автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.03, диссертация на тему:Исследование технологии разработки наклонных рудных залежей с целью снижения потерь и засорения руд (на примере месторождения магнезита)

. п г, 4 ч У

: „• I ! > ) 1 V» »■>

'ЧЧ V '

"Ш1:СХЕГСТБУ ПРОШЦЯШПЮСТИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ИНСТИТУТ ГОРНОГО ДЕДА

На правах рукописи удк 622.271. а са иа 364.;

БИНОМОВ Валерий Павлович

КСЖЛЕДСЙАЗВСВ ТЕХНОЛОГИИ РАЗРАБОТКИ НАКЛОННЫХ РУДШХ ЗАЛЗЗЯЯ С ЦЕЛЬЮ СУЖЕНИЯ ПОТЕРЬ И ЗЛССРЕЗЗ'.Я РУД (НА ПГИЗЙЗ>Е МЕСПОРОВДШИЯ »'АГНЕЕИТА)

Специальность 05.15.03 Открытая разработка кгстороадений полэзньк ж«лтае*а>а

Автореферат

Д1гссэртацяи на соискание ученой степени 1сандидата технических наук з форш научного доклада.

Екатеринбург - 1992

Работа выполнена в Уральском ордена Трудового Красного Знамени горном институте им.В.В.Вахрушева

Научный руководитель - лауреат Государственной премии СССР,

доктор технических наук, профессор В.С.Хохряков

Официальные оппоненты: лауреат Государственной премии СССР,

доктор технических наук, профессор ' В.Г.Зотеев

кандидат технических наук, старший научный сотрудник А.В.Гальянов

Ведущее предприятие - институт "Уралгипроруда"

Защита состоится 1992 г. в /3 часов

на заседании специализированного с^зета К 141.06.01 при Институте горного дела Шнпрома РФ по адресу: 620219, г.Екатеринбург, ГСП-936, ул.Мамина-Сибиряка,58.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенных печатью, просим направлять в адрес Совета

Автореферат разослан " 3 " ¿Ы^-^гЛ/¿-¿-^ 1992 г.

Учёный секретарь Специализированного совета канд.техн.наук

Б.Г.Киенко

-ртацин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Снижение потерь и засорения руд яй -ляется одной из важнейших проблем разработки месторождений по -лезных ископаемых. Особенно большое значение эта проблема име -ет для Саткинского месторождения магнезита, являющегося сырье -вой базой комбината "Магнезит" и единственным в стране по -ставщиком дефицитных магнезитовых руд. В настоящее время при эксплуатации карьеров месторождения, представленного маломощ -ными наклонными пластообразными залежами, выход руд, засорен -них более чем на 2% пустыми породами и требующие:, обогащения, составляет около 40% от погашаемых балансовых запасов, безвоз -вратные потери достигает 300 тыс.т. в год; Проблему дефицита магнезитовой продукции,- а также эффективности горных работ можно частично решить, если создать услоеия для снижения потерь й засорения руд на стадии добычи, чему до последнего времени не уделялось должного внимания.

Целью работы,является исследование и разработка экономи -чески целесообразной технологии отработки наклонных рудных месторождений, обеспечивающей снижение потерь и засорения полезного ископаемого.

Идея работы заключается в утверждении и доказательстве того обстоятельства, что снизить потери и засорение магнезитовых руд и установить экономически целесообразное соотношение между этими показателями «окно на основе применения рациональной конструкции рабочей зоны в карьере и её развития, а также способов отработки приконтактных зон.

'Методами исследования являются анализ и обобщение теорети -ческих данных, производственный эксперимент, корреляционный анализ, экономико-математическое моделирование, технико-экономическое срарнение' вариантов и применение ЭВМ.

Научные положения, выносимые на защиту;

1. При определении способа вскрытия месторождения и порядка развития горных работ в карьере помимо общепринятых факторов должны учитываться потери и засорение руд и влияние положения фронта относительно залегания рудного пласта на показатели бу-' ровзрывных и Еыемочно-погрузочных работ.

2. Технологическую схему горных работ при применении опережающих траншей для отработки контактов "руда-порода" следует принимать с учетом величины опережения вскрышных работ, высоты ра -

бочей зоны,, а также с учетом влияния углов падения залежей на показатели"буро-взрывных и выемочно-псгрузочных работ.

