Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН

НАВОИЙСКИЙ ГОРНО - МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЙ КОМБИНАТ

НАВОИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГОРНЫЙ ИНСТИТУТ

Диссертация на соискание академической степени магистра

Обоснование оптимальной схемы вскрытия месторождения Гужумсай

5А 311601 - «Разработка месторождений полезных ископаемых (подземным способом)»

МАХМУДОВ ГАЙРАТЖОН УРАЗОВИЧ

Научный руководитель:

к.п.н., доц. Мислибоев И.Т.

НАВОИ 2013

Аннотация

Актуальность работы. Обновление материально-технической базы народного хозяйства Республики Узбекистан невозможно без ускоренного развития энергетического потенциала страны и, в частности, горной промышленности, зависящей, в первую очередь, от эффективности горного производства. Горное производство - это комплекс инженерно-технических и экономических решений по строительству и эксплуатации горных предприятий, обеспечивающих народное хозяйство страны необходимыми природными ресурсами. Нормальная эволюция горного производства по добыче полезных ископаемых, рациональное использование горных машин и безопасное ведение горных работ на действующих горных предприятиях немыслимы без проведения подготовительных выработок в объемах, соответствующих производительности горного предприятия. решающее значение в настоящее время приобретает надежная комплексная оценка технологического потенциала горных предприятий. Выявленные при этом скрытые возможности могут обеспечить конкурентоспособность горного предприятия, выполнение жестких требований к его реструктуризации и социально-экономическому развитию.

В связи с вышеизложенным, обоснование оптимальной схемы вскрытия месторождения Гужумсай, обеспечивающего возможность дополнительного извлечения руд для Зармитанской золоторудной зоны, является актуальной задачей.

Цель исследования - обоснование оптимальной схемы вскрытия месторождения Гужумсай, обеспечивающего возможность дополнительного извлечения руд для Зармитанской золоторудной зоны.

Задачи исследования:

1. Анализ современного состояния ведения горных работ на зармитанской золоторудной зоне.

2. Исследование процесса сдвижения пород в горных выработках с целью выбора оптимальной схемы вскрытия месторождения Гужумсай.

3. Изучение требований к схеме вскрытия и выбор сечений вскрывающих выработок для месторождения Гужумсай.

4. Исследование технически приемлемых систем разработки и выбор оптимальной схемы вскрытия месторождения Гужумсай.

5. Расчет технико-экономических показателей оптимальной схемы вскрытия месторождения Гужумсай.

Объект и предмет исследования. Объектом исследования является месторождение Гужумсай. Предмет исследования - схема вскрытия и система разработки. месторождение горный вскрытий гужумсай

Методы исследований. Работа выполнена с применением комплексных методов исследований, включающих теоретические обобщения по изучению основных закономерностей эффективных параметров оптимальной схемы вскрытия месторождения Гужумсай.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Установлено, что подготовительные выработки, пройденные в массиве рудного штрека, больших деформаций крепи не претерпевают и находятся в устойчивом состоянии.

2. Рассмотрены технологические схемы вскрытия и подготовки месторождения Гужумсай. Рекомендована методика расчета основных параметров рудника и выбора способа вскрытия.

3. Установлено, что годовая производительность и срок существования рудника Гужумсай определяет основные размеры вскрывающих выработок. По размерам площади поперечных сечений и длины стволов шахт, околоствольных дворов и околоствольных выработок капитальных квершлагов, штреков, восстающих устанавливаются сроки вскрытия и подготовки этажей.

Научная и практическая значимость результатов исследования:

1. Для условий месторождения Гужумсай принята следующая схема вскрытия: строительство нового ствола «главный 2» и углубка ствола «главный» до гор. 240 м; на флангах в районе ствола «вспомогательный» ведем строительство вентиляционных восстающих, а в районе ствола №10 - вентиляционно - мефтовых восстающих.

2. Для месторождения Гужумсай необходимо применить этажный способ подготовки, высота этажа при этом должна быть 45 м.

3. Технически приемлемыми системами разработки для освоения месторождения Гужумсай подземным способом являются: система разработки с маганизинированием руды, система разработки подэтажными штреками, система разработки с этажным и подэтажным обрушением. Из данных систем разработки наиболее эффективным для условий месторождения Гужумсай является камерная система разработки с подэтажной отбойкой руды.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из аннотации, введения, четырех глав и заключения, изложенных на 110 страницах, включая 13 рисунков, 7 таблиц, 37 наименований использованной литературы, а также приложения.

Основные результаты выполненной работы, выводы и рекомендации. В выполненной научно-исследовательской работе дано решение актуальной научной и практической задачи по обоснованию оптимальной схемы вскрытия месторождения Гужумсай, обеспечивающего возможность дополнительного извлечения руд для Зармитанской золоторудной зоны.

Разработанные методики и рекомендации подготовлены к внедрению на шахтах Навоийского горно-металлургического комбината.

Summary

Relevance of work. Updating of material base of a national economy of the Republic of Uzbekistan is impossible without the accelerated development of an energy potential of the country and, in particular, the mining industry depending, first of all, on efficiency of mining. The mining is a complex of technical and economic decisions on construction and operation of the mountain enterprises providing a national economy of the country with necessary natural resources. Normal evolution of mining on mining, rational use of mountain cars and safe conducting mining operations at the operating mountain enterprises are inconceivable without carrying out preparatory developments in the volumes corresponding to productivity of the mountain enterprise. Crucial importance is gained now by a reliable complex assessment of technological capacity of the mountain enterprises. The hidden opportunities revealed thus can provide competitiveness of the mountain enterprise, implementation of rigid requirements to its restructuring and social and economic development.

