ГЕОТЕХНОЛОГИЯ: ПОДЗЕМНАЯ, ОТКРЫТАЯ, СТРОИТЕЛЬНАЯ


ISSN 0536-1028 (Print) ISSN 2686-9853 (Online)

Смирнов Олег Юрьевич

УДК 622.833.5
DOI: 10.21440/0536-1028-2019-5-14-20

Смирнов О. Ю. Исследование условий применения систем разработки месторождений с закладкой в различных горно-геологических условиях // Известия вузов. Горный журнал. 2019. № 5. С. 14–20. DOI: 10.21440/0536-1028-2019-5-14-20

Введение. Развитие подземной добычи руд в перспективе связано с переходом горных работ на большие глубины. В этих условиях весьма актуален вопрос повышения эффективности горного производства путем снижения объемов применения цемента при закладочных работах. Цель исследования. Представлены результаты научно-исследовательской работы, выполненной с целью исследования условий применения систем разработки с закладкой в различных геологических условиях с учетом морфологии рудных тел, характера поля природных напряжений и литологической неоднородности массива.
Методика исследования. Проведение исследований осуществлялось с учетом следующих положений. Закладочный массив рассматривался, во-первых, как геологическая конструкция, несущая нагрузку под влиянием сил горного давления, во-вторых, как технологическая конструкция, ограждающая очистное пространство от возможных обрушений пород и материала закладки и связанных с ними нарушений технологии очистных работ и разубоживания рудной массы, а также как средство погашения образованных в горном массиве пустот.
Анализ результатов. На основе полученных результатов разработаны рекомендации по условиям применения систем разработки с закладкой в различных горно-геологических условиях. В условиях пологого и наклонного падения рудных тел мощностью до 10 м закладочный массив выполняет преимущественно функцию геомеханической конструкции, воспринимающей нагрузку от веса пород подработанного массива, что значительно снижает величину и скорость оседания подработанного массива. В этих условиях требования к прочности закладочного массива минимальны, что расширяет область применения малопрочной закладки. Применение твердеющей закладки рекомендуется только в условиях категории «удароопасно». При крутом падении рудных тел малой и средней мощности, а также глыбовых и пластообразных рудных тел любого падения и большой мощности область применения малопрочной закладки ограничивается преимущественно системами разработки с восходящим порядком отработки рудных тел.
Выводы. С учетом большого многообразия геологических условий рудных месторождений и возможностей выбора различных технологических вариантов систем их отработки следует руководствоваться следующим. В условиях категории «неудароопасно» и крутого падения рудных залежей следует отдавать предпочтение системам разработки с обрушением, а в условиях категории «удароопасно» и применения камерно-столбовой системы разработки для повышения устойчивости технологических целиков и долговременного поддержания подработанного массива в жестком режиме нагружения отработанное пространство рекомендуется заполнять гидравлической закладкой.

Ключевые слова: система разработки; морфология рудных тел; поле напряжений; горное давление; закладочный массив; малопрочная закладка; горный удар

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Бронников Д. М., Замесов Н. Ф., Богданов Г. И. Разработка руд на больших глубинах. М.: Недра, 1982. 292 с.
2. Требуков А. П. Применение твердеющей закладки при подземной добыче руд. М.: Недра, 1981. 172 с.
3. Коулинг Р., Аулд Г. Д., Мик Д. Л. Исследование устойчивости массива твердеющей закладки на руднике Маунт Айза // Разработка месторождений с закладкой: пер. с англ. М.: Мир, 1987. С. 284–303.
4. Krinitsyn R. V., Khudyakov S. V. Designing support for norrow rib pilars with subvertical fractures // Eurasian mining. 2017. No. 2. Р. 16–19.
5. Палий В. Д., Смелянский Е. С., Кравченко В. Т. Определение нормативной прочности твердеющей закладки // Горный журнал. 1983. № 3. С. 25–28.
6. Котенко Е. А., Порцевский А. К. Управление устойчивостью горного массива закладкой различного вида // Цветная металлургия. 1992. № 1. С. 7–9.
7. Нейдорф Л. Б. Практика закладочных работ на руднике Маунт Айза // Разработка месторождений с закладкой: пер. с англ. М.: Мир, 1987. С. 130–144.
8. Walker S. New Brunswick hoste the words largest rink mine // International Mining. 1988. October. P. 37–41.
9. Robertson B. E. Mechanized narrow vein mining at the Dome Mine, Timmins, Ontario // CIM Bulletin. 1986. Vol. 79. No. 885. P. 39–44.
10. Балах Р. В. Разработка месторождений с закладкой хвостами обогащения. Алма-Ата: Наука, 1977. 231 с.
11. Ямагуги У., Яматоми Д. О влиянии закладочного выработанного пространства на устойчивость массива горных пород // Разработка месторождений с закладкой: пер. с англ. М.: Мир, 1987. С. 474–485.
12. Зубков А. В. Закон формирования природного напряженного состояния земной коры // Литосфера. 2016. № 5. С. 145–150.
13. Смирнов О. Ю. Анализ механизма формирования удароопасности рудных месторождений // Маркшейдерия и недропользование. 2017. № 5. С. 41–44.
14. Смирнов О. Ю. Анализ условий разрушений пород в статической и динамической формах // Маркшейдерия и недропользование. 2014. № 5. С. 22–29.

