автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.02, диссертация на тему:Обоснование эффективных параметров систем разработки Бор-Ундурского флюоритового месторождения

кандидата технических наук
Чертков, Юрий Александрович
город
Москва
год
2000
специальность ВАК РФ
05.15.02
цена
450 рублей
Диссертация по разработке полезных ископаемых на тему «Обоснование эффективных параметров систем разработки Бор-Ундурского флюоритового месторождения»

Оглавление автор диссертации — кандидата технических наук Чертков, Юрий Александрович

введение. 4

1 анализ состояния изученности вопроса.

1.1. Геологические условия Бор-Ундурского флюоритового месторождения.

1.2. Состояние горных работ и оценка применяемых систем разработки месторождения. 1&-2.2.

1.3. Выводы и постановка задач работы. 22.

2. геомеханические предпосылки совершенствования горных работ на месторождении. 24-^

2.1. Исследование геомеханических характеристик рудных и породных массивов. ^

2.2. Обоснование параметров устойчивых конструктивных элементов систем разработки.

2.3. Оценка условий обрушения налегающих пород. 55

3. обоснование эффективных параметров разработки флюоритовых руд. 5"9 - «В б

3.1. Выбор систем разработки и рациональных геометрических параметров и их элементов. 60 -?

3.2. Совершенствование материально-технического обеспечения горных работ. 75

3.3. Совершенствование основных технологических процессов добычи флюоритовых руд. 80

4. технико-эконимическая оценка технологических предложений.87

Введение 2000 год, диссертация по разработке полезных ископаемых, Чертков, Юрий Александрович

Существующий в России и странах СНГ дефицит в отечественном производстве плавикошпатовой продукции сохранится по прогнозам до 2010 года. Покрытие дефицита осуществляется и предполагается в перспективе за счет производства этой продукции на ГОКе Бор-Ундур в Монголии.

Основу сырьевой базы ГОКа Бор-Ундур составляет Бор-Ундурское флюоритовое месторождение, где подземным способом добывается более 45% сырой руды, необходимой для производства товарной продукции ГОКа.

В рабочих проектах технологических схем добычи и переработки руд для ГОКа Бор-Ундур, разработанных в 70-80 годы, невозможно было достаточно адекватно учесть усложнения геологических и горнотехнических условий ведения горных работ, увеличение материально-технических и энергетических затрат на обеспечение процессов производства и решение социальных и экологических проблем. Это, несмотря на увеличение объемов производства на 40% относительно проекта, обусловило ухудшение технико-экономических показателей работы ГОКа Бор-Ундур и негативно сказалось на работе потребителей его продукции в России и странах СНГ. Следует отметить, что в целом промышленность по добыче и переработке полезных ископаемых постоянно, а в последнее время особенно, подвергается негативному воздействию вышеуказанных факторов.

В связи с этим, вопросы обоснования эффективных параметров систем разработки полезных ископаемых, а также поиск новых инженерных решений, способствующих повышению (или по крайней мере сохранению на достигнутом уровне) эффективности и безопасности ведения горных работ являются актуальными.

Целью работы является установление зависимостей изменения структурных особенностей пород с изменением глубины и изменение прочностных характеристик руд от изменения содержания в них фтористого кальция для обоснования эффективных параметров систем разработки, позволяющих снизить затраты, повысить качество рудной массы и производительность труда при добыче флюоритовых руд.

Основная идея работы состоит в том, что обоснование эффективных параметров систем разработки флюоритовых руд осуществляется с учетом зависимостей изменения прочностных характеристик руд от изменения содержания в них фтористого кальция и изменения устойчивости вмещающих пород с изменением глубины ведения горных работ.

