автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.02, диссертация на тему:Обоснование оптимальной формы блоков и параметров выпуска руды при системах с обрушением

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Южно - Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)

На правах рукописи Дня служебного пользования Экз. ЛЬ ■!

ДЕМИН Сергей Михайлович

УДК 622212.001.5

ОБОСНОВАНИЕ ОПТИМАЛЬНОЙ ФОРМЫ БЛОКОВ И ПАРАМЕТРОВ ВЫПУСКА РУДЫ ПРИ СИСТЕМАХ С ОБРУШЕНИЕМ

Специальность 05.15.02 - «Подземная разработка месторождений полезных ископаемых»

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Новочеркасск 2000

Работа выполнена в Южно-Российском государственном техническом университете (Новочеркасский политехнический институт)

Научный руководитель доктор технических наук, профессор, заслуженный деятель науки и техники РФ В.А. Шестаков

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Е.А. Котенко

доктор технических наук, профессор A.A. Петроеов

Ведущая организация - институт « Кавказцветметпроекг»

Защита состоится 20 июня 2000 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д. 063.30.02 в Южно-Российском государственном техническом университете (Новочеркасский политехнический институт): 346428, г. Новочеркасск, Ростовской области, ул. Просвещения 132, ауд. 107.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке ( по адресу: г.Новочеркасск, ул.Просвещения 132).

Автореферат разослан 19 мая 2000 г.

Ученый секре«арь диссертационного совета кандидат технических наук, доцент

.Баранов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. Разработка рудных месторождений системами с обрушением характеризуется сравнительно низкими затратами на добычу, но большими потерями и разубоживанием руды, а также сравнительно большим объемом трудоемких подготовительно-нарезных работ. Положение усугубляется из-за того, что эксплутационные и капитальные затраты постоянно растут, а содержание металлов в добываемых рудах довольно интенсивно снижается. Это способствует увеличению отходов и росту отрицательного влияния горных работ на окружающую среду. В ряде случаев в этих условиях весьма эффектов ной оказывается разработка рудных месторождений системами с обрушением с упрощенными схемами подготовки, но только при условии более полного приближения формы и размеров отбиваемых слоев форме и размерам тел выпуска. Частично этот принцип используется при шведском варианте подэтажного обрушения.

Однако теоретические положения по выбору оптимальной формы блоков и параметров выпуска при других системах с обрушением разработаны недостаточно, особенно применительно к современным экономическим условиям. Недостаточно учитываются уровень достоверности геологоразведочных данных о запасах, ущерб от потерь и разубоживания и ущерб окружающей среде, возможность снижения потерь на основе оптимизации формы и размеров блоков и отбиваемых слоев и др. Более глубокое изучение этих вопросов будет способствовать эффективному и более широкому применению систем разработки с обрушением. Поэтому данная научно-техническая задача весьма актуальна. Решение ее позволит значительно снизить затраты на подготовку блоков, ускорить их подготовку, улучшить использование недр и других природных ресурсов, снизить ущерб окружающей среде. Осо-

<\а»»ттл л ОМГГТ/1 »Л0ПТ1^"ПТ ГЧПГ* Г »•»«■» ТГОТТТ> ЛЛП»>Л11»ЛТ«П Т\Г Tfr«tTAt5t»rrV Tta/ViinilJTn ЛГЧАТ1ЛТП т*

viviinvi uu/miu uwmaiu ji^ оцццij и J±s.i.yjuxisií\. ^vvpm^iiiu vpv^viu n

ресурсов.

ЦЕЛЬЮ РАБОТЫ является создание научно-методических основ оптимизации формы блоков и параметров выпуска при разработке рудных месторождений подземным способом, совершенствование конструкций днищ блоков и создание новых систем разработки с обрушением, обеспечивающих снижение потерь и разубоживания руды и улучшение охраны окружающей среды.

ОСНОВНАЯ ИДЕЯ работы заключается в том, что конструирование днищ блоков и систем разработки с обрушением должно осуществляться на основе более полного приближения формы и размеров отбиваемых слоев и

обрушаемых блоков к форме и размерам тел выпуска с учетом времени подготовки блоков.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ. Обобщение и анализ теории и практики подземной разработки рудных месторождений, аналитические решения и технико-экономический анализ вариантов, моделирование выпуска в лабораторных условиях, математическое моделирование процесса выпуска руды из блоков, методы теории вероятности и статистики для обработки данных, конструирование новых днищ блоков и систем разработки. Проверка рекомендаций в производственных условиях и внедрение в практику работы рудников.

