автореферат диссертации по безопасности жизнедеятельности человека, 05.26.01, диссертация на тему:Разработка принципов организации безопасного ведения очистных работ при подземной добыче золота

. од

ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

Канд. техн., наук НИЛ УС Юрий Александрович

РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПОВ ОРГАНИЗАЦИИ БЕЗОПАСНОГО ВЕДЕНИЯ ОЧИСТНЫХ РАБОТ ПРИ ПОДЗЕМНОЙ ДОБЫЧЕ ЗОЛОТА (НА ПРИМЕРЕ РОССЫПНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ СЕВЕРА)

Специальности:

05.26.01 — охрана труда и пожарная безопасность;

05.15.02 — подземная разработка месторождений

полезных ископаемых

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Владивосток 1995

Работа выполнена в научно-производственном объединении «Лидер» Министерства науки и технической политики РФ.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор И. И. МЕДВЕДЕВ, доктор технических наук, профессор В. М. ЕРЕМЕЕВ, доктор технических наук, профессор Ю. Н. КУЗНЕЦОВ

Ведущее предприятие—Московская геологоразведочная академия.

Защита диссертации состоится « ^/2-1995 г.

в Л'/, час. на заседании специализированного совета Д.064.01.02 по присуждению ученой степени доктора технических наук в Дальневосточном государственном техническом университете по адресу: 090600, г. Владивосток, ул. Пушкинская, 33, ауд. Г-134.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан « . » '^{¿уО^Р. . 1995 г.

Ученый секретарь специализированного совета

канд. техн. наук О. А. ШЕРЕМЕТИНСКИИ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Изменение экономических взаимоотношений и ендов собственности (государственная, акционерная, кооперативная, частная и т.п.) обуславливает формирование нових принципов организации производства и создания перспективных технологий разработки полезных ископаемых. Особенно это актуально для золотодобывающей промышленности - самого значительного источника пополнения валит-ного фонда страны. Практикующийся позадачяый подход при цринятин решений об организации производства по разработке россыпных месторождений, концентрирующий в себе в основном метода "совершенствования" процессов, ужа не монет закрыть брешь непрерывно возникающих противоречий между имеющимися ресурсам, рыночными потребностями и непосредственно технологиями разработки. Предприятия объявляются банкротами.

Выход из создавшейся ситуация моге т. произойти если удастся объединить знания условий залегания месторождений и опыта разработки полезных ископаемых с помощью системы функциональных характеристик. Здесь следуот отметить, что функциональные характеристики, а точнее комплексы функциональных характеристик, необходимые для принятия эффективного решения, у нао ранее не регламентировались, и всегда оставались и остаются в Еаде эмпирических зависимостей для каждого конкретного, случая. Ярким примером такого положения являются наш отандарты, ГОСТы, ОСТы*и т.п., которые вообще на вклотаэг функциональные характеристики. И, если сравнить такое положение с тенденцией развития техники за рубежом, где превалирует доктрина сертификации, то становится понятно, почему отечественная промышленность выйти на этот уровень сейчас не мояет. Ведь сертификация всегда строится на функциональных характеристиках, которые, в свою очередь, регламентируются соответствующими стандартами. В отечественной де стандартизации функциональные характеристики не нашли себе место, что является существенным фактором тормоза развития новых технологий.

Такая посылка и предопределила направленность исследования, т.к. функциональные характеристики, непосредственно отражающие процессы (в прямом и опосредованном виде), могут быть получены только в том случае - если в одной системе будут рассмотрены и характеристики месторождения, и'функциональные характеристики

процессов разработки, и безусловное обеспечение социальной безопасности. Эти три составляющие, объединенные шесте, и должны составлять суть новой технологии.

Особо ваигое значение для развития технологии подземной разработки россыпных' месторождений имеет интенсификация очистной выемки, решающим звеном которой, как показывает практика отечественных и зарубежных пахт, является применение высокопроизводительной забойной техники и, особенно, механизированных комплексов, обеспечиБаю!цих 2-3-кратное увеличение нагрузки на забой, сокрадение числа действующих'забоев, сокращение потерь полезного ископаемого в недрах, объема нарезных и подготовительных работ.

