автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.02, диссертация на тему:Совершенствование технологии и установление параметров разработки мощных пологопадающих рудных месторождений (на примере Джезказганского месторождения)

.стр.

ВВЕДЕНИЕ

1. ОСОБЕННОСТИ РАЗРАБОТКИ МОЩНЫХ ПОЛОГОПШЮЩХ РУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

1.1. Анализ технологии разработки и степени извлечения . руд пологопадающих мощных месторождений

1.2. Горногеологическая-характеристика и анализ технологии . разработки Джезказганского месторождения

1.3. Выводы

2. МЕТОДИКА ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ И'ОПТИМИЗАЦИИ ПАРАМЕТРОВ СИСТЕМ РАЗРАБОТКИ

2.1. Методологический подход к проведению исследований

2.2. Исследование факторов, влияющих на степень извлечения руд и показатели эффективности разработки пологих;. . залежей

2.3. Исследование уровня потерь руды.на днище камерно-. . целиковой системы разработки

2.4. Анализ методов оценки эффективности,систем разработки . и установления параметров

2.5. Рекомендуемая методика оценки эффективности.систем . разработки и установления, параметров.

2.5.1. Методика.оценки систем разработки . бб

2.5.2. Методические основы.оптимизации.параметров систем разработки . . *.

2.6. Выводы.

3. УСТАНОВЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ'ТЕХНОЛОГИИ РАЗРАБОТКИ ПОЛОГИХ ЗАЛЕЖЕЙ

3.Г, Оптимизация параметров очистной камеры при камернот-целиковой системе разработки с закладкой . •

3.2. Обоснование параметров по фактору устойчивости . элементов днища

3.3. Оптимизация производительности выемочного участка при системе разработки с закладкой

3.4. Установление оптимальной мощности слоя.при камерно . целиковой системе разработки

3.5. Исследование и уточнение конструктивных элементов . камерно-целиковой системы разработки.

3.6. Выводы.

4. УСТАНОВЛЕНИЕ НАУЧНО-ОБОСНОВАННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ИЗВЛЕЧЕНИЯ РУДЫ ПРИ-РАЗРАБОТКЕ МОЩНЫХ ПОЛОГИХ ЗАЛЕЖЕЙ.

4*1. Обоснование рационального уровня потерь руды . . . .*

4.2. Установление нормативного уровня потерь руды для. . панельно-столбовой системы разработки. . . *

4.3. Реализация .и экономическая.оценка результатов. . исследований.

4.4. Выводы. . . . J

Актуальность темы. "Основными направлениями экономического и социального развития СССР на I98I-I985 годы и на период до 1990 года" и постановлением Совета Министров СССР от 1.12-1978 №984. "0 дополнительных мерах по усилению охраны недр и улучшению использования природных ресурсов" поставлены задачи дальнейшего совершенствования технологии разработки месторождений полезных ископаемых в целях рационального использования богатств недр. . . . . .

Ана ли з. пра ктик и ра зр аб отк и р удных - мес т ороаде ний пока з ывает; что общий уровень потерь.полезного ископаемого за последние два-яри десятилетия - не только не снизился,но даже имеет тенденцию дальнейшего роста. Ежегодный экономический ущерб от потерь полезных ископаемых; по данным академика М.И.Агошкова; составляет около 2 млрд.,рублей*. .- . . .

--------Пак,, общие потери .руды-в.условиях-подземных рудников Джезказгана, -где-преимущественно-применяются варианты камерно-столбовой - системы,разработкиг. достигли„35. Причина - столь высоких потерь, руды заключается .в недостаточной .изученности комплекса природных,технологических;.технико-экономических -факторов^их взаимозависимоетей,.что.обуславливает.недостаточно обоснованный выбор систем разработки, несоответствие параметров конструктив-. ных.элементов системы-и .показателей.извлечения полезного ископаемого условиям .разработки*' -Поэтому вопросы- повышения полноты из^ влечения полезных ископаемых , из- недр на .основе оптимизации, параметров разработки- и. научно-тоб основанного. уровня потерь и разубоживания .руды является актуальной задачей. Целью .работ . .является.установление.закономерностей .влияния природных и технико-экономических факторов на параметры технологии и показатели извлечения руды, позволяющих разработать рекомендации по рациональному использованию запасов руд пологопадающих месторождений* . . .