. 3. Регулирование потерь и засорения магнезитовых руд при согласном залегании рудного тела и положении откоса забоя при углах падения рудных тел 60-90° следует производить путем раз -дельного взрывания;вертикальных скважин, а при углах падения менее 60° - за счет изменения конструктивных и рабочих параметров экскаваторов (длины и угла наклона стрелы, длины стрелы и угла наклона лобовой части ковша к продолжению рукояти).

Обоснованность к достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждена:

- учетом большого числа определяющих факторов и отражением их в математических моделях;

- результатами промышленных экспериментов, выполненных в. необходимом объеме;

- положительными результатами внедрения разработанных предложений на карьерах Саткинского месторождения магнезитов.

Новизна научных результатов исследований заключается в том, что впервые:

1. Установлена закономерности формирования потерь и засорения руд при разработке маломощных наклонных залежей при валовой отработке со взрыванием в зажатой среде в зависимости от параметров рудных тел и направления выемки.

2. Установлено влияние селективной Еыемки на оптимальное направление развития горных работ и порядок отработки пласто -образных залежей при различной мощности'и углах падения рудных тел,'

3. Исследованы и установлены условия перехода с продольной системы разработки на поперечную в действующем карьере с учетом показателей буро-взрывных, выемочно-погрузочных работ и се-лекгивной выемки.

' 4. Доказана целесообразность применения вертикальных скважин для раздельного взрывания Е условиях Саткинского месторождения магнезита,

5, Установлена степень влияния рабочих параметров карьерных экскаваторов на высоту уступа при селективной выемке руд • и вмещающих пород,

Практическая ценность работы состоит в том, что на основании выполненных исследований разработаны:

- оптимальный порядок развития горных работ при отработке рудмг: п л ас т с о бр аз ных залете?!, ооеспеииза'оший наилучшие экономические показатели с учетом потерь и засорения;

- рекомендации по определение оптимальных параметров буро -взрывных и экскаваторных работ, обеспечивающих снижение потерь

и засорения руд;.

- технология отработки приконтакткых зон наклонных залежей большой мощности в действующем карьере, характеризующаяся улучпе-нием использования запасов недр и технико-экономических показа -телей буро-нзрыз!нх и нгешчно-погрузочных работ.

Реализация результатов работы. Результаты исследований по разработке методов снимания потерь и засорения магнезитовых руд проыли спктко-пссмкгленкые испытания и внедрены на карьерах горного управления комбината "Магнезит", а такяе на руднике Тэхин (КНДР). Фактический годовой экономический эффект от внедрения результатов исследований в промышленность составил 212,4 тыс.руб.

Алтзсбация работы. Диссертационная работа и отдельные её разделы были долс;-;екы на комбинате "Уагнезит", в Бакальском РУ, Уральском горном и Магнитогорском горно-металлургическом институтах, в институте Урачгипроруда, ВиОГЕМ, ЕостКО, на отраслевой конференции б. Министерства металлургии СССР "Эффективные технологии, способы и средства, обеспечивавшие требования к экологии при разработке уесторог-дения полезных ископаемых" (1950 год).

Публикации. Результата исследований опубликованы з 9 ра -ботах.

ОСНОВНОЕ СО ЛЕЕ?. АННЕ РАБОТЫ

В работе псоанализиповакы способы ведения горных работ при добыче магнезитовых: руд на карьерах Саткинсного месторождения, а также приведен краткий обзор литературных источников по проблеме потерь и засорения полезных ископаемых при открытой добыче различных руд.

Анализ литературных источников показал, что исследования по проблемам повкиения полноты извлечения и качества Еыемки руд многочисленн. Большой вклад в решение проблемы потерь и засорения полезных ископаемых внесли советские учёные:, академики В.3.Ржевский, М.И.Аголков, доктора технических наук Я.М.Адига-мов, А.И.Арсентьев, П.П.Бастан,Н.В.Бунин, Ф.Г.Грачев, Г.Г.Ломоносов, Г.В.Секисов, И.А.Тангаев, кандидаты технических наук Б.Н.Еайков, А.Н.Еангараев, В.В.Иарин и многие другие.

Селективная выецка получила широкое распространение на Магнитогорском, Соколовском, Сибайском, Учалинском, Канском, Бакаль-ских и других карьерах. На этих и ряде других карьеров в качестве селективной выемки нашли применение специальные способы производства буро-взрывных, выемочно-погрузочных работ, использование вы-сокоманевревного автомобильного транспорта.