Обоснование эффективных параметров систем разработки и технологических процессов добычи плавикошпатовых руд, в соответствии с вышеуказанной целью, выполнено на базе решения следующих задач:

- анализ геологических условий Бор-Ундурского месторождения флюоритовых руд;

- анализ применяемых систем разработки и технико-технологических особенностей добычи руд на месторождении;

- исследование геомеханических характеристик рудных и породных массивов, геометрических параметров конструктивных элементов систем разработки и условий обрушения вмещающих пород (условий погашения выработанного пространства);

- обоснование и выбор эффективных систем разработки и рациональных геометрических параметров их конструктивных элементов;

- разработка и обоснование эффективных параметров основных технологических процессов добычи руд;

- технико-экономическая оценка рекомендуемых технических предложений.

При решении поставленных задач использованы современные методы аналитических и экспериментальных исследований горной науки: стандартизированные методы определения физико-механических характеристик горных пород, методы теории упругости, методы геомеханических и маркшейдерских измерений и наблюдений, методы математической статистики и промышленных испытаний.

Работа выполнялась в соответствии с «Программой важнейших НИР по развитию техники и технологии добычи и обогащения руд цветных и редких металлов на 1985-1990 г.г. и на период до 2000 г.» и «Концепцией развития объединения СО «Монголросцветмет» на 1995-2000 г.г.» /1/. Поставленные задачи решались на примере Бор-Ундурского месторождения и рудника Бор-Ундур. Этот выбор обусловлен тем, что: балансовые запасы указанного месторождения составляют около 52% общих запасов месторождений ГОКа Бор-Ундур; рудник Бор-Ундур обеспечивает в настоящее время более 45% добычи руды, необходимой для ГОКа, а в перспективе - более 60%; Бор-Ундурское месторождение по геологическим и горнотехническим условиям является наиболее сложным из всех месторождений, эксплуатируемых на ГОКе Бор-Ундур.

На основе исследований получены новые научные результаты, представляющие научную значимость работы и состоящие в установлении эмпирических зависимостей прочностных характеристик плавикошпатовых руд кварц-флюоритового состава от содержания в них фтористого кальция и зависимости структурной раздробленности (трещиноватости) от изменения глубины залегания массивов пород. Практическая значимость исследований состоит в разработке методик аналитических расчетов геометрических параметров временного потолочного предохранительного консольного целика при отработке крутопадающих рудных тел системами с обрушением, междублокового целика и отбиваемого слоя руды при воздействии на них поперечной динамической нагрузки от взрывных работ.

В результате исследований разработаны рекомендации по повышению эффективности и усовершенствованию геометрических и технологических параметров систем разработки с подэтажным обрушением при применении комплексов малогабаритных самоходных горных машин; разработан новый 7 способ разработки руд на маломощных крутопадающих рудных тел; разработаны рекомендации по усовершенствованию системы управления (повышения) качеством рудной массы при подземной добыче флюоритовых руд; разработаны технические средства повышения эффективности основных технологических процессов добычи руд на Бор-Ундурском руднике ГОКа Бор-Ундур. Некоторые из внедренных в производство технических решений защищены патентами Монголии. Экономическая эффективность от внедрения работ по обоснованию и совершенствованию технологии добычи плавикош-патовых руд составила 173 тыс. долларов США (долевое участие автора оценивается СО «Монголросцветмет» в 25% от общего объема).

Результаты исследований докладывались и обсуждались на различных научно-технических конференциях и совещаниях. По результатам исследований опубликовано 6 печатных работ, в т.ч. в описаниях 2 патентов.

Автор выражает искреннюю признательность сотрудникам ОА «Сиб-цветметНИИпроект» и кафедры ТПР МГГУ за ценные научные консультации, а также сотрудникам СО «Монголросцветмет» за постоянную помощь в проведении исследований и внедрении их результатов.

Заключение диссертация на тему "Обоснование эффективных параметров систем разработки Бор-Ундурского флюоритового месторождения"

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

Диссертация является научной квалификационной работой, в которой содержится решение актуальной для рудной отрасли задачи обоснования эффективных параметров систем разработки плавикошпатовых руд на основе установления взаимосвязи прочностных характеристик руд от содержания в них полезного компонента и взаимосвязей структурной раздробленности с глубиной отработки, позволяющих увеличить производительность работ, снизить затраты при добыче и повысить качество рудной массы, что позволило повысить технико-экономическую эффективность работы рудника Бор-Ундур.