Основная идея работы заключается в оценке, влияния параметров систем разработки; природных и технико-экономических факторов на полноту выемки запасов для обоснования рационального уровня показателей извлечения руды из недр

Основными .задачами диссертации .являются:- .

-тенденции развития систем разработки мощных пологопадающих месторождений.- -.

--------^исследование влияния-горногеологических и горнотехнических факторов, а также параметров технологии добычи на полноту извлечения руды; . .-. . . установление оптимальных параметров системы разработки с учетом фактора полноты извлечения руды и совершенствование конструктивных элементов; . . . . . . .

- уточнение критерия оценки систем:, разработки и.технико-экономического обоснования эффективного варианта выемки; . - .,

--научное обоснование рационального. уровня потерь руды, .Защищаемые научные положения, разработанные лично диссертантом^ новизна:. -.-.

- установлены, зависимости .изменения полноты-извлечения руды от природных и технико-экономических .факторов, отличающиеся.тем, что учтены особенности разработки.мощных пологих залежей.позволяющие определить отклонения фактических.потерь руды от проектных;5

-уточнена методика технико-экономической оценки систем разработки^ учитывающая полноту.извлечения рудыи.эффективность вариантов и-отличающаяся, тем что- в- ней учтены - показа тели доизвлечения временно неактивных запасов, которые оказывают влияние на обоснование уровня потерь руды в недрах?

- установленное основе выявленных закономерностей, экономически обоснованные показатели извлечения руды и оптимальные параметры.выемочных камер. - Достоверность научных положений, выводов.и рекомендаций обоснована: теоретическими и экспериментальными исследованиями в производственных условиях, на основании которых внедрены в производство рекомендации,-обеспечивающие безопасную^ более полную отработку пологихместорождений? сходимостью результатов-теоретических, исследований с .фактическими данными по внедрению в производство оптимальных параметров элементов.систем разработки,позволивших повысить полноту.извлечения-запасов руд и улучшить технико-экономические показатели'}■ использованием рекомендованных научно:-об основанных .показателей,извлечения руды из недр.в методическом-пособии (разделыХУ-У), утвераденном Минцветметом КазССР, Комитетом Госгортехнадзора КазССР и внедренном на рудниках Джезказгана. . . . . . Значение работы. Научное значение работа заключается в установлений-закономерностей влияния природных и технико-экономических, факторов на полноту извлечения полезных ископаемых из недр; которые дополняют принципы и методы рационального использования запасов месторождения. . Практическое значение заключается в использовании результа

II тов работы в разработанном Методическом пособии по нормированию показателей извлечения руды для условий подземных рудников . Джезказгана"(разделы 1У-У); применение которого позволяет повысить эффективность разработки, пологих залежей с - оптимальным уровнем выемки запасов из недрv Установленные оптимальные параметры технологии для. изменяющихся условий пологих залежей и усовершенствование элементов конструкции систем разработки/ также способствуют дальнейшему повышению, полноты извлечения запасов мощных пологопадающих месторождений,

