автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.02, диссертация на тему:Обоснование и создание эффективной технологии разработки мощных сложноструктурных слюдяных месторождений

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК

Ордена Ленина Кольский научный центр им.С.М.Кирова Горный институт

На правах рукописи

УДК 622.272+622.3.67,7+622.013.364

СТЕПАНЕНКОВ Николай Егорович

ОБОСНОВАНИЕ И СОЗДАНИЕ ЭФФЕКТИВНОЙ ТЕХНОЛОГИИ РАЗРАБОТКИ МОЩНЫХ СЛОЖНОСТРУКТУРНЫХ СЛЮДЯНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

Специальность 05,15.02 "Подземная разработка полезных ископаемых"

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Апатиты 1992

Работа выполнена в Горном институте Кольского научного центра РАН.

Научный руководитель: доктор технических наук

БУСЫРЕВ Владислав Михайлович

Официальные оппоненты: доктор технических наук

ДЕМИДОВ Юрий Васильевич

кандидат технических наук МИЛЕХИН Георгий Георгиевич

Ведущая организация - институт Гипронинеиеталлоруд

Защита состоится 2992 г. в ю часов

на заседании специализированного совета K003.79.0I при Горном институте Кольского научного центра РАН по адресу:

184200 г.Апатиты Мурманской обл., ул. Ферсмана, д. 24 .

Отзывы на автореферат в двух .экземплярах, заверенных печатью просиы направлять в адрес совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института. Автореферат разослан

Ученый секретарь . -специализированного совета, / .1

канд. техн. наук О.Е.Чуркин

ОЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Наша страна занимает первое место в лире по запасай слюды флогопита, что обеспечивает независимость 1ародного хозяйства в этом виде минерального сырья. Б настоящее зремя горные предприятия выпускают 16 видов и сортов конечной 1родукщш, определяемых размерами и качеством кристаллов слюды, благодаря своим диэлектрическим и термостойким свойствам, способ-юсти расщепляться слюда является уникальным сырьем для электротехнической, теплоизоляционной, электронной, строительной и дру-. 'их отраслей промышленности.

Флогопитовые руды отечественных месторождений отличаются ¡есьма высокой ценностью. Так средняя валовая ценность I и3 >алансовых запасов флогопита на ПО "Ковдорслюда" составляет 500 руб., что на порядок выше затрат на добычу.и обогащение, ¡оставляющих 80-100 руб. При разработке слюдяных месторождений, сроме потерь в недрах, происходят потери и ухудшение качества ¡люды в добытой руде из-за повреждений кристаллов. В результате ■орнодобывающим предприятиям наносится дополнительный экономи-[еский ущерб из-за уменьшения ценности добытой руда. Названные ¡бстоятельства усиливают значимость повышения полноты и качества :звлечения полезного компонента из недр при обосновании подзем-юй технологии разработки слюдяных месторождений."

Цель работы состоит в развитии методов определения полноты : качества извлечения слюды из недр и экономической оценки истем разработки, а также создании и обосновании высокоэффентив-;ых технологических схем очистных работ для мощных флогопитовых есторокдений.

Идея работы заключается в выявлении и учете влияния много-идового состава добываемого минерального сырья, особенностей еологического строения и свойств слюды отделяться от породы ри взрывной отбойке на показатели иззлечения из недр и технико-'коромические показатели разработки модных флогопитовых место-юздений.

Научные положения защищаемые г работе:

- выбор систем и технологии разработки на слюдяных место-юздениях следует осуществлять путем экономической оценки сравни-

ваемых вариантов предлога ннш нею дои на принципе определения показателей извлечения из недр и затрат на добычу и передел дифференцированно по всей структуре добываемого многовидового (многосортного) минерального сырья;

- экономическое обоснование и выбор схемы расположения и основных параметров очистных блоков при двухстадайной разработке запасов этажа следует осуществлять предложенным методой, учитывающий изменчивость содержания следы в месторождении, зависимость полноты и качества извлечения из недр, затрат на добычу и передел по стадиям выемки;

- мощные сложноетруктурные месторождения можно разрабатывать новыми вариантам этажно-камерной системы, позволяющими вести селективную выемку руды и крупных породных включений, использовать отделяемое?! слюды от породы при отбойке для сохранности кристаллов, контролировать положение поверхности контакта залежи с покрывающими породами и вести с квакш ну с отбойку руды в соответствии с изменением этой поверхности.

