетровськ: Наука і освіта, 2004. - С. 44-45.

28. Калиниченко Е. В., Жуков С. А., Калиниченко В. А. Аналитические приоритеты формирования системы управления проектом / Е. В. Калиниченко, С. А. Жуков, В. А. Калиниченко // Матеріали VІІI Міжнародної науково-практичної конференції «Наука і освіта - 2005». - Т. 85. Економіка промисловості. - Дніпропетровськ: Наука і освіта, 2005. - С. 35-37.

29. Калиниченко В. А. Исследования напряженно-деформированного состояния комбинированных искусственных массивов / В. А. Калиниченко // Матеріали Міжнародної науково-практичної конференції «Сталий розвиток гірничо-металургійної промисловості - 2006». - Додатковий випуск. - Кривий Ріг, 2006. - С. 155-156.

30. Калиниченко В. А. Использование цементных смесей с пониженным расходом вяжущего при формировании твердеющих искусственных массивов / В. А. Калиниченко // Міжнародна науково-технічна конференція «Проблеми будівництва в світлі євроінтеграції». - Кривий Ріг, 2007. - С. 38-40.

31. Калиниченко В. А. Пути решения проблемы рационального использования сырьевой базы богатых железных руд Кривбасса / В. А. Калиниченко // Матеріали Міжнародної науково-практичної конференції «Сталий розвиток гірничо-металургійної промисловості - 2007». - Додатковий випуск. - Кривий Ріг, 2007. - С. 140-142.

32. Калиниченко В. А. Типовой паспорт системы разработки подэтажного обрушения с выпуском отбитой руды на границе с уплотненными пустыми породами для условий залежи «Основная-95» ш. «Родина» ОАО «КЖРК» / В. А. Калиниченко. - Кривой Рог: Издательский центр КТУ, 2007. - 12 с.

Размещено на Allbest.ru