Реализация выводов и рекомендаций работы/ Установленные параметры и усовершенствованные элементы камерно-целиковой системы разработки внедряются на подземных.рудниках горнр-металлургичес-кого комбината им, КЛ.Сатпаева, Уточненная методика оценки вариантов выемки.и обоснования параметров и показателей извлечения руды использованы при составлении-"Методического пособия по нормированию показателей извлечения.руды.для условий.цодземных рудников Джезказгана" (разделы 1У-У, стрД1-23). Методическое пособие утвервдено Минцветме.том КазССР и.Комитетом. Госгортехнадзора КазССР и внедрено на рудниках Джезказгана,5 Фактический экономии ческий. эффект составил 434 тыс.руб на одну панель, или 86,8 тыс.* руб. в год. . Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались-и получили одобрение на. научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава Карагандинского политехнического института (1978.,1983гг.); на научно-технических советах института.ДжезказганНИПИцветмет и Джезказганского горно-металлургического комбината им, К,И.Сатпаева (1978/.Д983гг,), на республиканских научно-практических.конференциях молодых, ученых и специалистов Сг, Актюбинск,4 1982г. и г .^Караганда Д983г.), на республиканской конференции "Научно-технические проблемы комплексного использования полезных ископаемых" (г.Джезказган, 1982г,-),'на технических совещаниях в. Минцветмете КазССР/ Комитета Госгортехнадзора КазССР/.в институтах ИПКОН АН CCCPj ВНЙПИГорцветмет МЦМ СССР (I98I;I982/1983гг.).

Полностью работа доложена на заседании кафедры "Разработка месторождений полезных ископаемых" Карагандинского политехнического института (г.Караганда,1984г.).

Публикация. По теме диссертации опубликовано 13 статей.

В.проведении исследований непосредственное участие принимал доцент,канд.техн.наук Б.Т.Беркалиев. . . . .

АВТОр выражает благодарность академику АН КазССР,проф., док т. техн. наук А.С.Сагинову и доценту, канд. техн. наук Б.Т.Берка-лиеву за постоянное внимание к.работе, ценные методические советы, научное руководство и консультации.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех разделов, заключения, списка литературы из 108 наименований и содержит 140 стр.машинописного текста,27 рисунков,13 таблиц и 20 стр.приложения.

4.4. Выводы

4.4.1. Установлены научно.обоснованные.уровни потерь руды, панельно-столбовой системы разработки, которые в зависимости от затрат на добычу и содержание металла составляют 10.17%. Колебание потерь руды обусловлено учитываемыми в расчетах затрат на выемку временно неактивных запасов. Результаты показывают,: что с увеличением затрат на. выемку более целесообразно применять систему с меньшими потерями.

4.4.2. Увеличение области применения систем с более полной выемкой при ус та нов ленных, в работе параметрах,1 способствует повышению полноты извлечения запасов пологих рудных залежей. Теоретические результаты и практические рекомендации использованы при составлении "Методического пособия по нормированию.показателей извлечения руды.для условий подземных рудников Джезказгана" в разделах 1У. ЛУ.; .

4.4.3. Экономический эффект от использования результатов исследований составил 434 тыс.руб на одну панель, или 86,8 тыс.руб в год.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе дано решение актуальной научной задачи - определение параметров и совершенствование элементов системы разработки, установление оптимальной области применении вариантов выемки, обеспечивающих полноту извлечения полезных ископаемых при эксплуатации пологопадающих рудных месторождений.

Основные научные и практические результаты, полученные в работе, заключаются в следующем: . I. Анализ опыта разработки полгопадающих месторождений показал, что высокие потери полезного ископаемого в недрах обусловлены:, недостаточной изученностью.комплекса взаимодействующих факторов;, несоответствием принятой системы разработки и параметров конструктивных элементов конкретным горногеологическим условиям; методами.оценки и выбора вариантов выемки, в которых не отражены особенности технологии разработки пологопадающих рудных месторождений. . .

2. Установлены закономерности влияния природных и технологических факторов на показатели извлечения и эффективность системы разработки. При этом наибольшее влияние.оказывают: из природных факторов - глубина разработки и мощность рудного тела, с увеличением которых потери возрастают до 35. .'.40$, а из технологических факторов - доизвлечение временно неактивных запасов, показатели выемки которых существенно влияют на суммарную эффективность варианта разработки, . . .

3. Предложена методика оценки систем; разработки и обоснования нормативов потерь руды, учитывающая влияние доизвлечения временно неактивных.запасов на общую .эффективность, выемки. Полученные зависимости с учетом рекомендованных уточнений, позволяют определить рациональные показатели извлечения руды по системе и снизить общий уровень потерь руды на 7.V.I0/£.

