автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.02, диссертация на тему:Разработка основ эффективных технологий подземной добычи ценных песков и руд в условиях криолитозоны

На правах рукописи.

МИХАЙЛОВ Юрий Васильевич

РАЗРАБОТКА ОСНОВ ЭФФЕКТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ПОДЗЕМНОЙ ДОБЫЧИ ЦЕННЫХ ПЕСКОВ И РУД В УСЛОВИЯХ КРИОЛИТОЗОНЫ

Специальность 05.15.02 - «Подземная разработка месторождений полезных ископаемых»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва 1998

Работа выполнена в Московском государственном открытой университете и институте Гипроцветмет

Научный консультант докт. техн. наук, проф. Емельянов В.И.

Официальные оппоненты:

докт. техн. наук, проф. Кузьмин Е.В., докт. техн. наук, проф. Ковалев И.А., докт. техн. наук, проф. Черней Э.И.

Ведущая организация - Институт проблем комплексного освоения недр РАН, 111020, г. Москва, Крюковский тупик, 4

Защита диссертации состоится " 1998 г. в

час на заседании диссертационного совета Д.053.20.01 в Московском государственном открытом университете по адресу: 129805, г.Москва, ул. Павла Корчагина, 22, ауд. 408

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного открытого университета.

Автореферат разослан " "_ '' а 1998 г.

Ученый секретарь Диссертационного совета, докт.техн.наук, проф.

Ю.Н.Захаров

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность проблемы. Около 64% территории России находится в условиях криолитозоны (т.е. верхней части земной коры, характеризующейся наличием отрицательных температур (до минус 15°С) и возможностью существования льда с изотермической нижней границей 0°С и глубиной промерзания до 1500 м), в которой сосредоточены запасы ценных руд Аи, Ад, Р^ Эп, VI, Мо, Си, Zn, РЬ, алмазов, редких земель, оптического кварца, угля, железа. Только запасы золота, добыча которых может вестись подземным способом, составляют 56% (46% - рудные месторождения, 10% - пески россыпных месторождений).

Добыча ценных руд в зоне многолетней мерзлоты подземным способом ведется по проектам 20-30-й летней давности, главным образом системами с магазинированием руды, различными вариантами камерных и столбовых систем с потерями руды в недрах до 20 и более процентов и разубоживанием 40-50% во все ухудшающихся горнотехнических и горногеологических условиях.

Повысить уровень производства с одновременным сокращением нерентабельных предприятий в условиях рынка можно только за счет внедрения систем разработки, позволяющих значительно снизить аотери и разубоживание ценных руд при их добыче с одновременным увеличением производительности предприятий. Из существующих :истем разработки, для решения этой проблемы, более всего соответствуют системы подземной добычи руд с закладкой зыработанного пространства.

Однако, ни одно из месторождений в условиях криолитозоны, не . эазрабатывается данными системами ввиду их трудоемкости, зеобходимости строительства дорогостоящих закладочных комплексов и грубопроводов, дефицита вяжущих материалов (цемент и проч.), ¡ысокой себестоимости закладочных работ, отсутствия технологий, каптированных к местным условиям, отрицательного влияния низких •емператур на время и технологию формирования закладочного массива.

Начиная с 40-х годов, проводятся исследования применения в 'словиях многолетнемерзлых пород систем с ледяной (ЛЗ). или [ьдопородной закладкой (ЛПЗ). Наиболее интенсивно эти работы гроводились применительно к подземной разработке россыпных гесторождений. Однако, до сих пор нет механизма формирования [едяного или льдопородного массива за заданный период времени ввиду ого, что на время замораживания влияет много факторов: объем и ачальная температура замораживаемой воды, температура рудничного оздуха и скорость его движения, температура горного массива и его ощадь контакта, температура дробленых пород, их количество,

кусковатость, удельная теплоемкость воды, льда, породы, скрытая теплота кристаллизации воды, конечная температура закладочного массива. Только при оптимальном соотношении этих параметров можно образовать монолитный закладочный массив с необходимыми прочностными свойствами за заданный период времени.

Вследствие этого, а также имея ввиду, что при разработке месторокдений с различными по мощности рудными телами применяют принципиально разное горное оборудование, нами рассмотрены месторождения ценных руд находящиеся в многолетнемерзлой криолитовоне (ниже слоя оттаивания) и классифицируемых по мощности на тонкие - до 0,8 м; маломощные - 0,8-3,0 м; средней и большой мощности - 3,0-20,0 и более метров; а также россыпные - в многолетней мерзлоте, ниже деятельного слоя, на глубинах свыше 15 метров.

Решению этих проблем посвящена данная работа.

При проведении натурных и лабораторных исследований и на различных этапах работы большую помощь оказали В.И.Емельянов, В.В.Куликов, В.В.Бовенко, и другие, которым автор выражает глубокую признательность и благодарность.

Цель работы. Установление закономерностей формирования-ледяного и льдопородного закладочных массивов в различных условиях криолитозоны для создания эффективных технологий подземной добычи ценных руд и песков, обеспечивающих снижение потерь и разубоживания руд и высокую производительность предприятий за .счет применения нового оборудования и комплексной механизации технологических процессов.

Идея работы заключается в оптимизации формирования ледяной или льдопородной закладки (сформированной с необходимыми прочностными свойствами за минимальный период времени и учетом основных параметров, влияющих на время замораживания массива), позволяющей не отставать закладочным работам. от высокопроизводительных очистных работ, основанных на применении новых вариантов систем разработки, оборудования и комплексной механизации технологических процессов в соответствии с мощностью рудных залежей и условиями многолетнемерзлых песков россыпных месторождений.

Задачи исследований: 1. Установить закономерности охлаждения воды до начала кристаллизации, во время кристаллизации, закономерность охлаждения образующегося после кристаллизации льда; предельные соотношения объемов воды и породы при различных их температурах и закономерность охлаждения льдопородного закладочного массива с /четом этих соотношений.

2. Исследовать зависимость времени формирования ледяного и льдопородного массивов от применения простейших хладагентоь (керосина, дизтоплива) и возможность их многократного применения.

3. Разработать программы для оптимизированного формирования ледяного и льдопородного массивов.

4. Разработать новые технологические схемы и адаптировать существующие для добычи ценных руд . (с применением нового добычного комбайна и комплексов горного оборудования) из тонких, маломощных, средней и большой мощности месторождений в условиях криолитозоны.

5. Разработать приоритетные технологические схемы интенсивной добычи песков россыпных месторождений подземным способом с ледяной закладкой выработанного пространства, образованной, в том числе, с применением простейших хладагентов.

6. Сформулировать требования к порядку эксплуатации выемочных участков подземной добычи полезных ископаемых при разработке месторождений ценных руд и песков в условиях многолетней мерзлоты.

7. Разработать пути совершенствования таких производственных процессов как:

• проведение горных выработок комплексом самоходного оборудования;

• буровзрывные работы с оптимизацией удельного заряда ВВ и новых паспортов БВР;

• управление горным давлением созданием зон с различными реологическими свойствами;

• крепление сопряжений горных выработок в условиях повышенного проявления горного давления;

• вентиляция и тепловой режим предприятия с применением пеноперемычек.

Методы исследований. При выполнении работы использовался комплексный метод исследований, включающий: анализ и обобщение сведений литературных и фондовых источников; технико-экономический анализ и обобщение состояния и путей развития подземной разработки месторождений в условиях криолитозоны; аналитическое исследование закономерностей охлаждения воды до кристаллизации, во время и после кристаллизации в различных горно-технических условиях и математическое моделирование для оптимизированного формирования льдопородного закладочного массива; лабораторные исследования формирования ледяного и льдопородного закладочного массива с применением простейших хладагентов; лабораторные исследования поляризационно-оптическим методом перераспределения во времени напряжений в горном массиве с зонами различных реологических

свойств для управления горным давлением; производственные эксперименты при проведении опытно-промышленных испытаний новых технологических схем (выбуривание крепких руд из тонких залежей, ' восходящая слоевая система с секционной отбойкой, камерная циклично-поточная технология с применением льдопородной закладки, и др.) и горного оборудования (экспериментальный добычной комбайн КД800Э, комплексы самоходного оборудования, механизированный комплекс с монорельсовым перемещением и самоходным оборудованием) по разработанным программам, методикам и локальным проектам.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

1. Научной основой разработки эффективных технологий подземной добычи ценных руд и песков в условиях криолитозоны является концепция оптимизированного формирования ледяной или льдопородной закладки, позволяющей снизить потери и разубоживание руды и не отставать от интенсивных очистных работ, основанных на применении новых технологических схем и комплексов самоходного и добычного оборудования, адаптированных к горногеологическим условиям рудных и россыпных месторождений и условиям рыночных отношений.

2. Установление закономерностей охлаждения воды до кристаллизации, во время и после кристаллизации является научной, основой для обоснования минимизации времени формирования искусственного ледяного целика для конструирования вариантов интенсивной технологии, адаптированной к горногеолгическим условиям криолитозоны.

3. Механизм формирования ЛПЗ в заданный период времени в зависимости от основных параметров, влияющих на время замораживания (температуры воздуха, горного массива, объема и начальной температуры замораживаемой воды, температуры дробленых пустых пород, их количества и кусковатости, удельной теплоемкости воды, льда, породы, скрытой теплоты кристаллизации воды, конечной температуры закладочного массива), является научной базой для обоснования предельных соотношений воды и породы в различных условиях и времени создания искусственного массива, адаптированных к интенсивным технологиям добычи руд и песков.

4. Оптимизация формирования закладочного ледяного или льдопородного массива обеспечивается адаптивностью математической модели к горногеологическим условиям криолитозоны для решения задачи создания искусственного целика с заданными прочностными свойствами (с использованием естественных температур без применения криогенного оборудования) за период времени, позволяющем применить интенсивную технологию подземной добычи руд.

5. Высокая адаптивность эффективных технологий подземной добычи ценных руд и песков с закладкой выработанного пространства к условиям криолитозоны достигается за счет создания оптимизированного механизма формирования ледяной и льдопородной закладок для различных, изменяемых во времени, горно-технических и горногеологических условий.

Достоверность научных положений подтверждена положительными результатами значительного объема аналитических и натурных исследований при внедрении на предприятиях цветной металлургии разработанных технологических и технических решений: -снижение периода формирования закладочного массива в 5,0-7,0 раз; добыча крепких руд из тонких залежей добычным комбайном КД800Э -снижение потерь с 18-20% до 3-5% и разубоживания с 40-46% до 2022%, увеличение производительности труда в 1,5-2,5 раза; проведение горных выработок комплексами самоходного оборудования по новым паспортам БВР - увеличение КИШ с 0,85 до 0,92-0,94 с определением оптимального заряда ВВ; высокой степенью соответствия результатов расчета крепи сопряжений горных выработок с натурными измерениями (92-95%), результатами промышленных испытаний секционной и двухстадийной отбойки руды (КИШ - 1,0, повышение производительности труда в 1,7-2,0 раза за счет совмещения основных технологических операций); возможностью управления горным давлением пневмоконструкциями; высокой степенью соответствия аналитических исследований с данными натурных наблюдений (90%); использованием технологических и технических решений в основных и локальных проектах на пяти предприятиях цветной металлургии.

Научная новизна работы заключается в следующем:

• разработана концепция создания эффективных технологий подземной добычи ценных руд и песков в условиях криолитозоны, предусматривающая оптимизированное формирование ледяной и льдопородной закладок, позволяющих снизить потери и разубоживание руды с интенсификацией очистных работ, основанных на применении новых технологических и технических решений, адаптированных к горногеологическим условиям и условиям рынка;

• установлены закономерности охлаждения воды до кристаллизации, во время и после кристаллизации в зависимости от основных факторов, влияющих на время замораживания искусственного целика, применительно к оптимизации формирования закладочного массива в конкретных горногеологических условиях?"

• впервые разработан механизм формирования льдопородного закладочного массива в зависимости от основных факторов (температуры воздуха, воды, горного массива, дробленой породы,

удельной теплоемкости воды, льда, породы, конечной температуры закладочного массива), их предельного соотношения и минимального времени набора необходимых прочностных характеристик;

• разработаны новые технологические схемы добычи крепких руд из тонких залежей выбуриванием скважин большого диаметра (A.c. SU № 1535994, Ас. SU № 1620626), обоснована техническая и экономическая целесообразность создания добычного комбайна КД800Э и перспективы его применения для выбуривания щелевых скважин при внедрении технологических схем автоматизированной добычи руд без присутствия людей в очистном пространстве с подземным предобогащением полезного ископаемого;

• разработаны новые технологические схемы добычи руд и песков (A.c. SU № 1195722, Ас. SU № 1460274) в условиях криолитозоны системами восходящей слоевой выемки и камерными системами с секционной и двухстадийной отбойкой руды с льдопородной закладкой выработанного пространства с учетом выявленных закономерностей замораживания закладочного массива, обеспечивающих внедрение циклично-поточной и поточной технологи;

• научно обоснована и разработана принципиальная схема формирования ледяного и льдопородного закладочного массива (целика) с применением простейших хладагентов (керосин, дизтопливо);

• разработаны методики расчета крепи сопряжений горных выработок, управления горным давлением в массиве с зонами различных реологических свойств, определения оптимального удельного заряда ВВ, научно обосновано проведение горных выработок с применением комплекса самоходного оборудования (A.c. SU № 1643726, A.c. SU № 1422777).

Практическая ценность работы состоит в следующем:

1. Выполнена оценка сырьевой базы месторождений с мощностью рудных тел до 0,8 м; обоснована техническая и экономическая целесообразность их разработки добычными комбайнами методом выбуривания скважин большого диаметра; обоснована экономическая целесообразность изготовления добычных комбайнов типа КД800Э на базе станков 2КВ1, 2КВ2; выполнены опытно-промышленные испытания добычного комбайна КД800Э; обоснована необходимость создания добычного комбайна многоцелевого назначения и возможность щелевого выбуривания.

2. Установлено, что при подземной разработке месторождений в условиях криолитозоны приоритетными технологическими и техническими решениями являются: для разработки тонких (0,6-0,8 м), крепких рудных залежей - технология выбуривания добычным

комбайном; для руд малой и средней мощности (0,8 -3,0 м) - технология восходящей слоевой вымки с секционной или селективной отбойкой руды с применением комплекса самоходного оборудования или комплекса машин с монорельсовым перемещением; для мощных рудных тел (3,0-20 и более метров) - камерные системы разработки с плоским или наклонным днищем, дистанционно 'управляемыми доставочными машинами, участковыми дробилками; для россыпных месторождений -варианты двухсторонних камер с двухстадийной отбойкой и самоходным оборудованием; переход на циклично-поточную и поточную технологию.

3. Разработанные методики и рекомендации по совершенствованию проведения горных выработок, буровзрывным работам, управлению горным давлением, крепления сопряжений горных выработок, проведения вентиляционных пеноперемычек для регулирования теплообмена в горных выработках позволяют решать практические вопросы, связанные с повышением эффективности основных технологических процессов.

4. Сформулированы требования к рациональному порядку этработки добычных участков в условиях криолитозоны в соответствии : температурным полем месторождения и тепловым режимом предприятия, позволяющих максимально использовать естественный солод для устойчивости капитальных выработок и искусственных целиков без применения дефицитного крепежного леса.

5. Опытно-промышленными испытаниями обоснована возможность :оздания в условиях криолитозоны высокоэффективных 'ехнологических схем подземной разработки месторождений без фисутствия людей в очистном пространстве.

Реализация результатов работы. Камерная система >азработки с ЛПЗ выработанного пространства внедрена на Дукатском >уднике и позволила повысить производительность труда в 1,5 раз, ¡обыть дополнительно только в одной рудной зоне три тонны металла, олучить фактический экономический эффект 780000 у.е. (работа тмечена бронзовой медалью ВДНХ).

Для Ловозерского ГОКа разработан локальный проект и внедрена ехнология добычи крепких руд из тонких залежей выбуриванием кважин добычным комбайном КД800Э .в условиях повышенного горного авления, позволившая повысить производительность труда в 2,5 раза, звлекаемость руды на единицу конечного продукта в 2,3 раза, асширить сырьевую базу предприятия за счет добычи забалансовых уд, вывести людей из опасной зоны очистного пространства и ревратить их в операторов, дистанционно управляющих процессом збычи полезного ископаемого.