Основные научные и практические результаты работы состоят в следующем:

- выявлены, в результате анализа геологических, горнотехнических и геомеханических особенностей Бор-Ундурского флюоритового месторождения, основные недостатки в технологии добычи, негативно влияющие на технический и экономический прогресс, на рентабельность и конкурентоспособность предприятия;

- установлены корреляционные связи изменения структурной раздробленности массивов вмещающих пород висячего и лежачего боков на Бор-Ундурском месторождении с изменением глубины их залегания, которые аппроксимированы зависимостью параболического вида, выявленные зависимости использованы при обосновании параметров систем разработки и технологических процессов добычи;

- установлена эмпирическая зависимость изменения коэффициента сцепления флюоритовых руд от изменения содержания в них фтористого кальция, которая аппроксимируется гиперболой, выявленная зависимость использована при расчетах и обосновании геометрических параметров конструктивных элементов систем разработки и технологии отбойки руды из массива;

- разработана методика аналитических расчетов геометрических параметров временного потолочного консольного целика при отработке крутопадающих рудных тел малой мощности; геометрических параметров междублокового целика и отбиваемого слоя руды при воздействии на них динамической нагрузки от взрывных работ, это позволило выработать рекомендации по выработке схем отработки, способов управления горным давлением и параметров извлечения руды из недр;

- установлены особенности процесса сдвижения пород при отработке верхних этажей Бор-Ундурского месторождения и выполнена прогнозная оценка условий погашения выработанного пространства обрушением вмещающих пород, что использовано при конструировании систем разработки;

- предложен способ разработки маломощных крутопадающих рудных тел, отличающийся более высокой, по сравнению с системами с магазинированием, производительностью и безопасностью горных работ. Способ защищен патентом Монголии (№1134) и внедряется в практику горных работ на руднике;

- усовершенствована система управления качеством рудной массы при подземной добыче флюоритовых руд сложного состава, путем использования продольно-кумулятивных скважинных и шпуровых зарядов ВВ, управления устойчивостью целиков, и процессом погашения выработанного пространства, путем устройства усреднительных емкостей на обогатительной фабрике и складирования высококачественных руд в подземной накопительной емкости; это позволило улучшить процесс получения металлургических кусковых концентратов и снизить затраты на подъем единицы полезного компонента;

99

- разработана и внедряется в производство новая конструкция подземного гидропневмоаккумулятора, которая защищена патентом Монголии и позволяет снизить затраты на энергетическое обеспечение горных работ и стабилизирует работу горного оборудования;

- разработаны практические рекомендации по усовершенствованию систем разработки Бор-Ундурского месторождения. В частности, рекомендованы варианты систем разработки с обрушением пород сплошной выемкой руды и отбойкой ее на подконсольное пространство (при этом консольный целик выполняется в виде трапеции, что повышает его устойчивость и размеры подконсольного пространства). Рекомендовано также увеличение мощности отбиваемого слоя руды с 1,5+2 м до 3+3,7 м, что позволит снизить удельный расход ВВ на очистных работах. Вышеуказанное позволит повысить технико-экономические показатели работы рудника.

Отдельные результаты работы и рекомендации уже используются в практике проектирования и ведения горных работ. Экономическая эффективность от использования рекомендаций по обоснованию эффективных параметров и совершенствования процессов добычи плавикошпатовых руд Бор-Ундурского и других месторождений ГОКа Бор-Ундур составила 173 тыс. долларов США, в том числе доля автора 25% от общей суммы экономической эффективности.

Библиография Чертков, Юрий Александрович, диссертация по теме Подземная разработка месторождений полезных ископаемых

1. Концепция развития объединения в условиях рыночной экономики на 1996-2010 г.г. /Монголросцветмет, т. 1, Улан-Батор, 1996, -140 с.