Due to the above, justification of the optimum scheme of opening of a field of Guzhumsay providing possibility of additional extraction of ores for the Zarmitansky gold zone, is an actual task.

Research objective - justification of the optimum scheme of opening of a field of Guzhumsay providing possibility of additional extraction of ores for the Zarmitan gold zone.

Research problems:

1. The analysis of a current state of conducting mining operations on a zarmitansky gold zone.

2. Research of process of displacement of breeds in excavations for the purpose of a choice of the optimum scheme of opening of a field of Guzhumsay.

3. Studying of requirements to the scheme of opening and choice of sections of opening developments for a field of Guzhumsay.

4. Research of technically acceptable systems of development and choice of the optimum scheme of opening of a field of Guzhumsay.

5. Calculation of technical and economic indicators of the optimum scheme of opening of a field of Guzhumsay.

Object and object of research. Object of research is the field of Guzhumsay. Object of research - the scheme of opening and development system.

Methods of researches. Work is performed with application of complex methods of the researches including theoretical generalizations on studying of the main regularities of effective parameters of the optimum scheme of opening of a field of Guzhumsay.

Scientific novelty of work consists in the following:

1. It is established that the preparatory developments passed in the massif ore штрека, big deformations fix don't undergo and are in a steady condition.

2. Technological schemes of opening and preparation of a field of Guzhumsay are considered. The method of calculation of key parameters of mine and choice of a way of opening is recommended.

3. It is established that the annual production rate and term of existence of mine of Guzhumsay determines the main amount of opening developments. By the sizes of the area of cross sections and lengths of trunks of mines, okolostvolny yards and okolostvolny developments of capital cross-cuts, штреков, rising are established terms of opening and preparation of floors.

Scientific and practical importance of results of research:

1. For conditions of a field of Guzhumsay the following scheme of opening is accepted: construction of a new trunk "main 2" and углубка a trunk "main" to mountains. 240 m; on flanks around a trunk "auxiliary" we conduct construction ventilating rising, and around a trunk No. 10 - ventilyatsionno - meftovy rising.

2. It is necessary to apply a floor way of preparation to a field of Guzhumsay, floor height thus has to be 45 m.

3. Technically acceptable systems of development for development of a field of Guzhumsay by underground way are: development system with an ore maganizinirovaniye, system of development subfloor штреками, development system with a floor and subfloor collapse. From these systems of development the most effective for conditions of a field of Guzhumsay is the chamber system of development from subfloor otboyky ore.

Structure and thesis volume. The thesis consists of the summary, the introduction, four heads and the conclusion, stated on 110 pages, including 13 drawings, 7 tables, 37 names of the used literature, and also appendices.

The main results of the performed work, conclusions and recommendations. In the performed research work the solution of an actual scientific and practical task on justification of the optimum scheme of opening of a field of Guzhumsay providing possibility of additional extraction of ores for the Zarmitansky gold zone is given.

The developed techniques and recommendations are prepared for introduction on mines of Navoiyy mining and metallurgical combine.

Оглавление

• Введение
• 1. Анализ современного состояния горных работ на Заримитанской золоторудной зоне и характеристика района исследований
• 1.1 Особенности подземной разработки Зармитанской золоторудной зоны
• 1.2 Современное состояние добычи руд на Зармитанской золоторудной зоне
• 1.3 Цель, задачи и методы исследования
• 2. Иссоедование процесса сдвижения пород в горных выработках с целью выбора оптимальной схемы вскрытия месторождения Гужумсай
• 2.1 Методика инструментальных наблюдений
• 2.2 Результаты исследований в выработках, пройденных в массиве Зармитанской золоторудной зоны
• Основные выводы
• 3. Требования к схеме вскрытия и выбор сечений вскрывающих выработок для месторождения Гужумсай
• 3.1 Выбор способа вскрытия методом вариантов
• 3.2 Требования к схеме вскрытия
• 3.3 Выбор сечений вскрывающих выработок
• 3.4 Проверка размеров сечений вскрывающих выработок по критерию допустимой максимальной скорости воздуха
• Основные выводы
• 4. Исследование технические приемлимых систем разработки и выбор оптимальной схемы вскрытия месторождения Гужумсай
• 4.1 Обоснование и расчет производственной мощности и срока службы рудника
• 4.2 Вскрытие и подготовка месторождения
• 4.3 Система разработки месторождения
• 4.4 Факторы, влияющие на выбор параметров системы разработки
• 4.4 Обоснование и выбор оптимальной схемы вскрытия месторождения Гужумсай
• 4.5 Технико-экономические показали оптимальной схемы вскрытия месторождения Гужумсай
• Основные выводы
• Заключение
• Список использованной литературы
• Приложение 1
• Приложение 2
• Приложение 3

Введение

Обновление материально-технической базы народного хозяйства Республики Узбекистан невозможно без ускоренного развития энергетического потенциала страны и, в частности, горной промышленности, зависящей, в первую очередь, от эффективности горного производства. Горное производство - это комплекс инженерно-технических и экономических решений по строительству и эксплуатации горных предприятий, обеспечивающих народное хозяйство страны необходимыми природными ресурсами. Нормальная эволюция горного производства по добыче полезных ископаемых, рациональное использование горных машин и безопасное ведение горных работ на действующих горных предприятиях немыслимы без проведения подготовительных выработок в объемах, соответствующих производительности горного предприятия. решающее значение в настоящее время приобретает надежная комплексная оценка технологического потенциала горных предприятий. Выявленные при этом скрытые возможности могут обеспечить конкурентоспособность горного предприятия, выполнение жестких требований к его реструктуризации и социально-экономическому развитию.