Установлены оптимальные параметры камерно-целиковой системы разработки, оказывающие влияние на величину потерь отбитой руды и технико-экономические показатели выемки. Полученные результаты по оптимизации следующие:

- ширина первичной камеры и расстояние между погрузочными заездами в зависимости.от содержания.металла в руде соответственно равны i = 9. .Им;» ^ = Ю.12м, что позволяет снизить потери руды с 17 до 10%; . . . . .

-рациональная производительность панели при оптимальном числе действующих камер,равном 4 составляет 0,5.0,55 млн.т;

-при мощности залежи более 22м рекомендуется деление залежи на подэтажи, что позволит снизить затраты на отбойку руды.

5. Усовершенствовано.днище камерно-целиковой системы разработки, позволяющий снизить объем подготовительно-нарезных работ в 1,3.1,5 раза и уменьшить потери.руды до 3.5^.]

6. Результаты исследовашй использованы при составлении "Методического пособия по.нормированию показателей извлечения руды для условий подземных рудников Джезказгана" (разделы 1У.У). Методическое пособие утверждено Минцветметом КазССР и Комитетом Госгортехнадзора КазССР и внедрено на рудниках Джезказганского горнометаллургического комбината с годовым экономическим эффектом 86,8 тыс.руб на одну панель*

1. А г о ш к о в М.И,,М.а л а х о в Г. М. Подземная разработка рудных месторождений. М.:"Недра",1966.-663с.

2. И м е н и т о в В. Р. Процессы, подземных горных работ при разработке рудных месторождений. М.:" Недра ",1978.-528с.

3. Бай. конур.ов 0. А. Классификация и выбор методов подземной разработки месторождений.5 Алма-Ата,"Наука КазССР"," 1969.-606с. . .

4. Б р о н. н и к о в Д. М., Замес о в Н. , К и р и -ч е. н к о Г. С., Б о г д а нов, Г. И. Основы технологии подземной разработки рудных месторождений с закладкой.М.!:"Наука"^ 1973.-198с.

5. Mecfatitied Ш-Cevef s/qoi/i#aif fy

6. M/ii/ip Марагше . , I72,i26,№3,c.i73-i79. . ,8. М я с ник о в В.К.,. Р у. д е н к о В. В. Применение твердеющей закладки при разработке рудных месторождений.^.: "Недра", 1964.-123с.

7. Сапа dim Mining and M/aeCur^icaC

8. Зи^еЛл 1970, №6 3, № 701, p. IOII. .1018.

9. Mar , to/per m/ies „№fierifl A/a^". 1972,126,№2,c.89.фЪ.1.. Механизация, работ на. рудниках Ma унт Айза Afi/lc/Z^m^/aii/ie ,1972,116,№Ю,с.427.437. . .

10. Canadian M/ii/if for/zaC ,1978,№5,p.48.62.

11. Отработка месторождений руд цветных металлов на больших глубинах.М.: ЦНИИцветмет. Обзорная информация, 1981.<~40с. Авт.: Смирнов А.А/, Пахомов А.С., Мезенцев К.Т., Семенов В.В. и др.

12. Обобщение и систематизация, практических данных.по системам разработки рудных месторождений. Отчет, шифр. ПР-I-I, номер гос.регистрации 7405513, руков. Именитов В.Р.-М. : 1978.

13. Д р. о б о т Б. П., К р у п е л е в В. И^, С а ф р о -но в В. Г. Особенности.развития систем разработки бокситовых месторождений Северного Урала. "Горный журнал", 1984,№2,с.18.20.

14. С.а т а но в П. И., Поливиец М.И./ Гуле-л и.т Н. М. Механизация производственных процессов на шахтах.-"Горный, журнал", 1984, №2, с.23.25. .

15. Е р о ф е е в . Н. П. Устойчивость целиков и потолочин на рудниках Джезказгана. Алма-Ата, "Наука КазССР", 1979.-94с."

16. Гулевич Г. Е. Камерная система разработки обширных пологих залежей различных полезных ископаемых.

17. А. с.! №142978. Бюлл. изобр. 1961,№12.