ОСНОВНЫЕ ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ:

- методические положения по оценке эффективности способов подготовки и систем разработки с обрушением блоками различной формы;

- математические и графические зависимости, характеризующие взаимосвязь и взаимозависимость качества и количества добываемой рудной массы при разной форме блоков;

- метод обоснования оптимального соотношения потерь и разубожи-вания при разном числе коЕггактов с обрушенными породами;

- усовершенствованные и новые способы подготовки блоков и системы разработки

ДОСТОВЕРНОСТЬ НАУЧНЫХ ПОЛОЖЕНИЙ, ВЫВОДОВ И РЕКОМЕНДАЦИИ диссертации основана на большом объеме обобщенных статистических данных, проведении достаточного количества расчетов и лабораторных опытов, применении современных методов исследования, сходимости результатов расчетов с практическими данными, внедрением рекомендаций в практику рудников, а также б учебный процесс.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА И НАИБОЛЕЕ СУЩЕСТВЕННЫЕ НА-

Л/ИШЛТ? ШГТ^ТГТ.ТЛТГЛ РАШТЫ '{ЛI/- ТТТГЛ1 л ТПТ/^СТ к гтгеттл^т.

«7 1.111-*1 Л. %? и 11X1 1»1 Л X. V/ Д. *>1 А«.«л/ »»ах »»V А V/*», л-Я у, » V

ЩЕМ:

- разработаны научные положения по оценке эффективности сиособо1 подготовки блоков с разными формами, с учетом вероятностного характере геологоразведочных данных, разновременности затрат на подготовку блоко1 и получение прибыли от очистной выемки, а также возможного изменена производственной мощности рудника;

- предложен метод обоснования оптимальных параметров систем раз работки с обрушением при максимальном приближении формы и размера блоков и отбиваемых слоев форме и размерам тел выпуска;

- созданы новые способы подготовки днищ блоков и системы разработки, защищенные авторскими свидетельствами на изобретения.

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ РАБОТЫ состоит в том, что разработанные научно-методические основы конструирования способов подготовки днищ блокоя и систем разработки с обрушением и оптимизации их параметров позволяют:

- обоснованно определять оптимальные параметры систем подэтажно-го и этажного обрушения при различных формах блоков;

- устанавливать оптимальное (нормативное) соотношение потерь и ра-зубоживания руды для новых вариантов систем;

- снизить удельные затраты на погашение горно-подготовительных работ (ГПР) и общерудничные затраты.

Разработанные технологические решения позволяют в 1,5-2 раза повысить интенсивность подготовки блоков и их очистной выемки, снизить потери и разубоживашге руды, уменьшить ущерб окружающей среде.

РЕАЛИЗАЦИЯ РАБОТЫ. Исследования проводились в соответствии с плановой тематикой в рамках комплексной научно-технической программы «Разработка научных основ разведки и эксплуатации рудных месторождений Северного Кавказа, обеспечивающих более полное и рациональное использование недр и охрану геологической среды» («Недра»), которая была утверждена совместным приказом Минцвегмета СССР и Мунвуза РСФСР № 345/465 от 16.07.1986. С 1993 г. эта программа вошла составной частью межвузовской программы «Экологически чистое горное производство». Кроме этого по двум грандам Минобразования РФ.

Рекомендации диссертационной работы использованы при оценке эффективности систем разработки на ряде рудников, предложенный способ подготовки днищ блоков был внедрен на Греховском руднике Зыряновского

т XV ч ж г»»гщя»тра ^лгтЛпгит« Тг лп/1 та 1 г Л гчотлч ^лтт/тт ^ ттгч_

п ^«пл^ии^/М^/и/г 1 ш^иша)и икнч, ч/п^ 1.ри^^/ииикчи ч^ш

ками шестигранной формы была внедрена на руднике «Молибден» Тырныа-узского ВМК и на Салаирском руднике Салаирского ГОКа. Система разработки с обрушением блоками с формой ромбододекаэдра была применена на Салаирском руднике. Экономический эффект от использования результатов исследований на рудниках составил более 400 тыс. рублей (в ценах до 1991 г.) Материалы исследований используются в учебном процессе (учебник) при дипломном и курсовом проектировании в Южно-Российском государственном техническом университете (Нпй).

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные положения диссертации докладывались и получили одобрение на ряде научно-технических конференций, в

частности, на двух международных конференциях по проблеме «Комплексное изучение и эксплуатация месторождений полезных ископаемых» (Новочеркасск: 1995, 1997 гг.), на конференциях Новочеркасского политехнического института - НГТУ-ЮРГТУ (Новочеркасск, 1980, 1993-2000 гг.), а также на техсоветах Салаирского ГОКа и Тырныаузского ВМК.

ПУБЛИКАЦИИ. Основное содержание работы опубликовано в разделах 5, 6, 9 учеб ника «Проектирование горных предприятий»- М.: МГТУ,-1995, в разделах 4.1 - 4.3 и 8.2, в монографии «Научные основы выбора и экономической оценки систем разработки рудных месторождений» - М.: Недра. - 1976, а также в 17 статьях и докладах. На технологические решения получены 3 авторских свидетельства на изобретения.

ОБЪЕМ И СТРУКТУРА РАБОТЫ. Диссертация состоит из введения, таги глав, заключения и списка использованной литературы из 104 наименований, изложена на 147 страницах машинописного текста, включая 31 иллюстрацию и 12 таблиц. В приложении приведены материалы, свидетельствующие об использовании результатов работы и их эффективности.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Разработка системами с обрушением руды и вмещающих пород осу-ществляегся на большинстве месторождений полезных ископаемых, поэтому совершенствование этих систем является важнейшей составной частью проблемы более полного и комплексного использования недр и улучшения охраны окружающей среды. Не случайно этой проблеме были посвящены труды таких ученых, как академики РАН М.И. Агощков и К.Н. Трубецкой, член -корреспонденг РАН Д.Р. Каплунов, профессора, доктора наук В.И. Борщ -Компониец, В.И. Голик, Ю.В. Демидов, Н.Х. Загаров, Н.Ф. Замесов, Н.В. Дроков, Н.Г. Дубинин, В.Н. Игнатов, В.Р. Имекитов, В.Н. Калмыков, ИА. Ковалев, Е.А. Котенко, В.В. Кравцов, В.В. Куликов, А.И. Липовой, Г.Г. Ломоносов, А.И. Ляхов, Г.М. Малахов, Е.И. Панфилов, А.А. Петросов, М.Н. Слепцов, М.Д. Фугзан, В.А. Шестаков и др.

Анализ научных работ этих ученых и практики эксплуатации рудных месторождений позволил составить представление о современном состоянии теории и практики конструирования и применения различных вариантов систем разработки с обрушением руды и вмещающих пород.

При системах подэташюго и этажного принудительного обрушения примерно половина затрат труда и средств идет на выполнение подготовительно-нарезных работ. От параметров днищ блоков, их конструкции и спо-

соба выпуска почти полностью зависят показатели потерь и разубоживания руды, которые обычно составляют 15-20%, достигая 30-35%. Кроме этого применение систем с обрушением приводит к максимальному ущербу окружающей среде по сравнению со всеми другими системами. Поэтому главным направлением повышения эффективности систем разработки с обрушением руды и вмещающих пород является поиск путей более полного использования запасов недр и повышения качества добываемой рудной массы. Одним из путей снижения затрат на подготовку блоков является переход на выпуск руды из торцов заездов при оптимальном упрощении схем подготовки блоков (без дучек и воронок), унификации способов и параметров отбойки запасов в камерах, целиках и блоках, уменьшение объемов трудоемких подготовительно-нарезных работ на основе применения на проходческих и очистных работах высокопроизводительного самоходного оборудования. Однако, этот путь может привести к увеличению потерь, если не осуществить глубокую взаимоувязку параметров и конструкций днищ блоков и формы тел выпуска.

Для снижения потерь и разубоживания руды при всех системах с обрушением наиболее перспективной, с нашей точки зрения, является идея максимально возможного приближения форм и размеров выемочных блоков, панелей, отбиваемых слоев руды к форме и размерам фигур выпуска, а также применения соответствующих конструкций днищ блоков, позволяющих изменять размеры живого сечения выпускных вырабошк, высоты, ширины и формы тела выпуска.

В практике многих рудников известен пример сочетания формы и размеров отбиваемых слоев с формой тел выпуска - это шведский вариант системы подэтажного обрушения. Но в этом варианте фигуры выпуска и параметры отбиваемых слоев совмещаются только в одной плоскости, отчего потери и разубоживание руды достаточно велики. Для их снижения необходи-

»ГЛ л^олплптгтт Лл лгао г»л тттт/-чв> о/чл'гпото'п.тю ТЧПП1 (аплп Л пгчтгпп ттит»я пот» т» от^тг mü uucwiiviruu uujiiiuw wuiiiwiviiJriw puJiriwpv^u ujxuivuu, iiuiivJivn ri i v/ri-

ваемых слоев форме и размерам тел выпуска в двух и трех взаимно перпендикулярных плоскостях.

Выполненными автором исследованиями установлено, что наиболее полно форме тел выпуска соответствуют блоки, слои и панели, имеющие форму вытянутых шестигранников, лежащих на ребре, шестигранных призм, стоящих вертикально, и ромбододекаэдров, вписывание которых в массив при соответствующем расположении блоков и выпускных выработок, наиболее плотное.

На основе аналитических расчетов по сравнению объемов тел выпуска с объемами блоков, элементов блоков или отбиваемых слоев, имеющих раз-

ную геометрическую форму, можно прийти к выводу о том, что объем чистой руды извлекаемой из элементов блоков разной формы ( на одно выпускное отверстие), отличается очень существенно. Так, при форме элементов блоков в ввде треугольной призмы извлечение чистой неразубоженной руды, что соответствует объему вписанного в эту форму эллипсоида выпуска, составляет лишь 40,2%. При форме блока в виде прямоугольной призмы (параллелепипеда) оно составляет 52,3%, при форме в виде шестигранной призмы и расположении выпускных отверстий в шахматном порядке достигает 60,4%, при форме в виде ромбододекаэдра 74,1%, а при форме усеченного октаэдра 55,8%. Таким образом установлено, что применяемые в основном на практике системы разработки с обрушением блоками в виде параллелепипедов потенциально могут обеспечить извлечение чистой руды чуть больше половины запасов блока. Остальные запасы блока извлекаются с разубожи-ванием (величина которого зависит от количества граней, соприкасающихся с обрушенными породами) далеко не полностью.

Для подтверждения этих результатов были проведены исследования на моделях, а также расчеты по обоснованию при каждой форме элементов блоков оптимального соотношения между потерями и разубоживанием и их уровня (рис. 1 и 2). Эти исследования подтвердили, что наиболее существенного повышения полноты использования недр и качества добываемой рудной массы можно добиться при разработке конструкции систем с обрушением на основе придания элементам блоков формы шестигранных призм и ромбододекаэдров. На рис.1 и 2 это кривые потерь и разубоживания соответственно 2 иЗ.

"А

Л

У \ ±

Л \

м л VI

\ /

\

Л1

/ /

-С. к/ Л /

У 7 / /

А /

4ц &и иО »ос

Рис. 1. Зависимость уровня потерь и разубоживания руды от формы блока (параллелепипедная -1, и шестигранная -2)

ПН

«г.

40

52

/е

—л1

Рл

.а/м

V

60 80 м

Рис. 2. Зависимость уровня потерь и разубоживания руды от формы блока (шестигранная -2, в виде ромбододекаэдра -3)

В результате конструктивных поисков было разработано несколько вариантов систем разработки с разной формой элементов блоков. В частности, систем разработки с обрушением блоками в виде шестигранных призм с упрощенной схемой подготовки днищ блоков ( без воронок ) только горизонтальными выработками (а.с. №663841). Сущность этой системы разработки ( рис.3) заключается в том, что подготовка участка рудной залежи осуществляется горизо1гтальными параллельными доставочными выработками (1) и восстающим на вышележащий горизонт. Нарезные работы заключаются в проведении траншейной выработки (2), которая проходится со смещением относительно оси доставочной выработки, сбойки между ними короткими вентиляционно-выпускными думками и выработок бурового горизонта (5). Для Ю1 о, чтобы обеспечить ломаную линию и площадь контакта забоя с обрушенными породами и массивом, секционным взрыванием скважин проходится отрезной восстающий по контуру (9). Обуриваиие блока ведется веерами скважин. После отбойки выпуск рудной массы осуществляется из серии всех смежных шести! ранных элементов блоков через горцы доставочных выработок. Выпуск и доставка осуществляются погрузочно-досгавочными машинами (11ДМ ) до участкового рудоспуска. Вместо обычно применяющегося плоского забоя образуется забой, представляющий собой в вертикальной плоскости ломаную поверхность под углом 70-140°, что позволяет обеспечить более полное соответствие формы и размеров элемента блока, приходящегося на одно выпускное отверстие, форме и размерам тела выпуска.

Рис. 3. Система разработки блоками шестигранной формы

Отбиваемые слои руды представляют собой совокупности поставленных вертикально и примыкающих один к другому шестигранников.

Наряду с уменьшением потерь и разубоживания руды в 1,1-1,2 раза при этих вариантах систем устраняется и второй недостаток - несовершенство днищ и уменьшается обьем подготовительно-нарезных выработок.

Сущность системы разработки с обрушением с отбойкой и выпуском руды элементарными блоками в форме ромбододекаэдров ( а.с. №828769 ) заключается том, что подготовка участка залежи осуществляется также серией параллельных доставочных выработок, которые проходят на всю ширину участка. Из доставочных выработок под углом к ним проходят погрузочные выработки-заезды. По центру каждого погрузочного заезда образуют буровую камеру с целью использования ее для оформления днища блока. Для обуривания и отбойки основных запасов блока подготавливают буровой горизонт, в качестве которого служат доставочные и погрузочные выработки вышележащего горизонта, которые расположены со смещением относительно таких же выработок нижнего этажа, чтобы центры выпускных выработок располагались по осям ромбододекаэдров. Расстояние между центрами выпускных отверстий зависит от принятой высоты этажа. Например, установлено, что для условий Саланрского рудника оно составляет 10,6 м, а для рудника «Молибден» ТВМК - 12,6 м. Обуривание основных запасов блоков осуществляется с двух горизонтов: нижняя часть элементарного блока фор-

мирустся встречной отбойкой вееров ромбической формы из буровой камеры, остальные запасы обуриваются из выработок бурового горизонта также веерами ромбической формы с взрыванием на зажатую среду и замедлением по веерам. При формировании днища блока требуется особая точность выполнения буровых и взрывных работ, поскольку при отработке последующего этажа днище образует контакт с налегающими (верхними) обрушенными породами.

В зависимости от объемов подготовительно-нарезных работ может быть обеспечено разное число блоков в подготовке и очистной выемке, а значит, при одной и той же рудной площади может быть достигнута разная производственная мощность рудника, разные удельные условно-постоянные затраты и разная величина удельной и годовой прибыли. Более полный учет факторов п методике оценки систем разработки с разной формой блоков и способов подготовки днищ позволит выбрать наиболее эффективные варианты, а также найти более эффективные пути их совершенствования.

Если за базовый вариант принять обычно применяющуюся систему разработки с обрушением блоками в виде прямоугольных призм (параллелепипедов), при которой, как показывает анализ, потери и разубоживание и объем подготовительно-нарезных работ существенно больше, чем при системах с другой формой блоков ( шестигранных призм и особенно ромбододекаэдров ), и при этом варианте соотношение числа блоков на стадиях подготовки и очистной выемки равно На : N „б, то базовую производственную мощность рудника можно определить по формуле

Лб = КбРоб +

где Р0б и РПб - производительность блока на стадиях очистных и подготовительных работ,т/год.

При другом каком-либо варианте формы блока и схеме подготовки днища блока, для ¡«порот характерно уменьшение объема трудоемких подготовительно-нарезных работ и сокращение времени подготовки запасов, может быть соответственно уменьшено число блоков на стадии подготовки, а за счет этого может быть увеличено число очистных блоков и производственная мощность рудника.

При сокращении объемов подготовительно-нарезных работ за счет изменения конструкций систем разработки (формы блоков) или днища блоков могут изменяться потери и разубоживание, а соответственно, извлекаемые запасы, качество добываемой рудной массы и производительность блоков. В результате сокращения времени на подготовку блоков в <7 раз создается ре-

зервная рудная площадь, на которой может быть расположено число блоков равное

Часть этих блоков может быть выделена для очистных работ, другая часть - для подготовительных работ в соответствии с пропорцией Л7^ / \'„6. При этом число очистных блоков будет увеличено до

а число блоков в подготовке будет равно

А7., • N..

При изменении схемы подготовки блоков может также существенно измениться производительность блоков как на стадии подготовки, так и при очистной выемке, например, при переходе от подготовки блоков с выпуском руды через дучки и воронки (базовый вариант ) к упрощенной подготовке только горизонтальными выработками с выпуском через торцы этих выработок и применением для проходки выработок и выпуска руды комплексов самоходного оборудования. Благодаря этому производственная мощность рудника также может быть увеличена.

Однако, для того чтобы обеспечить это увеличение производственной

МОЩНОСТИ руДНИКо, В рЯДС Сл^'ЧаСй МОЖСТ ОКаЗиТЬСЯ 11есбхОДЯМЫ?»' ирСДиирп"

тельно осуществить определенный объем дополнительных работ ( например, пройти дополнительные выработки или их расширить и т.п. ) или закупить или освоить необходимое оборудование ( например, комплекс самоходных машин и т.д.). Поэтому экономическую эффективность сокращения объемов и времени выполнения проходческих работ по подготовке горизонтов и блоков и увеличения производственной мощности рудника необходимо определять с учетом этого важного фактора. Кроме этого при изменении конструкции днищ блоков могут изменяться показатели потерь и разубоживания ру-

ды, а следовательно, извлекаемая ценность добываемой рудной массы. Изменяются и прямые затраты непосредственно на подготовку горизонтов и блоков.

В качестве критерия оценки вариантов формы элементов блоков может быть принята величина суммы дисконтированной прибыли за какой то расчетный период времени применения того или иного способа. Например, для базового варианта по формуле ( в руб )

=Еа,

г-1 ¡-1 ( 1 + £у

где /р - расчетный срок выполнения работ при базовом варианте, лет; Ка- коэффициент подтверждения запасов и производственной мощности рудника, доли ед.; Кн - коэффициент подтверждения величины металла в руде, доли ед.; Кс- коэффициент подтверждения величины затрат на добычу и переработку, доли ед.; Л6, - производственная мощность рудника при базовом варианте в t -м году, т\год; Цш и С#л - извлекаемая ценность добываемой рудной массы и затраты на добычу и переработку при базовом варианте в ^м году, руб/т; Е -коэффициент дисконтирования затрат и прибыли во времени. Экономия в результате применения нового варианта формы блока и схемы подготовки днищ по сравнению с базовым от возможного изменения величины извлекаемых запасов и производственной мощности рудника за какой-то расчетный срок определится ( в руб) по формуле

э= .к /к■ ц6! - кс - с.;- ' - £с,

• ' У«* ~ Кс 'Сьа)

Г1 + Я/'-''"1 "(иЕ)'-'

I_

В этой формуле 1С - время выполнения дополнительных работ, приобретения и освоения оборудования и т.п. при новом варианте, лет; Ек- коэффи-

циент, учитывающий величину банковского кредита для выполнения дополнительных работ и приобретения оборудования при новом варианте, доли ед.; АI -производственная мощность рудника при новом варианте в (-м год)', т\год; СсГ затраты на выполнение дополнительных работ и приобретение оборудования при новом варианте в 1-м году, руб/г, Цде, и С-¿с; — извлекаемая ценность добываемой рудной массы и эксплуатационные затраты на добычу и переработку при новом варианте в 1-м году, руб/г.

Затраты на добычу и переработку при новых вариантах формы блоков снижаются за счет существенного уменьшения затрат на ГПР, повышения полноты использования недр, а также за счет условно-постоянной части до величины

( Аа

где <р- доля условно-постоянных затрат, доли ед.

Эффект по разнице в удельной прибыли определится ( в руб ) по формуле

2Х

Расчеты по данной методике показывают, что наиболее эффективными формами блоков являются формы шестигранных призм и ромбододекаэдров с упрощенными днищами блоков и схем подготовки с минимальным объемом подготовителыю-иарезных работ, удобных для выполнения комплексами самоходного оборудования. В комбинации с выбором оптимальных форм блоков это обеспечит не только повышение производственной мощности рудника по рудной массе, но и снизит потери и разубоживание руды, в результате чего можно повысить эффективность разработки месторождений и уменьшить ущерб окружающей срсдс.

Испытание системы подэтажною обрушения шести! рапными панелями на Салаирском руднике показало, что по сравнению с обычным при новом варианте систем потери и разубоживание руды при высоте подэтажа до 20м уменьшились в 1,1-1.2.раза.

На руднике "Молибден" Тырныаузекого ВМК была осуществлена опытно-промышленная проверка системы этажного принудительного обрушения шестигранными блоками. Было добыто 420гыс.т руды. При этом вдвое снизилось разубоживание руды (с 21,6 до 10.2%) и значительно уменьшились потери ( до 5,3% ). Объем подготовительно-нарезных работ сократился на 45% при уменьшении их трудоемкости почти вдвое.

Система разработки блоками с формой ромбододекаэдра была применена на Салаирском руднике. Было добыто 150,4 тыс.т. При этом потери руды снизились по сравнению с базовым вариантом на 3% ( с 17,3 до 14,3%), удельный объем горноподготовительных работ уменьшился с 36 до 23,3 м3.

Размеры тел выпуска, форма очистных блоков и показатели извлечения отбитой руды в большой степени зависят от конструкции днища. Одной из основных причин низкого извлечения отбитой руды является большая высота днища ( например, при использовании на выпуске и доставке комплекса виброустановка - автосамосвал высота днища достигает 16-18 м) при разряженной сетке выпускных отверстий. Активная высота блока, например, при высоте этажа 75 м уменьшается на 20-25%, а объем эхтипсоида выпуска сокращается более чем вдвое. По сравнению с высотой, равной высоте этажа, для обеспечения одинаковых показателей потерь и разубоживания руды это требует соответствующего сгущения сетки расположения выпускных выработок.

С целью снижения высоты днищ и соответствующего увеличения высоты фигур выпуска предложен новый способ упрощенной подготовки днищ блоков к очистной выемке для торцового выпуска ( а.с. № 739238 ), с наклонными заездами, что позволяет увеличить живое сечение выпускных выработок (рис. 4).

Рис. 4. Система разработки блоками в форме ромбододекаэдров

Такая схема позволяет не только увеличить расстояние между выпускными отверстиями, но и увеличить погрузочно-доставочного оборудования. Способ подготовки днища блока был внедрен на Греховском руднике Зыря-новского СЦК и руднике "Молибден" Тырныаузского ВМК

От внедрения систем с новыми формами блоков и конструкциями днищ была получена экономия в сумме более 400тыс. руб. (в ценах до 1991г.).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В. результате выполнения исследований разработаны научно-методические положения для выбора оптимальной формы блоков и параметров выпуска, а также новая эффективная технология разработки рудных месторождений системами с обрушением.

1. На основе анализа теории и практики оценки и эксплуатации рудных месторождений обоснованы направления совершенствования систем разработки с обрушением путем изменения формы блоков.

2. Разработаны методики оценки эффективности способов подготовки блоков и систем разработки с обрушением блоками разной формы с учетом уровня достоверности геологоразведочных данных о запасах и возможного изменения производственной мощности рудника.

3. Изучены зависимости изменения потерь и разубоживания руды при различной форме блоков.

4. Разработан метод определения оптимальной формы и параметров систем разработки с обрушением на основе приближения их к форме и размерам тел выпуска.

5. РйзрибошпЫ НС13Ы5 варианты дхеиш, блоков н скстсм разработки с обрушением, позволяющие значительно снизить затраты на подготовительно-нарезные работы, повысить интенсивность очистных работ, снизить затраты на добычу, повысить степень извлечения полезных компонентов из недр, на которые получено 3 авторских свидетельства на изобретение.

6. Способ подготовки днища блока был внедрен на Греховском руднике Зыряновского свинцового комбината и руднике "Молибден" Тырныаузского ВМК, а система разработки шестшранными блоками на Салаирском руднике Саланрского I ОКа и руднике"Моли6ден55 Тырныаузского ВМК. Система разработки блоками в форме ромбододекаэдра испытана на Салаирском руднике.

7. От внедрения рекомендаций получена фактическая экономия более 400тыс.рубей (в ценах до 1991 г.)

Основное содержание исследований опубликовано в следующих работах:

1- Проектирование горных предприятий:Учебник. - М.: изд.МГГУ, 1995. - С.133-266, 334-393. - Разделы 5,6,9 (соавторы ВАШестаков, А.Н.Дулин, Ю.И.Прилепский и др.).

2. Научные основы выбора и экономической оценки систем разработки рудных месторождений. - М.: Недра, 1976 (монография ). - 272с.- Разделы 4.1-4.3 и 8.2 (соавторы В.А.Шестаков, М.А Яковлев, А.И.11устовалов). -С. 121-145,233-241.

3. Нечаев Н.В.,Попов В.А., Демин С.М. Оптимизация параметров днищ блоков и размеров отбиваемых секций при одностадийных системах разработки с обрушением руды и вмещающих пород /У Межвузовский сборник "Разработка месторождений и рациональное использование природных ресурсов". - Новочеркасск.: РИО НПИ, 1977. -С.77-79.

4. Шестаков В.А.,Пустовалов А.И.,Демин С.М. Новый вариант системы подэтажного обрушения // Межвузовский сборник "Разработка месторождений и рациональное использование природных ресурсов". Новочеркасск. :РИО НПИ,1977. - С.67-70.

5. Демин С.М.,Кожухов Б.А. Новый вариант системы подэтажного обрушения в условиях Салаирского рудника // Межвузовский сборник "Добыча руд и охрана природы". - Новочеркасск.: РИО НПИ, 1978. - С.145-148.

6. Киреев В.Д.,Демин С.М., Бабаянц Г.Б. Эффективные системы разработки железистых кварцитов КМА // Межвузовский сборник "Добыча руд и охрана природы". - Новочеркасск.: РИО НПИ, 1978. - С.88-90.

7. Шестаков В.А.,Дубьшин Н.Г,Пустовалов А.И.,Демин С.М. A.C.

.M^W-IU-TA. V11UVVV ^/c* Jpciw^i 1ЧГ1 уЗгДптл. 1WI // DnjJUl^lVIlO i^Ililll. —

1979. -№19.-С.231.

8. Шестаков В.А.,Пустовалов А.И.,Демин С.М.,Дулин А.Н. A.C. №739238. Способ подготовки днища блока // Бюллетень изобретений. - 1080. -№21. -С.74.

9. Шестаков В.А.,Демин С.М.,Нечаев Н.В. A.C. №828769. Способ разработки мощных рудных тел // Бюллетень изобретений. - 1980. - №22. - С.87.

10.Шестаков В. А.,Меркулов Е.А.,Демин С.М.,Стспаненко С.А. Обоснование оптимальной степени разведаннос-ти запасов /У Материалы 11 международной конференции "Комплексное изучение и эксплуатация полезных ископаемых". - Новочеркасск.: НГТУ, 1995. - С. 101-105.

11 .Шестаков В.А.,Долгашов Г.Е.,Демин С.М. Совершенствование систем разработки с обрушением // Материалы 11 международной конференции "Комплексное изучение и эксплуатация месторождений полезных ископаемых".-Новочеркасск.: НГТУ, 1995.- С.168-171.

12.Демин С.М.,Долгашов Г.Е. Оптимизация потерь и разубоживания при выпуске руды из блоков. Материалы 11 международной конференции "Комплексное изучение и эксплуатация месторождений полезных ископаемых". Новочеркасск, НГТУ, 1995. - е.177-179 (соавтор Г.Е.Долгашов).

1 З.Демин С.М. Обоснование рационального расположения блоков в .пределах рудного тела // В книге "Труды 5-й научно-практической конференции молодых ученых и специалистов НИИ". - Новочеркасск.:НГТУ, 1979.-С.67-71. - Деп. в ВИНИТИ (№333879 от 20.09.79).

М.Шестаков В.А.Демин С.М.,Меркулов Е.А.,Ткачев В.А. Экономические последствия эксплуатационных потерь и разубоживания полезных ископаемых // Материалы ХХХХ1У научно-технической конференции НГТУ "Разработка научных основ и способов ресурсосберегающей и экологически чистой технологии добычи полезных ископаемых". - Новочеркасск.: НГТУ, 1996. -С.3-7.

15.Шестаков В А., Игнатов В.Н., Демин С.М. Повышение полноты и комплексности использования недр при системах с обрушением // Материалы ХХХХ1У научно-технической конференции НГТУ "Разработка научных основ и способов ресурсосберегающей и экологически чистой технологии добычи полезных ископаемых". - Новочеркасск.: НГТУ, 1996. - С.120-124.

; 16.Шестаков В .А., Каган Г.Ф., Демин С.М. Сравнительная оценка способов подготовки блоков // Материалы ХХХХУ научно-технической конференции НГТУ "Разработка научных основ и способов ресурсосберегающей и экологически чистой технологии добычи полезных ископаемых". - Новочер-

UTTU 1 00*7 , п 1 Л_1 Ä

IUiWI\.. 1U 1 ^ j л . " V.14 IV».

17. Шестаков В.А.,Долгашов Г.Е.„Демин С.М. Снижение потерь и разубоживания руды при системах разработки с обрушением /У Материалы 111 международной научно-технической конференции "Комплексное изучение v эксплуатация месторождений полезных ископаемых". - Новочеркасск. НГТУ, 1977. - С.234-237.

18. Шестаков В.А.,Демин С.М.,Мещяряков Ю.А.,Бозиев O.A. Сравни тельная оценка схем и конструкций днищ блоков // Материалы ХХХХУ 11 ] научно-технической конференции ЮРГТУ (НПИ) по научному напраяле ffn к "Разработка ^ау^цых основ и способов ресурсосберегающей и экологичесю

чистой технологии добычи полезных ископаемых". - Новочеркасск.: ЮРГТУ, 1999. -С. 158-162.

19.1Пестаков В.А.,Демин С.М. Совершенствование систем разработки с обрушением на основе выбора оптимальной формы блоков // Материал!,I ХХХХ1Х научно-технической конференции ЮРГТУ (НПИ) "Разработка научных основ и способов ресурсосберегающей и экологически чистой технологии добычи полезных ископаемых". - Новочеркасск.: ЮРГТУ (НПИ), 2000.

- С.67-70.

20.Шестаков В.А.,Демин С.М. Сравнительная оценка вариантов систем с разной формой блоков и способов подготовки их днищ // Материалы ХХХХ1X научно-технической конференции ЮРГТУ (НПИ) "Разработка научных основ и способов ресурсосберегающей и экологически чистой технологии добычи полезных ископаемых". - Новочеркасск.: ЮРГТУ (НПИ), 2000.

- С.70-73.

21.Демин С.М. Исследование влияния формы очистного пространства на показатели выпуска руды при системах с обрушением // Материалы ХХХХ1Х научно-технической конференции ЮРГТУ (НПИ) "Разработка научных основ и способов ресурсосберегающей и экологически чистой технологии добычи полезных ископаемых". -Новочеркасск.; ЮРГТУ (НПИ), 2000. -С.141-143.

22 .Демин С.М. Исследование влияния конструктивных параметров подготовки блоков на площадь живого сечения и объем тела выпуска // Материалы ХХХХ1Х научно-технической конференции ЮРГТУ (НПИ) "Разработка научных основ и способов ресурсосберегающей и экологически чистой технологии добычи полезных ископаемых". - Новочеркасск.: ЮРГТУ (НПИ), 2000.-С. 143-147.