Предварительное технико-экономическое обоснование строительства горнорудного комплекса на базе месторождений Зармитанской золоторудной зоны выполнено на основании задания на разработку №2202, утвержденного руководителем комплекса индустриального развития Кабинета Министров Республики Узбекистан и генеральным директором Навоийского горно-металлургического комбината.

В соответствии с постановлением президента Республики Узбекистан «О мерах по эффективному освоению сырьевой базы месторождений Зармитанской золоторудной зоны» от 19.08.05 г. №159с определено, что единую сырьевую базу Зармитанской золоторудной зоны составляют запасы месторождений Чармитан, Гужумсай и Промежуточное.

Разведанные запасы этих месторождений (кроме месторождения Промежуточное) Госкомгеологии Республики Узбекистан передал на баланс НГМК для промышленного освоения и поэтапного наращивания добывающих и перерабатывающих мощностей золотодобывающего комплекса Южного рудоуправления НГМК.

Переработка руд Зармитанской золоторудной зоны предусматривается на месте их добычи с применением экологически безопасной технологии.

На месторождении силами Госкомгеологии ведутся геологоразведочные работы с бурением скважин с поверхности и проходкой подземных горных выработок.

Месторождение Гужумсай разведано подземными горными выработками на глубину 200 м - до горизонта 720 м. Пройдены два вертикальных ствола. Геологоразведочные работы продолжаются для изучения флангов и в глубину месторождения до горизонта 600 м с целью приращивания запасов для их промышленного освоения.

В связи с вышеизложенным, обоснование оптимальной схемы вскрытия месторождения Гужумсай, обеспечивающего возможность дополнительного извлечения руд для Зармитанской золоторудной зоны, является актуальной задачей.

Целью работы является обоснование оптимальной схемы вскрытия месторождения Гужумсай, обеспечивающего возможность дополнительного извлечения руд для Зармитанской золоторудной зоны.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие основные задачи:

1. Анализ современного состояния ведения горных работ на зармитанской золоторудной зоне.

2. Исследование процесса сдвижения пород в горных выработках с целью выбора оптимальной схемы вскрытия месторождения Гужумсай.

3. Изучение требований к схеме вскрытия и выбор сечений вскрывающих выработок для месторождения Гужумсай.

4. Исследование технически приемлемых систем разработки и выбор оптимальной схемы вскрытия месторождения Гужумсай.

5. Расчет технико-экономических показателей оптимальной схемы вскрытия месторождения Гужумсай.

Объектом исследования является месторождение Гужумсай. Предмет исследования - схема вскрытия и система разработки.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Установлено, что подготовительные выработки, пройденные в массиве рудного штрека, больших деформаций крепи не претерпевают и находятся в устойчивом состоянии.

2. Рассмотрены технологические схемы вскрытия и подготовки месторождения Гужумсай. Рекомендована методика расчета основных параметров рудника и выбора способа вскрытия.

3. Установлено, что годовая производительность и срок существования рудника Гужумсай определяет основные размеры вскрывающих выработок. По размерам площади поперечных сечений и длины стволов шахт, околоствольных дворов и околоствольных выработок капитальных квершлагов, штреков, восстающих устанавливаются сроки вскрытия и подготовки этажей.

Практическое значение работы состоит в следующем:

1. Для условий месторождения Гужумсай принята следующая схема вскрытия: строительство нового ствола «главный 2» и углубка ствола «главный» до гор. 240 м; на флангах в районе ствола «вспомогательный» ведем строительство вентиляционных восстающих, а в районе ствола №10 - вентиляционно - мефтовых восстающих.

2. Для месторождения Гужумсай необходимо применить этажный способ подготовки, высота этажа при этом должна быть 45 м.

3. Технически приемлемыми системами разработки для освоения месторождения Гужумсай подземным способом являются: система разработки с маганизинированием руды, система разработки подэтажными штреками, система разработки с этажным и подэтажным обрушением. Из данных систем разработки наиболее эффективным для условий месторождения Гужумсай является камерная система разработки с подэтажной отбойкой руды.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались автором на научно-практической конференции одаренных студентов и магистрантов на тему «Фан ва техника тараккиётида ёшлар» в г. Навои в 2010-2011 гг.

Автор выражает искреннюю благодарность и глубокую признательность научному руководителю - кандидату педагогических наук, доценту Мислибоеву Илхому Туйчибоевичу за ценные рекомендации и оказанную практическую помощь при подготовке данной диссертационной работы.

1. Анализ современного состояния ведения горных работ на Зармитанской золоторудной зоне и характеристика района исследований

1.1 Особенности подземной разработки Зармитанской золоторудной зоны

Одной из специфических областей сырьевого комплекса Зармитанской золоторудной зоны является разработка жильных месторождений. Среди особенностей геологического строения, оказывающих наиболее существенно влияние на показатели их разработки, являются [1-4]:

- малая величина и высокая изменчивость мощности рудных тел (средняя мощность 1,8 м; коэффициент вариации - 58%);

- преобладание крутых углов падения жил со средним градиентом изменения ±5⁰ на 1 м линии падения жилы;

- наличие на многих жильных месторождениях участков или отдельных рудных тел большой мощности (до 30 м);

- сложная конфигурация рудных тел;

- высокая содержание полезного компонента в рудах, 2,5-5 раз превышающие качество руд других геологических типов месторождений;

- крайне неравномерное распределение полезного компонента по площади жил со средним коэффициентом рудоносности 25-28 %.

Наличие на каждом месторождении большого количества забалансовых руд запасы металла иногда в 2-3 раза превосходят его запасы в балансовых рудах.

Сложность геологического строения Зармитанской золоторудной зоны выражается не только в изменчивости элементов залегания и характеристик качество руды, но и исключительном разнообразии генерального состава руд. Более 80% Зармитанской золоторудной зоны представлены рудными телами, содержащими, кроме основного, от 2 до 8 полезных компонентов с промышленным содержанием. И только 20% случаев эти компоненты извлекаются.