Научная новизна работы. Предложен и обоснован принцип экономической оценки систем разработки на основе определения показателей извлечения из недр и затрат на добычу и передел дифференцированно по всей структуре добываемого многоввдового (многосортного) минерального сырья.

Усовершенствован метод экономической оценка и выбора систем разработки на слюдяных рудниках, учитывающий неодинаковые значения полноты и" качества извлечения из недр и затрат на добычу и передел по разносаш (видам, сортам) елвды, что способствует принята® правильных технических решений.

Разработана методика экономического обоснования схемырасположения и основных параметров очистных блоков при двухстадийной выемке запасов в условиях изменчивого содержания слюды в них, учитывающая зависимость полноты и качества извлечения из недр и затрат на добычу и передел от стадии выемки. .

Установлены зависимости полноты и качества извлечения из недр и экономических показателей от технологии очистных работ и параметров очистных блоков при этажно-камерной системе разработки мощных флогогштовнз месторождений.

Созданы и обоснованы новые варианты зтагно-камерной системы разработки для условий Ковдорского флогопитового месторождения.

Методы исследования. Работа выполнена о использованием методов научного обобщения состояния теории и практики разработки слюдяных месторождений, аналитических исследований, разработанных методик экономического обоснования и выбора систем разработки и расположения очистных блоков, а такке экспериментов и опытно-промышленных испытаний в производственных условиях ПО "Ковдор-слюда".

Достоверность научных положений выводов и рекомендаций, представленных в диссертации, подтверждена теоретическими исследованиями, технико-экономическими расчетами, экспериментами и испытаниями в производственных условиях, а также практикой проектирования и внедрения на ПО "Ковдорслюда" новых технологий отработки очистных камер с получением экономического эффекта.

Практическая значимость работы. Разработанные методики определения полноты и качества извлечения из недр для минерального сырья многовидового (многосортного) состава, экономической оценки систем разработки я распологения очистных блоков позволяют осуществить выбор технологических схем, обеспечивающих повыпение эффективности разработки слюдяных месторождений. Названные методики могут быть также использованы при разработке других полезных компонентов, имеющих многовидовой (многосортный) состав.

Вариант зтажно-камерной системы разработки с комбинированной отбойкой и выпуском руды по навалу отсортированных пород позволяет снизить потери слюды, повысить качество добытой руды и получить значительный экономический эффект при отработке мощных слюдяных месторождений, в том числе муспобитовых.

Вариант с отбойкой восходящими и нисходящими- скважинами с частичным обрушением покрывающих пород и выпуском руды по их навалу позволяет снизить потери и разубожгаание полезного компонента и повысить эффективность при разработке мощных и средней модности пологопадавдих местороадений, иыеоцих сложную поверхность контакта с покрывающими породами. Он может быть использован также при отработке месторождений других полезных ископаемых с аналогичными горно-геологическими условиями. Способ селективной отбойки нисходящими скважинами позволяет уменьшить повреждения кристаллов слюды и разубоживанне полезного ископаемого при разработке мощных месторождений с включением зон пустых пород в контур

подсчета .балансовых запасов. Он может быть применен также для разработки месторождений других полезных ископаемых.

Реализация результатов работы. Основные выводы и рекомендации использованы ПО "Ковдорслюда" и институтом Гипронинеметалло-руд при проектировании очистных блоков на Ковдорском флогопито-зом месторождении. Разработанные варианты технологии очистных работ испытаны и внедряются на руднике Ковдор. Дополнительно получено свыше 12ОО г забойного сырца флогопита, экономический эффект составляет 125 тыс.руб.

Апробация работы. Основные практические результаты реализованы при проектировании ПО "Ковдорслюда" и институтом Гипронинеме-таллоруд. Основные научные положения работы докладывались на научных семинарах Горного института ККЦ РАН, Всесоюзном совещании молодых ученых и специалистов (Апатиты, 1987 г.). технических советах производственного объединения "Ковдорслюда", а таете на научно-техническом совете института Гипронинеметаллоруд (Санкт-Петербург, 1991 г.).