Изучение условий разработки россыпей вскрыло противоречие, которое мокно сформулировать как недостаточность типизации решений, базирукцихся на общих закономерностях, что затрудняет их распространение на аналогичные условия разработки, отличавдиеся даже незначительным числом новых факторов. Поиск путей для разрешения дашюго противоречия приводит, как правило, в область ачал'-ча и синтеза классификаций, как обобщенной информации на-коплошюго опита, типизации условий залеганий полезных ископаемых, классификаций систем разработки, и опыта формирования самих классификаций. Выявленные свойства классификаций: иерархичность, разноуроЕневость, разномасштабность и статичность подт-вервдают необходимость проведения исследования, начиная с црин-' щпиально нового подхода к классификациям, не как автономных достижений, а рассмотрения их совместно, что позволит решать вопросы технологии разработки месторождений полезных ископаемых, используя весь комплекс накопленных знаний.

Стохастически возникавшие задачи совершенствования элементов и процессов технологий привели к необходииости структура-, задай к типизации технологий, а также к выявлению основных характерных технологических элементов, являющихся информационной основой для формирования безопасной и надежной технологии.

Все выше излоз;енное позволило подойти к поставленному вопросу с позиций системного рассмотрения проблемы развития технологий как динамической комплексной системы, имеющей в своей основе динамику взаимосвязей и взаимодействий комплекса "россыпные ыестороздения - технологии разработки".

Целью исследований я мшатся :5ормялирование принципов орга-¡шзации технологии очистиой внеанки при разработка россигонк месторождений подземным способом на основе системного рассмотрения динамики взаимосвязей и взаимодействий комплекса "россыпные месторождения - технологии разработки", обеспечивающих устойчивость и безопасность работ.

Цель обуславливает решение следующих задач:

- проведение анализа классификаций россыпных месторождений для выявления и типизации связей между шогоавпзктяши классификационными признаками услошй и варианта!® конкретных технологических задач;

- лабораторные и натурные исследования между свойствами массива мерзлых пород и технологическими процессами для выявления идентификационных областей;

- выявление элементов индикации устойчивости режимов очистных работ по лабораторным и натурным экспериментальным данным;

- создание интегральной шкалы безопасности, реализуемой в процессе выполнения производственно-технологических функций -крепления.и индикации.

Основная идея работы заключается в том, что проблема реализации новых ||юрм организации производства при совершенствовании технологии очистной выемки при подземной разработке россышшх месторождений золотосодержащих вечномерзлых песков рассматривается как открытая гибкая система "россыпные месторождения - технологии разработки',' с установленными структурно-системными элементами и взаимосвязями, обеспечивающими динамические взаимодействия мекду элементами, на основе механизма динамического реагирования Функциональных элементов - интегральных индикаторов, несущих в себе потенциал устойчивости и безопасности технологачэ-ского процесса. .......

Методы исследований. При решении поставленных задач использовались: метода системного анализа для оценки классификаций и технологических процессов, инженерный анализ и ободрение исследований в области подземной разработки шоголетнемерзлых россыпей и длиняолавной выемки пластообразннх.залекей: модельное исследование характера обрушения пород кровли при длиннолавной отработке глубокозалагащих шоголетнемерзишх россыпей; натурные исследования проявлений горного .давления, работоспособности механизированной 1фепа и протекания технологических процессов при

длиниолавпой шемке г луб око з ала гаюди шоголетнемерзлюс песков; математическая обработка результатов натур:шх исследований.

Достоверность полученных результатов обуславливается совместным рассмотрением всех классификаций россыпных месторождений как с позиций условий залегания и характеристик образования, так и с позиций технологии ах разработки, соответствием выявлениях принципов многочисленным результатам экспериментальных иссле-доианий (теоретических, модельных и натурных) и результатам про-мшденных испытаний. Большим объемом исследовании, выполненных в услошях натурного эксперимента. Удовлетворительной сходимостью результатов лабораторных исследований с натурныыми замерами и наблюдения!®; всего произведено 1200 лабораторных и более ¿000 натурных замеров. Результатами реализации разработанных рекомендаций в условиях экспериментальной шахты о подтверждением экономического эфЬекта.