Рассматривая вытекающие из этих особенностей геологии возможности комплексного освоения Зармитанской золоторудной зоны, можно отметить, что совместное использование открытого и подземного способов разработки является широко распространённым приёмом повышения эффективности разработки. В большинстве случаев карьером отрабатывается верхняя часть месторождений, имеющих выходы рудных тел на земную поверхность. При этом открытые разработки замещены во времени с подземными разработками, но ведутся только в период строительства подземного рудника. Это позволяет сократить период освоения месторождения и в более короткие сроки дать первую промышленную продукцию. Производительность карьеров при этом не превышает 300 тыс. т руды в год, коэффициент вскрыши колеблется от 1,5 до 5 мі/т. Разубоживание руды 50-60 %. По мере наращивания объёмов добычи руды подземным способом масштаба открытых работ, как правило, сокращаются [5-11].

Более характерно для условий разработки Зармитанской золоторудной зоны одновременно использование таких рудных технологий, как выемка жил со шпуровой отбойкой и камерная выемка мощных рудных зон с отбойкой руды скважинами. Так как положение мощных рудных зон обычно контролируются рудными жилами, то выемка запасов ведется одновременно с некоторым опережением одной части. Это позволяет в среднем на 25-30% увеличит добычи руды и снизить затраты на добычи при этом металл более, чем на 18%.

Забалансовые руды Зармитанской золоторудной зоны в большинстве случаев являются резервом, из которого, по мере развития технического прогресса в области разработки месторождений, могут пополнят их балансовые запасы. Поэтому при изучении количества, условии залегания и качества забалансовых руд особое внимание уделяется выявлению причин отнесения тех или иных запасов к этой категории.

Исходя из характера затрат, предстоящих с возможным освоением забалансовых запасов и переводом их в категорию балансовых, целесообразно рассмотреть отдельных забалансовых руды, имеющиеся на эксплуатируемых месторождениях, и целые месторождения, считающиеся в данный момент забалансовыми. Вовлечение разработку забалансовых руд, как правило, не связано со значительными капитальными вложениями. Оно происходит в основном за счёт совершенствования эффективности применяемой технологии добычи руды, при реконструкции и расширении горных и обогатительных предприятий. Промышленное освоение забалансовых месторождений, кроме решений технологический вопросов добычи и обогащения руд, связано с большими капитальными затратами на строительство предприятий, дорог и создания инфраструктуры в районе месторождения. По этому значительно расширяется и видоизменяется круг причин, по которым обнаруженное месторождение относится к категории забалансовых.

Практически все месторождение располагает запасами забалансовых руд, отнесённых к этой категории по самым различным причинам. Общие запасы металлов забалансовых запасах эксплуатируемых месторождений обычно соизмеримы с запасами их в балансовых рудах.

Использование этих запасов является основным резервом повышения полноты использования разведанных запасов без существенного увеличения капитальных затрат. Сложность геологического строения и разработки жильных месторождений предопределила многообразие причин отнесения запасов к категории забалансовых, анализ которых открывает реальные перспективы вовлечения этих запасов в промышленное производство. Из этих запасов, по величине содержания полезного компонента в рудном теле, здесь можно выделить две группы:

- забалансовые запасы, представленные жилами или участками с содержанием металла выше установленного промминимума;

- забалансовые запасы жил или их участков с содержанием металла в рудном теле ниже проминнимума.

Каждая из этих групп разделяется, в свою очередь, на несколько видов, по причинам отнесения участка жилы в забаланс. Первая группа забалансовых руд включает в себя следующие виды:

- жилы малой мощности, выемка которых с помощью применяемой на предприятии технологии требует значительной прирезки вмещающих пород, и их запасы по величине процента относятся к забалансовым;

- жилы сложного строения, сближенные, ветвящиеся, валовая выемка которых также сопровождается сильным разубоживанием и даёт после отбойки некондиционную руду.

С точки зрения вовлечения в разработку, наибольший интерес представляет первая группа. По данным различных исследований, доля этой группы рудных тел составляет от 10 до 25 % от общего количества забалансовых руд. На современном уровне развития горной техники и технологии эффективная выемка таких жил становится вполне возможной.

1.2 Современное состояние добычи руд на Зармитанской золоторудной зоне

Месторождение Чармитан эксплуатируется подземным рудником Зармитан, построенным по рабочему проекту 1974 года институтом «СредазНИПИцветмет». Проектная мощность рудника по руде - 200 тыс. т в год. Запасы месторождения вскрыты двумя вертикальными стволами «Главным» и «Вспомогательным» до горизонта 720 м [12].

Горные работы ведутся на горизонтах 885 и 840 м. Горная масса из очистных и подготовительных работ электровозом доставляется к стволу «Главный» и по нему выдается на поверхность. Руда транспортируется на МЗИФ, которая находится в 85км от месторождения, порода - в отвал.

Поверхность рудника обустроена соответствующей инфраструктурой.

На восточном фланге месторождения с поверхности до горизонта 600м пройден разведочный ствол шахты №10.

Часть запасов (842 тыс. т геологических) залежей 11, 13 и 14 дорабатывается карьером (проект вышеупомянутого института) со средней производительностью - 200 тыс. т в год. Срок отработки - 2009 г.

В 2005 году институтом “O'zgeotexliti” выполнен рабочий проект «Строительство наклонного транспортного съезда (ствола) для вскрытия запасов горизонта 780 м центральной части месторождения Чармитан».