2. Отчет о результатах детальной разведки за 1979-82 г.г. с подсчетом запасов на 01.07.82 г. Бор-Ундурского флюоритового месторождения / Советская геологическая экспедиция в МНР, т. 1, Улан-Батор, 1982,-298 с.

3. Проект постоянных кондиций на флюоритовые руды Бор-Ундурского месторождения, СибцветметНИИпроект, т.1, Красноярск, 1981, -148 с.

4. Изыскание эффективных вариантов разработки рудных тел Бор-Ундурского месторождения / отчет о НИР, рук. Казьмин М.И., СибцветметНИИпроект, Красноярск, 1992. 172 с.

5. Проект «Горно-обогатительный комбинат в районе Хар-Айрак» / СибцветметНИИпроект, т. III, книга 1, Красноярск, 1984. 252с.

6. Гудков В.Н., Васильев В.М., Николаев К.П. Прогноз и планирование качества полезного ископаемого. М.: Недра, 1976. 122с.

7. Ершов В.В. Геолого-маркшейдерское обеспечение управления качеством руд. М.: Недра, 1986. - 261 с.

8. Протодьяконов М.М. Материалы для урочного положения горных работ, ч.1, Горные работы. М., 1926, 274 с.

9. Шевяков Л.Д. Разработка месторождений полезных ископаемых. М.: Углетехиздат, 1953. 728 с.

10. Агошков М.И., Малахов Г.М. Подземная разработка рудных месторождений, М.: Недра, 1966, 663 с.

11. Слесарев В.Д. Механика горных пород. М.: Углетехиздат, 1948. -303 с.

12. Руппенейт K.B. Некоторые вопросы механики горных пород. М.: Углетехиздат, 1954. 384 с.

13. Борщ-Компониец В.И., Макаров А.Б. Горное давление при отработке мощных пологих рудных залежей. М.: Недра, 1986. 271с.

14. Турчанинов И.А., Иофис М.А., Каспарьян Э.В. Основы механики горных пород. Д.: Недра, 1977. 503 с.

15. Рац М.В. Структурные модели в инженерной геологии. М.: Недра, 1973.-216 с.

16. Ержанов Ж.С. Теория ползучести горных пород и ее приложения. -Наука, Алма-Ата, 1964. 175 с.

17. Баклашов И.В., Руппенейт К.В. Прочность незакрепленных горных выработок. М.: Недра, 1965. - 102 с.

18. Шемякин Е.И. О паспорте прочности горных пород. В кн. «Измерение напряжений в массиве горных пород». Новосибирск, 1978, ч.1, с. 9-20.

19. Влох Н.П. Управление горным давлением на подземных рудниках. М.: Недра, 1994. 208 с.

20. Казикаев Д.М. Геомеханические процессы при совместной и повторной разработке руд. М.: Недра, 1981. 288 с.

21. Казикаев Д.М., Суржин Г.Г., Фомин Б.А., Чухлов Г.И. Совместное изучение напряженного состояния и структурной раздробленности массива кварцитов КМА //Сб. «Тезисы докладов V Всесоюзной конференции по механике горных пород», АН СССР, М., 1974, с.45-49.

22. Лысенко A.A. Совершенствование технологий добычи и переработки флюоритовых руд Бор-Ундурского ГОКа. Дисс. . канд. техн. наук, М., МГГУ, 1999, - 98 с.юг

23. Лысенко A.A. Совершенствование технологии добычи и переработки флюоритовых руд Бор-Ундурского ГОКа. Автореферат дисс. . канд. техн. наук, М., МГГУ, 1999, - 19 с.

24. ГОСТ 21153,0-75 и др. Породы горные. Методы физических испытаний: Сборник. Введ. С 01.07.76 до 01.07.81. Продлен до 01.07.92. - Содерж.: ГОСТ 21253,0-75 - ГОСТ 21153,7-75. Группа А09/47/СССР. -М., Изд-во стандартов. - 35 с.