Научная новизна работы заключается в следующем: обосло .аио и реализовано систешоз рассмотрение взаимозависимостей многовариантных условий залегания (¡есгорокдениЗ;

пазработани принципы создания новой технологии очистных работ, ьклэчаздце процедуры: структуризацию сиотемы "россыпные месторождения - технологии разработки", выявление в этой система взаимосвязей и взаимодействий всех элементов, идентификацию элементов, интегрирующих надежность и безопасность технологии;

для совершенствования организации производства аргументирована необходимость рассмотрения технологических процессов разработки как комплекс: "очистные работы (пряше процессы) - индикация условий (обеспечение прогноза устойчивости и безопасности технологии - упреждение)". Функции которого рассматриваются во взаимосвязи с функциональными характеристиками и процессами классификаций;

на' 'основе проведенных исследований по установлению взаимосвязей показана возможность установления интегральных показателей безопасности. Предложено таким показателем безопасности технологии очистных работ считать работоспособность гидросистемы механизированной крепи.

Личный склад автора. Сформулированы новые подходы к организации производства. Разработаны принципы, методология и механизм создания технологии очистной выемки при разработке рос-

сыпных месторождений} установлено новое функциональное назначение механизированной крепи как индикатора надешой и безопаской работы; выявлены требования к разработке па основе системного рассмотрения классификаций условий залегания россыпных месторождений и технологий добычи; проведены теоретические, лабораторные и экспериментальные исследования работоспособности механизированных крепей оградательно-подцеряиващего типа в специфических условиях глубокозалегашцих россыпных месторождений зоны многолетней мерзлоты; разработаны технологии перехода мехкрепя-ми вспомогательных горных выработок с. применением сталеполимер-ной анкерной крепи, исследована ее работоспособность'и оценена эффективность; разработан метод расчета параметров крепления выработок секущих выемочных столбов сталеполиыерной анкерной крепью; разработаны практические рекомендации по применению механизированных крепей-на россыпных шахтах Севера.

Реализация работы. Основные результаты исследований игедт рены на россыпных шахтах Северо-Востока о фактическим эконош-чешсим эффектом.

Апробация работы. Основное содержание работы, а также отдельные ее положения докладывались и были одобрены на республиканской научно-технической конференции "Повышение эффективности использования землеройной техники на горнодобывающих предприятиях Якутской АССР", п Усть-Нера, ЯАССР, апрель 1977 г.; на республиканском научно-техническом совещании "Новые технологические схемы при добыче маталлосодеркащих песков открытым и подземным способом", п.Усть-Нера, ЯАССР, март 1978 г.; на XIX региональном совещании "Взаимодействие механизированных крепей с боковыми породами", г.Новосибирск, май 1978 г.; на республиканской научно-практической конференции молодых ученых и специалистов, посвященной 60-летию Октября, г.Якутск, январь 1980т.; на научной конференции Якутского университета, посвященной 110-летию со дня ровдения В.И.Ленина, г.Якутск, апрель 1980 г.; на XXI региональном научно-координационном совещании по проблеме горного давления (П семинар "Взаимодействие механизированных крепей с боковыми породами"), г.Новосибирск, май 1980 г.; на конференции молодых ученых и специалистов Института физико-технических проблем Севера, 1977, 1978, 1979, 1980 г.г., г.Якутск; на Ш Всесоюзном семинаре "Взаимодействие механизированных крепей с боковыми породами", г.Новосибирск, май 1982 г.; на 1У республл-