Строительство данного наклонного ствола (по ПТЭО - наклонный ствол 1-3) производится для своевременного обеспечения рудника вскрытыми запасами и проведения ремонтно-восстановительных работ в вертикальных существующих стволах «Главный» и «Вспомогательный» без остановки добычи руды.

Наклонный Ствол 1-3 проходится до горизонта 780м с учетом его дальнейшей углубки и вскрытия запасов нижних горизонтов, и рассчитан на выдачу 650 тыс. т руды в год самоходным оборудованием. Сечение ствола: вчерне - 19,5 м², в свету - 17,6м², уклон - 0,141 (8⁰).

На месторождении Гужумсай силами Госкомгеологии ведутся геологоразведочные работы с бурением скважин с поверхности и проходкой подземных выработок.

Месторождение разведано подземными горными выработками на глубину 200 м (до горизонта 720 м). Пройдены два вертикальных ствола, один из которых не действует (обрушился воротник ствола). Геологоразведочные работы продолжаются для изучения флангов и на глубину месторождения до горизонта 600 м с целью приращения запасов для их промышленного освоения.

Проектные работы по месторождению ранее не выполнялись, горное производство отсутствует.

В ПТЭО впервые будет дана оценка возможности строительства подземного рудника для промышленного освоения запасов месторождения.

Основной структурой района месторождения является серия сближённого разрезов широтного простирания с падением на северо-восток под углом более 60є.

Орудинение тесно связано с малосульфидными телами и кварц-сульфидными прожилками, локализованными в изверженных и осадочных породах.

На месторождении выделены две рудоносные зоны: «Северная» и «Южная». В пределах «Северной» зоны разведано 14 рудных тел, имеющих важное значение - (1, 1а, 1б, 2, 2а, 3, 5, 6, 6а, 7, 8, 11, 11а, 12), в пределах «Южной» зоны запасы подсчитаны только по рудным телам 10 и 10а.

Рудные тела 1, 1а, 1б, 2, 2а, 3, 6, 6а, 5, 8 и 12 представлены телами трещинного типа, 10, 10а, 11, 11а, 7 - гидротермальное измененными породами, с прожилками к крупным тектоническим нарушениям. Во второй тип рудных тел встречаются реже, хотя и общие запасы месторождения. Мощность рудных тел первого типа изменяется в пределах от нескольких сантиметров (р.т. 2а и 3) до 11,7 м (р.т. 1а), составляет в среднем 1,27 м, второго от 0,15 до 18,2 м при средней 5,12 м. Протяженность кварцевых тел до 940м (р.т. 1), рудных тел второго типа до 500м (р.т. 11). Рудные тела расположены на глубине 200-250м от поверхности. В перспективе глубина распространения промышленного оруднения от поверхности оценивается геологами в 300-360м (до отм. 600м).

Характерной особенностью месторождения является большая разобщенность рудных тел. Центральное положение в пределах «Северной» зоны занимают рудные тела (расстояние 150 м) 6, 6а и 8, а к югу на расстоянии 250-300 м рудные тела 3, 5, 12; ещё южное на 200м - рудное тело 7. К востоку от рудных тел 1 и 1а залегают рудные тела 11, 11а и 1б, на западном фланге месторождения расположены рудные тела 2 и 2а, разделенные с центральной частью в настоящее время безрудным участком протяжённостью около 700 м. Рудные тела 10 и 10а расположены на расстоянии 700-1000 м от основной группы рудных тел.

Рельеф района месторождения низкогорный, слабо расчлененный с абсолютными высотами от 840 до 960 м и относительными превышениями, достигающими 100-120 м.

В настоящее время на месторождении пройдена разведочная штольня №2 (отм. 840 м) общей протяжённостью около 2,5 км и начата проходка разведочного ствола диаметром в свету 4,0 м, ствол пройден на глубину около 30 м при полной проектной - 225 м.

Таким образом, в результате проведенного анализа состояния добычи подземным способом маломощных рудных тел Зармитанского месторождения, можно сделать следующие выводы:

1. Вследствие относительно небольших запасов единичного месторождения общее количество оставляемого в недрах полезного ископаемого при существующем уровне эксплуатационных потерь в подавляющем большинстве случаев недостаточно для обоснования повторной разработки списанного месторождения или его участка.

2. Потерянная в виде целиков и рудной мелочи на лежачем боку блока руда распределена на очень больших площадях отработанных жил, поэтому для организации выемки этих потерь необходимо выполнение большого объёма трудоёмких и опасных работ по восстановлению или перепроходке старых горных выработок.

3. Учитывая практическую безвозвратность потерь на жильных месторождениях и высокое качество добываемых руд, при разработке этих месторождений полнота извлечения должна стать основным критерием оценки деятельности предприятия и играть ведущую роль при выборе систем и технологии разработки.

1.3 Цель, задачи и методы исследования

Целью исследования является обоснование оптимальной схемы вскрытия месторождения Гужумсай, обеспечивающего возможность дополнительного извлечения руд для Зармитанской золоторудной зоны.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие основные задачи исследования:

1. Анализ современного состояния ведения горных работ на зармитанской золоторудной зоне.

2. Исследование процесса сдвижения пород в горных выработках с целью выбора оптимальной схемы вскрытия месторождения Гужумсай.

3. Изучение требований к схеме вскрытия и выбор сечений вскрывающих выработок для месторождения Гужумсай.

4. Исследование технически приемлемых систем разработки и выбор оптимальной схемы вскрытия месторождения Гужумсай.

5. Расчет технико-экономических показателей оптимальной схемы вскрытия месторождения Гужумсай.

Работа выполнена с применением комплексных методов исследований, включающих теоретические обобщения по изучению основных закономерностей эффективных параметров оптимальной схемы вскрытия месторождения Гужумсай.