18. Основные варианты камерно-столбовой системы разработки в условиях Джезказгана. "Горный журнал",М.: ,1972,№П,с.22. ,-,23. Авт.: Урумов Т.М/, Сагитов Ж.С., Имангалиев А.И. и др.

19. Ерофеев Н. П. Оптимальные размеры охранных целиков при панельно-столбовой системе разработки.-В сб.трудов ИГД АН КазССР,т.56, АЛма-Ага, 1979, с.63.69.

20. Ерофеев Н.П. Исследование устойчивости выработанных пространств на шахтах Джезказгана.- "Горный журнал";1 М. 1971, №2, с.68.70, .

21. Б а й к о н у р о в 0. А. у К остюченко В. В.-, Мельников В. А. Совершенствование систем подземной разработки мощных.залежей Джезказгана. В сб. трудов КазПТИ, Алма-Ата, 1976, вып.1У, C.3.II. .

22. Перспективы применения систем разработки с закладкой . и. обрушением, в. условиях Джезказгана»-'Торный. журнал", 1972,№11, с.27. .30. Авт.; Урумов Т.М.,. Имангалиев. А.И.1, Кушеков Х.К. и др.

23. Г у л е в и ч Г. Е. Рациональный порядок расположения и оптимальные размеры поддерживающих целиков при камерно-столбовой системе разработки.- М.: "Гипроцветмет", 1959.1. X /и

24. Костюче.нко В. В. Способ разработки мощных пологих рудных залежей. А.с. №596714 (СССР). Бюлл.изобр.1979,№9/

25. Хамим олданов Б., Нуршабаев Б. А. К вопросу исследования потерь и разубоживания руды на подземных рудниках Джезказгана/- В кн.: Технология разработки месторождений полезных ископаемых.Вып.У1, Караганда. 1979,'сЛ45. .148.

26. Ерофеев Н. П. К.изысканию безопасных систем для дальнейшей разработки Джезказганского месторовдения. В журнале "Комплексное использование минерального сырья". Алма-Ата/19 79,1 №6, с.3.,.7.

27. Р ы ж о в В.А. Математическая статистика в горном деле. -М/:. "Высшая школа ",1973. -273с.

28. Б е р к а л и. е в Б. Т., X а мим о л д а нов Б. Н у р ш а б.а ев Б. А. Влияние временно.неактивных запасов на нормативы потерь руды при разработке месторождений/- В сб.трудов Кар.П1И, Караганда, .1981, с.27. .29/ .

29. Технико-экономическая оценка извлечения полезных ископаемых из недр./Под общей редак. чл.-корр.- АН СССР М.И.Агошкова. М., "Недра",1974.-312с.

30. А г 0 1 к о в М.И., К о з а к о в Е. М. О критериях эффективности при-решении горно-экономических задач.-"Горныйжурнал",1977,№1, c.3I.33. . .

31. Хере о н с к и й С. Б.Корзухина Р. И.

32. Г у л е в и ч .Г. Б. Обобщающий показатель экономической эффективности систем разработки;!-"Горный журнал",1970,№11,с. 18. .'.20. .

33. Г л е й з е р М. И.~ Экономическая, оценка систем разработки рудных месторождений.-"Горный журнал", 1969, №6,с.15.16.

34. С и н о п а л ь н и к о в К. Г. О рациональном использовании запасов полезных ископаемых на горнодобывающих предприятиях.- В- журнале. "Экономика и математические методы", "Недра", 1974, №6, c.II39.Д148. .

35. С и. н о п а л ь н и к. о в К. Г. О нормативах потерь и. плате-за сверхнормативные потери запасов.1- "Горный журнал",1973, Ш, с.51.57. .

36. Д у б ы н к н Н. Г.1, ТрегубовБ. Г. Подготовка блоков к очистным работам.-М,: "Недра", 1968.-149с. .— 72, Ш е*в я-к о в JI.-Д. Основы-теории проектирования угольные шахт, -JI.:"Углетехиздат", 1950.-333с. . .

37. Подземная разработка-рудных месторождений. Сб.трудов ИГД МЧМ. СССР.; Свердловск, 1969,. вып.22,194с.

38. В о р щ Ком п а н. и е„ц В. .И. Механика горных пород, массивов и горное давление.-М.,1968.

39. Е р ж а н о в I, С., Сатинов А. С.у Векс л е р Ю. А. Расчет устойчивости.горных выработок, подверженных большим деформациям, "Наука КазССР", Алма-Ата, I973.'-I76c.

40. Ерофеев . Н. П. Прогнозирование устойчивости горных выработок.'-Алма-Ата, "Наука КазССР", 1977.-81с.

41. Зенкевич 0. К., Ч а н г И;! Метод конечных, элементов в теории сооружений и в механике сплошных сред. М.: "Недра", 1974.-239с. .

42. Методические указания по решению плоской задачи теории упругости методом конечных элементов.-М.: Труды ВНИМИ, 1973.-83с.

43. Веке л е р Б.А., Т у т а н о в С. К. Расчет больших деформаций ползучести и разрушения горных пород вогруг выработок. В журнале "Прикладная механика", Киев, 1983,с. 108. .<.110.

44. Б а й к о н у .р о в 0. А. К вопросу выбора. технических средств механизации горных работ ."-В,. кн.: Проблемы разработки полезных ископаемых. Алма-Ата, 1972, с.56.60;

45. Беркалие в Б. Т.- Вскрытие рудных месторождений, Алма-Ата, "Наука КазССР", 1971.Л75с.

46. А т л ас И. Е. Математико-статистические и экономические расчеты в горном деле-.*- М/: "Недра", I97I.-I76c.

47. Б е р к а л и е в Б. Т., Б о р г е р В. Г. , Д е н и -сов В. В.1 Определение высоты подэтажа при разработке жильных месторождений*-В кн. : .Технология разработки месторождений полезных ископаемых. Караганда/1977,C.26//.28.

48. Т р. е г у б о в. Б. Т., А к а.е в.Н. С., Т р у ф о -.к и н Н. Б.' Эффективность отбойки скважинами малых диаметров. Новосибирск, "Наука"/ СО.АН СССР, 1979.-96с. :

49. Сену, к В. М.,.См и.р. н ов. А. А. 0. рациона ль ном: диаметре скважин.при. отбойке крепких.руд.- В.кн. г Подземная, разработка рудных месторождений. Свердловск,1969,с.56. .58/ (тр.ИГД1. ШШ СССР);.

50. Iy л ь ,м и н Б.М;, Л я м и н. В. П., Д о л м ат о в А. П. Определение насыщенности обрушаемого слоя руды взрывными скважинами при.веерном их.расположении.- Тр. ИГД МЧМ СССР, Свердловск, 1968, вып. 22, с. 70.73.

51. Проект оптимизации схем расположения веерных скважин.-"Экспресс-информация", серия горнорудная промышленность, 1972, №3, с.Ю. .17.

52. ЮЗ. Б е р к а л и е в Б. Т., Н у р ш а б а е в Б. А., X а м и м о л д а н о в Б. Совершенствование, системы разработки с закладкой выработанного пространстваВ кн.: Проблемы повышения эффективности и безопасности разработки полезных ископаемых.1

53. Караганда, 1980, с.17.20. .

54. Замесов Н. Ф. Научные основы разработки, полого-падающих, залежей, высокоценных руд на больших глубинах.-М2; 1979. Автореферат дисс; докт.техн.наук.:.

55. Б е к т ы б а е в А. Д. . Экономический ущерб- от потерь полезных ископаемых при добыче. В журнале "Комплексное использование, минерального сырья". "Алма-Ата, "Наука КазССР, 1983, №3, С.3.7.", . .

56. Хамим о л д а н о. в Б. Предельный уровень потерь руды для панельно-столбовой системы разработки;1- В кн.: Технологические схемы, разработки полезных ископаемых. Тр. Кар.ПТИ, Караганда, 1983, с.46.;.49.