Однако, использование разработанных и апробированных спо -собов не обеспечило решения проблемы потерь и засорения в специфических горно-геологических условиях Саткинского ыесторовде -ния магнезита, потребовалось проведение теоретических исследований и производственных экспериментов.

Саткинское месторождение характеризуется:

- крупноблочными, вязкими,трудновзрываемыми породами; ■

- разнообразием условий залегания рудных залежей (колебание угла падения рудных залежей в пределах 25-90°, мощности рудных тел - 3-80 м, длины залежей - 100-200 м);

- большим количеством контактов "руда-порода, которые в массиве имеют более или менее четко выраженный характер;

- разносортностью руд;

- высокими потерями магьезита при обогащении из-за незначительного различия в физико-механических свойствах руд и вмещаю -щих пород.

Кроме того, горные работы на месторождении отличаются относительно большими масштабами и интенсивностью (годовой объем свыше 40 млн.т., скорость понижения работ 10-14 м/год).

В результате анализа условий залегания рудных залежей месторождения установлено, что частота появления углов падения 14-22° составляет 9,6%, 22-30° -.23,035, 30-38° - 32,2%, 38-46 - 11,9%, 4б-54°-9,6/5, 70-78 - 0,5%. На месторождении существует обратная корреляционная зависимость между мощностью рудных тел и углами их падения. Большая мощность ( > 50 м) рудных тел чаще встречается при малых значениях углов, и наоборот, небольшая мощность ( 50 м) - при крутых углах падения. Установлено, что при распространенном на карьерах комбината способе взрывания в зажатой среде происходит деформация*, массива (увеличиваются высота забоя и угол наклона рудного тела в сравнении с его первоначальным положением в массиве). Высота забоя увеличивается в среднем на 20-25?£, угол падения залежи в диапазонах значений 10-30° возрастает на 15-20??, 30-60° - на 8-155? и 60-80° - на 2-3%. Установленные с учетом всех этих особенностей зависимости позволяют прогнозиро-

Еать взличину потерь и засорения на месторождении с еысокой степенью точности.

Потери и засорение в условиях месторождений магнезита приводят к значительному экономическому ущербу. В частности, при увеличении засорения на 1% возрастает содержание окиси кальция в добываемом магнезите на 0,3^, оптовая цена его снижается на 10-2055. Поэтому даже незначительное засорение магнезита вмещающими породами требует его обогащения, что ведет к дополнительным потерям и увеличению затрат на производство товарной про -лукции.

Экономический ущерб от потерь и засорения при малых углах падения залежей достигает 2-3 рубля на I т добываемой руды.

Промышленными экспериментами и теоретическими исследованиями, результаты которых опубликованы в статье "Закономерность формирования потерь и разубоживания при отработке крутопадающих маломощных залежей" [I] .установлено, что основными регулируемыми факторами, определяющими ущерб от потерь и засорения, являются различие между углом падения залежии углом откоса уступа

ОС , а также Еысота уступа А . Эти факторы определяют основные пути снижения потерь и засорения:

- обеспечение согласованного положения в пространстве откоса забоя с контактами "руда-порода";

- совершенствование технологии отработки контактов'и оптимизация ее параметров.

ТЕХНОЛОГИЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ СОГЛАСОВАННОГО ПОЛОЖЕНИЯ . ОТКОСА ЗАБОЯ И КОНТАКТА "РУДА-ПОГОДА"

Согласование в пространстве откоса забоя и контакта "руда-порода" может быть обеспечено при соответствующем порядке раз -'вития горных работ на горизонте и в карьере.

Задачи определения оптимального порядка развития работ исходя из критерия рационального соотношения потерь и засорения характеризуются значительной в сравниваемых вариантах величиной и разновременностью затрат на разработку месторождений и на последующее обогащение добываемой сырой руды. В этих условиях наиболее объективным критерием выбора целесообразного способа селективной выемки является минимум дисконтированных затрат на добычу и обогащение полезного ископаемого при условии приведения

сравниваемых вариантов в сопоставимый вид по годовым объемам отрабатываемых запасов и восполнения теряемых при добыче и обогащении запасов за счет импорта из-за рубежа. На этой основе в статье автора "Исследование развития горных работ при разработке месторождений магнезита" (Огнеупоры,1990, - № 2, с.34-37) выявлено влияние селективной выемки на выбор направления развития горных работ и порядка отработки пластообразных залежей в различных горно-геологических условиях, определена область применения различных вариантов вскрытия и развития работ.