ишской -конференции молодых ученых и специалистов, г.Якутск, апрель 1982 г.; на УШ Всесоюзном семинаре по поддержанию и креплению горных выработок, г.Якуток, сентябрь 1982 г.; на ДВДХ СССР, г.Москва, 1983 г. (Свидетельство участника й 30525, постановление о награвдеяии Бронзовой медалью й 8914 от 12.12.1983г.); на конференции, посвященной комплексному развитию производительных сил Магаданской области до 2005 г., Магадан, 1984 г.; на Всесоюзном семинаре по проблемам разработки ресурсосберегающих технологий отработки месторождений полезных ископаемых Севера, Якутск, 1988 г.; на научном семинаре.л«5 оратории автоматизированных комплекоов и агрегатов ИГД им. А.А.Скочинского, г.Люберцы, 1988 г.; на НТО научно-цроизводствеяного объединения "Лидер" при . комитете по науке и технике СССР, г.Москва, 1990 г.; на НТС БНКЦ при Госкомитете по социально-экономическому развитию Севера, Москва, 19Э2 г.; на кафедре охраны труда и техники безопасности Дальневосточного политехнического Института, г. Владивосток, 1993 г.; на НТС "Центрогипрошахт", г.Москва, 1994 г.; на конференции по проблемам и перспективам развития горной техники, г.Москва, МГГУ, 1994 г.

Ло тематика выполнено 45 научных работ, основное содержание опубликовано в 24 из них.

Работа состоит из введения, шести глав, заключения и перечня использованной литературы из 206 наименований. Содержание работы изложено на 266 страницах машинописного текста и включает ■ 66 рисунков и 36 таблиц.

. ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава I. Изучение условий и анализ технологии

разработки россыпных месторождений Севера

Россыпные месторождения Севера (Магаданская область, рео-публика Саха-Якутия и др.) характеризуются многолетнемерзлым состоянием горных пород, крайне суровым климатом в районах их распространения, спеца^аческими условии,® залегания и рельефом поверхности.

Одной из основных особенностей организации производства при разработке этих месторождений является услошение промыш-

ленного оовоешш, связанное о необходимостью вовлечения менее доступных глубокозалегащих россыпей, ф.к. россыпи поверхностные и с небольшой глубиной залегания отработаны.

Вторая особенность заключается в выоокой интенсивности отработки и постоянной тенденции к расширению площади деятельности цредприятий. Небольшие размеры россыпных месторождений еще больше усугубляют эту особенность, что приводит, в конечном итоге, к территориальной разбросанности, разобщенности цредприятий, к дополнительном трудностям, связанным с сообщением меяду отдельными объектами работ при доотавке оборудования, перевозке людей и т.д.

Третьей особенностью следует считать тенденцию снижения среднего содержания полезного когшоиента, имеющую место с пери« лет' деятельности предприятия, разрабатывающего россыпи. Главное следствие этой особенности то, что для добыта одного и того же количества металла ежегодно необходимо перерабатывать возрастающие объемы горной массы.

Подземный способ разработки шоголетнэмерзлых россыпей, несмотря на своп относительно высокую трудоемкость и стоимость, ■получает все большее распространение. Одной из причин такого положения является вовлечение в эксплуатации богатых йесторождд-ний, залегающих на значительной глубине. Мерзлые грунты и породы не являются изотропныш телами, однако их можно рассматривать как квазиизотропные тела, обладающие в той или инрй мере степень» упругости. Для мерзлых грунтов линейная зависимость между напряжениями и деформациями может быть принята лишь в определенных пределах и в определенных физических условиях. Таким пределом будет величина напряжений при датой отрицательной температура. При напряжениях 0,1-0,5 МПа, даже если температура близка к нулю, можно для практических расчетов принимать линейную зависимость мевду напряжениями и деформациями мерзлых 1рунтов. При более низких тешературах предел применения "линейной" зависимости повышается.

Существующая технология ведения горных работ щ россышшх месторождениях Севера включает бурение шнуров перфораторами ПР-ЗОВРШ, ДР-ЗОРУ, ПР-ЗОРШ и доставку песков в лавах скреперными установками типа ЛС-2С мощностью 30, 55 и 100 нВт, а такяе транспортировку песков по штрекам и стволам ленточными конвейерами. Наибольшее распространение при подземной разработке много-

лотнешрзлшс россыпей получила так называемая камерно-лавная система разработки, предложенная ШШ-1 в 1965 г. На россыпных шахтах Севера камерно-лавная система является основной системой разработки многолетнемерзлых россыпей. