автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.02, диссертация на тему:Обоснование экологически чистой малоотходной технологии разработки сближенных жил

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. Проблема создания малоотходных и экологичных технологий горного производства.

1.1. Сущность проблемы.

1.2. Современное состояние и тенденции развития технологий подземной разработки жильных месторождений.

1.3. Цель, задач и методы исследований.

ГЛАВА 2. Оценка условий разработки золоторудного месторождения на примере «Башка» (Нигер).

2.1. Общий экономический обзор района объекта исследования.

2.2. Краткая геологическая характеристика месторождения «Башка».

2.3. Оценка горно-технических условий разработка месторождения «Башка».

2.4. Экологические аспекты проблемы разработки месторождения типа «Башка».

2.5. Обоснование требований к малоотходной технологии разработки месторождения на примере «Башка»).

ГЛАВА 3. Создание высокопроизводительной малоотходной технологии разработки сближенных золоторудных жильных тел.

3.1. Концепция технологии.

3.2. Технология разработки сближенных жил.

3.3. Исследование процесса отбойка в тупиковых очистных забоях.

3.4. Технология отбойки в тупиковых очистных забоях.

ГЛАВА 4. Обоснование применения призабойной предконцентрации рудной массы.

4.1. Общие сведения о внутрирудничной предконцентрации.

Актуальность работы

В последние годы в области разработки жильных месторождений происходит заметный процесс совершенствования технологии горных работ. Развитие технологии добычи происходит на новой технической базе при наличии малогабаритных буровых кареток с гидравлическими перфораторами, погрузочно-транспортных машин с емкостью ковшей менее 0,5 м , высокопроизводительных агрегатов для бурения восстающих, новых средств инициирования зарядов ВВ (типа «Нонель»), пневмобаллонных крепей для очистных выработок, рентгенорадиометрических средств контроля качества руд и сепарации рудной массы и др.

Все это предопределяет изменения в технологии и в показателях добычных работ: повысились темпы горных работ, увеличилась производительность рудников по рудной массе, снизились требования кондиции и, как следствие, в эксплуатацию стали вовлекать руды с содержанием золота менее 1 г/т.

Одновременно стали более заметны и другие тенденции -сокращение номенклатуры систем разработки с практически полным отказом от селективной выемки, увеличение параметров горных работ, повышение их концентрации, увеличение общего объема горной массы и, соответственно, объемов горного и обогатительного производств, что влечёт за собой усиление нагрузки на природную среду.

Золотодобычу в современных условиях начинают во многих районах мира с относительно благополучной экологической обстановкой с богатой флорой и фауной (например, в России это районы Камчатки и Карякии, в Нигере развитый сельскохозяйственный регион Липтако-Гурма, и т.д.). Для этих районов жизненно важно сохранение экологии в ее первоначальном виде и при наличии горного и перерабатывающих производств.

Поэтому весьма актуальной является проблема создания технологий разработки, в частности, жильных золоторудных месторождений, которые обеспечивали бы, наряду с прочими 5 высокими показателями, высокоэффективное использование запасов недр при максимальном сохранении окружающей среды.

Цель работы - научное и инженерное обоснование технологии и параметров разработки жильных золоторудных месторождений на основе установления зависимостей результатов предконцентрации и взрывоселекции, позволяющих существенно повысить показатели горного и перерабатывающего производств при рациональном использовании запасов недр и максимальном сохранении природной среды.

Идея работы - создание технологии добычи с выборочной выемкой сближенных жил и подземной предконцентрацией рудной массы, с полной утилизацией в выработанном пространстве отходов, возникающих при добыче и переработке руды.

Научные положения, разработанные лично соискателем, и их новизна: новый вариант технологии разработки сближенных жил с выборочной выемкой, взрывоселекцией, призабойной предконцентрацией рудной массы и с закладкой выработанного пространства отходами производства; поправочный коэффициент к расчету вектора начальной скорости полета пород при взрывоселекции, который зависит от массы заряда ВВ и величины линии сопротивления для условий разработки жильных месторождений в пределах ширины забоя 1,8.3,6 м; зависимости выхода отходов предконцентрации от относительного изменения содержания металла в рудной массе и в предконцентрате имеют экспоненциальную форму, кривизна которой определяется значениями коэффициента предконцентрации.

Достоверность научных положений» выводов и рекомендаций диссертации подтверждается анализом опыта ведущих горных предприятий России, стран СНГ и дальнего зарубежья, а также достаточным для статистической обработки объемом исследований, удовлетворительной сходимостью результатов аналитических изысканий с данными производственных экспериментов (погрешность не превышает 15%).

Научное значение работы заключается в теоретическом обосновании эффекта взрывоселекции, установлении значений поправочного коэффициента для расчета зарядов ВВ при отбойке в торцевом забое, выявлении взаимосвязей между показателями предконцентрации рудной массы в призабойном пространстве.