25. Рыжов П.А. Математическая статистика в горном деле. Учебное пособие для ВУЗов спец. «Маркшейдерское дело», М., «Высшая школа», 1973. -287 с.

26. Львовский E.H. Статистические методы построения эмпирических формул. Учебное пособие для ВТУЗов.-2-е изд. перераб. и доп. М.: Высшая школа, 1968. - 239 с.

27. Ерофеев Л. М., Мирошникова Л.А. Повышение надежности крепи горных выработок. М., Недра, 1988, - 245 с.

28. Прочность и деформируемость горных пород / Ю.М. Карташов, Б.В. Матвеев, Г.В. Михеев, А.Б. Фадеев. М., Недра, 1979, 269 с.

29. Методы и средства решения задач геомеханики / Г.Н. Кузнецов, К.А. Ардашев, H.A. Филатов и др. М., Недра, 1987, - 248 с.

30. Демин A.M. Закономерности проявления деформаций откосов на карьерах. М., Наука, 1991, - 144 с.

31. Ржевский В.В., Новик Г .Я. Основы физики горных пород. М., Недра, 1984, - . с.

32. Именитов В.Р. Технология, механизация и организация производственных процессов при подземной разработке рудных месторождений, М.: Недра, 1973. 464 с.

33. Борисенко С.Г., Копица Ф.А. Камерная система разработки в горнорудной промышленности. М.: Госгортехиздат, 1960. -400с.

34. Попов Б.Н. Технология и комплексная механизация разработки рудных месторождений. М.: Недра. 1970. -455 с.

35. Ханукаев А.Н. Физические процессы при отбойке горных пород взрывом. М.: Недра, 1974.-234 с.

36. Машуков В.И. Действие взрыва на окружающую среду и способы управления им. М., Недра, 1976, 248 с.

37. Суханов А.Ф., Кутузов Б.Н. Разрушение горных пород Учебник для горных ВУЗов и фак. М.: Недра, 1967. 340 с.

38. Ляхов Г.М., Полякова П.И. Волны в плотных средах и нагрузки на сооружения. М., Недра, 1967. 232 с.

39. Тимошенко С.П. Курс теории упругости. Киев. Наукова думка, 1972.-507 с.

40. Безухов Н.И. Основы теории упругости, пластичности и ползучести. М., Высшая школа, 1968. 512 с.

41. Справочник проектировщика промышленных, жилых и общественных зданий и сооружений. М., Госстройиздат, 1960. 104 с.

42. Новацкий В. Динамика сооружений. М., Стройиздат, 1963, 375с.

43. Попов H.H., Расторгуев Б.С. Расчет железобетонных конструкций на действие кратковременных динамических нагрузок. М., Стройиздат, 1964, - 150 с.

44. Методические рекомендации по расчету геометрических параметров этажно-камерных систем разработки мощных месторождений крепких руд / Адигамов Я.М., Суржин Г.Г., Фомин Б.А., Журин С.Н., Антоненко Г.К. Белгород: ВИОГЕМ, 1985. - 29 с.

45. Подземная разработка железистых кварцитов / Бабаянц Г.М., Вертлейб Л.Б., Журин Н.Я. и др. М.: Недра, 1988.- 168 с.

46. Патент Монголии №1134, МКИ 5Е21 С25/03. Способ разработки крутопадающих месторождений и устройство для его осуществления / X.

47. Бадамсурэн, A.A. Лысенко, Ю.А. Чертков и др. //ПМ. 1996, №5, - с. 20 -21.

48. Самуль В.И. Основы теории упругости и пластичности. Учебн. пособие для инж.- строит. Специальностей ВУЗов. М.: «Высшая школа», 1970, 288 с.

49. Геомеханическое обоснование безопасных параметров систем разработки залежей Бор-Ундурского месторождения. / Отчет о НИР (пром.), рук. Казикаев Д.М., МГГУ, М., 1999, 60 с.

50. Кратч Г. Сдвижение горных пород и защита подрабатываемых сооружений. -М.: Недра, 1978, 494 с.