2. Исследование процесса сдвижения пород в горных выработках с целью выбора оптимальной схемы вскрытия месторождения Гужумсай

2.1 Методика инструментальных наблюдений

Методика исследований определялась задачами шахтных экспериментальных наблюдений, на основании которых должны быть сделаны конкретные практические рекомендации, установлены эмпирические коэффициенты и выявлены корреляционные связи, являющиеся следствием проявлений горного давления в горных выработках.

Выбор объектов исследований проводился на основании выполнения, в первую очередь, требований представительности и типичности объекта. Шахтными исследованиями охвачен весь диапазон горно-геологических и горнотехнических условий, являющихся типичными при проведении и поддержании горных выработок в Зармитанской рудной зоне.

В связи с большим разнообразием горно-геологических и горнотехнических условий, для обеспечения большей достоверности и практической значимости, установленных эмпирических зависимостей и коэффициентов, объект исследования выбирлся, как правило, наиболее тяжелый с позиции горного давления, большой глубины разработки и др.

Решение поставленных задач осуществлялось:

а) проведением визуального обследования подготовительных выработок, в процессе которого выявлялись геологические и горнотехнические условия, в которых размещались выработки, общее их состояние, состояние окружающего массива, в том числе поднятие почвы, изменение их сечения, степень и причины деформирования крепи и преобладающие виды ее повреждений;

б) выполнением исследований с упрощенными инструментальными наблюдениями, которые заключались в проведении замеров сечений выработок и сравнении их с сечениями при проходке, а также зарисовке характерных нарушений крепи. Полученные данные дополнялись материалами маркшейдерского отдела шахты. В некоторых выработках закладывались наблюдательные станции, представленные реперными точками в виде насечек на рамах крепи;

в) проведением сложного комплекса наблюдений за смещениями пород на контуре сечения выработок и в массиве путем закладки наблюдательных станций, состоящих из контурных реперов, глубинных скважин с заложенными в них глубинными реперами (рис. 2.1, приложение 1) и скважин для ультразвукового каротажа.

При оборудовании наблюдательных станций в шахтных условиях контурные реперы, представляющие собой металлические штыри длиною 0,7-1,5 м и диаметром 18-22 мм, закладывались в породы кровли, почвы и в боковые стенки выработок, где закреплялись в специально пробуренных шпурах с помощью деревянных пробок. Для представительности и надежности результатов инструментальных наблюдений в подготовительных выработках такие станции закладывались в 5-10 сечениях, расстояния между которыми составляло около 10 м. Замеры смещений производились рулетками ВНИМИ с точностью ± 0,1 мм, начиная с расстояния 180-200 м, впереди действующего очистного забоя и проводились до момента прохода очистным забоем замерной станции. В некоторых выработках при замере конвергенции кровли и почвы отдельно определялось опускание кровли путем замеров расстояния от репера в кровле до нивелирной нити, натянутой между боковыми реперами.

Глубинные реперы, в зависимости от конкретных условий проведения выработки закладывались в скважины глубиною от 6,0 до 15 м. Количество реперов в скважине составляло от 3 до 6, преобладающий интервал между ними - 1,5 м.

При закладке использовались реперы конструкции ВНИМИ. К жестко распирающемуся между стенками скважины реперу привинчивались свободно располагаемые в скважине металлические штоки диаметром 10 мм, концы которых выходили из устья скважины. Устье скважины обсаживалось трубой длиной 0,3-0,5 м и диаметром 42 мм, которая служила одновременно контурным репером.

Измерение относительных смещений реперов в скважинах производилось штангенциркулем с точностью ± 0,04 мм, относительные смещения противолежащих реперов, закрепляемых в кровле, почве и боках выработки рулеткой ВНИМИ с точностью ± 0,1 мм [16-19]. Абсолютные смещения определялись геометрическим нивелированием или замерами до нити, натянутой между боковыми реперами.

Трещиноватость массива пород вокруг выработки и размеры зон нарушения сплошности определялись с помощью ультразвукового каротажа, специально пробуренных для этой цели, скважин.

Каротаж глубинных скважин производился по методике разработанной ВНИМИ ультразвуковой станцией СБ-2 предназначенной для определения нарушений сплошности горных пород в массиве, окружающем горные выработки.

Скважины для ультразвукового каротажа длиною до 15 м бурились обычно в створе со скважинами для глубинных реперов на расстоянии 0,5-1,0 м от сечения с глубинными реперами.

При определении зон нарушения окружающего выработки массива пород предпочтение было отдано каротажу скважин с помощью ультразвуковой станции СБ-2 потому, что этот метод позволяет обнаружить и фиксировать не только открытые трещины, но и места потери сплошности пород [20].

Для изучения механических свойств пород, степени их влияния на устойчивость выработок и установления закономерностей этого влияния на смещения пород производился отбор проб пород из районов наблюдательных станций и лабораторные испытания механических свойств.

Прочностные характеристики - пределы прочности на одноосные сжатие и растяжение, определялись методом соосных пуансонов.

В процессе проведения простых шахтных исследований и визуального обследования выработок механические свойства пород определялись упрощенными методами [21] и с помощью прибора БУ-39, использовались также данные о механических свойствах пород.

Для решения многофакторных задач при обработке и анализе экспериментальных данных использовались эмпирические расчеты, основанные на математической обработке результатов экспериментальных исследований методами корреляционного анализа и математической статистики [22].

2.2 Результаты исследований в выработках, пройденных в массиве Зармитанской золоторудной зоны

Исследования проводились в выработках Зармитанской золоторудной зоны.