Публикании. Основное содержание работы опубликовано в б статьях и 3 изобретениях. ^

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Развитию методических основ определения полноты и качества извлечения полезных компонентов из недр, экономического ущерба от потерь и разубоживания руды, оценки экономической эффективности систем и технологий с учетом ущерба недрам, как весьма важнейшим для принятия, правильных технологических решений, посвящены работы многих ведущих ученых и специалистов страны. Значительный вклад в решение этой проблемы внесли в разное время П.И.Городецкий, В.Р.аденитов, академик H.В.Мельников, академик М.И.Агошков и другие. В ИПКШе РАН в результате фундаментальных исследований созданы ыетодиче.ские основы экономической оценки систем и технологии разработки месторождений, позволяющие определить и выделить, наряду с разностью затрат на добычу и передел, недоизвле каемую ценность запасов по варантам.

В современных условиях при оценке экономической эффективности систем и технологии разработки зля учета потерь и разубо-аязания руды используют показатели полноты извлечения полезного

компонента из недр (Кн=1)-а/б с ) и изменения качества добытого полезного ископаемого (Кк=а/с). Для месторождений с ыноговидовын (многосортным) составом полезного компонента (например слюды) из-за разных оптовых цен и потерь по видам (сортам) коэффициент изменения качества добытого полезного ископаемого определяют как отношение ценности всех разностей полезного компонента в добытой руде к ценности их в погашенных запасах полезного ископаемого

( Кк = 20^01/2;С^Ц-н ). Тогда по аналогии формула для опхе-

деления показателя полноты извлечения полезного компонента из

недр должна иветь вид: К = а ц , /£'£с.цо1 _

" 1 ¡н

Б диссертационной работе показано, что использование значений коэффициентов Кх и Кн , найденных по существующим методикам как средняя величина одинаковая для всех разностей полезного компонента» вносит ошибку в оценку экономической эффективности сравниваемых систем разработки на месторождениях с многовидовым (многосортным) составом полезного компонента, сто является следствием неодинаковых по разностям полезного компонента потерь. На сдвдяяых месторождениях, как установлено работами Горного института Кольекого научного центра РАН, а также Гипронинеметалло-руда, Иркутского политехнического, йргиредмет, ЛГИ и другими, расхождение потерь по видам (сортам) следы особенно велико, что вызвано различной повреждаемостью кристаллов в процессе добычи.

В диссертационной работе предложен-, теоретически и численными примерами обоснован принцип-определения показателей полноты и качества извлечения слюды из недр, затрат на добычу и передел дифференцированно по всей структуре добываемого минерального сырья, который позволяет исключить вышеуказанный недостаток. На основе этого принципа развита методика ИПК® РАН оценки экономической эффективности систем и технологии разработки, обеспечивающая принятие правильных технологических решений при.-сравнении зариантов. Ввиду изменчивости горно-геологических условий, содержания и состава слюды в месторождениях сравнительную оценку и выбор систем разработки предложено вести по очистным блохам раздельно сравнением прибыли на отработку одинаковых запасов слюды:

'зГ- 2 б с, (Кн3.1 - ( Цали!. -СйкО -

1«т [1 . \ Ь ^

- ^ Б с^КнедССбхд - Сы).

где Б - балансовые запасы полезного ископаемого в очистном блоке, и3.; СI -^содержание 1-ой разности слюда в запасах, кг/ц3; ¡{„ад , Кн31 - коэффициенты извлечения I -ой разности слюды при I и П вариантах, доли ер.; Ц„1 - оптовая цена , I -ой разности слкди, руб/кг; И( - сквозной коэффициент извлечения на стадиях передела I -ой разности слюды, добытой I вариантом, доли ед.; С'5хд и С^цд ~ ползая себестоимость I,-ой разности слюды в пересчете на I кг погашенных запасов соответственно при I и П вариантах, руб/кг.

Развитие технологии разработки слюдяных месторождений, начатое в 30-ые годы, первоначально было связано с освоением-оригинального варианта системы горизонтальных слоев с закладкой отсортированными в блоках породами. Из-за значительных потерь слюды в закладке и высокой трудоемкости в 50-ые годы начато освоение системы с ыагазинированием и шпуровой отбойкой. Однако и эта. система, имея ввиду, что значительные запасы слюды, особенно флогопита, сосредоточены в мощных месторождениях, не всегда удовлетворяла достигнутыми технико-экономическими показателями. Качественный перелом з развитии технологии разработки таких месторождений был обеспечен фундаментальными исследованиями специфического источника потерь и изменения качества слюды от повреждений кристаллов, в процессе добычи, выполненными Горным институтом КНЦ РАН. Большой вклад в эту область знаний внесли такке работы института Гипронинеметаллоруд, йргиредыет, ЛГИ, Иркутского политехнического. Зто позволило начать в 60-ые годы широкомасштабные опытно-промышленные испытания технологии очистных работ о отбойкой слюдяных руд скваашаии, доказать возможность достигения значительного экономического эффекта, в том числе за счет снижения потерь. Наибольший объем испытаний и внедрения осуществлен на месторождениях Северо-Запада страны. -Положительные результаты этих работ открыли широкие возможности для применения различных классов и вариантов систем разработки на слюдяных рудниках. Вместе с тем, как показано в диссертационной работе, при обосновании применяемых технологических схем очистных работ не в полной мере использованы особенности геологической структуры мощных

слюдяных месторождений, горно-геологических условий, свойств следы для совериенстзования технологии добычи и повывения ее эффективности. В диссертационной работе в качестве таких особенностей выделены и обоснованы следуише: сложная поверхность контакта мощных залегай с покрывающими породами; изменчивость содержания и состава слюды в запасах месторождений при наличии зон пустых пород в контурах подсчета запасов; изменчивость ценности

О

I м полезного ископаемого; повреждаемость кристаллов и разная величина их потерь по разностям (сортам) слюды; способность слюды отделяться от пустой породы з процессе взрывной отбойки. Объектом исследования выбрано Ковдорское флогопитовое месторождение, по запасам занииаюдее первое место в мире, для которого характерны все вышеназванные особенности.

Выполненный в диссертационной работе анализ выделенных особенностей применительно к условиям Ковдорского флогопитового месторождения и предложенная методика оценки экономической эффективности систем разработки позволили на более качественном уровне подойти к поиску и решению технологических задач, включая схему расположения очпстшх блоков на этаяе и технологические схемы очистных работ в этих блоках.

В диссертационной работе предлокена методика выбора а обоснования расположения очистных блоков и определения их параметров в условиях большой изменчивости содержания слюды и ценности запасов на отрабатываемом этаке. Заключительный этап этой методики включает оценку предложенным з диссертационной работе методом экономической эффективности отработки запасов залежи на этажа з зависимости от расположения и параметров камер и целиков. При этом расчет технико-экономических показателей дифференцированно по всей структуре добываемого минерального сырья обеспечивает выбор рационального варианта. С использованием этой методики предложен и обоснован вариант расположения камер и целиков и их оптимальных параметров (Я пределах ограничений по геомеханическим условиям) для Западной залени Ковдорского месторождения. Его реализация обеспечила увеличение в 1.5 раза запасов флогопита, отрабатываемых камерами, а также дополнительную при&иь (87.2 руб/м3 добытой руды), в том числе за счет снижения потерь.

Участки залежи, контакт которой с покрывающими породами расположен ниже верхнего горизонта этажа и имеет сложную форму по-

верхности». предложено отрабатывать новый вариантом этажно-камерной системы, снижающим потери полезного ископаемого от неполноты „ отбойки и разубоживание от прирезки покрывающих пород (рисЛ). Эта цель достигается тем, что при обуривании рудного массива восходящими и нисходящими встречными веерами скважин уточняют положение контакта между залежью в породами. При этом частая сетка расположения взрывных скважин при современных методах каротажа позволяет с высокой точностью определять положение контакта. В местах понижения згого контакта руду отбивают до него зарядами восходящих скважин. За счет этого избегают прирезки покрывающих пород. В местах высокого расположения контакта в начале отбивают нижний слой руды зарядами восходящих скважин, затем на него отбивают верхний слой руды (купол залежи) зарядами нисходящих скважин до контакта залежи с породами. За счет этого снижают потери полезного ископаемого от неполноты отбойки. Перед отбойкой очередной секции в выработанное пространство обруиают нисходящими скважинами покрывающие породы, из которых на плоском днище камеры формируют навал с .откосом в сторону очередной секции. Выпуск отбитой руды ведут по откосу этого навала, что сникает"потери от неполноты выпуска.

Б диссертационной работе с использованием разработанных методик выполнено сравнение нового и проектного (с отбойкой восходящими скважинами) вариантов системы с .оценкой полноты и качества извлечения.флогопита, а также прибыли в зависимости от изменчивости формы- поверхности контакта залежи и пород при разной высоте -залежи над откаточным горизонтом.

Установлено, что при отработке залежи этажно-камерной системой с отбойкой- залежи восходящими веерами скважин полнота извлечения флогопита из недр уменьшается по линейной зависимости вида у = й-бх с ростом величины отклонения положения контакта залежи от средней высоты его расположения над откаточным горизонтом. Это снижение тем значительнее, чем меньше высота залежи. Так пра высоте залежи 25 м и отклонениях ее поверхности в интервале от +2.5 до *-7.5 м коэффициент-извлечения флогопита крупностью ¿4-^-50 см2, ь50а 100 см2, ^ 100 см2 уменьшается от 0.73 до 0.60, от 0.70 до 0.59,, от О.бб до 0.56. При высоте залежи 15 м соответственно: .от 0.63 до 0.55, от 0.62 до ОЛ7, от 0.60 до 0Л5. Аналогичный характер имеют зависимости коэффициента изменения качества добытой руды от вышеуказанных факторов.

а

Рис. I. Втажно-каперная система разработки с частичным обрушением покрывающих пород.-

а, б. в - последовательность отработки (продольные раз-т>езы): I - буро-погрузочный штрек: 2 - погрузочные орты; 3 - вентиляционно-буровой штрек; 4 - проектная высота камеры; 5 - поверхность контакта залежи с покрывающими породами; 6 - восходящие веера скважин в секциях; < - нисходящие веера скважин; 8 - обрубаемый участок породной потолочины; 5 - навал обрушенных пород в выработанном пространстве; 10 - отбитая руда.

и

Новый вариант системы ооеспечивает более высокую (на 10-205») полноту и качество извлечения йз недр в тех же горно-геологических условиях. Как установлено в диссертационной работе, эти показатели зависят только от точности применяемых методов каротажа скважин. Экономическая оценка вариантов, выполненная разработанной методикой , показала преимущество нового варианта, который дает дополнительна прибыль от I до 1.2 тыс.руб. на I т погашенных запасов флогопита в зависимости от заданных горно-геологических условий. Причем, прибыль, как установлено, формируется главным образом за счет более полного и качественного извлечения запасов.

Способность слюды (в особенности флогопита) отделяться от породы при взщваой отбойке позволяет организовать забойную рудо-разборку отбитой руды и выдать слюду ила ее часть из блока, искла-чив или уменьаив ее повреждения при выпуске. Эту способность мон-но реализовать только при шпуровой способе отбойки. Скзажиняый способ отбойки, как установлено ранее выполненными исследованиями, меньше повреждает слюду, менее трудоемок, не требует затрат на рудоразборку. Положительные качества способов использованы в созданной новом варианте этажно-камерной системы с комбинированной отбойкой.руды (рис.2). Установлено, что экономический эффект от применения варианта .во многом зависит от содержания и качественного состава флогопита. Цель достигается тем, что вначале впурозой отбойкой с забойной рудоразборкой отбитой руды отрабатывают первичную камеру, располагая ее на участке с повышенным содержанием . крупных разностей слюды. При.этом отсортированные породы магазл-нируют, оставляя слой достаточный для создания из них навала на днище камеры,-для чего высоту слоя принимают не менее:

И« = ^ , где - ширина первичной камеры;

£к - ширина всей камеры; К =2 - при одностороннем выпуске; И =4 - при. двухстороннем выпуске; «I - угол естественного откоса. Во вторую стадию восходядцши веерами "скважин на первичную камеру в отступающем порядке отбивают остальные запасы руды, при этом: отбойку чередуют с послойным 'выпуском руды, в процессе которого происходит формирование навала из отсортированных пород.

В диссертационной работе на основе разработанных методик установлена связь между полнотой извлечения флогопита и шириной каиеры, численно выраженная линейной зависимостью вида а»а-бх.

3

Рйс. 2. Этажно-камерная система тазработигскомбинированной отбойкой и выпуском по. навалу отсортированных пород.

а - отработка дели шпуровой отбойкой" с забойной рудо-разооряол л ыагазиннрованиеи отсортисованных пород (разрез по простиранию);'б - отработка основных запасов камеры послойной отбойкой руда "восходящим"скважинами и послойным выпуском по навалу пустых отсортипованншс пород (разрез по простиранию); I - буро-погрузочный штрек; 2 - вентиляционный горизонт; :> - откаточный орт; 4 - восстающий; 5 - отсортированная порода; б - междукамерный целик; ? - контур канзры; о - породная потолочина; 9 - восходящие зеера скважин.

При этом на величину коэффициента извлечения флогопита влияет также соотаооеаие между иириной первичной и всей камеры, причем увеличение первой повышает, а увеличение последней понижает извлечение. В исследованном интервале изменения параметров камер (первичной от 5 до 10 м, всей камеры от 15 до 30 м) извлечение флогопита крупной наиболее ценной разности составляет от 0.7б до 0.86, мелких разностей - от 0.72 до 0.80. Аналогичный характер зависимостей получен для коэффициента изменения качества добытой руды. Как установлено в диссертационной работе новый вариант по сравнению с известным - с отбойкой восходящими скважинами обеспечивает в условиях слюдяных месторождений более высокое (на 10-205») извлечение полезного компонента и качество добытой руды. За счет этого, несмотря на более высокие затраты на добычу, новый вариант дает дополнительную прибыль в среднем равную ИЗ руб. на I т погашенных запасов флогопита.

Для участков залежи с изменчивым содержанием флогопита и наличием зон пустых пород в контурах подсчета запасов предложен, экспериментами в лабораторных и производственных условиях, а также технико-экономическими расчетами обоснован способ селективной "чадящей" отбойки нисходящими с квашнами (рис.3). Суть способа состоит в раздельной отбойке пустых пород и слюдосодержадих руд, позволяющий также осуществить их раздельную выдачу из-блока. В этих целях каротажем взрывных скважин уточняют расположение зон пустых пород ;и руды. Первые отбивают усиленными зарядами для лучшего дробления, вторые уменьшенными рассредоточенными зарядами для лучией сохранности слюды. Для определения параметров "щадящей" .отбойки опытным путем на моделях полечена эмпирическая зависимость длины заряда 1 от ЛЕС:: с/= , где N - коэф-

фициент, зависящий от отношения скорости звука в породе к скорости детонация БВ, равный 1-3-1.6; У/ - линия наименьшего сопротивления. В начале отбойку ведут на-горизонтальную подсечку, затем как правило, на две поверхности обнажения. Вертикальное направление отбойки позволяет практически отбить рудное тело любой сложной формы, оставив на момент закладки очистной камеры максималь- . ный объем пустых пород подготовленных для обрушения и заполнения пустот, что позволяет на 20-ЗС$ снизить объемы трудоемких закладочных работ.

а

2-2

-п-п-РГ-У

< м \

Рис. 3. Способ отбойки модной флогопитовой залежи с раздельной выемкой руд и пород.

а, б, з - стадии отваботки; I - залежь полезного ископаемого;-^ - по йодный массив; 3 - подсечка; А- - бурс-вентиляционный горизонт; 5 - щадящие заряды; б - отбитая

руда.

Способ повышает эффективность отработки месторождений кристадлосырья за счет снижения потерь полезного компонента в результате селективной и щадящей отбойки, уменьшения объемов совместно извлекавшее пустых пород, значительно сникает трудоемкость закладочных работ, дает возможность увеличения эффективности работы обогатительного и горного оборудования за счет повышения качесгва горной массы в результате снижения объемов пустых пород, вовлекаемых в общий технологический процесс.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе- дано новое решение актуальной научной задачи,, заключающейся в развитии методических положений оценки и выбора систем разработка полезных- ископаемых с многовидовым составом полезного компонента и обосновании новых технологических схем очистной выемки ыощшх сложноструктурных слюдяных месторождений.

Основные научные и практические результаты работы заключаются в следующем:

1- Установлено, что в применяемых в настоящее время технологических схемах очистной выемки мощных сложноструктурных: слюдяных месторождений недостаточно используются особенности их геологического строения, изменчивость содержания слюды в блоках и способность ее отделаться при.взрывной отбойке от породы для снижения потерь и- улучшения качества добытой руды и кристаллосырья, а .методы оценки и выбора систем разработки недостаточно учитывают влияние неодинаковых по видам (сортам) потерь слюды на экономическую эффективность технологии добычи. Доказана необходимость создания для условий рассматриваемых месторождений новых технологических схем очистной выеики, обеспечивающих их рациональную эксплуатацию, а также развитие методов оценки систем разработки, позволяющих повысить обоснованность принимаемых технологических решений.

2- Теоретически обоснован и практикой апробирован принцип определения полноты и качества извлечения из недр, затрат на добычу в передел в прибыли на месторождениях с ыноговидовым (многосортным) составом полезного компонента дифференцированно по всей структуре добиваемого минерального сырья.

3. Разработана методика экономической, оценки, систем и технологии добычи на месторождениях с ыноговидовым (многосортным) составом полезного компонента, позволяющая выявить и учесть изменяющиеся по видам (сортам) затраты, ценность и потери в недрах за счет формирования экономического критерия, (прибыли на I т погашенных запасов) дифференцированно по всей структуре добываемого минерального сырья.

4. Разработана методика обоснования схемы расположения очистных блоков при двуязтадийной отработке запасов этажа, обеспечивающая выбор рационального варианта путем учета зависимости полноты извлечения полезного компонента из недр, качества добытой руды, затрат на добычу и передел от изменчивости содержания и состава (сорта) флогопита в месторождении, технологии добычи, параметров камер и целиков.

5. Применительно к условиям Ковдорского флогопитового месторождения получены зависимости полноты извлечения полезного компонента из недр, качестза добытой руды, прибыли от горно-геологических и горнотехнических факторов для этажно-каиерной системы разработки.

Установлено, что извлечение флогопита из недр при применяемых технологических схемах с отбойкой скважинами снижается по линейной зависимости с увеличением отклонения поверхности контакта залежи с покрывающими породами от средней высоты залежи над откаточным горизонтом, остается постоянным - при новых технологических схемах очистных работ с отбойкой нисходящими и восходящими скважинами, с увеличением крупности кристаллов уменьшается-.по зависимости параболического вида у *» а.х"(0*-п±1) . Зависимость .изменения качества, добытой руды имеет аналогичный вид; прибыль на I т погашенных запасов флогопита при известных вариантах технологии . разработки растет с увеличением высоты залежи над откаточным горизонтом и снижается с увеличением отклонений ее поверхности от средней высоты по зависимости линейного вида у =• ах , при новом варианте не зависит от величины отклонений поверхности залежи и растет с увеличением ее зысоты по зависимости аналогичного вида.

Извлечение флогопита из недр при отработке залежи на всю высоту этажа известными вариантами системы с отбойкой скважинами уменьшается с увеличением ширины камер по линейной зависимости

вида у- - а + бх. и крупности флогопита - по зависимости параболического вида у ах"(0 ¿п^-1) , снижается по зависимости аналогичного характера при новой технологической схеме системы с комбинированной отбойкой, возрастает с увеличением ширины первичной камеры и с глубиной забойной рудоразборки и в целом выше, чем при известной технологии; прибыль на I т погашенных запасов флогопита при известных вариантах системы снижается с увеличением ширины камер, а при новой технологии и одновременном увеличении ширины первичной камеры растет по зависимости параболического вида у = ах.,(0^п ^ I) и в целом выже.

6. Созданы и обоснованы новые варианты эгажно-канерной системы разработки, отличающиеся комбинированной отбойкой, формированием в первичной камере навала отсортированных пород и выпуском

по нему отбитой руды, а для участков со сложной поверхностью контакта с покрывающими породами - отбойкой руды по контакту залежи восходящими и нисходящими скважинами, частичным обрушением пород с формированием из них вазала и выпуском руды по этому навалу, что снижает потери, разубоживание и затраты; для участков, включающих бесслюдные зоны, разработан способ селективной и щадящей отбойки нисходящими скважинами, обеспечивающий раздельную их отработку и одновременно повышающий сохранность кристаллосырья от повреждений.

7. Обоснована схема расположения очистных блоков при двух-стадийной выемке запасов эгажа, отличающихся изменчивостью содерт-жания и состава флогопита, обеспечивающая более полное извлечение флогопита и снижение затрат на выпуск конечной продукции.

8. Созданные варианты технологии разработки использованы при проектировании очистных блоков и реализуются на руднике Ковдор ПО "Ксвдорслюда", новизна технических решений подтверждена авторскими свидетельствами.

Общий экономический эффект от применения предложенных вариантов технологии составил 125 тыс.руб. Методика экономической оценки систем разработки может быть использоваш для обоснования и выбора технических реиений на горных предприятиях, эксплуатирующих месторождения других полезных ископаемых с многовидовым (многосортным) составом полезных' компонентов, а методика обоснования и выбора схемы расположения очистных блоков при . двухста-

дийной разработке запасов этажа - на всех месторождениях, характеризующихся изменчивым содержанием полезного компонента в руде.

Основные положения работы содержатся в публикациях:

1. Математическое моделирование при подсчете содержания полезного компонента для выбора рациональной схемы расположения очистных блоков / В.М.Бусырев, Л.П.Бородкина, Н.Е.Степаненков, Г.ВЛзремных Ц Анализ систем и управление ими в горном производстве. - Апатиты: Изд. Кол. науч. центра. 1988. - С.37-44.

2. A.c. № 1424142, ЮШ 42 Д 3/04. Способ отбойки горной породы / Н.Е.Степаненков, H.D.Ермолаев, E.H.Козлов. Заявл. 15.5.88. Приоритет 10.11.86. ДСП.

3. Новая технология подземной отработки мощных флогопитовых руд / Л.Б.Шевелев, Н.Е.Степаненков, И.Ю.Ермолаев, E.H.Козлов

// Освоение месторождений комплексных руД Карело-Еольского региона. - Апатиты: Изд. Еол. науч. центра, 1987. - С. 27-29.

. 4. Степаненков Н.Е. К вопросу снижения потерь флогопита при скваяинной отбойке // Динамические процессы разрушения горных пород. - Апатиты: Изд. Кол. науч. центра, 1989. - С. 39-44. •

5. Степаненков Н.З. Рациональная технология разработки высокоценных флогопитовых руд Ковдорского месторождения // Разработка и совершенствование способов и средств добычи и обогащения полезных ископаемых Кольского полуострова. - Апатиты: Изд. Кол. науч. центра, 1987. - С. 102-104.

6. A.c. № 1629539, МНИ S 21 С 41/16. Способ разработки полезных ископаемых / В.М.Бусырев, А.М.Рыбальченко, Г.П.Киреев, Н.Е.Степаненков и др. - № 4427824/03; заявл. 28.03.88; Опубл. Бюл. 1991. - fe 7.

7. A.c. № 1642000, ККИ Е 21 С 41/16. Способ разработки рудных тел / В.М.Бусырев, Г.К.Горюнов, В.И.Куделин, Н.Е.Степаненков и др. - fe 4668301; Заявл. 02.01.89; Опубл. Бюл. 1991. - tö 14.

8. Принцип и методические положения оценки эффективности систем разработки при многовидовом составе полезного.компонента в месторождении / Бусырев В.М., Степаненков H.S.-Апатиты: Изд. Кол. науч. центра, 1990. - 23 с.

9. Методика обоснования и выбора схемы расположения очистных блоков при двухстадайной разработке месторождений с изменчивым содержанием полезного компонента / Бусырев Б.11., Степааенков Н.Е.: Горн. ин—т Еол. науч. центра АН СССР. — Апатиты, 1990. - II с. Деп. в ВИНИТИ 13.06.90, И» 3355-В90.

Автореферат

ОБОСНОВАНИЕ И СОЗДАНИЕ ЭФФЕКТИВНОЙ ТЕХНОЛОГИИ РАЗРАБОТКИ МОЩНЫ1 СЛОШОСТРУКТШЫХ ОЛЩЯШД МЕСТОРОЖДЕНИЙ

Технически® редактор В.А.Ганичев

Подписано к печати 18.03.92.

Формат бумаги 60x84 1/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Усл.печ.л. 1.4. Уч.-изд.л. 1.08. Уел.краско-от. 1.4.

Заказ & 76. Тираж 100 экз.

» —--------—

Ордена 1ешша Кольский научный цент ем.С.М.Кирова Российской академии наук

164200, Апатиты, Мурманская область, Ферсмана, 14