Практическое значение работы состоит в создании варианта технологии разработки сближенных жил с раздельной выемкой руды и породы, с внутризабойной предконцентрацией рудной массы и закладкой выработанного пространства отходами предконцентрации, сокращающей выдачу на поверхность шахты пустых пород, что позволяет значительно улучшить показатели переработки, увеличить извлечение металла и его выход, снизить количество отходов обогащения. Все это положительно повлияет на состояние природной среды, уменьшит запросы горного производства в отношении земельных, водных и воздушных ресурсов и в целом снизит экологическую нагрузку в регионе; в разработке методов взрывоселекции, обеспечивающих лучшие условия для раздельной выемки руды и пустых пород при высоком темпе горных работ.

Реализация выводов и рекомендаций. Разработанная в диссертации методология и предложенная технология разработки сближенных жил используются в учебном процессе МГТУ. Для условий рудника "8агтга" предложен комплекс мероприятий, обеспечивающих повышение технико-экономических показателей производства.

Апробация работы. Основные положения работы докладывались и получили одобрение на научных семинарах кафедры "Технология подземной разработки руд" Московского 7 государственного горного университета в 1998-1999 г; на конференции, посвященной "Неделе горняка" в 1998-1999 г.

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 2 статьи.

Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю д.т.н., профессору Ломоносову Г.Г. за консультации по выполнению исследований.

Выводы по главе IV;

1. Параметры очистного блока при раздельной разработке сближенных жил с предконцентрацией рудной массы устанавливаются исходя из условия эффективного использования микро ПТМ и разделительной установки с соблюдением правил безопасности при работе в тупиковых забоях.

2. Параметры технологической системы призабойной предконцентрации должны выбираться во взаимосвязи с параметрами основных производственных процессов -отбойки, доставки и закладочных работ.

3. За счет обходов призабойной предконцентрации возможно заполнение до 60- 70% пустот выработанного

130

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертация является научной квалификационной работой, в которой содержится решение актуальной для горнорудной промышленности научной и технической задачи - обоснования малоотходной технологии разработки сближенных золотосодержащих жил, обеспечивающей существенное повышение показателей горных работ при снижении нагрузки на природную среду.

Основные научные и практические результаты работы заключаются в следующем:

1. Установлены мировые тенденции в современном развитии техники и технологии разработки жильных месторождений. Основные направления этого развития за последние 10-15 лет определяются интенсивной индустриальной технологией разработки жил, что повлекло за собой практически полный переход на массовую валовую разработку и, соответственно, отказ от селективных методов. В результате значительно возросли объемы горных работ, увеличились как количество пустых пород, выдаваемых из шахт, так и объемы отходов от переработки руд, что влечет за собой рост площадей под отвалами и хвостохранилищами.

2. Темпы углубления при разработке золоторудных жил самые высокие. Глубины горных работ свыше 1500м становятся нормальными, а несколько рудников (ЮАР, Индии) превысили 3-3,5 - тысячные отметки. Все это делает весьма актуальными не только технические и технологические, но и экологические проблемы.

3. Большинство жильных месторождений представлено сближенными рудными телами, разработка которых обычно осуществляется едиными блоками валовым способом при объединении этих жил вместе с вмещаемыми породами в общие штокверки. Создание технологии селективной разработки сближенных жил с применением индустриальных методов обусловит снижение отходов как на самих горнодобывающих, так и на перерабатывающих руду предприятиях.

4. В современных условиях наиболее перспективными с позиции общей экономической эффективности, с учетом экологических последствий, являются технологии разработки

131 руд, обеспечивающие минимальную выдачу на поверхность рудной массы за счет ее предконцентрации внутри рудника. Это, в свою очередь, снижает непроизводительные затраты на перемещение породной части до обогатительных фабрик и повышает, за счет лучшего качества руды, показатели переработки, в том числе, снижает количество отходов.

5. Первый, строящийся в Нигере рудник «Батна», располагается в центре важного для страны сельскохозяйственного района. Поэтому весьма важно, чтобы создание и эксплуатация этого рудника не сопровождались традиционным изъятием больших площадей земельных ресурсов и ухудшением экологической обстановки в районе.

6. В результате изучения экономоко-географического состояния района, где находится объект исследования, и современных возможностей техники и технологии горного производства выработаны требования к технологии разработки месторождения «Батка», которые могут быть использованы и на других вновь осваиваемых месторождениях. Эти требования должны базироваться на новых критериях оценки эффективности технологии добычи, представляющих собой количество добытого из недр и извлеченного из руды металла с единицы суммарной производственной площади горного и обогатительного производств, а также себестоимость металла с учетом затрат на природоохранные мероприятия. Предлагаемые в диссертации показатели металлоносности и объема извлечения металла с единицы производственной мощности должны стать основой такой оценки.

7. Предложена новая технология разработки сближенных жилообразных рудных тел, включающая в себя селективную добычу руды с последующей ее предконцентрацией вблизи от забоя и закладкой выработанного пространства главным образом продуктами отходов предконцентрации. Этот закладочный материал будет содержать некоторое незначительное количество металла, который не следует считать потерянным, так как, в принципе, возможна в будущем повторная его переработка в массиве методами кучного выщелачивания или путем вторичной отработки.

8. Одним из основных технологических процессов очистной выемки в предлагаемой технологии является отбойка,

132 которая должна обеспечить условия для селективной выемки и для работы по предконцентрации рудной массы без ее дополнительной подготовки (то есть без отливки и калибровки кусков породы). Эффективным способом отбойки в этих условиях является взрывоселекция при шпуровом взрывании зарядов ВВ. В диссертации исследованы условия эффективного осуществления взрывоселекции и разработаны соответствующие схемы отбойки в тупиковых очистных зонах.

9. Основным показателем, характеризующим техническую целесообразность применения предконцентрации, является контрастность рудной массы. Опыт российских предприятий, где проводились испытания рентгенорадиометрических сепараторов, показывает, что золоторудная масса обладает достаточно высокой контрастностью, что позволяет прогнозировать положительные результаты технологии с предконцентрацией.

10. На основании анализа кривых контрастности и достигнутых результатов производственных экспериментов можно ожидать, что с применением новой технологии добычи на золоторудном месторождении «Башка» содержание металла в добытой рудной массе в идеальных условиях может повыситься не менее чем в 13 раз, с оставлением в выработанном пространстве до 80% пустых пород. Реальные показатели будут зависеть от качества проекта и его осуществления, но вполне реально оставление в руднике 50.60% отходов.

11. Общая экономическая эффективность от внедрения предложенной технологии добычи достигается за счет: сокращения непроизводительных затрат на транспортирование породной части рудной массы; повышения извлечения и выхода товарного золота; снижения земельных площадей, отводимых под отвалы и хвостохранилища и коммуникации к ним, а также за счет сохранения большой части сельскохозяйственного производственного комплекса региона и уменьшения вредного воздействия на растительный и животный мир.

133

1. Абрамов В.Ф. и другие Технология разработки рудных месторождений с предварительным обогащением руды в подземных условиях. В книге: Перспектива развития технологии подземной разработки рудных месторождений, М., 1985.

2. Амирханов И.З. Разработка технологии и обоснование параметров взрывоселекции при очистной выемке заходками и проведении подготовительных выработок, М., МГИ, 1994.

3. Байконуров O.A., Крупник Л.А, и другие „Технология добычи руд с твердеющей закладкой, М., недра, 1979.

4. Большаков А.Ю. Управление качеством руд на основе ядерно-физического опробования Л., недра, 1982.

5. Брунников Д.М,, Цигалов М.И. и другие Закладочные работы (справочник), М., ¿едра, 1989.

6. Веселов О.Л. Технология добычи некондиционных руд с радиометрической предконцентрацией рудной .массы в выработанном пространстве, Дисс., М., МГИ, 1993.

7. Веткин А.П., Горбачев В.П., Рубцов В.А. Твердеющая закладка на рудниках, М., недра, 1983.

8. Braian Е., Robertson J., Kerr S. Alimak narrow vein mining of Dome Mine, CJM Bulletin, June, 1990.

9. Горный журнал №5, 1999 (золото, алмазы: новые технологии добычи).

10. Горный журнал за 1979-1999 г.г.

11. Дубнин И.Г., Фесенко В.А, Совершенствование технологии выемки тонких наклонных жил, Новосибирск, наука, 1974.

12. Дубынин Н.Г., Коваленко В.А. Теоретические основы проведения горных выработок, Новосибирск, наука, 1992.

13. Единые правила безопасности при разработке рудных, нерудных и россыпных месторождений полезных ископаемых подземным способом, М., НПО ОБТ, 1996.

14. Жарков В.А. Экономическое развитие золотодобывающей промышленности капиталистического мира, Колына, 1986.134

15. Зейнуллин А. А. Обоснование и разработка технологии подземной добычи с предконцентрацией рудной массы, Дисс., М., МГГУ, 1996.

16. Зырянов А.Г. Анализ зарубежного опыта работы золотодобывающей промышленности, М., ЦНИИ экономики и информации, 1985.

17. Именитов В.Р. Процессы подземных горных работ при разработке рудных месторождений, М., недра, 1984.

18. Каплунов Д.Р., Манилов И.А. Стабилизация качества руды при подземной добыче, М., недра, 1983.

19. Ломоносов Г.Г. Управление качества продукции горного предприятия, М., МГИ, 1984, ч.1, 1985, ч.2.

20. Ломоносов Г.Г., Жигалов М.Л. Основные принципы управления качеством руд на подземных рудниках, горный журнал, 1991, №2, с. 21-23.

21. Ломоносов Г.Г. Основные проблемы подземных рудников и концепция их технического перевооружения, Горный журнал, 1997, №7.

22. Ломоносов Г.Г. Технология отбойки руды при подземной добыче, М., МГИ, 1988.

23. Ломоносов Г.Г., Жигалов М.Л. Технологическая оценка разделительных методов управления качеством при добыче руд, горный журнал, 1994, №7.

24. Ломоносов Г.Г. и другие Научно-техническое обоснование параметров и конструкций установок для подземной мелкопорционной предконцентрации, Горноинформационный аналитический бюллетень №3, 1995. Справке 27/9-196 от 05.07.95.

25. Ляхов А.И. Технология разработки жильных месторождений, М., недра, 1989.

26. Мамсуров Л.А., Рафиенко Д.И., Панфилов Е.И. Научные основы совершенствования технологии разработки жильных месторождений, М., наука, 1974.

27. Mining Magazine 1987, №6, 1989, №3, !994, №3.

28. Мокроусов В.А., Лилеев В.А. Радиометрическое обогащение нерадиоактивных руд, М., недра, 1979.

29. Мосинец В.Н. (ред.) Охрана окружающей среды при проветривании и эксплуатации рудников, М., недра, 1981.135

30. The Microscoop (рекламный проспект Микро ПТМ),1993.

31. Назарчик А.Ф., Олейников И.А., Богданов Г.И. Разработка жильных месторождений, М., недра, 1977.

32. Неганов В.П., Каваленко В.И. и др. Технология разработки золоторудных месторождений, М., недра, 1995.

33. Панов Е.М., Веселов O.JL, Гундарев В.И. Направления ресурсосбережения при подземной добыче руд цветных металлов. В сб.: Разработка ресурсосбергающей технологии подземной добычи руд с учетом требований экологии, М., МГИ, 1990.

34. Пеньковскии И.В. Формирование качества рудной массы при подземной разработке месторождений разнотипных руд. Диес., М., МГИ, 1993.

35. Правила технической эксплуатации рудников, приисков и шахт, разрабатывающих месторождения цветных, редких и драгоценных металлов, М., недра, 1981.

36. Пухальский Л.Ч. Рудничная геофизика, М., энергоатомиздат, 1988.

37. Ревнивцев В.И., Азбель Е.И. и др. Подготовке минерального сырья к обогащенных и переработке, М., недра, 1987.

38. Ренгенорадиометрические сепараторы CPPJI-150/40 (рекламный проспект ООО «РАДОС»), 1998.

39. Сакенов М.Д. Обоснование параметров технологии радиометрической мелкопорционнойпредконцентрациивблизи очистных забоев, Дисс., М., МГИ, 1993.

40. Скорняков Ю.Г. Подземная добыча руд комплексами самоходных машин, М,, недра, 1986.

41. Феськов В.П. Обоснование параметров технологических схем подземной добычи руд с поковшовой радиометрической предконцентрацией вблизи очистных блоков, Дисс., М. МГИ, 1992.

42. Шестаков В.А. Сортировочно-усреднительная система, Горный журнал, 1987,№10.

43. Шестаков В.А. Управление качеством продукции на горных предприятиях, Новочеркасск, 1993.

44. Шестаков В.А. Статистическая связь показателей контрастности руд, Горный журнал, 1988, №8.136

45. Цветные металлы за 1968-1999 г.г.

46. Plan Mineral de la republique du Niger, 1968.

47. Plan Minerai de la republique du Niger, 1995,1.1, t.2, t.3,t.4.

48. Carte géologique et géographique du Niger, 1998.

49. Plan de location du site de Samira.

50. Liste des forages carotes (site de Samira).

51. Faure, H,. 1966 Reconnaissance géologique des formations sedimentaires post-paleozoiques du Niger oriental. Mem. BRGM Fr., № 47 et Publ. Dir. Mines et geol. Niger, № 1.

52. Youssef Mohamed Hassan et Saad Labib Morcos, 1993 -Rapport sur les résultats de prospection de region du nord Makalondi, region I, D.R.G.M., Ministere des Mines et Industries

53. Machens, E., 1964 Mission de prospection generate du Liptako. Rapportt de fin de mission 1958-1964 et inventaire des indices de mineralisation. B.R.G.M., rapp. NIA 64 A6

54. Migon, R., 1975 Mission P.R.A. Liptako (Niger) Prospection pour Or et Sulfures. B.R.G.M., rapp. 75 RME 007 AF.