Установлено, что существенное влияние на дисконтированные затраты оказывает способ вскрытия, мощность и,особенно, угол падения рудного тела. Влияние угла паденияпри вскрытии со стороны висячего бока проявляется в зависимости от мощности залежи: при мощности до 40-50 м увеличение ^ ведет к повышению затрат, при большей мощности - к их уменьшению (рис.1,а). При вскрытии месторождения со стороны лежачего бока увеличение ^ ведет к росту затрат. Если не учитывать изменение потерь и разубоживания, то вскрытие со стороны лежачего бока обеспечивает меньшие затрата на вскрьплше работы. При этом эффективность вскрытия со стороны лежачего бока повышается с уменьшением угла падения рудного тела.

При учете потерь и засорения выводы становятся прямо противоположными. Вскрытие по лежачему боку целесообразно только при крутых углах падения (более 60°) и большой (50 м и более) мощности рудных тел (рис.1,6). 3 остальных случаях вскрытие по лежачему боку.залежи несмотря на благоприятный режим вскрышных и добычных работ оказывается неэффективным.

Дальнейшие исследования показали, что эффективность разработки при углах падения рудных тел менее 60° можно повысить за счет применения комбинированной системы разработки, т.е.путем перехода при определенной текущей глубине карьера с продольной системы разработки на поперечную. Это доказано промышленными экспериментами, приведенными на Степном карьере. Результаты 12 массовых взрывов показали, что при поперечных заходках более рационально используется энергия взрыва, значительно улучшаются показатели буро-взрывных работ и возрастает производительность экскаваторов (*габл.1).х'

см.статью Выломова В.П.,Церенщикова П.Т. "Влияние порядка отработки, месторождений магнезита на показатели буро-взрывных работ. и качество сырья" [2] .

Зависимость дисконтированных затрат на выемку руда и вскрыши (а); на выемку вскрыли, добычу и обогащение руды и компенсации потерь (б) от угла падения залеяи

Зуслей

50

45

а)

' 3

7

/

Зусл.ео.

55

50

\ / \\

\\ /

—V"

30

60 Аграфе 50

60

I _ тг = 25 ы, г - гпг = 75 м

---вскрытие по лежачему боку,

____ вскрытие по висячему боку

Р и с. I

а

Целесообразность применения комбинированной системы разработки зависит от мощности и угла падения 'залежи, а также 'от основных параметров карьера - его длины и конечной глубины (табл.2).

Таблица I

Сравнительные показатели вариантов развития горных работ на Степном карьере

Показатели Расположение заходки

относительно залежи

вдоль поперек

Выход негабаритных кусков, % 3,1 1,9

Расход взрывчатых веществ, кг/мэ 0,77 0,68

Выход горной массы с I м скважины, т 84 98

Коэффициент сближения скважин 1,0 1,2

Производительность экскаваторов, т/ч 236 290

Таблица 2

Область применения продольной (П) и комбинированной (К) системы разработки

Длина карьера по дну, м . Конечная глубина карьера, м Мощность рудного тела, м

25 50 75

У г О л падения, град.

•45 60 75 45 60 75 45 60 75

100 П К К п к К К п П

500 . 200 П П п П п •п П п П

300 П п п П п п П п П

. 100 К к К К к К К К К

1000 200 П к к П к п К п. п

300 П п п П п п П п п

100 К к к К к К К к К

1500 200 к к К К к ■ к К к к

300 п ■ к К п к п К п п

При отношении длины карьера к его глубине, равном 5 и менее, в любых горно-геологических условиях применение комбинированной систем разработки экономически нецелесообразно. При отношении длины карьера к его глубине, равном 5-7, целесообразность применения комбинированной систем! разработки зависит от горно-геологических условий месторождения. При небольшой мощности рудных тел . (10-30 м) комбинированная система разработки целесообразна при угле падения залежи 60°-90°. При средней мощности рудных тел (40-60 м) комбинированная система целесообразна при углах паде -ния 50-70°. Установлено, что при относительно большой мощности рудных тел (70 м и более) комбинированная система целесообразна при углах падения 30-50°. Если отношение длины карьера к его глубине превышает 7, то при любых условиях залегания целесообразна комбинированная система разработки.

Момент перехода с продольной системы разработки на поперечную зависит от коночной глубины карьера и угла падения рудного тела: с увеличением глубины карьера глубина перехода возрастает, а с увеличением угла падения рудного тела - уменьшается. Для глубины карьера 100 м ока составляет 25-30 м, для 200 м - 60-70 м, для 300 м - 90-110 м.

При большой мощности рудных тел и развитии горных работ от лежачего бока к висячему существенное снижение потерь и засорения руд может быть обеспечено за счет применения специальной технологии отработки контакта "руда-порода", экономическая целесообразность и условия применения которой обоснованы в работе автора "Исследование целесообразности применения опережающих траншей при селективной разработке месторождений магнезита" [6] . В этом случае горные работы, не доходя до контакта на некоторое расстояние, временно прекращаются. По мере подвигания работ на вышележащих уступах во вскрышных породах со стороны висячего бо-'ка проходится разрезная опережающая траншея, а оставшийся целик отрабатывается по направлению восстания контакта. При этом воз -можны два основных варианта ведения горных работ:

1. Последовательная отработка, при которой вначале прохо -дится траншея, затем отрабатывается целик;

2. Одновременная отработка, при которой обуривание и взрывание траншеи и целика производится параллельно, а выемочно-погру-зочкые работы ведутся поперечны!,га заходками по направлению восстания контакта.

В результате исследований установлено, что практически во всех возможных случаях применение опережающих траншей обеспё -чивает меньшие затраты по сравнению с затратами на валовую выемку. При углах падения залежи до 50-60° более целесообразно применение опережающих траншей с одновременной отработкой целика, при углах более 50-60° - с последовательной.

- ИССЛЕДОВАНИЕ СПОСОБОВ СНИЖЕНИЯ ПОТЕРЬ И ЗАСОРЕНИЯ ПРИ ОТРАБОТКЕ ШЖ0Н1АКГЮЙ. ЗОНЫ (СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ОТРАБОТКИ КОНТАКТОВ)

Снижение потерь и засорения при согласованном положении контактов, может быть достигнуто за счет применения раздельного взрывания и применения экскаваторов с увеличенными параметрами.

С целью выявления эффективности раздельного взрывания в условиях месторождений магнезита изучено влияние угла наклона взрывных скважин на угол откоса уступа.

Било проведено взрывание пяти опытных блоков на Карагайском, Центральном и Мельнично-Паленихинском карьерах. Расположение скважин в опытных Езрывах однорядное. Каждый блок был разбит на три участка. На одном участке скважины бурились под углом У - 60°, Н1 втором У = 75°, на третьем (Р = 90°. На каждом участке было пробурено по четыре скважины диаметром 200 мм.

В результате эксперимента установлено, что при данном диапазоне изменения угла наклона скважин он практически не оказывает влияния на угол откоса уступа и составляет в среднем 58-60° (рис.2). Расположение откоса уступа относительно линии последнего ряда скважин характеризуется величиной уходки с!н (рис.3). Средние значения уходки по верху уступа для В3 - 60°. составляют 3,4 м^для ¿Р = 75° - 3,1 и для ¿Р = 90° - 5,5 м; по низу для ¿Р = 60° - 2,7 м, для И> в 75° - 0,2 м и для & = 90° - минус 1,35 м. Применение наклонных скважин не уменьшает угол наклона уступов, а себестоимость их бурения в 3-4 раза выше, чем вертикальных. Поэтому в условиях месторождений магнезита потери и засорение при углах падения залежей 55-60° и более целесообразно регулировать путем раздельного взрывания вертикальных скважин при их определенном положении относительно контакта.

На основе полученных результатов разработаны паспорта буровзрывных работ , в которых приведены расстояния от устья скважин до контакта С (см.рис.З), обеспечивающие оптимальные значения потерь и засорения в различных горно-геологических условиях:

^Паспорта разработаны автором совместно с инж.Ковалевым М.Н.

Распределение углов откоса уступов при различном наклоне скважин

а) угол наклона скважин 60°, б) угол наклона скважин 90°.

Р и с. 2

Схема расположения контактов "руда-порода" и последнего ряда скважин при ££>/3

\тЛ

^ Р и с. 3. . с4

для висячего бока залежи и at >j3

С = ' heigo. -f-heCdgjs-ctoct) -t-d« ; ц)'

для висячего бока залежи и

C^hcioct doct) (2)

для лежачего бока залежи и

С =/7ctg<x - г/7 -/?*) dpji) ~ с/н; (3) .

для лежачего бока залежи и

С -hcigtx -he(-c/gj5) r dn, (4)

где hg -"высота треугольника вскрышных пород, включаемых, в рудную массу в процессе отработки, м.

Величину hi рекомендуется определять, исходя из экономически допустимого граничного коэффициента засорения магнезита пустой породой ^flr :

Л - (5)

jOr = U-t -С<* , (б)

1 6 о5

здесь ¿J, - оптовая цена магнезита, руб/т;

Саб"- себестоимость обогащения магнезита, руб/т;

- коэффициент извлечения магнезита при обогащении.

Потери и засорение при отработке залежей с углами падения менее 55-60° можно регулировать рабочими параметрами карьерных экскаваторов, шириной заходки и высотой уступа. Способ регулирования потерь и засорения за счет данных факторов изложен в статье автора "Исследование влияния параметров карьерных экскаваторов на высоту уступа при селективной отработке пластообразных залежей" .

Регулируемыми параметрами карьерных экскаваторов типа "прямая механическая лопата" являются длина и угол наклона стрелы, длина рукояти и угол наклона лобовой части ковша. Они определя-1 ют высоту зачистки контакта.

Высота зачистки контакта зубьями ковша h3 может быть определена кз условия:

Л, *(7)

Пз

где /?к , Нр - Еысота зачистки по условиям наклона лобовой части ковша и максимального радиуса черпания.

Н* = 6-С^/п созЧ-Ас£дъ+(6тЧлЯпсц-А)с£д(<*+№-5), (8)

Здесь В - высота расположения напорного вала, м;'

ах- соответственно, минимальный и максимальный ра -диус, описываемый зубьями коешэ относительно оси напорного Еала.м;

А - ширина экскаваторной заходки, м;

^ - угол наклона лобовой части ковша к продолжению рукояти,град;

3 - угол между лобовой частью ковша и контактом, обеспечивающий нормальный процесс черпания,град.

Решая совместно уравнения (8) и (9), получим зависимость для определения оптимальной ширины заходки, которая обеспечивает максимальное использование возможностей всех параметров экскаватора:

л-(- .——г-г™), (ю)

Зачистка контакта может также производиться пятой ковша. Высота зачистки в этом случае определяется по выражению типа (9).

При увеличении расстояния между осями пяты стрелы и напорного вала на I м высота зачистки увеличивается на 0,8-0,9 м, при увеличении угла наклона стрелы на 1° - на 0,05-0,1 м. Угол наклона лобовой части ковша ограничивается условиями разгрузки и не может быть менее 50-55°. Влияние длины рукояти проявляется только при зачистке пятой ковша. Увеличение длины рукояти на I м увеличивает высоту зачистки на 1-2 м.

При углах падения залежей от 0° до 40-50° зачистка пятой ковша в большинстве случаев обеспечивает наибольшую иысоту, но при этом снижается производительность экскаватора и возрастают затраты на выемочно-погрузочные работы.

Высота и себестоимость зачистки являются основными факторами, определяющими высоту уступа при отработке приконтактяалс зон.

Кроме того, на высоту уступа влияют затраты на бурение и' _ взрывание, а при высоте уступа, превышающей высоту зачистки,- возникают дополнительные затраты, обусловленные потерями и засорением. Оптимальной при селективной выемке является высота уступа, обеспечивающая минимум всех этих затрат. Установлено, что при углах падения залежей 30-50°, наиболее характерных для Саткинско-го месторождения магнезита, минимальные затраты на отработку при-контактной зоны обеспечивает экскаватор с параметрами: расстояние от пяты стрелы до оси напорного вала hna - 6 м, длина рукояти 6/т>ох= I? м, угол наклона стрелы = 65 м и угол наклона лобовой части коша^' = 54°.

Оптимальная ширина заходки равна 3-4 м, высота уступа -8 м.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ РАЗРАБОТОК

Разработанные способы селективной выемки внедрены на Палени-. хинском, Карагайском и Степном карьерах комбината "Магнезит".

Характерной особенностью залежей, отрабатываемых Паленихин-ским карьером, является крутое падение (50-80°).

По предложению автора временные вскрывающие выработки, начиная с гор.+373 к, проводятся вдоль южного (висячего) борта карьера, затем по пустой породе вдоль контакта рудного тела проводится разрезная траншея.