Для Депутатского, Акбакайского и Калгутинского рудников зработаны локальные проекты отработки рудных зон восходящей

слоевой системой разработки с ЛПЗ с применением комплекте! самоходного оборудования и камерные системы с комплексом машин нг монорельсовом перемещении и льдопородной закладкой выработанногс пространства с расположением пневмокрепей по границам блока.

На рудниках «Комсомольский», «Октябрьский», «Умбозеро» «Карнасурт», «Теклийский», «Узельгинский», «Кировский», "Холтосон" выполнены натурные испытания и внедрены рекомендации пс совершенствованию проведения горных выработок комплексом самоходного оборудования (работа отмечена бронзовой медалью ВДНХ); по секционной и двухстадийной отбойкой руды; по креплению горных выработок и очистного пространства пневмоконструкциями; по креплению сопряжений горных выработок в условиях повышенного горного давления; по селевой доставке горной массы; по выполнению вентиляционных пеноперемычек.

Суммарный фактический экономический эффект от внедрения результатов исследований составил более двух миллионов условных единиц.

Личный вклад автор а:

• постановка задач и разработка концепции оптимизированного формирования ледяной и льдопородной закладки без криогенного оборудования для конструирования эффективных технологий подземной разработки ценных руд и песков в условиях криолитозоны;

• постановка проблемы и разработка аналитических методов расчета и механизма формирования ледяного и льдопородного закладочного массива с учетом основных факторов, влияющих на время замораживания целика с необходимыми прочностными свойствами;

• исследование минерально-сырьевой базы тонких рудных месторождений, обоснование технической возможности и экономической целесообразности разработки месторождений крепких руд методом выбуривания;

• обоснование необходимости создания добычного комбайна по разработке крепких тонких залежей ценных руд, участие в проведении опытно-промышленных испытаний комбайна КД800Э, обоснование необходимости создания добычного комбайна многоцелевого назначения с возможностью щелевого выбуривания;

• разработка технологических схем и локальных проектов, участие в проведении опытно-промышленных испытаний систем разработки месторождений в условиях криолитозоны с ЛПЗ;

• разработка методик и участие в проведении лабораторных исследований по формированию льдопородного закладочного массива с применением простейших хладагентов;

• разработка программ, организация и участив во внедрении технических решений по совершенствованию технологии проходки горных выработок с комплексами самоходного оборудования, буровзрывных работ, технологии крепления торных выработок и очистного пространства пневмокрепями, технологии двухстадийной выемки руды, секционной отбойки руды в очистном пространстве, крепления сопряжений горных выработок в условиях повышенного горного давления.

Апробация работы. Основное содержание работы, а также отдельные ее положения доложены и были одобрены техсоветом Минцветмета СССР (1983), Минмета СССР (1990), Правительства Республики Алтай (1992), техническим советом Северовостокзолото (1983), совещаниями в институтах ВНИИ-1 (1982), Дальстройпроект (1983), ВНИМИ (1984), ЛГИ (1984), ИПКОН (1989, 1992), ГИ КФАН (1987), Гипроцветмет (1982, 1997), Унипромедь (1987), ИГД им. А.А-Скочинского (1973), техсоветами Ловозерского ГОКа (1988, 1992) Норильского ГМК (1983, 1984), комбината «Апатит» (1981), Текелийского СЦК (1983), Джидинского ВМК (1994), Акташского РУ (1990), Дукатского ГОКа (1982), Учалинского ГОКа (1993), Башкирского МСК (1992), на научно-технических конференциях МГИ (1985), МИСИ (1975), МГРИ (1976), МГОУ (1997), МГГУ (1998), отдельные этапы работы демонстрировали на ВДНХ (1983, 1984, 1987), на международной выставке в г. Пловдиве (НРБ) (1986).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 40 работ (в том числе 3 монографии, 7 авторских свидетельств), по результатам исследований написано 18 научно-технических отчетов.

Объем и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 9 глав, заключения, списка литературы из 172 наименований и содержит 347 страниц текста, в том числе 17 таблиц и 100 рисунков.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Анализ технологических схем и технических решений разработки отечественных и зарубежных месторождений в зоне отрицательных температур. Характерной особенностью развития горнодобывающей промышленности цветной металлургии, наряду с ухудшением горно-геологических и горнотехнических условий разработки месторождений, является сдвиг ее центра тяжести в районы востока и севера страны.

Анализ проблемы эффективной разработки месторождений в условиях криолитозоны подземным способом, связанной с добычей ценных руд высокопроизводительными системами с наименьшими

потерями и разубоживанием полезных ископаемых при извлечении их из недр, показал, что к настоящему времени накоплен достаточно большой опыт подземной разработки рудных, угольных и россыпных месторождений в многолетнемерзлых породах, однако отсутствует научная основа формирования ледяного или льдопородного закладочного массива за минимальный период времени необходимой прочности с учетом совокупности всех факторов, влияющих на процесс замораживания

Значительный вклад в решение этой проблемы внесли С.М.Шорохов, В.П.Бакакин, А.Ф.Зильберборд, В.ИЕмельянов, Ю.Д.Дядькин, В.Н.Скуба, Е.А.Ельчанинов, Ю.А.Мамаев, А.Е.Слепцов, Ю.В.Щувалов, В.А.Шерстов, М.А.Разенбаум, Н.А.Кузнецов, АИ.Украинский и другие.

Исследованию физико-механических свойств мерзлых грунтов посвящены работы Н.А.Цытовича, С.С.Вялова, М.И.Сумгина, В.Н.Тайбашева, Б.АСавельева, Э.Д.Ершова, Б.Н.Достовалова и многих других, которые способствовали формированию такой научной дисциплины, как геокриология.

Анализ опыта отработки месторождений в условиях криолитозоны подземным способом показывает, что наиболее приемлемыми системами разработки, с точки зрения эффективности, являются варианты камерных или слоевых систем с ледяной или льдопородной закладкой выработанного пространства. Однако, до настоящего времени отсутствует механизм оптимального формирования льдопородного закладочного массива не допускающий отставания закладочных работ от высокопроизводительных очистных работ.

Выполненный анализ состояния проблемы позволил сформулировать цель, идею, научные положения и задачи настоящей диссертационной работы.

Оптимизация формирования закладочного массива путем математического моделирования процесса замораживания. Оптимизация формирования ледяного массива и ЛПЗ состоит в минимизации времени замораживания воды и является существенно нестационарной, нелинейной и многопараметрической задачей.

Основными параметрами, влияющими на время замораживания, являются: объем и начальная температура замораживаемой воды, температура рудничного воздуха и скорость его движения, температура горного массива, температура дробленых пустых пород, их колическтво и кусковатость (в случае использования пустых пород для формирования ЛПЗ), удельная теплоемкость воды, льда, породы, скрытая теплота кристаллизации воды, конечная температуря закладочного массива. Только при оптимальном соотношении всех этих параметров можно образовать монолитный искусственный целик

(закладочный массив) с необходимыми прочностными свойствами за заданный период времени. Предварительными исследованиями установлено, что охлаждение льда до -2 ... -4 °С обеспечивает его прочность до 4 МПа и устойчивость ледяного массива при обнажении его до 40 м. Прочность льдопородного массива при температуре -4°С достигает 16 МПа. Эти характеристики исскуственных массивов являются достаточными для обеспечения безопасности и эффективности проведения очистных работ на весь период их выполнения.

В замораживании ледяного массива необходимо различать три процесса: охлаждение воды до температуры кристаллизации, кристаллизацию воды, охлаждение полученного льда до -4°С. Все перечисленные процессы на практике могут идти одновременно. Для ориетировочных оценок допустим расчет значений времени охлаждения и кристаллизации независимо друг от друга, с последующим их сложением.

Постановка задачи об охлаждении слоя воды до момента кристаллизации (на основе закона сохранения энергии внутри слоя воды и закона внутренней теплопроводности Фурье) имеет следующий вид: уравнение теплопроводности в слое воды соответствует формуле

с?Тв

начальное распределение температуры

Тв(Х,0)=Тво, 1=0, (2)

граничные условия, из закона сохранения тепла и закона Ньютона о конвективном теплообмене между поверхностью воды и охлаждающим воздухом

= 0 , Х=0, (3)

ас

Яв-^ = -а-(тв-Т11 озд),Х=ь, (4)

где Тв - температура воды с слое, °С;

Тво - температура воды в начале процесса, °С; Теозд - постоянная температура воздуха, °С; X - пространственная координата, м; Ь - толщина слоя воды, м; t - время, с;

- время начала кристаллизации, с; а - коэффициент конвективного теплообмена, Вт/м2.град; Л - коэффициент теплопроводности, Вт/м,град; С - коэффициент объемной теплоемкости, МДж/м3.град;

: ав--- , 0<Х<Ь, (1)

ав - коэффициент температуропроводности воды, м2/с. Численное решение задачи (1) - (4) проводится конечно-разностным методом по неявной схеме с помощью метода прогонки.

На основании расчетов составлена эмпирическая формула для расчета времени начала кристаллизации

=8.4-105---(5)

ТВО ~^ВОЗД Погрешность расчета по ней составляет 10%.

В момент начала кристаллизации воды Ц на ее поверхности появляется слой льда толщиной 5, который постепенно увеличивается. После этого охлаждение воды идет уже через слой льда. Постановка задачи принимает вид:

уравнения теплопроводности

дгъ_ <?тв

- = ав--, £,<£<£№ 0<Х<5, (6)

л

= —г • Б<х<ь> (7)

И ах

граничные условия

- = 0,Х=0, (8)

¿Гв

¿к

. дГв (¡Б . дГл ах ах ах.

Тв=Тл=0°С , (10)

дх.

начальное условие

= ~а{Тл~ТВОЗД) , (11)

I = 4Г (12)

Начальное условие для задачи (6) - (12) определяем из решения задачи (1) - (4)

Время кристаллизации определяется с помощью интегро-интерполяционного метода:

1} VI

-'//=----=-- (13>

2ал аТеозд

, где V - скрытая теплота кристаллизации воды, V— 0,33 109 Дж/м3; 1ц -время окончания кристаллизации воды, с.

Численное решение задачи (6)-(12) проводится конечно-разностным методом по неявной схеме методом прогонки.

Формула (13) неприменима для слоев воды более 0,5 м. Сравнение результатов численного счета с формулой (13) показало, что время кристаллизации по ней можно расчитывать с погрешностью до 20%.

Процесс охлаждения полученного льда до более низких температур описывается теми же математическими зависимостями, что и процесс охлаждения воды.

Для расчета времени охлаждения льда до образования массива с заданной температурой получена следующая зависимость 1 .п т

•* ПК ^ возд

где Ьщ - время охлаждения льда до стабилизации процесса (до

получения массива с заданной £"С=-4°С);

Сл - удельная теплоемкость льда, кДж/кгК;

а - коэффициент конвективного теплообмена, Дж/м2 оС;

Гвозд - температура воздуха, °С;

Тлц - конечная температура льда, °С;

Ь - толщина ледяного массива, м.

На рис. 1 представлена зависимость времени замораживания ледяного целика 2,4 м от температуры воздуха при различной толщине единичного слоя воды.

Формирование лъдопородного закладочного массива. Замораживание воды путем ее конвекции с охлажденным воздухом, с целью образования ледяного массива, является сложным процессом и период льдообразования не всегда увязывается с технологией горных работ при подземной разработке месторождений. Ниже рассмотрена возможность создания ЛПЗ путем добавления в охлаждаемую воду кусков пустых пород отрицательной температуры. При этом охлажденная порода является и дополнительным хладагентом, ускоряющим процесс замораживания массива, и прочным скелетом искусственного закладочного целика.

Решение задачи выполняем на основе закона сохранения энергии в системе «вода-порода». Температура рудничного воздуха и горного массива при этом должны быть ниже нуля для поддержания процесса замораживания.

Для расчетов приняты следующие характеристики: удельная теплоемкость породы Сп = 1,05 кДж/кг.град; льда Сл = 2,1 кДж/кг.град; воды Св = 4,2 кДж/кг.град; скрытая теплота кристаллизации воды у = 336 кДж/кг.; начальная температура воды Тво = 8,0°С; начальная температура породы Тп0 = -20°С; конечная температура закладочного массива Тк = -4°С. В начале процесса вода и порода имеют температуры соответственно Т^, и Тп0, в конце процесса - одинаковую отрицательную

-20 -25 -30

Температура воздуха, град. С

Рис. 1. Зависимость нремени замораживания ледяного целика 2,4 м от температуры воздуха при различной толщине единичного слоя воды

температуру Т^ Будем считать, что вода, отдавая породе тепло, сначала охладится до нуля, кристаллизуется в лед и затем охладится до Тк = минус 4°С.

Из закона сохранения энергии следует

тп сп(Тк-Тпо)=тв Св(Тво-Ткр)+тпв- ^+тв Сл (ТКР-Тк), (15) где тпп - масса породы, кг;

тпв - масса воды, кг;

ТКР - температура кристаллизации воды (ТКр=0°С).

Преобразовав, получим

4Гво+328 -(~Т„о)-4 '

(16)

или

2Гво + 164 ■ (-Тпо)~ 4

где У/7 - объем породы, м3;

Ув - объем замораживаемой в закладочном массиве воды, м3. Ограничения на применение формул (16) и (17): Тво >0°С, ТП0<-4°С. Ниже представлены значения необходимого соотношения массы и объемов воды и породы для обеспечения замораживания массива при различных значениях температур подсыпаемых пород.

Предельное соотношение воды и породы при заданных параметрах

ягп.Уя Тп

-15°С -20°С -25°С -30°С

тп 33 7ПВ 23 тпв 17 тв 14 тв

Vп 16 Ув и Ув 9 Ув 7УВ

Для определения времени замораживания льдопородного массива получена следующая формула

Г =

(18)

2-^л (Тк р-^повл)

Меняя параметры дробленой породы и воды согласно формулам (16), (17) и (18) можно подобрать время формирования ЛПЗ в соответствии с применяемой технологией отработки месторождения.

Разработан алгоритм и программа расчета времени замораживания ЛПЗ, которая позволяет оптимизировать технологию формирования льдопородного массива при разработке месторождений в различных горногеологических и горно-технических условиях Сибири и Северо-Востока страны. Сравнение расчетов по программе с промышленными экспериментальными данными показало высокую степень сходимости результатов. Анализ условий разрабатываемого

месторождения показал, что с применением программы время замораживания закладочного массива может быть сокращено в 2-3 раза, что обеспечивает замораживание льдопородного массива за 14-16 дней (вместо 30-45, требуемых ранее) и позволяет применить интенсивную технологию подземной добычи руды.

На рис. 2. представлена зависимость времени замерзания ЛПЗ при различных соотношениях т(п)/т(в) и начальной температуры породы.

Лабораторные исследования формирования ледяной и лъдопородной закладки.

В работах ВЛЕмельянова и др. предложен способ, который заключается в замораживании воды керосином в непосредственном контакте с ней.

В настоящей работе были выполнены лабораторные исследования с целью выявления причин , влияющих на скорость теплообмена между водой и керосином и другими простейшими хладагентами; зависимости процесса конвекции от параметров подающих и отводящих магистралей; возможности изоляции закладываемых выработок от проникновения керосина в зону очистных работ; возможности многократного использования простейших хладагентов для формирования закладочных целиков; характера формирования монолитного ледяного и льдопородного массивов; влияния различных составов закладки на время замораживания и оттаивания целиков.

На рис. 3 представлена зависимость времени замораживания целика 2,4 м от температуры керосина при различной толщине единичного слоя льда.

Выполненные исследования показали:

■ время замораживания ледяного целика с применением простейших хладагентов (керосина, дизтоплива, бензина) сокращается в 10-30 раз, по сравнению с замораживанием целика такого же объема без хладагентов;

■ время замораживания в большой степени зависит от объема разовой порции воды, оптимум которой определяется в каждом конкретном случае;

в время образования льдопородного целика сокращается в 1,6-2,4 раза при использовании охлажденного песка в качестве закладочного материала; прочность «льдопородного массива» в 1,8-2,7 раза выше ледяного; время оттаивания - возрастает;

■ применение в качестве закладочного материала охлажденного песка со льдом или снегом может привести к образованию массива с участками различной плотности («массив» теряет свою сплошность), образуемая «шуга» резко увеличивает время замораживания;

10,000

1,000

-10 -1! -20 -25 -30

Начальная температур» породы град. С

Рис. 2. Время замерзания ЛПЗ при различных соотношениях ш(п)/т(в) и начальной температуры породы

-15 -20 -23 - 30 -35 Теиооратура керооша, град. С

Рис. 3. Зависимость времени замораживания целика 2,4 м от температуры керосина при различной толщине единичного слоя льда

м время оттаивания значительно возрастает, если по границе оттаивания включить органические вещества; время оттаивания возрастает в 8-10 раз по сравнению с «целиком», сформированным с охлажденным песком;

■ предварительно образованное ледяное покрытие стенок «камеры» обеспечивает изоляцию простейших хладагентов от проникновения в «выработанное пространство»;

■ изоляция стенок «камеры» от проникновения простейших хладагентов в «выработанное пространство» позволяет применить технологию образования ЛЗ или ЛПЗ с многократным использованием хладагента и обеспечить безопасность ведения подземных работ;

■ конвекция простейших хладагентов может иметь управляемый процесс за счет изменения параметров подводящих и отводящих магистралей и обеспечения циркуляции хладагента.

Новые технологические схемы и оборудование для добычи крепких руд из тонких залежей методом выбуривания. Анализ отечественного и зарубежного опыта разработки маломощных (до 0,8 м) месторождений крепких руд и руд средней крепости показал низкую степень механизации горных работ, производительность и интенсивность отработки, высокие потери и разубоживание руды при извлечении ее из недр. Значительные запасы вольфрама, тантала, ниобия, олова, свинца и цинка содержатся именно в маломощных рудных залежах. Причем, большая часть запасов и более богатые руды расположены, как правило, в верхней части месторождений на глубинах до 200-400 м, т.е. в криолитозоне с наиболее низкими температурами.

Результаты анализа горно-геологических условий 122-х жильных месторождений цветных металлов показывают, что около 80 % запасов руд сосредоточены в тонких и маломощных залежах.

Исследование технической возможности добычи руд из рудных залежей малой мощности выбуриванием скважин большого диаметра показало, что в настоящее время создано большое количество буровых установок для проходки восстающих диаметром от 0,3 до 6,0 м под углом от 0° до 90° в крепких породах. Анализ работы буровых установок показывает, что по достигаемой производительности, точности бурения, габаритам станка, крупности бурового шлама эти установки можно использовать как базовые для создания комбайнов с целью добычи руд из крепких рудных залежей малой мощности выбуриванием.

Расчеты экономической целесообразности применеия новой технологии показывают, что наибольшая эффективность достигается при разработке ценных руд мощностью рудного тела менее 0,8 м. Технико-экономическое сравнение способов разработки пологих рудных тел мощностью 0,6 м буровзрывного и выбуриванием скважинами

большого диаметра для условий рудника "Карнасурт" Ловозерского ГОКа и опытно-промышленные испытания экспериментального добычного комбайна КД800Э (изготовленному на опытном заводе ВНИПИрудмаш по разработанным нами технико-экономическим обоснованиям и техническому заданию) показали, что несмотря на рост себестоимости добычи руды прибыль возрастает за счет повышения извлекаемой ценности на 1 т погашаемых балансовых запасов.

На рис. 4 представлена технологическая схема добычи тонких руд на опытно-промышленном участке рудника "Карнасурт".

Сущность технологии заключается в следующем.

Добычным комбайном КД-800Э по падению (или по простиранию) проходят пилот-скважины диаметром 0,27 м, затем обратным ходом их расширяют до диаметра 0,67 м или 1,0 м. Шлам, полученный в процессе проведения опережающей скважины и после ее расширения по трубопроводам подают в комплекс подготовки руды к сепарации, здесь рудная масса разбивается по крупности на несколько классов и подается в сепаратор, где происходит предварительное обогащение. Пустая порода высоконапорным насосом подается в передвижной докладочный комплекс, где смешивается с вяжущим и затем транспортируется в выработанное пространство, где формируется искусственный целик.

Обогащенная рудная масса через высоконапорный насос и рудоподъемную скважину подается на обогатительную фабрику.

Технологические схемы при разработке месторождений маломощных, средней и большой мощности. Рудные тела месторождений высокоценных и ценных руд в зоне отрицательных температур страны представлены главным образом жильными месторождениями, имеющими сложную морфологию. По элементам залегания рудные тела представлены пологими (0-20о), наклонными (2050 °) и крутопадающими (более 50 °) жилами, по мощности - от тонких (до 0,8 м) и маломощных (0,8-3,0 м) до средней мощности (3-20 м) и мощных (более 20 м) рудных зон. Рудные тела по коэффициенту крепости представлены средней крепостью (/ = 4-9) и крепкими (/ = 915) горными породами.

Из рассматриваемых месторождений около 80 % представлены наклонными и крутопадающими жилами от тонких и маломощных до средней мощности рудных тел, со средней устойчивостью, крепкими горными породами.

При разработке месторождений в криолитозоне наибольшее распространение может получить система разработки горизонтальными слоями с ЛПЗ, как наиболее универсальная, позволяющая производить выемку руды в широком диапазоне сложного залегания рудных тел: от

Рис. 4. Технологическая схема добычи тонких руд на опытно-промышленном участке рудника "Карнасурт".

1 - добычной комбайн .КД800Э; 2 - пилот-скважины; 3 - расширенные скважины с креплением; 1 - пульпосборник; 5 - грузолюдской квершлаг; 6 -восстающий; 7 - буровые штреки: 8 - устройство для обезвоживания и разделения бурового шлама; 9 - вагонетки; 10 - расширитель; 11 -вентиляционный квершлаг; 12 - рудная (балансовая) залежь

наклонных до крутопадающих, от тонких до мощных практически любой устойчивости.

На рис. 5 представлена технологическая схема разработки месторождения с мощностью рудных тел 2,7-10,0 м, углами падения 5080°, простиранием рудных зон от 50 до 250 м, объемной массой руды и породы 2,5-2,6 т/м3 и коэффициентом крепости по М.М.Протодьяконову 9-15.

Главной отличительной особенностью разработанного варианта является технология формирования закладочного массива, позволяющая применить полный механизированный комплекс самоходного оборудования, обеспечивабщий высокую производительность предприятия с минимальными потерями руды: буровую установку СБУ-2БН; потру зочно-доставочные машины ПД-5 и ПД-3; каток прицепной, кулачковый ДУ-26; зарядчик порционный ЗП-25; кровлеоборочную машину СП-8А; топливозаправочную машину ДЗ-1; поливо-моечную машину ПМ-8; . подземный бульдозер ПБ-1Г.

Механизированный комплекс представлен отечественным оборудованием и при возможности каждый его элемент может быть заменен на зарубежный аналог.

Технико-экономический расчет для условий Дукатского рудника показал, что производительность забойного рабочего может достигать 30-50 т/смену, со снижением потерь (по сравнению с вариантом подэтажной отбойки) с 20-25% до 2,9%, извлечением дополнительного металла.

На рис. 6 представлен вариант камерной выемки с подэтажной отбойкой и льдопородной закладкой, который может быть применен при выемке рудных тел мощностью более 3 м, углами падения более 50°, устойчивыми рудами с хорошо выраженным контактом.

Такая технологическая схема применена при разработке рудных зон Дукатского и Депутатского месторождений.

Для обеспечения максимальной производительности закладочных работ отсыпку смеси необходимо проводить послойно, обеспечивая минимальное время замерзания слоя. Для этого объем каждого слоя и его параметры необходимо определять с учетом конкретных условий и контакта поверхности кусков пород, участвующих в теплообмене, используя разработанную математическую модель.

Технологические схемы разработки россыпных месторождений подземным способом с ледяной и льдопородной закладкой

Рис. 5. Вариант сплощной слоевой системы разработки с льдопородной закладкой и с восходящим порядком выемки слоев.

1 - горный массив; 2 - очистное пространство; 3 - погрузочно-доставочная машина; 4 - отбитая рудная масса; 5 - самоходная буровая установка; В - уклон; 7 - льдопородная закладка

Рис. 6. Вариант камерной выемки с льдопородной закладкой

1 - доставочный штрек; 2 - погрузочный заезд; 3 - буровая выработка; 4 - вентиляционный восстающий; 5 - вентиляционный штрек; 6 - рудоспуск; 7 - закладочный орт; 8 - погрузочно-доставочная машина с дистанционным управлением; 9 -изолирующая перемычка.

выработанного пространства. Разработка вариантов эффективных технологических схем осуществлялась с использованием следующих технологических и технических решений: вскрытие и проведение подготовительно-нарезных работ, обеспечивающих начало очистных работ от добычных участков с более высокой температурой горного массива к участкам с более низкой температурой; проведение центрального рудного штрека для обеспечения двухстадийной очистной выемки песков (вариант двусторонней камерной системы), позволяющий проводить очистные работы с разделением основных технологических процессов на независимые во времени, то есть проводить такие виды работ как бурение и доставка одновременно; формирование ледяной или льдопородной закладки в отработанном очистном пространстве с применением простейших хладагентов (принципиальная технологическая схема намораживания искусственного массива с применением керосина представлена на рис. 7); доставка рудной массы самоходным погрузо-доставочным оборудованием. Внедрение двухстадийной технологии разработки, кроме полного извлечения полезного ископаемого, позволяет получить значительную экономию дефицитного для районов Севера крепежного леса, увеличивает противопожарную безопасность ведения подземных работ.

Самые высокие технико-экономические показатели получены при формировании льдопородного или ледяного целика с применением простейших хладагентов. Лабораторные исследования показали, что время замораживания закладочного массива резко сокращается, если использовать в качестве хладагента керосин. Скорость конвекции намного возрастает, если сообщающиеся магистрали выполнять с условием S=Si+S2 (где S, Sj, S2 - площадь сечения скважин).

Для подземной разработки россыпных месторождений, по горногеологическим условиям, наиболее приемлем вариант двухстадийной выемки руды, принципиальная схема которого представлена на рмс. 8. Опытно-промышленные испытания этой технологии, показавшие ее высокую эффективность, были выполнены на руднике "Октябрьский".

Совершенствование технологических процессов при ■подземной добыче ценных руд и песков. Из основных путей совершенствования вспомогательных производственных процессов при подземной разработке месторождений нами выполнены: оптимизация проходки горных выработок с применением комплекса самоходного оборудования, методика расчета отбойки руды с боковым расположением вруба, внедренные на руднике "Комсомольский"; методика расчета крепления сопряжений при повышенном горном давлении (Текелийский рудник); методика управления горным давлением созданием зон с различными реологическими свойствами (Николаевский рудник); образование вентиляционных пеноперемычек

Рис. 7. Способ намораживания льдопородной закладки для образования . искусственного целика с применением простейших хладагентов

1- резервуар с хладагентом; 2 - горный массив; 3 - сообщающиеся магистрали; 4 - границы формируемого целика; о - дробленые пустые породы; 6 - очистное пространство

Ч I ■

/////////-Т7Т

в

а;////у / / / /

'иа.1 / //у *Т7Т7

^^ртттт?

■ •■ в - : I. • _ в ;

- - л ■

У//А/Щ/// 17777% - -

72777

Рис. 8. Принципиальная схема двухстадийноп отбойки песков горизонтальными скважинами

1 - буровой штрек; 2 - скважины, побуренные из выработки I, I = 2 В; 3 -заряды ВВ, г = В; 4 - проходка очистной выработки (первая стадия) с отбойкой части скважин; 5 - льдопородная закладка; 6 - изолирующие пробки; 7 - проходка очистной выработки (вторая стадия) с отбойкой оставшейся части скважин; В - ширина выработки.

("Карнасурт"); селевая доставка закладочных материалов и механизация их приготовления ("Умбозеро", "Джидинский").

Для расчета нагрузки на крепь сопряжений получена формула

(19)

8г

где qc - нагрузка на крепь сопряжения, Н/м2; р- плотность руды (породы), кг/м3; д- ускорение свободного падения, м/с2;

1жв ~ эквивалентный пролет выработки, определяемый в зависимости от вида сопряжения и угла примыкания, м;

г - показатель устойчивости В.В.Куликова, определяемый в натурных условиях при различных фермах обрушении, м.

В работе рассмотрен принцип методики управления горным давлением созданием зон с различными реологическими свойствами с применением поляризационно-оптичеекого моделирования.

Пользуясь положениями теории подобия, рассмотрены условия, которые необходимо соблюдать при моделировании линейной ползучести в случае, когда физико-механические свойства материалов натуры и модели описываются уравнением линейной наследственности Больцмана-Вольтерра.

Последовательность разработки выемочных участков рудных тел в условиях криолитозоны и экономическая целесообразность применения ЛПЗ. Основным принципом последовательности разработки месторождений в условиях криолитозоны является необходимость сохранения отрицательных или близких к ним температур в течение всего периода отработки залежи. Для этого необходимо в первую очередь максимально использовать климатические и естественные температурные условия горного массива, возможность аккумуляции холода в зимний период. Другими словами, для эффективного использования естесственных условий при конструировании вариантов технологических . схем необходимо соблюдать следующее:

1. Провести предварительное исследование климатических условий, по данным скважинной разведки определить область и величину значений температурного поля месторождения.

2. Для каждого выемочного участка приоритетным вариантом при выборе системы разработки считать вариант с максимальной интенсивностью отработки.

3. Общим принципом для всех вариантов систем разработки рудных тел и песков любой мощности считать двухстадийную выемку отрабатываемых добычных участков по следующей схеме: в первую

"стадию - отработка блоков, камер, части камеры в рудном теле (залежи)

с более высокой температурой; льдопородная или ледяная ззакладка выработанного пространства; вторая стадия - отработка блоков, камер, части камер оставшихся между заложенными искусственными целиками в рудном теле с более низкой первоначальной температурой -этому принципу соответствуют камерные системы с шахматным раположением камер, слоевые системы с восходящим или нисходящим порядком отработки и секционной отбойкой, двухсторонние камерные системы с двухстадийной отбойкой песков россыпных месторождений.

4. Крутые рудные тела необходимо отрабатывать восходящим порядком: от нижних горизонтов с более высокими температурами, к верхним, с более низкими температурами горного массива; по этим же причинам - от флангов месторождения к его центральной части.

5. Выработки с большим периодом эксплуатации (стволы, капитальные откаточные выработки) располагать в горном массиве с наиболее низкими температурами, временные и вспомогательные выработки - в массиве с более высокими тепературами.

6. Аккумулирующие выработки изолировать перемычками с намораживванием их изнутри в соответствии с расчетными параметрами .

7. Схема регулирования теплового режима предприятия должна обеспечивать допустимую температуру рудничного воздуха для работы людей, высокую производительность горных работ (сведение процессов оттаивания к минимуму), возможность аккумуляции холода для использования его в летний период, несмешиваемость воздушных потоков в период эксплуатации.

8. Периодически необходимо выполнять корректировку системы разработки в соответствии с изменяющимися (отклоение от расчетных параметров) температурными условиями применительно к сезонности и тепловому режиму предприятия.

Исследованиями ИПКОН РАН установлено, что снижение себестоимости закладки до ,3-4 у.е./м3 делает экономически целесообразным применение систем разработки с закладкой не только для добычи ценных и средней ценности руд, но и для выемки бедных руд "Уменьшение суммарных потерь и разубоживания руды в 5-10 раз (с 30-55 % в системах с обрушением руды и вмещающих пород до 3-6% в системах с закладкой) снижает промышленный минимум (по формуле ГКЗ) на 10-15 что создает экономическую основу для вовлечения в отработку забалансовых запасов".

В таблице сведены технико-экономические показатели льдопородной и ледяной закладки, полученные на одиннадцати отечественных и зарубежных рудниках.

Технико-экономические показатели систем разработки с применением

ледяной и льдопородной закладок

№ П/1 Показатели Базовый вариант Новый вариант Годовой экономичесга й эффект тыс.у.е.

1 Себестоимость закладм у.е./м3 5,17 - 5,83 0,8 - 2,18 600 - 2000

2 Производительность труда забойного рабочего, м3/чел.см. 9,9 11,6 232

3 Разубоживание руды, % до 42 24 700 - 4000

4 Производительность труда забойного рабочего, м3/чел.-см; Подготовительно-нарезные работы, м3/1000 т; Потери, %; Разубоживание, %; Себестоимость закладки, у.е./м3 9,5-15,0 6,9 15-30 30 14,3 24,2-27,5 14.1 2,9 22.2 8,6 20000

5 Себестоимость закладки у.е./м3 9,35 7,26 2000

6 Себестоимость закладки, у.е./м3 9,8 7,6

7 Производительность труда забойного рабочего, т/чел.см; Подготовительно-нарезные работы, м3/1000 т; Потери руды, %; Разубоживание, %; Себестоимость закладки, у.е./м3 ■ 10,2 45,6 12,0 8,8 12,32 32,1 15,0 4.2 4.3 9.4 500

8 Снижение себестоимости закладки на, долл/м3 0,82-2,48

9 Снижение себестоимости закладки на, долл/м3 1,0

10 Себестоимость закладки, долл/м3 2,0 0,12 50000 долл

11 Себестоимость добычи полезного ископаемого, норв крон/т 20,0 15,0 (10,0-откр.г.р.) 5000000 норв крон/млн. т

Применение льдопородной или ледяной закладки в условиях криолитозоны при разработке рудных и россыпных месторождений подземным способом позволяет уменьшить расход лесоматериалов на 14-16м3, цемента на 2-3 т, электроэнергии на 5-7 кВтч на тысячу тонн добываемой руды, увеличить извлечение руды из недр на 10-15%.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации дано решение крупной научно-технической проблемы обеспечения эффективности и безопасности добычи тонких, маломощных, средней и большой мощности ценных руд и песков подземным способом в условиях криолитозоны; разработаны и испытаны в промышленньгх условиях принципы создания циклично-поточной технологии без присутствия людей в очистном пространстве с полной механизацией и автоматизацией технологических процессов.

Основные научные и практические результаты выполненных исследований заключаются в следующем.

1. Выполнен анализ минерально-сырьевой базы месторождений в криолитозоне, занимающей около 64 % территории России, который свидетельствует от том, что в этой области сосредоточены значительные запасы золота, серебра, вольфрама, молибдена, олова, тантала, ниобия, свинца, цинка, меди, главным образом в тонких и маломощных рудных залежах и россыпях, предназначенных для подземной разработки; месторождения средней и большой мощности также имеют маломощные участки (иногда более 20 % запасов) на флангах рудных тел и в рудных зонах; наиболее эффективными системами разработки этих залежей являются системы с льдопородной и ледяной закладкой выработанного пространства, в том числе с использованием принципиально новой техники и технологии.

2. Разработана и реализована концепция создания эффективных технологий подземной добычи ценных руд и песков в условиях криолитозоны, основанная на принципах оптимизированного формирования ледяной или льдопородной закладки, позволяющих снизить потери и разубоживание руды и не отставать от интенсивных очистных работ, основанных на применении новых технологических схем и комплексов самоходного и добычного оборудования, адаптированных к горногеологическим условиям рудных и россыпных месторождений и условиям рыночных отношений.

3. Установлены закономерности охлаждения воды до кристаллизации, во время и после кристаллизации в зависимости от основных факторов, влияющих на время замораживания искусственного целика, позволяющих оптимизировать формирование закладочного маесива в конкретных горногеологических условиях (то есть

минимизировать время создания искусственного ледяного массива с заданными прочностными свойствами - время замораживания сокращается в 3-5 раз) и обеспечивающих интенсификацию очистных работ

4. Разработан механизм формирования льдопородного закладочного массива в зависимости от температуры воздуха, воды, горного массива, дробленой породы, удельной теплоемкости воды, льда, породы, конечной температуры закладочного массива, позволяющий определять предельные соотношения объемов или масс воды и дробленой породы в зависимости от их температур при различной кусковатости дробленых пород для определения минимально возможного времени набора необходимых прочностных характеристик закладочного массива; не соблюдение этих соотношений делает невозможным создание монолитного искусственного целика.

5. Разработаны программы для оптимизированного формирования ледяного и льдопородного массивов.

6. Разработаны новые технологические схемы добычи крепких руд из тонких (0,6-0,8 м) залежей выбуриванием скважин большого диаметра, обоснована техническая и экономическая целесообразность создания добычного комбайна КД800Э и перспективы его применения для бурения восстающих выработок, закладочных, опережающих и транспортных скважин, выбуривания щелевых скважин. В результате опытно-промышленных испытаний экспериментального добычного комбайна установлено, что новая технология позволяет:

- повысить производительность труда в 1,5-2,5 раза и снизить трудозатраты на добыче и переработке руды;

- исключить стадии крупного, среднего, мелкого дробления и грохочения при обогатительном переделе, значительно снизить затраты аа транспорт;

- снизить затраты на дробление, взрывные работы, ветиляцию;

- снизить потери полезного ископаемого при добыче с 18-20% до 3->% и обогатительном переделе на 20-30%; снизить разубоживание с 4016% до 20-22%;

- расширить сырьевую базу предприятия за счет вовлечения в ксплуатацию тонких рудных залежей (до 0,6 м), отнесенных к абалансовым из-за низкой рентабельности их разработки радиционным буровзрывным способом;

- сократить численность подземных рабочих на 15-20%;

- исключить вредное влияние факторов буровзрывной отбойки на стойчивость очистного пространства и срок службы горных выработок;

- улучшить технику безопасности горных работ за счет снижения появлений горного давления, улучшения вентиляции рабочих мест, тюкения пожароопасности, сокращения объемов взрывных работ;

- значительно повысить уровень механизации (механизировать и автоматизировать основные технологические процессы, сократить объемы ручного труда), вывести рабочих из опасной зоны очистного пространства и превратить их в операторов, дистанционно управляющих процессом добычи полезного ископаемого;

осуществить экологически чистую циклично-поточную и поточную технологию добычи руды с подземным предобогащением полезного ископаемого.

7. Разработаны новые технологические схемы добычи руд в условиях криолитозоны системами восходящей слоевой выемки и камерными системами с секционной и двухстадийной отбойкой руды с льдопородной закладкой выработанного пространства с учетом выявленных закономерностей замораживания закладочного массива, обеспечивающих внедрение циклично-поточной и поточной технологи; опытно-промышленные испытания выполненные на Духатском ГОКе и рудниках Норильского ГМК показали:

- наиболее универсальной технологией подземной разработки месторождений в условиях криолитозоны является слоевая система разработки с секционной или двухстадийной отбойкой и применением комплексов самоходного оборудования, позволяющая с высокой эффективностью отрабатывать месторождения практически любой мощности; возможность оптимизированного формирования ледяной и льдопородной закладок адаптированного к изменяющимся горногеологическим условиям еще больше расширяет область ее применения;

- производительность труда очистного рабочего возрастает в 1,52,0 раза;

- эксплуатационные потери снижаются до 2,9%, разубоживание до

22%;

- коэфициент использования шпура увеличивается до 0,95-1,0;

- возрастает качество эксплуатационной разведки, позволяющей дополнительно получать ценную руду из присечек;

- возрастает безопасность ведения горных работ за счет улучшения вентиляции рабочих мест, снижения пожароопасности;

- повышается уровень механизации (за счет механизации и автоматизации основных технологических процессов), сокращается объем ручного труда;

- улучшается экологическая обстановка за счет снижения объема отвалов пустых пород, частично используемых при формировании закладочного массива;

создаются условия для циклично-поточной и поточной технологии добычи руды за счет предотвращения зависания горной массы при ее выпуске;

- камерная система разработки с плоским или наклонным днищем, дистанционно управляемыми доставочными машинами, участковыми дробилками позволяет вывести рабочих из опасной зоны очистного пространства , обеспечивает применение циклично-поточной технологии;

экономическая эффективность реализации исследуемых технологий составила около миллиона усл.- ед.

8. Разработаны приоритетные технологические схемы отработки россыпных месторождений в многолетнемерзлых породах на глубинах свыше 15 м подземным способом двухсторонними камерными системами с двухстадийяой отбойкой и льдопородной закладкой выработанного пространства, сформированной с применением простейших хладагентов и передвижных дробильно-сортировочных комплексов. Проектные проработки, выполненные на основе опытно-промышленных испытаний и лаборатоных исследований показывают, что разработка россыпных месторождений (ввиду их специфики: неглубокое залегание, сравнительная выдержанность гипсометрии залежи, сохранение низких температур в течение продолжительного периода времени, сравнительно небольшие запасы) позволяет наиболее эффективно применять варианты сплошных систем с двухстадийной отбойкой руды, обеспечивающих совмещение основных технологических процессов (бурение и доставка) и увеличение производительности труда в 1,5-2,0 раза, выемку руды без оставления ее в целиках (снижение потерь до 25%), отбойку руды с коэффициентом использования шпура 1,0, увеличенние ипользования горного оборудования на 15-25%; интенсификация очистных работ обеспечивается возможностью формирования ледяного целика с применением простейших хладагентов, подаваемых с поверхности с максимальной скоростью циркуляции для интенсификации процесса теплообмена, которая управляется подбором диаметров подающих и принимающих скважин. Дробильно-сортировочные комплексы обеспечивают мобильное снабжение закладочных выработок дробленой породой требуемой кусковатости для формирования льдопородной закладки в случае необходимости ускорения процесса замораживания целика и обеспечения более высокой устойчивости к оттаиванию при его обнажении в теплый период времени; научно обоснована и разработана принципиальная схема формирования ледяного и льдопородного закладочного массива (целика) с применением простейших хладагентов (керосин, дизтопливо).

9. Разработаны, апробированы в натурных условиях и внедрены в производство методики и технические решения по совершенствованию основных и вспомогательных технологических процессов: оптимизированного проведения горных выработок с применением комплекса самоходного оборудования; расчета крепи сопряжений горных выработок в условиях повышенного горного давления;

управления горным давлением созданием зоны с различными реологическими свойствами; определения оптимального удельного заряда ВВ и разработка новых паспортов БВР, оптимального расположения шпуров при боковом врубе с отбойкой на искусственный массив, управление вентиляционной струей созданием пеноперемычек; исследована возможность применения передвижных дробильно-сортировочных комплексов для механизации получения и доставки дробленых пород необходимой кусковатости в закладочные выработки. Фактический экономический эффект от внедрения этих разработок составил 1,5 млн.у.е.

10. Сформулированы требования к рациональному порядку отработки добычных участков в условиях криолитозоны в соответствии с температурным полем месторождения и тепловым режимом предприятия, позволяющих максимально использовать естественный холод для устойчивости капитальных выработок и искусственных целиков без применения дефицитного крепежного леса.

11. Обоснована возможность создания в условиях криолитозоны высокоэффективных безопасных технологических схем подземной разработки месторождений без присутствия, людей в очистном пространстве, позволяющих сохранить экологическую чистоту региона.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах.

1. Состояние и пути совершенствования технологии подземных горных работ в условиях вечной мерзлоты// ЦНИИцветмет экономики и информации, вып. 2, М., 1987. - (соавтор Степин A.A.). 44 с.

2. Экономическая целесообразность добычи крепких руд маломощных залежей выбуриванием.// ЦНИИцветмет экономики и информации, вып. 2, М., 1992. 40 с.

3. Проблемы применения ядерных взрывов в горнорудной промышленности// Цветметинформация, ДСП, М., 1976 (соавторы Именитов В.Р., Евстропов H.A., Баранов А.О., Кузнецов A.A.). 55 с.

4. Разработка месторождений в криолитозоне системой горизонтальных слоев и комплексами самоходного оборудования// Тезисы докладов ВНТК " Перспективы развития технологии подземной разработки рудных месторождений", МГИ, М., 1985. С. 18.

5. Пути совершенствования технологии разработки месторождений с неустойчивыми рудами и вмещающими породами// Бюллетень НТС по добыче цветной металлургии. СЭВ, № 11, София, 1985 (соавторы Степин A.A., Дружков В.Г., Сапогов E.H.). С. 32-40.

6. Совершенствование процессов управления горным давлением в системах разработки месторождений малой мощности, залегающих в удароопасных и неустойчивых породах // В сб. "Методы оценки напряженного состояния массивов горных пород при разработке месторождений полезных ископаемых Урала", Свердловск, 1987 (соавторы Марков Г.А., Дружков В.Г., Нешкес В,М., Паньшин И.С.). С. 23.

7. Применение ЭВМ для расчета параметров процесса замораживания закладочного массива// Горный журнал.-1992,- № б (соавтор Бовенко В.В.). С. 46-47.

8. Результаты лабораторных исследований формирования льдопородного массива с применением хладагентов// Научно-техническая конференция МГОУ. М., 1S97. 1 с.

9. Основные направления совершенствования техногологических схем разработки Ловозерского месторождения на глубоких горизонтах// В сб. XXXI НТК ВЗПИ. Секция "Математические методы в горном деле". М., 1988г. (соавторы Марков Г.А., Паньшин И.С. и др.). С. 99.

10. Управление горным давлением при разработке рудных тел малой мощности, залегающих в удароопасных и неустойчивых породах // В сб. XXXI НТК ВЗПИ. Секция "Математические методы в горном деле". М., 1988г. (соавторы Марков Г.А., Дружков В.Г. и др.). С. 97.

11. К вопросу расчета параметров крепи сопряжений горных выработок// Научные труды МГИ, М., 1982 (Кузнецов А.Г., Трофимов ИМ.). С. 71-77.

12. Повышение эффективности разработки жильных месторождений в условиях многолетней мерзлоты// Научно-техническая конференция МГОУ. М., 1997. 1 с.

13. Повышение эффективности добычи руды при слоевой выемке на Норильском комбинате// Горный журнал, - 1984 - № 5 (соавторы Стегшн А.А., Трофимов ИМ, Левин B.C., Цахилов В.Т.). С. 31-34.

14. Проходка выработок с применением самоходного оборудования на рудниках Норильского комбината// Цветная металлургия, № 9, 1984 - № 9 (соавторы Золотухин Ю.И., Цахилов В.Т., Тютюкин К.К.). С. 3538.

15. Испытание пневмобалонной крепи при сплошной слоевой системе разработки с закладкой// Цветная металлургия, М., 1986 - № 2 (соавтор Золотухин Ю.И.). С. 26-30.

16. Использование программы льдопородной закладки при разработке месторождений в зоне вечной мерзлоты// Цветная металлургия, М., 1987 № 6 (соавтор Бовенко В.В.). С. 9-12.

17. Повышение эффективности проходческих и очистных работ за счет применения штыревых буровых коронок// Научно-техническая

конференция МГОУ. М., 1997 (соавторы Вареничев А.А., Желтухин Л.Г., Пейхель ДГ.). 1 с.

18. Оптимизация формирования льдопородного закладочного массива при разработке месторождений в криолитозоне// Научно-техническая конференция МГОУ. М., 1997. 1 а

19. Опыт применения самоходного оборудования при проходке горных выработок на рудниках Норильского ГМК// Сб."Опыт эффективного применения . самоходного оборудования на подземных горных работах", Свердловск, 1983 (соавтор Золотухин Ю.И.). С. 6.

20. Влияние реологических свойств горного массива и разрушенной зоны на процесс перераспределения напряжений при мощных подземных взрывах// Научные труды МГИ, М., 1977. С. 54-56.

21. Моделирование напряженного состояния горного массива при наличии зон с различными реологическими свойствами// Научные труды МГИ, М, 1975. С. 219-226.

22. Снижение горного давления в рудном теле за счет управляемого перераспределения напряжений в горном массиве// Сборник научных трудов МИСИ, М., 1975 (соавтор Мусатов Л.Г.). С. 20-24.

23. Формирование области пониженных напряжений в горном массиве созданием зон с различными реологическими свойствами// ХХХШ Научно-техническая конференция МИСИ , М., 1975 (соавтор Мусатов Л.Г.). С. 78-80.

24. Моделирование процесса отделения керна при бурении скважин большого диаметра./ "Геология и разведка", Известия ВУЗов. - 1968. - № 12 (соавторы Борисович В.Г., Грабчак Л.Г., Плохих В.А.). С. 121127.

25. Влияние параметров конструкции заряда на форму взрывного импульса давления продуктов детонации.// Теология и разведка", Известия ВУЗов, № 6, 1969,- № 6 (соавтор Бухаров Г.Н.). С. 119-123.

26. Определение оптимального удельного заряда ВВ для апатитовых руд.// Научные труды МГИ, М., 1973 (соавтор Мец Е.С.). С. 17-21.

27. К вопросу моделирования зоны пониженных напряжений поляризационно-оптическим методом// Сб. "Совершенствование технологию! и средств комплексной механизации при добыче угля в сложных горногеологических условиях",ИГД им А.А.Скочинского, М. 1973. С. 65-66.

28. Экспериментальное определение величины подвижки апатитовой руды при отбойке в зажиме// Научные труды МГИ, Москва, 1973 (соавторы Абрамов В.Ф. Мец Е.С.). С. 12-16.

29. Исследование напряженного состояния горного массива с учетом ползучести при наличии зон различной плотности// Сборник научных трудов МИСИ, М., 1975 (соавтор Мусатов Л.Г.). С. 19-23.

30. Моделирование зоны разгрузки при мощных подземных взрывах// Научная конференция МГРИ, М., 1975. С. 26.

31. К вопросу моделирования зоны пониженных напряжений в зависимости от взаимодействия взрывных полостей и реологических свойств массива// Сборник научных трудов МГМИ, Магнитогорск, №10, 1974 (соавторы Именитов В.Р., Евстропов H.A.). С. 157-163.

32. К вопросу моделирования зоны пониженных напряжений, образованной с целью отработки месторождений на больших глубинах// Научные труды МГИ, Москва, 1973. (соавторы Именитов В.Р., Евстропов H.A., Мусатов Л.Г.). С. 217-219.

33. Повышение эффективности подземной добычи ценных руд и песков в условиях криолитозоны// Научные труды МГГУ, Москва, 1998. (соавторы Емельянов В.И., Иванов В.В.). 4 с.

34. Способ разработки мощных залежей полезных ископаемых// A.c. SU; №1195722, кл. Е21С 41/06, 1983 (соавторы Трофимов И.М., Степин A.A., и др.).

35. Способ возведения ледового целика// A.c. STJ, № 1460274, кл. Е21С 41/06, Е 21 F 15/00 1986, (соавтор Михайлов А.Ю.).

36. Способ образования искусственного целика при камерной системе разработки месторождений // Заявка № 015511, приоритет 27.04.94., (соавторы Трофимов И.М, Марченко В.И.).

37. Способ буровзрывной отбойки горных пород// A.c. SU, Ks 1422777, кл. F 42 D 3/04, 1986 (соавторы Паньшин И.С., Ванюшкин А,И, Попов А.Б. и др.).

38. Способ разработки маломощных пологих залежей// A.c. SU № 1535994 кл. Е 21 С 41/16 Пр. 01.02.88. Per. 15.09.89. (соавторы Симаков СЛ., Паньшин И.С., Попов A.B., Аргамаков И.Г., Бессонов НИ.).

39. Способ выемки полезного ископаемого из маломощной пластообразной залежи выбуриванием// A.c. SU № 1620626 кл. Е 21 С 41/18 Пр. 13.06.88. Per. 15.09.90. (соавторы Ванюшкин А.И., Симаков С.И., Попов A.B., Абрамов В.В.).

40. Способ проведения горных выработок в условиях повышенного горного давления/ A.c. SU № 1643726 кл. Е 21 D 13/00 Пр. 13.06.88. Per. 22.12.90. (соавторы Ванюшкин А.И., Абрамов В.В.).

Введение

Глава 1. Анализ технологических схем и технических решений разработки отечественных и зарубежных месторождений в зоне отрицательных температур.

Выводы.

Глава 2. Оптимизация формирования закладочного массива путем математического моделирования процесса замораживания.

2.1. Оптимизация формирования ледяного массива.

2.2. Формирование льдопородного закладочного массива.

Выводы.

Глава 3. Лабораторные исследования формирования ледяного и льдопородного закладочного массива

3.1. Методика проведения лабораторных исследований формирования закладочного массива с применением хладагентов.

3.2. Исследование применения простейших хладагентов при формировании ледяного и льдопордного закладочного массивов и результаты исследований.

Выводы.

Глава 4. Разработка новых технологических схем и оборудования для добычи крепких руд из тонких залежей способом выбуривания.

4.1. Исследование сырьевой базы, отечественного и зарубежного опыта разработки тонких и маломощных месторождений.

4.2. Технологические схемы отработки залежей малой мощности выбуриванием скважин большого диаметра.

4.2.1. Бурошнековый сособ выемки тонких пластов руд средней крепости.

4.2.2. Новые технологические схемы добычи крепких руд выбуриванием

4.2.3. Предложения по созданию новой техники для добычи крепких руд из тонких залежей выбуриванием

4.2.4. Опытно-промышленные испытания технологии выбуривания крепких руд с применением добычного комбайна

КД800Э.

4.3. Технико-экономическое обоснование отработки тонких залежей крепких ценных руд выбуриванием скважин большого диаметра.

Выводы.

Глава 5. Технологические схемы разработки маломощных месторождений.

5.1. Анализ горно-технических и горногеологических условий маломощных месторождений цветных металлов.

5.2. Технологические схемы разработки маломощных месторождений.

Выводы.

Глава 6. Технологические схемы разработки месторождений средней и большой мощности.

6.1. Особенности разработки месторождений средней и большой мощности с закладкой выработанного пространства в условиях криолитозоны.

6.2. Принципиальные технологические схемы отработки месторождений средней и большой мощности в условиях криолитозоны.

6.2.1. Вариант сплошной слоевой системы разработки с льдопородной закладкой и восходящим порядком выемки слоев.

6.2.2. Вариант камерной системы разработки с подэтажной отбойкой руды и льдопородной закладкой.

6.2.3. Вариант этажно-камерной системы разработки с наклонным днищем.

Выводы.

Глава 7. Технологические схемы разработки россыпных месторождений подземным способом с ледяной и льдопородной закладкой выработанного пространства.

7.1. Системы разработки и особенности применения ледяной и льдопородной закладки при разработке многолетнемерзлых россыпей

7.2. Разработка новых технологических схем добычи ценных песков россыпных месторождений в условиях криолитозоны 241 7.2.1. Принципиальная технологическая схема формирования льдопородного и ледяного закладочного массива с применением простейших хладагентов.

7.2.2. Технологическая схема разработки россыпей с двухстадийной отбойкой песков.

Выводы.

Глава 8. Совершенствование технологических процессов при подземной добыче ценных руд и песков.

8.1. Повышение эффективности добычи руды буровзрывным способом.

8.1.1. Применение контурного взрывания при отработке маломощных рудных тел.

8.1.2. Особенности электровзрывания и условия его эффективного применения.

8.1.3. Методика определения оптимального удельного заряда ВВ.

8.2. Проходка горизонтальных горных выработок комплексом самоходного оборудования.

8.3. Управление горным давлением.

8.3.1. Управление горным давлением созданием зон с различными реологическими свойствами.

8.3.1.1. Поляризационно-оптический метод моделирования напряженного состояния горного массива с зонами различных реологических свойств.

8.3.1.2. Экспериментальное исследование изменения напряженного состояния зоны разгрузки во времени.

8.3.2. Методика расчета параметров крепи сопряжений горных выработок.

8.3.3. Испытания пневмобалонной крепи при сплошной системе разработки.

8.4. Вентиляционные пеноперемычки.

Выводы.

Глава 9. Последовательность разработки выемочных участков рудных тел в условиях криолитозоны и экономическая целесообразность применения ЛПЗ

Выводы.

В настоящее время 25% всей суши земного шара и около 64% территории России находится в условиях криолитозоны, то есть мерзлой зоне литосферы, характеризующейся отрицательной температурой (до минус 15°С ), содержанием ледяных включений или кристаллов льда, толщью мерзлых горных пород с изотермической нижней границей 0°С, достигающих мощности в несколько сотен метров (до 1500 метров) [1, 2, 3]. В этой зоне сосредоточены запасы ценных руд Au, Ag, Pt, Sn, W, Mo, Cu, Zn, Pb, алмазов, редких земель, оптического кварца, угля, железа. Только запасы золота России, добыча которых может вестись подземным способом, составляют 56% (46% - рудные месторождения, 10% - пески россыпных месторождений) [4].

Тенденция развития добычи полезных ископаемых в районах востока и севера страны резко возросла в сороковые и пятидесятые годы и сохраняется в настоящее время. Однако добыча ценных руд в зоне многолетней мерзлоты подземным способом ведется по проектам 20-30-летней давности, главным образом системами с магазинированием руды, различными вариантами камерных и столбовых систем с потерями руды в недрах до 20 и более процентов и разубоживанием 40-50% во все ухудшающихся горно-технических и горногеологических условиях.

Повысить уровень производства с одновременнным сокращением нерентабельных предприятий в условиях рынка можно только за счет внедрения систем разработки, позволяющих значительно снизить потери и разубоживание ценных руд при их добыче с одновременным увеличением производительности предприятий. Из существующих систем разработки, для решения этой проблемы, более всего соответствуют системы подземной добычи полезных ископаемых с закладкой выработанного пространства.

Однако ни одно из месторождений в условиях криолитозоны в настоящее время не разрабатывается данными системами ввиду их трудоемкости, необходимости строительства дорогостоящих закладочных комплексов и трубопроводов, дефицита вяжущих материалов (цемент и проч.), резкого подорожания материалов, услуг, транспорта, высокой себестоимости закладочных работ, отсутствия технологий, адаптированных к местным условиям, отрицательного влияния низких температур на время и технологию формирования закладочного массива.

Начиная с 40-х годов, проводятся исследования применения в условиях многолетнемерзлых горных пород систем подземной разработки месторождений с ледяной или льдопородной закладкой, позволяющих намного снизить себестоимость горных работ. Наиболее интенсивно эти работы проводились применительно к подземной разработке россыпных месторождений. Однако до сих пор нет механизма формирования ледяного или льдопородного массива за заданный период времени ввиду того, что на время замораживания влияет много факторов: объем и начальная температура замораживаемой воды, температура рудничного воздуха и скорость его движения, температура горного массива и площадь его контакта с закладкой, температура дробленых пород, их количество, кусковатость, удельная теплоемкость воды, льда, породы, скрытая теплота кристаллизации воды, конечная температура искусственного массива. Только при оптимальном соотношении этих параметров можно образовать монолитный закладочный массив с необходимыми прочностными свойствами за заданный период времени.

Кроме того, на процесс формирования искусственного массива влияет и применяемая технологическая схема отработки выемочного участка месторождения: при отработке крутой маломощной рудной залежи потребуется больше времени на формирование ледяного или льдопородного массива в выработанной камере, чем при отработке мощной рудной залежи того же объема вследствие того, что искусственный массив формируется горизонтальными слоями (при прочих равных условиях) одинаковой толщины, а площадь соприкосновения с охлаждающим воздухом во втором случае больше, чем в первом.

Вследствие этого, а также имея ввиду, что при разработке месторождений с различными по мощности рудными телами применяется принципиально разное горное оборудование, нами рассмотрены месторождения ценных руд находящиеся в многолетнемерзлой криолитозоне (ниже слоя оттаивания) и классифицируемых по мощности на тонкие - до 0,8 м; маломощные - 0,8-3,0 м; средней и большой мощности -3,0-20,0 и более метров; а также россыпные - в многолетней мерзлоте, ниже деятельного слоя, на глубинах свыше 15 метров.

Таким образом, актуальной научной проблемой является разработка основных положений, принципов для создания эффективных технологий подземной добычи ценных руд и песков россыпных месторождений применительно к различным условиям криолитозоны за счет снижения потерь и разубоживания руды при ее извлечении из недр (созданием технологических схем сплошной выемки руды без оставления ее в междукамерных целиках) и повышения производительности предприятия за счет механизации основных и вспомогательных процессов, адаптированной к горногеологическим условиям, различным по мощности рудным телам и россыпным месторождениям, расположенных ниже зоны оттаивания.

Добыча руд с минимальными потерями и разубоживанием обеспечивается применением систем с закладкой выработанного пространства. Высокая себестоимость закладки твердеющими смесями на основе цементных вяжущих материалов и сложность ее формирования в отрицательных температурах исключает ее применение в условиях криолитозоны в настоящее время. Минимальной себестоимостью обладает ледяная или льдопородная закладка, образуемая за счет естественного холода криолитозоны без применения специальных охлаждающих установок. Однако, проблема состоит в том, что применение этого вида закладки сдерживается большой продолжительностью затвердевания закладочного массива, отставанием объемов его образования от объема высокопроизводительных очистных работ. Задача оптимизации формирования ледяной и льдопородной закладок в подземных условиях состоит в определении параметров, обеспечивающих минимум времени замерзания искусственного целика, исследовании механизма замораживания ледяного и льдопородного целика и разработке принципов формирования закладочного массива.

Для решения проблемы повышения производительности предприятий разработаны новоя технология и добычной комбайн (совместно с институтом ВНИПИрудмаш) КД800Э для разработки тонких месторождений крепких руд выбуриванием скважин большого диаметра; усовершенствована технология разработки маломощных месторождений с применением механизированных комплексов для отбойки руды, пневмоконструкций с многоразовым использованием для формирования искусственных целиков, самоходного оборудования для доставки руды; усовершенствована технология разработки месторождений средней и большой мощности с обеспечением поточности добычи руды (отбойка на плоское днище, доставка дистанционно управляемыми машинами, применение участковых дробилок), применением новой технологии формирования закладочного массива с использованием вмещающих пород в качестве закладочного материала, применением камер с наклонным днищем; разработана новая технология отработки россыпных месторождений с двухстадийной отбойкой песков.

Более половины трудозатрат горных работ приходится на выполнение вспомогательных технологических процессов: проведение горных выработок, управление горным давлением, доставка руды, проветривание горных выработок, транспорт руды и т. д. В настоящей работе рассмотрены также вопросы совершенствования вспомогательных технологических процессов применительно к рассматриваемым технологическим схемам, так как они являются фактором, существенно влияющем на эффективность горного производства в целом.

Цель работы. Установление закономерностей формирования ледяного и льдопородного закладочных массивов в различных условиях криолитозоны для создания эффективных технологий подземной добычи ценных руд и песков, обеспечивающих снижение потерь и разубоживания руд и высокую производительность предприятий за счет применения нового оборудования и комплексной механизации технологических процессов.

Идея работы заключается в оптимизации формирования ледяной или льдопородной закладки (сформированной с необходимыми прочностными свойствами за минимальный период времени и учетом основных параметров, влияющих на время замораживания массива), позволяющей не отставать закладочным работам от высокопроизводительных очистных работ, основанных на применении новых вариантов систем разработки, оборудования и комплексной механизации технологических процессов в соответствии с мощностью рудных залежей и условиями многолетнемерзлых песков россыпных месторождений.

Задачи исследований:

1. Выполнить анализ минерально-сырьевой базы ценных руд и установить основные факторы, влияющие на эффективность технологий подземной добычи руд и песков в условиях криолитозоны.

2. Установить закономерности охлаждения воды до начала кристаллизации, во время кристаллизации, закономерность охлаждения образующегося после кристаллизации льда; предельные соотношения объемов воды и породы при различных их температурах и закономерность охлаждения льдопородного закладочного массива с учетом этих соотношений.

3. Исследовать зависимость времени формирования ледяного и льдопородного массивов от применения простейших хладагентов (керосина, дизтоплива) и возможность их многократного применения.

4. Разработать программы для оптимизированного формирования ледяного и льдопородного массивов.

5. Разработать новые технологические схемы и адаптировать существующие для добычи ценных руд (с применением нового добычного комбайна и комплексов горного оборудования) из тонких, маломощных, средней и большой мощности месторождений в условиях криолитозоны.

6. Разработать приоритетные технологические схемы интенсивной добычи песков россыпных месторождений подземным способом с ледяной закладкой выработанного пространства, образованной, в том числе, с применением простейших хладагентов.

7. Сформулировать требования к порядку эксплуатации выемочных участков подземной добычи полезных ископаемых при разработке месторождений ценных руд и песков в условиях многолетней мерзлоты.

8. Разработать пути совершенствования таких производственных процессов как:

• проведение горных выработок комплексом самоходного оборудования;

• буровзрывные работы с оптимизацией удельного заряда ВВ и новых паспортов БВР;

• управление горным давлением созданием зон с различными реологическими свойствами;

• крепление сопряжений горных выработок в условиях повышенного проявления горного давления;

• вентиляция и тепловой режим предприятия с применением пеноперемычек.

9. Установить область экономической целесообразности применения новых технологий и льдопородной закладки.

Методы исследований.

При выполнении работы использовался комплексный метод исследований, включающий: анализ и обобщение сведений литературных и фондовых источников; технико-экономический анализ и обобщение состояния и путей развития подземной разработки месторождений в условиях криолитозоны; аналитическое исследование закономерностей охлаждения воды до кристаллизации, во время и после кристаллизации в различных горно-технических условиях и математическое моделирование для оптимизированного формирования льдопородного закладочного массива; лабораторные исследования формирования ледяного и льдопородного закладочного массива с применением простейших хладагентов; лабораторные исследования поляризационно-оптическим методом перераспределения во времени напряжений в горном массиве с зонами различных реологических свойств для управления горным давлением; производственные эксперименты при проведении опытно-промышленных испытаний новых технологических схем (выбуривание крепких руд из тонких залежей, восходящая слоевая система с секционной отбойкой, камерная циклично-поточная технология с применением льдопородной закладки, и др.) и горного оборудования (экспериментальный добычной комбайн КД800Э, комплексы самоходного оборудования, механизированный комплекс с монорельсовым перемещением и самоходным оборудованием) по разработанным программам, методикам и локальным проектам.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

1. Научной основой разработки эффективных технологий подземной добычи ценных руд и песков в условиях криолитозоны является концепция оптимизированного формирования ледяной или льдопородной закладки, позволяющей снизить потери и разубоживание руды и не отставать от интенсивных очистных работ, основанных на применении новых технологических схем и комплексов самоходного и добычного оборудования, адаптированных к горногеологическим условиям рудных и россыпных месторождений и условиям рыночных отношений.

2. Установление закономерностей охлаждения воды до кристаллизации, во время и после кристаллизации является научной основой для обоснования минимизации времени формирования искусственного ледяного целика для конструирования вариантов интенсивной технологии, адаптированной к горногеолгическим условиям криолитозоны.

3. Механизм формирования льдопородной закладки в заданный период времени в зависимости от основных параметров, влияющих на время замораживания (температуры воздуха, горного массива, объема и начальной температуры замораживаемой воды, температуры дробленых пустых пород, их количества и кусковатости, удельной теплоемкости воды, льда, породы, скрытой теплоты кристаллизации воды, конечной температуры закладочного массива), является научной базой для обоснования предельных соотношений воды и породы в различных условиях и времени создания искусственного массива, адаптированных к интенсивным технологиям добычи руд и песков.

4. Оптимизация формирования закладочного ледяного или льдопородного массива обеспечивается адаптивностью математической модели к горногеологическим условиям криолитозоны для решения задачи создания искусственного целика с заданными прочностными свойствами (с использованием естественных температур без применения криогенного оборудования) за период времени, позволяющем применить интенсивную технологию подземной добычи руд.

5. Высокая адаптивность эффективных технологий подземной добычи ценных руд и песков с закладкой выработанного пространства к условиям криолитозоны достигается за счет создания оптимизированного механизма формирования ледяной и льдопородной закладок для различных, изменяемых во времени, горно-технических и горногеологических условий.

6. Высокая эффективность технологии подземной добычи ценных руд и песков в криолитозоне с ледяной или льдопородной закладкой обеспечивается значительным снижением себестоимости закладки (формируемой с использованием естественного холода без применения специального криогенного оборудования); улучшением качества извлечения руд из недр (снижение потерь и разубоживания) интенсивными очистными работами; быстротой окупаемости затрат за счет добычи забалансовых руд, рационального ввода в эксплуатацию выемочных участков в соответствии с температурным полем месторождения и температурным режимом предприятия, позволяющего максимально использовать естественный холод для устойчивости капитальных выработок и искусственных целиков без крепления дефицитным лесом; применением усовершенствованных производственных процессов (проведение горных выработок, буровзрывные работы, управление горным давлением, крепление сопряжений горных выработок, механизация дробления и доставки пустых пород для закладки, вентиляция).

Достоверность научных положений подтверждена положительными результатами значительного объема аналитических и натурных исследований при внедрении» на предприятиях цветной металлургии разработанных технологических и технических решений: - снижение периода формирования закладочного массива в 5,0-7,0 раз; добыча крепких руд из тонких залежей добычным комбайном КД800Э - снижение потерь с 18-20% до 3-5% и разубоживания с 40-46% до 20-22%, увеличение производительности труда в 1,5-2,5 раза; проведение горных выработок комплексами самоходного оборудования по новым паспортам БВР - увеличение КИШ с 0,85 до 0,92-0,94 с определением оптимального заряда ВВ; высокой степенью сходимости результатов расчета крепи сопряжений горных выработок с натурными измерениями (9295%), результатами промышленных испытаний секционной и двухстадийной отбойки руды (КИШ - 1,0, повышение производительности труда в 1,7-2,0 раза за счет совмещения основных технологических операций); возможностью управления горным давлением пневмоконструкциями; высокой степенью сходимости аналитических исследований с данными натурных наблюдений (90%); использованием технологических и технических решений в основных и локальных проектах на пяти предприятиях цветной металлургии.

Научная новизна работы заключается в следующем:

• разработана концепция создания эффективных технологий подземной добычи ценных руд и песков в условиях криолитозоны, предусматривающая оптимизированное формирование ледяной и льдопородной закладок, позволяющих снизить потери и разубоживание руды с интенсификацией очистных работ, основанных на применении новых технологических и технических решений, адаптированных к горногеологическим условиям и условиям рынка;

• установлены закономерности охлаждения воды до кристаллизации, во время и после кристаллизации в зависимости от основных факторов, влияющих на время замораживания искусственного целика, применительно к оптимизации формирования закладочного массива в конкретных горногеологических условиях;

• впервые разработан механизм формирования льдопородного закладочного массива в зависимости от основных факторов (температуры воздуха, воды, горного массива, дробленой породы, удельной теплоемкости воды, льда, породы, конечной температуры закладочного массива), их предельного соотношения и минимального времени набора необходимых прочностных характеристик;

• разработаны новые технологические схемы добычи крепких руд из тонких залежей выбуриванием скважин большого диаметра (A.c. SU № 1535994, A.c. SU № 1620626), обоснована техническая и экономическая целесообразность создания добычного комбайна КД800Э и перспективы его применения для выбуривания щелевых скважин при внедрении технологических схем автоматизированной добычи руд без присутствия людей в очистном пространстве с подземным предобогащением полезного ископаемого;

• разработаны новые технологические схемы добычи руд и песков (A.c. SU № 1195722, A.c. SU № 1460274) в условиях криолитозоны системами восходящей слоевой выемки и камерными системами с секционной и двухстадийной отбойкой руды с льдопородной закладкой выработанного пространства с учетом выявленных закономерностей замораживания закладочного массива, обеспечивающих внедрение циклично-поточной и поточной технологи;

• научно обоснована и разработана принципиальная схема формирования ледяного и льдопородного закладочного массива (целика) с применением простейших хладагентов (керосин, дизтопливо);

• разработаны методики расчета крепи сопряжений горных выработок, управления горным давлением в массиве с зонами различных реологических свойств, определения оптимального удельного заряда ВВ, научно обосновано проведение горных выработок ' с применением комплекса самоходного оборудования (A.c. SU № 1643726, A.c. SU № 1422777).

Практическая ценность работы состоит в следующем:

1. Сформулированы требования к конструированию эффективных технологических схем подземной добычи ценных руд и песков с ледяной или льдопородной закладкой выработанного пространства в условиях криолитозоны с учетом естественного холода без применения специальных криогенных установок.

2. Выполнена оценка сырьевой базы месторождений с мощностью рудных тел до 0,8 м; обоснована техническая и экономическая целесообразность их разработки добычными комбайнами методом выбуривания скважин большого диаметра; обоснована экономическая целесообразность изготовления добычных комбайнов типа КД800Э на базе станков 2КВ1, 2КВ2; выполнены опытно-промышленные испытания добычного комбайна КД800Э; обоснована необходимость создания добычного комбайна многоцелевого назначения и возможность щелевого выбуривания.

3. Установлено, что при подземной разработке месторождений в условиях криолитозоны приоритетными технологическими и техническими решениями являются: для разработки тонких (0,6-0,8 м), крепких рудных залежей -технология выбуривания добычным комбайном; для руд малой и средней мощности (0,8-3,0 м) - технология восходящей слоевой вымки с секционной или селективной отбойкой руды с применением комплекса самоходного оборудования или комплекса машин с монорельсовым перемещением; для мощных рудных тел (3,0-20,0 и более метров) - камерные системы разработки с плоским или наклонным днищем, дистанционно управляемыми доставочными машинами, участковыми дробилками; для россыпных месторождений -варианты двухсторонних камер с двухстадийной отбойкой и самоходным оборудованием; переход на циклично-поточную и поточную технологию.

4. Разработанные методики и рекомендации по совершенствованию проведения горных выработок, буровзрывным работам, управлению горным давлением, крепления сопряжений горных выработок, проведения вентиляционных пеноперемычек для регулирования теплообмена в горных выработках позволяют решать практические вопросы, связанные с повышением эффективности основных технологических процессов.

5. Сформулированы требования к рациональному порядку отработки добычных участков в условиях криолитозоны в соответствии с температурным полем месторождения и тепловым режимом предприятия, позволяющих максимально использовать естественный холод для устойчивости капитальных выработок и искусственных целиков без применения дефицитного крепежного леса.

6. Опытно-промышленными испытаниями обоснована возможность создания в условиях криолитозоны высокоэффективных технологических схем подземной разработки месторождений без присутствия людей в очистном пространстве.

Реализация результатов работы.

Камерная система разработки с льдопородной закладкой выработанного пространства внедрена на Дукатском руднике и позволила повысить производительность труда в 1,5 раз, добыть дополнительно только в одной рудной зоне три тонны металла, получить фактический экономический эффект 780000 у.е. (работа отмечена бронзовой медалью ВДНХ).

Для Ловозерского ГОКа разработан локальный проект и внедрена технология добычи крепких руд из тонких залежей выбуриванием скважин добычным комбайном КД800Э в условиях повышенного горного давления, позволившая повысить производительность труда в 2,5 раза, извлекаемость руды на единицу конечного продукта в 2,3 раза, расширить сырьевую базу предприятия за счет добычи забалансовых руд, вывести людей из опасной зоны очистного пространства и превратить их в операторов, дистанционно управляющих процессом добычи полезного ископаемого.

Для Депутатского, Акбакайского и Калгутинского рудников разработаны локальные проекты отработки рудных зон восходящей слоевой системой разработки с льдопородной закладкой с применением комплексов самоходного оборудования и камерные системы с комплексом машин на монорельсовом перемещении и льдопородной закладкой выработанного пространства с расположением пневмокрепей по границам блока.

На рудниках «Комсомольский», «Октябрьский», «Умбозеро», «Карнасурт», «Теклийский», «Узельгинский», «Кировский», "Холтосон", выполнены натурные испытания и внедрены рекомендации по совершенствованию проведения горных выработок комплексом самоходного оборудования (работа отмечена бронзовой медалью ВДНХ); по секционной и двухстадийной отбойкой руды; по креплению горных выработок и очистного пространства пневмоконструкциями; по креплению сопряжений горных выработок в условиях повышенного горного давления; по селевой доставке горной массы; по выполнению вентиляционных пеноперемычек.

Суммарный фактический экономический эффект от внедрения результатов исследований составил более двух миллионов условных единиц.

Апробация работы.

Основное содержание работы, а также отдельные ее положения доложены и были одобрены техсоветом Минцветмета СССР (1983), Минмета СССР (1990), Правительства Республики Алтай (1992), техническим советом

Северовостокзолото (1983), совещаниями в институтах ВНИИ-1

1982), Дальстройпроект (1983), ВНИМИ (1984), ЛГИ (1984), ИПКОН (1989, 1992), ГИ КФАН (1987), Гипроцветмет (1982, 1997), Унипромедь (1987), ИГД им. А.А.Скочинского (1973), техсоветами Ловозерского ГОКа (1988, 1992) Норильского ГМК (1983, 1984), комбината «Апатит» (1981), Текелийского СЦК

1983), Джидинского ВМК (1994), Акташского РУ (1990), Дукатского ГОКа (1982), Учалинского ГОКа (1993), Башкирского МСК (1992), на научно-технических конференциях МГИ (1985), МИСИ (1975), МГРИ (1976), МГОУ (1997), МГГУ (1998), отдельные этапы работы демонстрировали на ВДНХ (1983, 1984, 1987), на международной выставке в г. Пловдиве (НРБ) (1986).

Практическая часть диссертационной работы выполнялась в институте Гипроцветмет, теоретическая - в Московском Государственном Открытом Университете. При проведении натурных и лабораторных исследований и на различных этапах работы большую помощь автору оказали В.И.Емельянов, В.В.Куликов, В.В.Бовенко и другие, которым автор выражает глубокую признательность и благодарность.

Публикации.

По теме диссертации опубликовано 40 работ (в том числе 3 монографии, 7 авторских свидетельств), по результатам исследований написано 18 научно-технических отчетов.

Выводы.

1. Сформулированы обобщенные требования к рациональному порядку отработки добычных участков в условиях криолитозоны в соответствии с температурным полем месторождения и тепловым режимом предприятия, позволяющих максимально использовать естественный холод для устойчивости капитальных выработок и искусственных целиков без применения дефицитного крепежного леса.

2. Испытание льдопородной и ледяной закладки в натурных условиях на отечественных и зарубежных рудниках показали ее высокую экономическую эффективность.

3. Применение льдопородной или ледяной закладки в условиях криолитозоны при разработке рудных и россыпных месторождений подземным способом позволяет уменьшить расход лесоматериалов на 14-16 м3, цемента на 2-3 т, электроэнергии на 5-7 кВт.ч на тысячу тонн добываемой руды, увеличить извлечение руды из недр на 10-15%.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации дано решение крупной научно-технической проблемы обеспечения эффективности и безопасности добычи тонких, маломощных, средней и большой мощности ценных руд и песков подземным способом в условиях криолитозоны; разработаны и испытаны в промышленных условиях принципы создания циклично-поточной технологии без присутствия людей в очистном пространстве с полной механизацией и автоматизацией технологических процессов.

Основные научные и практические результаты выполненных исследований заключаются в следующем.

1. Выполнен анализ минерально-сырьевой базы месторождений в криолитозоне, занимающей около 64 % территории России, который свидетельствует от том, что в этой области сосредоточены значительные запасы золота, серебра, вольфрама, молибдена, олова, тантала, ниобия, свинца, цинка, меди, главным образом в тонких и маломощных рудных залежах и россыпях, предназначенных для подземной разработки; месторождения средней и большой мощности также имеют маломощные участки (иногда более 20 % запасов) на флангах рудных тел и в рудных зонах; наиболее эффективными системами разработки этих залежей являются системы с льдопородной и ледяной закладкой выработанного пространства, в том числе с использованием принципиально новой техники и технологии.

2. Разработана и реализована концепция создания эффективных технологий подземной добычи ценных руд и песков в условиях криолитозоны, основанная на принципах оптимизированного формирования ледяной или льдопородной закладки, позволяющих снизить потери и разубоживание руды и не отставать от интенсивных очистных работ, основанных на применении новых технологических схем и комплексов самоходного и добычного оборудования, адаптированных к горногеологическим условиям рудных и россыпных месторождений и условиям рыночных отношений.

3. Установлены закономерности охлаждения воды до кристаллизации, во время и после кристаллизации в зависимости от основных факторов, влияющих на время замораживания искусственного целика, позволяющих оптимизировать формирование закладочного массива в конкретных горногеологических условиях (то есть минимизировать время создания искусственного ледяного массива с заданными прочностными свойствами - время замораживания сокращается в 3-5 раз) и обеспечивающих интенсификацию очистных работ

4. Разработан механизм формирования льдопородного закладочного массива в зависимости от температуры воздуха, воды, горного массива, дробленой породы, удельной теплоемкости воды, льда, породы, конечной температуры закладочного массива, позволяющий определять предельные соотношения объемов или масс воды и дробленой породы в зависимости от их температур при различной кусковатости дробленых пород для определения минимально возможного времени набора необходимых прочностных характеристик закладочного массива; не соблюдение этих соотношений делает невозможным создание монолитного искусственного целика.

5. Разработаны программы для оптимизированного формирования ледяного и льдопородного массивов.

6. Разработаны новые технологические схемы добычи крепких руд из тонких (0,6-0,8 м) залежей выбуриванием скважин большого диаметра, обоснована техническая и экономическая целесообразность создания добычного комбайна КД800Э и перспективы его применения для бурения восстающих выработок, закладочных, опережающих и транспортных скважин, выбуривания щелевых скважин. В результате опытно-промышленных испытаний экспериментального добычного комбайна установлено, что новая технология позволяет:

- повысить производительность труда в 1,5-2,5 раза и снизить трудозатраты на добыче и переработке руды; исключить стадии крупного, среднего, мелкого дробления и грохочения при обогатительном переделе, значительно снизить затраты на транспорт;

- снизить затраты на дробление, взрывные работы, ветиляцию;

- снизить потери полезного ископаемого при добыче с 1820% до 3-5% и обогатительном переделе на 20-30%; снизить разубоживание с 40-46% до 20-22%;

- расширить сырьевую базу предприятия за счет вовлечения в эксплуатацию тонких рудных залежей (до 0,6 м), отнесенных к забалансовым из-за низкой рентабельности их разработки традиционным буровзрывным способом;

- сократить численность подземных рабочих на 15-20%;

- исключить вредное влияние факторов буровзрывной отбойки на устойчивость очистного пространства и срок службы горных выработок;

- улучшить технику безопасности горных работ за счет снижения проявлений горного давления, улучшения вентиляции рабочих мест, снижения пожароопасности, сокращения объемов взрывных работ; значительно повысить уровень механизации (механизировать и автоматизировать основные технологические процессы, сократить объемы ручного труда), вывести рабочих из опасной зоны очистного пространства и превратить их в операторов, дистанционно управляющих процессом добычи полезного ископаемого;

- осуществить экологически чистую циклично-поточную и поточную технологию добычи руды с подземным предобогащением полезного ископаемого.

7. Разработаны новые технологические схемы добычи руд в условиях криолитозоны системами восходящей слоевой выемки и камерными системами с секционной и двухстадийной отбойкой руды с льдопородной закладкой выработанного пространства с учетом выявленных закономерностей замораживания закладочного массива, обеспечивающих внедрение циклично-поточной и поточной технологи; опытно-промышленные испытания выполненные на Дукатском ГОКе и рудниках Норильского ГМК показали: наиболее универсальной технологией подземной разработки месторождений в условиях криолитозоны является слоевая система разработки с секционной или двухстадийной отбойкой и применением комплексов самоходного оборудования, позволяющая с высокой эффективностью отрабатывать месторождения практически любой мощности; возможность оптимизированного формирования ледяной и льдопородной закладок адаптированного к изменяющимся горногеологическим условиям еще больше расширяет область ее применения;

- производительность труда очистного рабочего возросла в 1,5-2,0 раза; эксплуатационные потери снизились до 2,9%, разубоживание до 22%;

- коэфициент использования шпура увеличился до 0,951,0; возросли условия и качество эксплуатационной разведки, позволившей дополнительно получать ценную руду из присечек;

- возросла безопасность ведения горных работ за счет улучшения вентиляции рабочих мест, снижения пожароопасности;

- повысился уровень механизации (за счет механизации и автоматизации основных технологических процессов), сократился объем ручного труда;

- улучшена экологическая обстановка за счет снижения объема отвалов пустых пород, частично используемых при формировании закладочного массива;

- созданы условия для циклично-поточной и поточной технологии добычи руды за счет предотвращения зависания горной массы при ее выпуске;

- камерная система разработки с плоским или наклонным днищем, дистанционно управляемыми доставочными машинами, участковыми дробилками позволяет вывести рабочих из опасной зоны очистного пространства , обеспечивает применение циклично-поточной технологии;

- экономическая эффективность реализации исследуемых технологий составила около миллиона усл. ед.

8. Разработаны приоритетные технологические схемы отработки россыпных месторождений в многолетнемерзлых породах на глубинах свыше 15 м подземным способом двухсторонними камерными системами с двухстадийной отбойкой и льдопородной закладкой выработанного пространства, сформированной с применением простейших хладагентов и передвижных дробильно-сортировочных комплексов. Проектные проработки, выполненные на основе опытно-промышленных испытаний и лаборатоных исследований показывают, что разработка россыпных месторождений (ввиду их специфики: неглубокое залегание, сравнительная выдержанность гипсометрии залежи, сохранение низких температур в течение продолжительного периода времени, сравнительно небольшие запасы) позволяет наиболее эффективно применять варианты сплошных систем с двухстадийной отбойкой руды, обеспечивающих совмещение основных технологических процессов (бурение и доставка) и увеличение производительности труда в 1,5-2,0 раза, выемку руды без оставления ее в целиках (снижение потерь до 2-5%), отбойку руды с коэффициентом использования шпура 1,0, увеличенние ипользования горного оборудования на 15-25%; интенсификация очистных работ обеспечивается возможностью формирования ледяного целика с применением простейших хладагентов, подаваемых с поверхности с максимальной скоростью циркуляции для интенсификации процесса теплообмена, которая управляется подбором диаметров подающих и принимающих скважин. Дробильно-сортировочные комплексы обеспечивают мобильное снабжение закладочных выработок дробленой породой требуемой кусковатости для формирования льдопородной закладки в случае необходимости ускорения процесса замораживания целика и обеспечения более высокой устойчивости к оттаиванию при его обнажении в теплый период времени; научно обоснована и разработана принципиальная схема формирования ледяного и льдопородного закладочного массива (целика) с применением простейших хладагентов (керосин, дизтопливо).

9. Разработаны, апробированы в натурных условиях и внедрены в производство методики и технические решения по совершенствованию основных и вспомогательных технологических процессов: оптимизированного проведения горных выработок с применением комплекса самоходного оборудования; расчета крепи сопряжений горных выработок в условиях повышенного горного давления; управления горным давлением созданием зоны с различными реологическими свойствами; определения оптимального удельного заряда ВВ и разработка новых паспортов БВР, оптимального расположения шпуров при боковом врубе с отбойкой на искусственный массив, управление вентиляционной струей созданием пеноперемычек; исследована возможность применения передвижных дробильно-сортировочных комплексов для механизации получения и доставки дробленых пород необходимой кусковатости в закладочные выработки. Фактический экономический эффект от внедрения этих разработок составил 1,5 млн.у.е.

10. Сформулированы требования к рациональному порядку отработки добычных участков в условиях криолитозоны в соответствии с температурным полем месторождения и тепловым режимом предприятия, позволяющих максимально использовать естественный холод для устойчивости капитальных выработок и искусственных целиков без применения дефицитного крепежного леса.

11. Обоснована возможность создания в условиях криолитозоны высокоэффективных безопасных технологических схем подземной разработки месторождений без присутствия людей в очистном пространстве, позволяющих сохранить экологическую чистоту региона.

1. Ершов Э.Д. Общая геокриология.-М.: Недра, 1990,-с 3.

2. Цытович Н.А. Механика мерзлых грунтов.-М.: Высшая школа, 1973, 446 с.

3. Большой энциклопедический словарь- М.: Советская энциклопедия, 1991, с 654.

4. Шерстов В.А. Научно-техническое обоснование эффективной и безопасной разработки многолетнемерзлых россыпей подземным способом. Автореферат диссертации докт.техн.наук. М.: 1995, - с 11.

5. Именитов В.Р. Процессы подземных горных работ при разработке рудных месторождений. М.: Недра, 1978, -с 450.

6. Развитие подземной разработки рудных месторождений до 2000 года.- М.: ИПКОН АН СССР, 1984, с 58-59.

7. Бакакин В.П. Лед в качестве материала для закладки выработанного пространства. М.: Издательство АН СССР, 1959, - 67 с.

8. Бакакин В.П. Основы ведения горных работ в условиях вечной мерзлоты. М.: Металлургиздат, 1958, - 231 с.

9. Бакакин В.П. и др. Проходка и эксплуатация шахтных стволов в Печорском угольном бассейне.// Материалы к основам учения о мерзлых зонах земной коры.,М.: Издательство АН СССР, 1958, вып. 1У.

10. Ю.Фидря С.Е. Повышение эффективности разработки наклонных залежей в недостаточно устойчивых породах. / / Цветная металлургия, 1985, № 7. с 10-13.

11. П.Кривошеев И.С., Жук В.Г., Погребной В. Л. и др. О возможности применения льдопородной закладки при разработке крутопадающих рудных тел в условиях вечной мерзлоты. // Колыма, 1977, № 5, с 12-15.

12. Попов Н.И. и др. Повышение полноты извлечения из недр запасов руд высокой ценности при разработке месторождений Северо-Востока СССР.// Колыма, 1977, № 4, с 14-16.

13. Курсакин Г. А. Промышленные испытания систем разработки с использованием магазинированной руды в качестве временной закладки. // Колыма, 1978, № 10, с 12-14.

14. Попов Н.И. и др. О целесообразности сортировки руды при разработке Светлинского месторождения. // Колыма, 1981, № 9, с 14-16.

15. Красных С.Н. Опытно-промышленные испытания намораживаемой породной закладки выработанного пространства. // Цветная металлургия, 1985, № 7, с 13-15.

16. Изыскать и внедрить эффективную технологию разработки Дукатского месторождения подземным способом. // Труды ВНИПИгорцветмета, М.: 1981-1984 гг.

17. Сальманов Р.Н., Мачнев Ф.Ф. Опыт отработки шахт Полярнинского ГОКа с применением искусственных ледяных целиков. // Колыма, 1978, № 1, с13-16.

18. Сальманов Р.Н., Мачнев Ф.Ф. О целесообразности применения искусственных ледяных целиков при подземной разработке вечномерзлых россыпей. // Колыма, 1977, № 11, с 7-10.

19. Емельянов В.И., Сальманов Р.Н., Мачнев Ф.Ф. Исследование технологии возведения искусственных ледяных целиков иих несущей способности при подземной разработке вечномерзлых россыпей. // Труды ВНИИ-1 , Магадан.: -1978, с 49-73.

20. Сальманов Р.Н., Мачнев Ф.Ф. Технология возведения искусственных ледяных целиков в россыпных шахтах Северо-Востока. // Колыма, 1979, № 12, с 8-10.

21. Емельянов В.И., Мамаев Ю.А., Кудлай Е.Д. Подземная разработка многолетнемерзлых россыпей. М.: Недра, 1982, -240 с.

22. Мальченко Ю.И., Фалалеев Л.А. Способ возведения ледяного целика. Авт. св. СССР, кл. Е 21 Е 15/00, № 678192.

23. Мальченко Ю.И. и др. Способ возведения ледового целика. Авт. св. СССР, кл. Е 21 Е 15/00, № 815320, 1978.

24. Емельянов В.И. и др. Способ намораживания льда для образования искусственного целика. Авт.св. СССР, № 661117, кл. Е 21 Е, 15/00, 1977.

25. Ельчанинов Е.А., МельниковВ.Б. О некоторых особенностях определения несущей способности междукамерных ленточных целиков, выполненных из льда. // Колыма, 1978, № 12, с 7-10.

26. Иванов В.И. О несущей способности искусственных ледяных целиков при подземной разработке россыпей Северо-Востока. // Колыма, 1980, № 2 с 7-11.

27. Всесоюзное координационное совещание по вопросам изучения физико-механических свойств льда и его использование в гидротехническом строительстве. // ВНИИ гидротехники им.Б.Е.Веденеева, Л.: 1962.

28. Всесоюзное координационное совещание по вопросам использования льда в качестве строительного материала. Красноярск, 1965, Л.: 1966.

29. Иванов В.И., Ушаков В.М. и др Измерение напряжений в искусственных ледяных целиках. // Колыма , 1978, № 3 с 7-9.

30. Кимлык В.Н., Сорокин В.П. и др. Определение напряженно-деформированного состояния искусственных ледяных и естественных целиков ультразвуком. // Колыма, 1978, № 12, с 10-13.

31. Мачнев Ф.Ф. Особенности управления кровлей при плавном ее опускании на податливых ледяных целиках.// Труды ВНИИ-1, 1980, № 42, с 68-74.

32. Русило П.А. и др. Определение напряжений в искусственных ледяных целиках ультразвуковым методом. // Колыма, 1978, № 2, с 6-8.

33. Шнырев А.Д., Марченко А.М., и др. Способ возведения ледяных опор (Институт тепло- и маслообмена им.A.B.Лыкова). Авт.св. СССР, кл. Е 21 F, 15/00, № 688648.

34. Борзых A.A., Борзых В.П. Теоретические основы расчета льдопородных тел при замораживании. // Проблемы горной теплофизики. Вторая научно-техническая конференция, JL: 17-19 ноября 1981, с 44-45.

35. Левченко А.П. и др. Способ льдозакладки горной выработки. Авт.св. СССР, № 756042, 1980.

36. Вялов С.С., Зарецкий Ю.К. Расчет ледогрунтовых ограждений шахтных стволов, проходимых способом замораживания. // Шахтное строительство, 1976, № 11, с 11-14.

37. Картозия Б.А. и др. Определение параметров для проектировния льдопородного ограждения. / / Шахтное строительство, 1982, № 5, с 12-15.

38. Дядькин Ю.Д., Паненков Ю.И., Симонов К.С. и др. Отработка междукамерного (рудного) целика с предварительным замораживанием закладки. // Горный журнал, 1977, № 8, 32-34.

39. ЗЭ.Паненков Ю.И., Симонов К.С. и др. Упрочнение закладки методом замораживания при выемке целиков между заложенными камерами. / / Сб."Проблемы горной теплофизики", Л.: 1974.

40. Гелескул В.Н., Карасев Ф.А. Проведение горных выработок при помощи подземных передвижных замораживающих установок. // Уголь, 1975, № 6, 33-34.

41. Гул ей И.М., Зорин A.A. Передвижные замораживающие станции для ликвидации аварий при проходке горных выработок. // Шахтное строительство, 1976, № 9, с 22-24.

42. Королев И.О. Об исследовании процесса теплообмена в замораживающих колонках. / / Проблемы горной теплофизики. 2-я ВНТК, Л.: 1981, с 52.

43. Ляшенко В.П. Устройство для возведения ледяных ленточных опор. Авт.св. СССР, № 1102998, кл. Е 21 F, 15/02, 1984.

44. Милков Хр., Янков Хр. Технологическая схема замораживания массива из забоя вертикального ствола без проведения камеры. //"Въглища", 1984, № 7, с 12-14.

45. Stuzalic Analizij. Применение метода конечных элементов для анализа процесса замораживания массива горных пород. "Arct. Gorn", 1984, 29, № 2, р 253-263.

46. Волощук С.Н. Опыт применения передвижных холодильных установок в горной промышленности. М.: Недра, 1968.

47. Гелескул В.Н., Карасев Ф.А. Проведение горных выработок при помощи подземных передвижных замораживающих установок. // Уголь, 1975, №6,-с 33-34.

48. Гулей И.М., Зорин A.A. Предвижные замораживающие станции для ликвидации аварий при проходке горных выработок.// Шахтное строительство, 1976, № 9, с 22-24.

49. Бронников Д.М. Отчет о результатах командировки в Швецию на международный симпозиум по разработке месторождений полезных ископаемых с закладкой. М.: ИПКОН АН СССР, 1983, 27 с.

50. Mining with ice-backfill. Fangel Henning. "Western Miner", 1982, v. 55, № 5, p. 48-50.

51. Хоберстофер Г., Норен Т. Использование льда в качестве закладочного материала. Патент Швеции, кл. Е 21 F, 15/00, № 412623, 1978.

52. Linden Eike von der. Gefrierversatz fur Bergwerke in der Arktis. "Erzmetair, 1980, v 33, № 6, p 330-334.

53. Лед в шахте: Способ закладки льдом выработанногопространства в шахтах. Ny teknik, 1980, № 34, p 8.

54. Поток умеренного льда в вертикальной шахте с грубыми поверхностями стен. International Union of Theoretical and applied mechanics. Копенгаген, 1979, p 309-324.

55. Western Mining, 1982, Vol. 55, № 5, p 48-50.56.1ndustrie Minerale, 1981, Vol. 63, № 11, p 659.5 7.Ушаков B.M. О технико-экономической оценке льдозакладки. // Колыма, 1970, № 1, с 9-12.

56. Glen L.W. Experiments on the Deformation of Ice. Journal of Glaciology. Vol. 2. Oxford, 111-114 p.

57. Fredrikson H. Metallernas Gjutning. Kompendium, KTH, Stockholm, 1978.

58. Фангель X. Закладка выработанного пространства льдом.// Разработка месторождений с закладкой. М.: Мир, 1987, с 486- 504.

59. Геотехнические вопросы освоения Севера. Под редакцией О.Андерсленда и Д.Андерсона. М.: Недра, 1983, 551 с.

60. Емельянов В.И., Сальманов Р.Н. и др. Изыскание новых способов поддержания кровли выработанного пространства при подземной разработке вечномерзлых россыпей. // Труды ВНИИ-1, Магадан, 1979, 45 с.

61. Цытович H.A. Принципы механики мерзлых грунтов. М.: 1952.