51. А. с. СССР №1024591 МКИ Е31 С41/06; Е21 С27/22. Способ разработки месторождений полезных ископаемых и устройство для его осуществления / Агошков М.И., Рафиенко Д.И., Лысенко A.A. и др. // Б.И. 1983. №23. - с.

52. Подготовка и отработка участка рудного тела №5 (разрезы IV^XIII) 3-го горизонта Бор-Ундурского месторождения / Рабочий проект, СО «Монголросцветмет», т. 1, кн. 1., Улан-Батор, 1985. 52 с.

53. Шемякин Е.И. Использование подземного пространства как среды обитания человека. М.: Горный журнал, №:8 - 1995, с.35-39.

54. Перспективы использования подземного пространства для размещения экологически вредных производств / Осипенко Ю.С., Казикаев Д.М., Фомин Б.А. и др. // М.: Горный журнал, №8. 1995, -с.39-41.

55. Перспективы комплексного использования недр и горных выработок на Коробковском месторождении КМА // Горшколепов Г.М., Журин С.Н., Казикаев Д.М. и др. // М.: Горный журнал, №7. 1999, -с.58-59.

56. Патент Монголии № 1137, МКИ Е21 F 17/10. Гидропневматический аккумулятор сжатого воздуха / Бадамсурэн X., Пейхель Г.В., Лысенко A.A. и др. // П.М. 1996, №5 - с.21-22.

57. Чертков Ю.А., Лысенко A.A. Новая конструкция подземного гидропневмоаккумулятора // Сб. «Неделя горняка-99» (научный симпозиум), М.: МГГУ, - 1999, с.

58. К вопросу приготовления взрывчатых веществ простого состава с добавкой алюминиевой пудры / Лайхансурэн Б., Чертков Ю.А., Пэппе Д., Лысенко A.A. // Сб. Материалы XXI конференции по горному делу. -Улан-Батор, 1998, с. 12-13.

59. Ватутин В.Ф., Машуков В.М. Инструкция по применению схем расположения шпуров при проходке горных выработок с использованием запрессовки устья врубовых шпуров. Новосибирск, 1971, с. 72-76.

60. Турин A.A. Управление ударными воздушными волнами при взрывных работах. М.: Недра, 1976, - 318 с.

61. Черниговский A.A. Применение направленного взрыва в горном деле и строительстве. -М.: Недра, 1976, 318 с.

62. Некоторые результаты исследования действия взрыва шпуровых кумулятивных зарядов / Ведунин В.Ф., Кропотов В.А., Бекетов П.Е., Николаев В.П. // В кн. «Взрывное дело», сб. №54/11, М.: Недра, 1964, с.219-230.

63. Чертков Ю.А. Совершенствование буровзрывных работ при отбойке сильнотрещиноватых руд // Сб. Материалы научного симпозиума «Неделя горняка-99», М.: МГГУ, 1999, с.fOQ

64. Братанек И., Веда Й. Контурное взрывание в горном деле и строительстве, пер. с чешек., М.: Недра, 1983, 144 с.

65. Ушаков И.Н. Горная геометрия, М., Госгортехиздат, 1962. 459с.

66. Букринский В.А., Коробченко Ю.В. Геометризация месторождений полезных ископаемых. М.: Недра, 1977. - 376 с.

67. Ломоносов Г.Г. Формирование качества руд при открытой добыче. М.: Недра, 1975. 224 с.

68. Лысенко A.A., Чертков Ю.А. Система управления качеством рудной массы при подземной добыче флюоритовых руд // Сб. «Неделя горняка-99» (научный симпозиум), М.: МГГУ, - 1999, с.

69. Адигамов Я.М., Зарайский В.Н. Нормирование запасов руд по степени их подготовленности к добыче. М., Недра, 1978, 261с.

70. Авресина Л.А. Ресурсы плавикового шпата стран-членов СЭВ / В кн. «Флюорит», М.: Наука, 1976, с.