При этом применена разработанная технология производства буро-взрывных работ при оптимальном расположении вертикальных взрывных скважин вдоль линии контакта "руда-порода". Применение предложенного варианта вскрытия и отработки горизонта -4 373 м позволило сократить относительные потери руды на 30-40% и снизить выход засоренных руд в 2-2,5 раза.

На Карагайском карьере, отрабатывающем юго-западную часть Саткинского месторождения магнезитов, угол падения рудного тела составляет в среднем 25-30°, а горизонтальная мощность изменяется от 20 до 80 м. Для отработки приконтактной зоны гор.+371 м карьера' был предложен и прошел промышленные испытания вариант технологии отработки приконтактной зоны залежи блоками, расположенными в висячем боку вдоль контакта "руда-порода" (рис.4) (статья "О выборе оптимальной технологии ведения горных работ при отработке приконтактных зон Карагайского карьера [4] . При этом вскрывающие и разрезные траншеи проводятся непосредственно по рудному телу, а фронт горных работ на отрабатываемом горизонте перемещается, вкрест простирания рудной залежи до контакта с вмещающими породами.

Схема отработки гор.371 м Карагайского карьера

I - направление хода зкскаватора, П - направление Еыемки, И - направление взрыва, 1У - ряды взрывных скважин, У - подпорная стенка, У1 - рудная залежь в зоне контакта по висячему боку.

Р и с. 4.

При подходе горных работ к линии выхода рудного тела по вышележащему горизонту отработка вкрест простирания прекращается, зона контакта рудной залежи с вмещающими породами отрабатывается по специальной технологии путем проведения по висячему боку залежи траншеи, располагаемой преимущественно в пустых породах. Для сохранения геологической структуры взрываемого блока выемка поро -да. в траншее производится с оставлением подпорной стеши. После взрывания блока экскаватор производит раздельную выемку пустых пород и руда вдоль их контакта. В результате применения данной технологии потери снижены почти з два раза ( с 14 до 7,5%), а выход засоренных руд был снижен на 71%,

При разработке гор.+ЗбЗ и +375 м Степного карьера траншеи, по предложению автора,проводились вкрест простирания так, что фронт перемещался по простиранию, а заходки располагались вкрест простирания с перемещением их от висячего бока к лежачему. При этом плоскости напластования располагались перпендикулярно на -правления взрыва, а взрывание скванинных зарядов производилось на неподобранный забой.

В результате улучшались показатели буро-взрывных работ, возросла производительность горного оборудования и создались благоприятные условия для раздельной выемки руды и вмещающих пород. Применение указанного порядка разработки позволило отрабатывать маломощные залепи Степного месторождения и производить отгрузку по сортам в пределах одной залежи. Содержание окиси кальция в маг-незитах, добытых при расположении заходок вкрест простирания, оказалось в два раза меньше, чем при расположении заходок по простиранию за счет уменьшения разубоживания магнезитовых руд доломитом.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе решена научная и практическая задача по созданию технологии горных работ, обеспечивающей снижение потерь и разубоживания магнезитовых руд, благодаря целесообразным конструкции и развитию рабочей зоны карьера, а также.технологическим приемам отработки контактов "руда-порода".

I. Одним из наиболее элективных способов снижения потерь и засорения руд при отработке пластообразных месторождений яв -ляется обеспечение согласованного положения откоса забоя с контактом ."руда-порода". Вскрытие месторождения по лежачему боку целесообразно только при крутых углах падения (более 60°) и большой мощности рудных тел. Во веех остальных случаях вскрытие еле -дует производить со стороны висячего бока залежи.

1,7

2. Календарный график при разработке пластообразных залежей можно значительно улучшить за счет перехода в процессе развития работ с продольной на поперечную систему разработки и применения специальной технологии отработки приконтактных- зон.

3. Целесообразность перехода с продольной системы разработ -ки на поперечную 'при разработке месторождения типа Саткинского. зависит от длины карьера, мощности рудных тел и углов их паде--ния. Если длина карьера превышает его глубину более чем в семь раз, то переход с продольной системы разработки на поперечную целесообразен при любых горно-геологических условиях. Если длина карьера превышает глубину карьера в 5-7 раз, то переход на поперечную систему разработки в случае небольшой мощности рудных тел целесообразен при крутых углах падения, в случае средней мощности - при углах падения 50-70°, в случае значительной мощности-при малых углах.

4. Момент перехода с продольной системы разработки на поперечную определяется, главным образом, соотношением конечной и текущей глубины карьера. При конечной глубине карьера 100 м текущая глубина горных работ, при которой более эффективен переход на поперечную систему, составляет 25-30 м, при 200 м - 60-70 м, при 300 м - 90-110 м.

5. Из возможных схем применения специальной технологии от -работки приконтактных зон при углах падения залежей от 0 до 5060° наиболее целесообразной является схема с одновременной отработкой опережающей траншеи и целиков, при которой выемочно-погру-зочные работы ведутся поперечными заходками. При углах падения зале™ей более 50-60° экономически целесообразной является схема

с последовательной отработкой опережающей страншеи и целика.

6. В условиях Саткинского месторождения магнезита с углами падения залежей, близкими к 60°, потери и засорение могут быть значительно снижены за счет применения раздельного взрывания. При этом наиболее целесообразным является применение вертикальных скважин.

7. Эффективным средством снижения потерь и засорения при отработке наклонных пластообразных залежей с углами падения менее 55-50° является изменение рабочих параметров карьерных экскаваторов и высоты уступа при отработке приконтактной зоны и ведение выемочно-погрузочных работ узкими заходками. При углах падения залежей 30-50° для отработки приконтактных зон наиболее целесооб-

разен экскаватор, имеющий длину стрелы от пяти до оси напорного вала 6 м, угол наклона стрелы 60°, длину рукояти - 12 м и угол наклона лобовой части коЕша - 54°, оптимальная высота уступа -8 м.

8. Внедрение предложенной технологии горных работ позволило получить значительный экономический эффект. На Паленихинском карьере применение предложенного варианта вскрытия и оптимизация расположения вертикальных скважин при раздельном взрывании при отработке гор. +373 м. позволило снизить потери руды на 22%,, засорение в 2,5 раза и получить существенный экономический эффект.

Реализация результатов исследований при отработке прикон -тактных зон гор. +371 м Карагайского карьера обеспечила снижение потерь на 56$, а выход засоренных руд - на 21%. Применение варианта разработки поперечными заходками с перемещением фронта работ вдоль простирания при отработке гор. +369 и и +375 м Степного карьера значительно улучшило показатели буро-Езрывных работ и качество добываемой руды. Паспорта буро-взрывных работ, основанные на выполненных в работе исследованиях, внедрены на карьерах комбината "Магнезит" и на руднике Тэхин в Корейской народно-демократической республике.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Выломов В.П., Яшкин А.З., Дубровин М.К. Закономерность формирования потерь и разубоживания при отработке крутопадающих маломощных залежей. Разработка рудных местороздений открыты!.: спо~-собом. Вып. 3. Межвуз.научн.темат.сборник. Свердловск, изд. УПИ, 1978, с.107-110.

2. Выломов В.П., Церенщиков П.Т. Влияние изменения порядка отработки месторождений магнезита на показатели буро-взрывных работ и качество сырья. //Огнеупоры, 1976. - № 6, с.35-38.

" 3. Выломов В.П. О выборе оптимальной технологии ведения горных работ при отработке приконатных зон Карагайского карьера //Огнеупоры, 1980, - № 9, с.26-29.

4. Выломов В.П., Дубровин М.Е. Уменьшение потерь и разубоживания руд рациональным заложением вертикальных взрывных скважин при разработке крутопадающих залежей. //Огнеупоры, 1984 г., № 9, с.27-28.

' 5. Выломов В.П. Исследование развития горных работ при разработке месторождений магнезита. //Огнеупоры, 1990. - № 2, с. 3437.

6. Выломов В.П. Исследование целесообразности применения опережающих траншей при селективной разработке месторождений магнезита. //Огнеупоры 1990, № 6, с.28-31.

7. Выломов В.П. Исследование влияния параметров карьерных экскаваторов на высоту уступа при селективной отработке пластооб-разных залежей: Институт горного дела ММ. - Свердловск, 1991. - ■ 12 е.: илл.Библиогр.: I назв. - F^c. - Деп. в ИГД Ш.

8. A.c. 1? 1394753 Способ открытой разработки наклонных залежей твердых полезных ископаемых (соавторы: Зарайский В.М.,Мясоедов а А.К.) //Б.И. » 1394757 - 1986.

9. Выломов В.П. Рациональное использование недр при разработке месторождений магнезита,. В сб.: Тезисы докладов конференции "Эффективные технологии, способы и средства, обеспечивающие современные требования к экологии при разработке месторождений полезных

ископаемых", М., 1990, с.144.