На рис. 2.2 (приложение 1) представлены графики смещений боковых пород. Как видно из рис. 2.2 (приложение 1), влияние очистного забоя на эту выработку начинало сказываться на расстоянии около 20 м от забоя, но интенсивное влияние было практически только на сопряжении. При этом общие сближения почвы, кровли и боковых стенок не превышали 45-50 мм, а их скорости соответственно 7 и 5 мм/сут. В течение всего периода наблюдений штрек находился в рабочем состоянии, деформации элементов крепи не наблюдались.

На рис. 2.3 (приложение 1) приведены результаты наблюдений в восточном штреке. Наблюдения в этой выработке показали, что протяженность зоны опорного давления впереди очистного забоя достигает 60-70 м. Максимальные сближения кровли и почвы, а также боковых стенок, отмеченные на сопряжении выработки с лавой, составляют 350 мм. При этом скорости смещений, увеличивались по мере приближения очистного забоя к замерным станциям, на сопряжении штрека достигали максимальных значений 16-17 мм/сут, как для кровли и почвы, так и для боковых стенок. Однако, несмотря на это, за весь период наблюдений в этой выработке деформаций стоек крепи не отмечено. В непосредственной близости от очистного забоя на расстоянии 3-5 м имели место лишь прогибы верхняков по середине выработки. Сближение кровли и почвы на 50-55 % происходило за счет поднятия почвы.

На рис. 2.4 (приложение 1) представлены результаты наблюдений за смещением боковых пород в штреке на шахте Гужумсай. Как показали результаты наблюдений, наиболее интенсивные смещения боковых пород происходят впереди очистного забоя на расстоянии порядка 60 м. Увеличение скоростей смещений боковых пород в данной выработке начинает сказываться уже на расстоянии 30-40 м от очистного забоя. При этом скорости сближения кровли и почвы составляли 8-10 мм/сут, а боков - около 8 мм/сут и постепенно увеличивались по мере приближения рудного штрека к замерным точкам. Максимальные смещения кровли и почвы и боковых стенок, отмеченные на сопряжении штрека с лавой, имели примерно одинаковую величину, равную около 450 мм, а скорости смещений достигали 20-22 мм/сут. В отношении состояния выработки и деформаций элементов ее крепи можно отметить следующее. В период наблюдений 3-восточный конвейерный штрек находился в рабочем состоянии. На участке протяженностью 5-10 м впереди очистного забоя наблюдались прогибы верхняков. На этом же участке со стороны отрабатываемого столба были деформированы отдельные стойки. В данной выработке опускание кровли составило примерно 30-35 % от общей величины сближения кровли и почвы.

При проходке подготовительных выработок, как правило, по всей их длине устанавливают крепь одинакового сопротивления, рассчитанную на максимальное смещение, возникающее за весь период службы выработки.

Многочисленные наблюдения показывают, что при отходе очистного забоя от монтажной камеры крепь подготовительных выработок на определенном расстоянии практически не испытывает нагрузок от опорного давления отрабатывающей рудного штрека. Это объясняется тем, что до отхода очистного забоя на определенное расстояние на выработку еще не оказывает влияние сдвижение и обрушение всей вышележащей толщи пород. Наблюдения показали, что длина участка зависит от глубины работ и других горно-геологических факторов.

На рис. 2.5 (приложение 1) представлены результаты наблюдений за смещениями кровли и почвы, проведенных при отходе очистного забоя от разрезной печи. Глубина разработки на участке наблюдений составляла 300 м. Штрек был пройден в массиве сечением в свету 7,8 м² и закреплен деревянными рамами всплошную - 4 рамы/м. Как видно из графиков на рис. 2.5 (приложение 1), максимальные величины смещений пород кровли и почвы на участке протяженностью 150 м составили 88 мм, что примерно в три раза меньше, чем в аналогичных выработках в период развивавшегося сдвижения пород. В связи с этим представляется целесообразным при подготовке выемочных столбов на участке выработки, примыкающей к монтажной камере, на расстоянии 80-120 м устанавливать облегченные крепи, несущая способность которых в 2-3 раза меньше принятой для данной выработки.

Рассмотрим результаты наблюдений в подготовительных выработках нижнего слоя, пройденных в массиве при одновременном ведении очистных работ в слоях. Особенностью поддержания таких выработок является то, что при одновременной отработке слоев они будут находиться в условиях надработки их очистными работами по верхнему слою, причем расстояние по вертикали между верхним и нижним слоями очень мало и измеряется всего несколькими десятками сантиметров.

На рис. 2.6 (приложение 1) приведены графики сближений боковых пород и их скоростей. Графики изображают зависимости смещений боковых пород от расстояния. Штрек нижнего слоя был смещен на 10 м по восстанию по отношению к штреку верхнего слоя. Опережение очистного забоя верхнего слоя составило 60 м. Как видно из рис. 2.6 (приложение 1), влияние отработки верхнего слоя на этот штрек практически сказывается только на уровне его забоя. Величины сближения кровли и почвы к этому времени составляют всего 80 мм, а боковых стенок - 50 мм. По мере удаления от замерных станций очистного забоя в верхнем слое и приближения к ним очистного забоя в нижнем слое, т.е. в результате совместного влияния очистных работ в верхнем и нижнем слоях, смещения боковых пород резко возрастают и на сопряжении штрека с очистным забоем нижнего слоя, когда расстояние до забоя в верхнем слое составило 60 м, они достигают соответственно 600 и 300 мм. Максимальные скорости сближений на этом участке были равны: для кровли и почвы - 38 мм/сут, и для боковых стенок - 20 мм/сут. Таким образом, после прохода рудным штреком верхнего слоя замерных сечений и подвигания очистного забоя на 60 м смещения боковых пород возросли в 6-7 раз по сравнению со смещениями на уровне забоя верхнего слоя. Такой интенсивный рост смещений вызван очевидно тем, что после прохода рудного штрека верхнего слоя давление на выработку в нижнем слое формируется под влиянием двух факторов: обрушения пород в рудном штреке верхнего слоя и опорного давления от рудного штрека нижнего слоя. В рассматриваемой выработке сближение кровли и почвы в основном (60-70%) происходило за счет поднятия почвы. В течение всего периода наблюдений штрек находился в рабочем состоянии, хотя в нем имели место деформации элементов крепи, в частности, большинство верхняков было погнуто. На участке между очистными забоями постоянно производилась подрывка пород почвы штрека.

На рис. 2.7 (приложение 1) представлены результаты наблюдений за смещением боковых пород, расположенном на глубине 90 м от земной поверхности. Этот штрек так же как и в предыдущем случае был смещен на 10 м по восстанию относительно штрека в верхнем слое. Расстояние между очистными забоями в слоях составило 30 м. Результаты наблюдений свидетельствуют, что сближение кровли и почвы, а также боковых стенок начало интенсивно расти в штреке впереди очистного забоя в верхнем слое на участке 10-15 м. На линии забоя скорости смещений кровли и почвы составили около 20 мм/сут, а боковых стенок - 15 мм/сут и продолжали увеличиваться по мере приближения к замерным сечениям. Максимальные скорости сближения кровли-почвы и боковых стенок, отмеченные непосредственно на сопряжении штрека с рудным штреком, достигали совместно 55 мм/сут и 34 мм/сут. Несмотря на большие величины смещений кровли и почвы (более 300 мм), деформации стоек крепи не наблюдались, так как их основная доля (200-250 мм) приходилась на пучение почвы.

На рис. 2.8 (приложение 1) приведены результаты наблюдений, который был пройден на глубине 106 м от земной поверхности.

Штрек был смещен на 10 м по отношению к штреку верхнего слоя. Опережение рудного штрека верхнего слоя составляло 50 м. Как видно из рис. 2.8 (приложение 1), влияние временного опорного давления на данную выработку начало сказываться на расстоянии 80-90 м впереди забоя рудного штрека верхнего слоя. Наиболее интенсивный рост сближений кровли и почвы и боковых стенок зарегистрирован на участке от 10-20 м впереди до 40-50 м позади очистного забоя верхнего слоя, т.е. у сопряжения выработки с лавой нижнего слоя. При этом скорости смещений пород начинают резко увеличиваться в интервале 20-25 м позади надрабатывающей рудного штрека и на сопряжении штрека с очистным забоем составляют для кровли-почвы 36 мм/сут. и для боков - 42 мм/сут. Смещения кровли и почвы на этом участке достигают 1140 мм, а сближения боков - 1200 мм.

Вертикальные деформации крепи в данной выработке увеличивались при проходе очистного забоя верхнего слоя над замерной станцией и на расстоянии 30-40 м позади его, т.е. в непосредственной близости (5-10 м) от забоя рудного штрека нижнего слоя крепь исчерпала свою податливость и разрушалась: интенсивно деформировались верхняки, несмотря на их усиление рядом стоек под прогоны. На этом же участке наблюдались деформации боковых стоек. В зоне интенсивного влияния очистных работ постоянно производилась подрывка пород почвы.

Основные выводы

1. Подготовительные выработки, пройденные в массиве рудного штрека, больших деформаций крепи не претерпевают и находятся в устойчивом состоянии.

2. Подготовительные выработки, пройденные по верхнему слою в условиях трудно- и среднеобрушающихся пород кровли в ходе их эксплуатации, отличаются удовлетворительным состоянием. Установленные максимальные величины смещений пород кровли, почвы и боковых стенок примерно одинаковые и не превышают 450 мм, что не приводит к разрушению металлических арочных крепей, установленных в них.

3. Требования к схеме вскрытия и выбор сечений вскрывающих выработок для месторождения Гужумсай

3.1 Выбор способа вскрытия методом вариантов

Суть выбора способа вскрытия методом вариантов заключается в следующем. Намечаются все возможные схемы и варианты вскрытия конкретного месторождения и из них отбираются два или три максимально удовлетворяющих техническим и экономическим показателям. Из отобранных вариантов на основании сравнения технико-экономических показателей выбирают наиболее целесообразный [23].

Разные варианты вскрытия отличаются объемами строительных работ, величиной капитальных вложений на протяжении времени строительства рудника, временем строительства рудника, годовыми эксплуатационными расходами. На стадии технико-экономической оценки способа и схемы вскрытия месторождения эффективный вариант следует устанавливать расчетами по приведенным затратам c_пр:

, сум/т, (3.1)

где Э - годовые эксплуатационные расходы, тыс. сум.; Е_н - нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений (Е_н = 0,15); К_д - дисконтированные капитальные затраты тыс. сум.; А - производственная мощность рудника, тыс. т/год.

Так как способ вскрытия в значительной мере зависит от производственной мощности рудника, она должна быть определена предварительно (если не является обусловленной заданием) [23, 24].

Общая схема расчетов при выборе варианта вскрытия месторождения или его части заключается в следующем:

1. Определяется производственная мощность рудника.

2. Намечаются все возможные варианты вскрытия и из них отбираются два или три наиболее целесообразных.

3. Производится составление схем намеченных вариантов вскрытия: для каждого варианта строятся разрез в крест простирания месторождения (или проекция вскрывающих выработок на вертикальную плоскость)

и план откаточного горизонта.

4. Определяются сечения всех вскрывающих выработок.

5. Рассчитываются капитальные затраты для каждого варианта вскрытия.

6. Если вскрытие производится в два и более этапов, то капитальные затраты второго и последующих этапов дисконтируются.

...