62. Розенбаум М.А. Геомеханические основы управления горным давлением при разработке угольных пластов в зоне многолетней мерзлоты. Автореферат диссертации .докт.техн.наук. С.-Петербург, 1996, с 20.

63. Методические указания по определению размеров целиков различного назначения в условиях многолетней мерзлоты. // ВНИМИ, Л.: 1979, - с 12.

64. Вялов С.С. и др. Прочность и ползучесть мерзлых грунтов и расчеты ледогрунтовых ограждений. М.: Изд. АН СССР, 1962.

65. Вялов С.С. Реология мерзлых грунтов. // Сб. "Прочность и ползучесть мерзлых грунтов". М.: Изд. АН СССР , 1963.

66. Ржевский В.В., Новик Г.Я. Основы физики горных пород. -М.: Недра, 1978, 390 с.

67. Чечеткин A.B., Занемонец H.A. Теплотехника. М.: Высшая школа, 1986, - с 169

68. Цой П.В. Методы расчета задач тепломассопереноса. М.: 1984, - с 96.

69. Будак Б.М., Самарский А.А., Тихонов А.Н. Сборник задач по математической физике. М.: Наука, 1980.

70. Самарский А.А. Теория разностных схем. М.: Наука, 1983.

71. Коздоба JI.A. Методы решения нелинейных задач теплопроводности. М.: Наука, 1975.

72. Будак Б.М., Васильев Ф.П., Успенский А.Б. Разностный метод решения некоторых краевых задач типа Стефана. // Числовые методы в газовой динамике. М.: Изд. МГУ, 1965.

73. Гапеев С.И. УКрепление мерзлых оснований охлаждением. JL: Стройиздат, 1969, 104 с.

74. Anon., 1975, Stop Boring Techiques in South African Gold Mining. Mining Magazine, London, Mar., pp 108.

75. Stacey.T.R., 1982, Mechanical Mining of Strong Brittl Rock by Large Diameter "Stopecoring", Proc. 14th Can. Symp. Rock Mechanics, CIM Special, vol. 30, pp. 96-99.

76. Scobl M., Dimitrakopoulos R., etc. Machine mining of narrow, hardrock orebodies. // CIM Bulletin, 1990, Vol. 83, № 935, pp. 105-112.

77. Михайлов Ю.В. Экономическая целесообразность добычи крепких руд маломощных залежей выбуриванием. // Серия. Экономика цветной металлургии. М.: ЦНИИцветмет экономики и информации., 1992, - 40 с.

78. Методика определения экономической эффективности использования в народном хозяйстве новой техники, изобретений и рационализаторских предложений. М.: ВНИИГПЭ, 1986, - 54 с.

79. Попов Г.Н., Юков В.А., Пахомов В.П. Технология и техника подземной разработки рудных месторождений осадочного происхождения. М.: Недра, 1975, - 305 с.

80. Davis С.Н., Paterson J. Н. Progress with thin seam mechanization. "Mining Engineer", 1965,61, № 5, pp. 54-58.

81. Агошков М.И., Мансуров A.A. Механизация очистной выемки на руднике Мансфельд. // Горный журнал, 1958, № 10, с 54-60.

82. Проспект фирмы "Tamrock News". Выставка "Финтехнология 87", М-осква, 21-28 октября 1987, - с 20.

83. Федюкин В.А., Шилин A.A. Зарубежный опыт бурения стволов и скважин большого диаметра. М.: ЦНИИЭИуголь, 1986, № 8, - 97 с.

84. Изыскание области применения шарошечного разрушения горных пород при проходке восстающих на рудниках цветной металлургии. Пейхель Г.В., Симаков С.И. // Труды ВНИПИгорцветмет, 1983,-65 с.

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

86. Агошков М.И. и др. Оптимальная ширина очистного пространства при разработке жильных месторождений. // В сб. "Совершенствование подземных разработок рудных месторождений". М.: 1967, - с 3-12.

87. Гальперин В.Г., Юхимов Я.И. Современные способы и техника проведения горных выработок на зарубежных рудниках. // Серия. Горное дело. М.: ЦНИИцветмет экономики и информации, 1985, - 57 с.

88. Bauman L., Henneke J. Verringern der Vorschubkraf und Erhohen der Vortriebsgeschwindigkeit von Tunnlbohrmaschinen mit Hilfe von Horhdruckwasser strahlen. -Gluckauf, 1980, 41, № 5, s. 193-196.

89. Михайлов Ю.В. и др. Способ выемки полезного ископаемого из маломощной пластообразной залежи выбуриванием. // Авт.св. СССР, № 1620626, кл. Е 21 С 41/18, 1988.

90. Михайлов Ю.В. и др. Способ разработки маломощных пологих залежей. // Авт.св. СССР, № 1535994, кл. Е 21 С 41/16, 1989.

91. Сборник руководящих материалов по охране недр. М.: Недра. Госгортехнадзор СССР, 1973.

92. Методические рекомендации по определению размеров и расположения целиков для системы с регулярными внутриблоковыми целиками, применяемой на руднике "Карнасурт" Ловозерского ГОКа. Апатиты ГИ КФАН СССР, 1987.

93. Нормы технологического проектирования рудников цветной металлургии с подземным способом разработки. ВНТП 3786 М.: Минцветмет СССР, 1986, - 212 с.

94. ЮО.Галченко Ю.П., Дружков В.Г., Галченко С.П., Сердцев И.И. Анализ горнотехнических условий разработки жильных месторождений. М/. Минцветвет, 1985.

95. Назарчик А.Ф., Дружков В.Г., Галченко Ю.П. и др. Новая технология разработки крутопадающих жильных месторождений. // Выпуск 3. М.: ЦНИИцветмет экономики и информации, 1983, - 48 с.

96. Система восходящей слоевой выемки с упрочненной закладкой для разработки Дукатского месторождения подземным способом. / / Труды ВНИПИгорцветмета, тема 29-82-24, М.: 1983, - 45 с.

97. Локальный проект отработки опытного участка Ш рудной зоны и прилегающихк ней рудных тел системой восходящей слоевой выемки Дукатского месторождения. // Труды ВНИПИгорцветмета. М.: 1983, - 30 с.

98. Локальный проект отработки опытного участка Калгутинского месторождения с льдопородной закладкой выработанного пространства. // Труды ВНИПИгорцветмета. М.: 1991, - 25 с.

99. Михайлов Ю.В. и др. Способ буровзрывной отбойки горных пород. // Авт.св. СССР, № 1422777, кл. Г 42 Б 3 / 04, 1986.

100. Технологическая инструкция по производству закладочных работ на рудниках Норильского комбината. // Минцветмет СССР, ВПО Союзникель. Норильск, 1981, - 41 с.

101. ПО.Технология формирования закладочного массива. Михайлов Ю.В. и др. //Проспект ВДНХ. М.: 1986.

102. Ш.Скрамтаев Б.Г. Ледяной бетон. // Техника и вооружение, 1940, № 12.

103. Дополнительные предложения по отработке Ш рудной зоны и прилегающих к ней рудных тел (гор. + 1230 м) системой восходящей слоевой выемки с упрочненной породной закладкой. Михайлов Ю.В. и др. // Труды ВНИПИгорцветмета. М.: 1983, 13 с.

104. ПЗ.Дудко A.A., Клушанцев Б.В. Отечественные и зарубежные передвижные дробильно-сортировочные установки. М.: 1969.

105. Временная инструкция по применению технологиии разработки крутопадающих жил с отбойкой руды из восстающих с использованием проходческо-очистных комплексов с монорельсовым перемещением. М.: Минцветмет СССР, Академия наук СССР, 1988, - с 26.

106. Локальный проект на отработку флангового участка жилы "Южная" (гор. + 60 м) Акбакайского месторождения. // Труды ВНИПИгорцветмета, 1993, - 36 с.

107. Пб.Комплекс машин с монорельсовым перемещением. // Проспект ВДНХ, 1983, ВНИПИгорцветмет, ИПКОН, ПО "Узбекзолото", - 2 с.

108. Технология разработки жильных месторождений с применением монорельсовых проходческо-очистных комплексов. М.: ИПКОН РАН, Гипроцветмет (ВНИПИгорцветмет), 1992, - 54 с.

109. Войтковский К.Ф., Зильберборд А.Ф. Новый метод расчета предельной величины устойчивых обнажений кровли. // Колыма, 1959, № 11.

110. Войтковский К.Ф. Об учете ползучести мерзлых пород при оценке устойчивости незакрепленных выработок. // В сб. "Прочность и ползучесть мерзлых грунтов". М.: Изд. АН СССР, 1963.

111. Емельянов В.И., Михайлов Ю.В., Иванов В.В. Повышение эффективности подземной добычи ценных руд и песков в условиях криолитозоны. // Научные труды МГГУ, М.: 1998, 4 с.

112. Михайлов Ю.В. и др. Способ разработки мощных залежей полезных ископаемых. // Авт.св. СССР, № 1195722, кл. Е 21 С 41/06, 1983.

113. Совершенствование камерной системы разработки с закладкой выработанного пространства на Башкирском МСК. // Труды Гипроцветмет. Тема 29-92-49. М.: 1993, -37 с.

114. Разработать и освоить технологию подземной разработки камерными системами с отбойкой на почву ииспользованием ПДМ с дистанционным управлением. // Труды Гипроцветмета. Тема 29-93-1108/3. М.: 1994 34 с.

115. Гришин Е.Г. Разработка технологии подземной добычи руды с использованием дистанционно управляемых погрузочно-доставочных машин. / / Автореферат .канд.техн.наук. М.: 1986, - 18 с.

116. Айрапетян Л.Г., Юхимов Я.И. Современные тенденции совершенствования подземной добычи руд за рубежом. // Серия "Горное дело", вып. 4, М.: ЦНИИцветмет экономики и информации, 1989, - 58 с.

117. Совершенствование технологии подземной добычи руд, обеспечивающей стабилизацию рудного потока на Учалинском ГОКе. // Труды Гипроцветмета.Тема 29-91-48. М.: 1992, - 94 с.

118. Исследование области применения технологических схем разработки месторождений с закладкой выработанного пространства в условиях отрицательных температур. / / Труды ВНИПИгорцветмет. Тема 29-85-П19. М.: 1986, - 86 с.

119. Михайлов А.Ю., Михайлов Ю.В. Способ возведения ледового целика. // Авт.св. СССР, № 1460274, кл.Е 21 С 41/06, Е 21 Е 15/00, 1988.

120. Скорняков Ю.Г. Системы разработки и комплексы самоходных машин при подземной добыче руд. М.: Недра , 1977, - с 106-109.

121. Михайлов Ю.В., Трофимов И.М., Марченко В.И. Способ образования искусственного целика при камерной системе разработки месторождений. // Заявка № 015511 пр. 27.04.1994.

122. Шорохов С.М. Технология и комплексная механизация разработки россыпных месторождений. М.: Недра, 1973, -765 с.

123. Кузнецов И.К. Разработка россыпных месторождений в условиях вечной мерзлоты. М.: Госгортехиздат, 1960, - 224 с.

124. Инструкция по безопасному применению камерно-лавной системы разработки вечномерзлых россыпей Северо-Востока СССР. Магадан, ВНИИ-1, 1979.

125. Голд JI.B. Давление и несущая способность льда. // В сб. "Геотехнические вопросы освоения Севера", М.: Недра,1983, с 494-534.

126. Методическое пособие по изучению прочностных характеристик многолетнемерзлых пород в натурных условиях. Якутск, ИГД Севера СО АН СССР, 1983, - 35 с.

127. Иофин С.Л.,Шкарпетин В.В., Сергеев В.Е. Поточная технология подземной добычи крепких руд. М.: Недра, 1979, - 279 с.

128. Степин A.A., Трофимов И.М., Михайлов Ю.В. и др. Повышение эффективности добычи руды при слоевой выемке на рудниках Норильского ГМК. // Горный журнал,1984, № 5, с 31-34.

129. Единые правила безопасности при разработке рудных, нерудных и россыпных месторождений подземным способом. М.: Недра, 1977, - 223с.

130. Единые правила безопасности при взрывных работах. М.: Недра, 1972, - 319 с.

131. Испытать и внедрить электровзрывание при проходке горных выработок в рудах, опасных по взрыву сульфидной пыли. // Труды Гипроцветмета. Тема 29-92-53. М.: 1992, -46 с.

132. Инструкция по электрическому способу взрывания в условиях Учалинского ГОКа. // Труды Гипроцветмета. М.: 1992, - 21 с.

133. Барон В.Л., Кантор В.Х. Техника и технология взрывных работ в США. М.: Недра, 1989, - 376 с.

134. Правила технической эксплуатации рудников, приисков и шахт, разрабатывающих месторождения цветных, редких и драгоценных металлов. М.: Недра, 1980, - 109 с.

135. Афонин В.Т., Гейман Л.М., Комир В.М. Справочное руководство по взрывным работам в строительстве. Киев, 1974, - 382 с.

136. Вильд Х.В. К вопросу об увеличении подвигания забоя за цикл при проведении выработок буровзрывным способом. // Глюкауф, 1982, № 8, - с 10-14.

137. Михайлов Ю.В., Золотухин Ю.И. и др. Проходка выработок с применением самоходного оборудования на рудниках Норильского комбината. // Цветная металлургия , 1984, № 9, с 35-39.

138. Бронников Д.М., Замесов Н.Ф., Богданов Г.И. Разработка руд на больших глубинах. М.: Недра, 1982, - 292 с.

139. Именитов В.Р., Юхимов Я.И. и др. Применение камуфлктных ядерных взрывов для подземной разработки руд. М.: Цветметинформация, 1971, 82 с.

140. Работнов Ю.Н. Ползучесть элементов конструкций. М.: Наука,1966, 315 с.

141. Ержанов Ж.С. Теория ползучести горных пород и ее применение. Алма-Ата, Наука, 1964.

142. Глушко В.Т., Долинина H.H., Розовский М.И. Устойчивость горных выработок (математическое описание), Киев, Наукова думка, 1973, 257 с.

143. Метод фотоупругости. Том 1,2,3. Под ред. Хесина Г.Л. М.: Стройиздат, 1975.

144. Варданян Г.С. Расшифровка интерференционных полос в условиях ползучести. / / Сб. трудов МИСИ им. В.В.Куйбышева. М.: "Энергия", 1974, № 125-126.

145. Именитов В.Р., Евстропов H.A., Михайлов Ю.В., Мусатов Л.Г. К вопросу моделирования зоны пониженных напряжений, образованной с целью отработки месторождений на больших глубинах. // В сб. Научные труды МГИ, М.: 1973, с 217-219.

146. Куликов В.В., Николаева A.B. Единая математическая модель аэрогидрогеомеханических процессов. Часть 1,2,3. -М.: МГОУ, 1997, 158 с.

147. Слесарев В.Д. Определение оптимальных размеров целиков различного назначения. М.: Углетехиздат, 1948, 195 с.

148. Кузнецов А.Г., Михайлов Ю.В., Трофимов И.М. К вопросу расчета параметров крепи сопряжений горных выработок. // Сб. нучных трудов МГИ, М.: МГИ, 1982, с 71-77.

149. Михайлов Ю.В., Золотухин Ю.И. Ипытания пневмобалонной крепи при сплошной слоевой системе разработки с закладкой. // Цветная металлургия, 1986, № 2, с 26-30.

150. Ельчанинов Е.А. Проблемы управлениятермодинамическими процессами в зоне влияния горных работ, М.: Наука, 1989, - 239 с.

151. Чабан П.Д. О влиянии теплового режима на устойчивость подземных выработок на шахтах и рудниках Северо

152. Востока СССР. // Сб. "Тепловые и механические процессы при разработке полезных ископаемых", М.: Наука, 1965.

153. Байконуров O.A. Классификация и выбор методов подземной разработки месторождений. Алма-Ата, 1969, -606 с.

154. Каплунов Д.Р. и др. Научные основы технического перевооружения подземных рудников. М.: Наука , 1983, -256 с.

155. Ушаков В.М., Зайцева О.Д., Исакова О.Ф. Эффективность применения ледяной крепи. // Колыма, 1982, с 6-8.

156. Именитов В.Р., Михайлов Ю.В. и др. Проблемы использования ядерных взрывов при подземной разработке рудных месторождений. М.: ВНИИцветмет экономики и информации, 1975, - 55 с.

157. Чупрунов Г.Д. Технология и комплексная механизация проведения горных выработок. М.,"Недра", 1970, - 368 с.