Поступила в редакцию 1 марта 2019 года

УДК 622.272.5
DOI: 10.21440/0536-1028-2019-5-5-13

Валиев Н. Г., Беркович В. Х., Пропп В. Д. Исследование системы разработки горизонтальными слоями с гидрозакладкой и выемкой руды в нисходящем порядке под гибким перекрытием // Известия вузов. Горный журнал. 2019. № 5. С. 5–13. DOI: 10.21440/0536-1028-2019-5-5-13

Постановка задачи. Предложен новый вариант системы разработки горизонтальными слоями с гидрозакладкой и выемкой руды в нисходящем порядке под гибким подвесным перекрытием.
Цель работы. Исследовать возможность отработки крутопадающих рудных тел малой мощности системой разработки горизонтальными слоями с гидрозакладкой и выемкой руды в нисходящем порядке под гибким перекрытием.
Методология. Проведены лабораторные и аналитические исследования влияния влажности закладочного материала на его устойчивость, плотность, коэффициент внутреннего трения и, в конечном итоге, на величину нагрузки от части закладочного массива на гибкое перекрытие.
Результаты. Установлено, что разработанный способ послойной выемки под гибким перекрытием конструктивно несложен и применим при отработке крутопадающих рудных тел малой мощности в удароопасных условиях.
Выводы. Предложенная технология может быть использована при отработке крутопадающих рудных тел малой мощности в удароопасных условиях. Ее применение позволит повысить безопасность проведения очистных работ и отказаться от использования дорогостоящего и остродефицитного материала – цемента.

Ключевые слова: горизонтальные слои, нисходящий порядок выемки, гибкое подвесное перекрытие, гидравлическая закладка, физическое моделирование, криволинейная призма, влажность массива.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Трубецкой К. Н., Галченко Ю. П., Шуклин А. С. Высокоэффективная геотехнология комплексного освоения пологих и наклонных жильных месторождений // Горный журнал. 2018. № 2. С. 73–74.
2. Хайрутдинов М. М., Шаймярданов И. К. Подземная геотехнология с закладкой выработанного пространства: недостатки, возможности, совершенствование // ГИАБ. 2009. № 1. С. 240–250.
3. Коновалов А. П., Аршавский В. В., Хуцишвили В. И., Сорокина Л. Н., Анфиногенов С. В. Закладочные работы на подземных рудниках и перспективы их совершенствования // Горный журнал. 2001. № 7. С. 3–7.
4. Хомяков В. И. Зарубежный опыт закладки на рудниках. М.: Недра, 1984. 224 с.
5. Аксенов А. А., Гобов Н. В., Котляров В. В. Исследование геомеханического состояния гигроскопического массива при системах разработки с закладкой и с обрушением // Известия вузов. Горный журнал. 2010. № 2. С. 4–9.
6. Гобов Н. В., Котляров В. В., Осинцев В. А., Славиковский О. В. Изыскание рациональной технологии добычи гигроскопичных руд на Рубцовском полиметаллическом месторождении // Известия вузов. Горный журнал. 2009. № 3. С. 7–15.
7. Попов А. С., Шадрин М. А., Игнатьев А. П., Романовский П. А. Разработка бокситовых залежей глубоких горизонтов шахт СУБРА – пример инженерного искусства // Известия вузов. Горный журнал. 2004. № 2. С. 10–22.
8. Опыт отработки крутопадающего жильного месторождения: обзорная информация / В. Х. Беркович [и др.]. М.: ЦНИИцветмет экономики и информации, 1991. 49 с.
9. Thomas E. Gemented fill practice and research at Mount Isf. // Pros. Aust. Inst. Min. Met. 1971. No. 12. P. 33–51.
10. Слепцов М. Н., Азизов Р. Ш., Мосивец В. Н. Подземная разработка месторождений цветных и редких металлов. М.: Недра, 1986. 206 с.
11. Rasmusson D. G., Rugh G. M. Ramp=in=stop. An innovative approach to boosting productivity of mechanized cut-and-fill stoping // Engineering and Mining Journal. 1979. No. 8. P. 79–84.
12. Осинцев В. А., Беркович В. Х. Технология добычи полезных ископаемых с закладкой выработанного пространства. Екатеринбург: УГГУ, 2010. 131 с.
13. Барон Л. И., Логуцов Б. М., Позин Е. З. Определение свойств горных пород. М.: Госгортехиздат, 1962. 330 с.
14. Зенков Р. Л. Механика насыпных грунтов. М.: Машиностроение, 1964. 250 с.

Поступила в редакцию 8 апреля 2019 года

: Категория: ГЕОТЕХНОЛОГИЯ: ПОДЗЕМНАЯ, ОТКРЫТАЯ, СТРОИТЕЛЬНАЯ

УДК 622.322.8

DOI: 10.21440/0536-1028-2019-3-15-21

Введение. Актуальной является задача выявления основных тенденций развития средств механизированной добычи калийных руд, применяемых в условиях соляных месторождений России и стран СНГ.
Методология исследования. Выполнен анализ тенденций совершенствования проходческоочистных комбайнов для добычи калийно-магниевых солей. Приведены сведения об основных этапах развития проходческо-очистных комбайнов, применяемых при подземной добыче калийно-магниевых солей на рудниках Верхнекамского месторождения. Показано, что первые образцы выемочных машин выполнялись с шагающим ходовым оборудованием и роторными исполнительными органами, реализующими режуще-скалывающий способ разрушения калийного массива. Вследствие значительной динамической нагруженности приводов главных исполнительных органов и низких значений технической производительности данные машины были заменены на комбайны с пространственными планетарно-дисковыми исполнительными органами и гусеничным ходовым оборудованием. Описана конструкция комбайна ПКГ-1 (проходческий комбайн конструкции Я. Я. Гуменника). Приведены данные по проходческо-очистным комбайнам «Караганда-7/15». Изложена информация о достоинствах и недостатках комбайнов с планетарно-дисковыми исполнительными органами. Показаны этапы развития отечественных проходческо-очистных комбайнов «Урал». Выполнен анализ технических решений, применяемых в конструкциях зарубежных выемочных машин для добычи калийных руд. Приведены данные о результатах опытно-промышленной эксплуатации комбайнов 900А «Мариетта» производства компании Sandvik на рудниках Верхнекамского месторождения калийно-магниевых солей.
Результаты исследования. Определены основные тенденции развития современных проходческо-очистных комбайнов для добычи калийных руд.
Выводы. Показано, что проходческо-очистные комбайны «Урал» являются наиболее адаптированными добычными машинами для горно-геологических и технических условий калийных рудников России и стран СНГ.

Ключевые слова: проходческо-очистной комбайн; калийная руда; этапы развития; анализ технических решений; тенденции развития.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Shishlyannikov D. I., Chekmasov N. V., Trifanov M. G., Ivanov S. L., Zvonarev I. E. Substantiation of the rational method to control the operating and technical-condition parameters of a heading-andwinning machine for potash mines // Journal of Machinery Manufacture and Reliability. 2015. No. 44 (3). P. 283–287.
2. Старков Л. И., Земсков А. Н., Кондрашев П. И. Развитие механизированной разработки калийных руд. Пермь: ПГТУ, 2007. 522 с.
3. Пинский В. Л. Развитие техники и технологии добычи калийных руд в России // Горный журнал. 2007. № 8. С. 13–17.
4. Бреннер В. А. [и др.]. Режимы работы комбайнов для добычи калийных руд. М.: Недра, 1978. 216 с.
5. Архангельский А. С. Проходческий комбайн конструкции Якова Гуменника. М.: Углетехиздат, 1956. 57 с.
6. Семенов В. В. Обоснование и выбор параметров исполнительных органов проходческо-очистных комбайнов нового поколения для добычи калийных руд: дис. … канд. техн. наук. Тула, 2011. 219 с.
7. Комбайн проходческо-очистной «Урал-20Р»: руководство по эксплуатации. Копейск: КМЗ, 2006. 279 с.
8. Уголкин С. И., Петров В. П. Организация технического сервиса горно-шахтного оборудования производства ОАО «КМЗ» // Горное оборудование и электромеханика. 2008. № 8. С. 50–53.
9. Компания Sandvik Mining and Construction подписала контракт с ОАО «Уралкалий» о поставке горных комбайнов. URL: http://mining-media.ru/ru/article/podzemmash/273-kompaniya-sandvikmining-and-construction-podpisala-kontrakt-s-oao-uralkalij-o-postavke-gornykh-kombajnov (дата обращения 12.12.2018).
10. Мариетта для «Уралкалия». URL: https://www.newsko.ru/articles/nk-301520.html (дата обращения 12.12.2018).
11. Zvonarev I. E., Shishlyannikov D. I. Efficiency improvement of loading of potassium ore by means of “Ural-20R” heading-and-winning machine // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2017. No. 87 (2) / 022055.
12. Trifanov G. D., Shishlyannikov D. I., Lavrenko S. A. Assessment of URAL-20R machine use efficiency while developing potash salt fields // ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences. 2016. No. 11 (9). P. 5722–5726.

: Категория: ГЕОТЕХНОЛОГИЯ: ПОДЗЕМНАЯ, ОТКРЫТАЯ, СТРОИТЕЛЬНАЯ

УДК 622.232.8

DOI: 10.21440/0536-1028-2019-4-5-11

Кузнецов Д. В., Косолапов А. И. Обоснование параметров горнотехнической системы карьера для разработки Олимпиадинского золоторудного месторождения // Известия вузов. Горный журнал. 2019. № 4. С. 5–11. DOI: 10.21440/0536-1028-2019-4-5-11

Введение. В статье рассмотрены техника и технология ведения открытых горных работ на самом крупном в России золоторудном карьере «Восточный» с годовой производственной мощностью по руде до 15 млн т/год при глубине до 840 м.
Методология исследований. Приведены понятия технологического комплекса и горнотехнической системы карьера. С учетом этого предложена блок-схема, определяющая состав исследуемого объекта. На основании обобщения данных практики и опыта проектирования представлены особенности комплектования горнотранспортного оборудования и определения ключевых параметров горных работ.
Результаты и выводы. Приведены результаты оценки применения конвейерных систем для транспортирования вскрышных пород, а также дистанционно управляемых буровых станков, экскаваторов, автосамосвалов и бульдозеров в глубинной рудной части карьера. Проанализировано состояние горных работ. На примере схем показано изменение пространственных положений карьера и его размеров. Установлено, что для экономической эффективности конвейерного транспорта объем перевозимых вскрышных пород должен составлять не менее 50 % от общего календарного значения. При этом дробильный комплекс и перегрузочный пункт можно разместить на борту карьера на глубине 50 м от поверхности. Целесообразность применения систем дистанционного управления оборудованием оценена по возможности разрабатывать уступы с увеличенным углом откоса в глубинной рудной зоне карьера. Такое решение позволяет снизить максимальные годовые объемы вскрыши или при их почти неизменном значении повысить годовую производственную мощность по руде до уровня 15 млн т/год.

Ключевые слова: технологический комплекс карьера; горнотехническая система карьера; суровые климатические условия; глубина карьера; расстояние транспортирования горной массы; производственная мощность по руде; производительность по горной массе.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Ржевский В. В. Открытые горные работы. Технология и комплексная механизация. М.: Либроком, 2010. 552 с.
2. Ржевский В. В. Горные науки. М.: Недра, 1985. 96 с.
3. Трубецкой К. Н., Каплунов Д. Р. Горное дело: терминологический словарь. М.: Горная книга, 2016. 635 с.
4. Market analysis and forecast loading & haulage equipment. The Parrker Bay Company, December, 2015. 129 p. 5. Подэрни Р. Ю. Мировой рынок поставок современного выемочно-погрузочного оборудования для открытых горных работ // ГИАБ. 2015. № 2. С. 148–167.
6. Кузнецов Д. В. Обоснование технологических комплексов горнотранспортного оборудования для открытой разработки рудных месторождений в суровых климатических условиях: дис. … канд. техн. наук. Красноярск, 2015. 150 с.
7. Burt C. Equipment selection for surface mining: a review // Interfaces. 2014. No. 44(2). P. 143–162.
8. Burt C., Cacceta L. Equipment selection for mining: with case studies. 2018. 155 p.
9. Runge I. Economics of mine planning and equipment selection // Mine Planning and Equipment Selection (MPES). 2010. P. 93–100.
10. Васильев М. В. Транспорт глубоких карьеров. М.: Недра, 1983. 295 с.
11. Яковлев В. Л. Транспорт глубоких карьеров. Состояние, проблемы, перспективы // Горное дело. 2013. № 1. С. 11–18.
12. Кузнецов Д. В., Косолапов А. И. Оценка целесообразности перехода на новые комплексы обо- рудования при доработке глубоких карьеров // Известия вузов. Горный журнал. 2018. № 4. С. 4–11.

Поступила в редакцию 27 февраля 2019 года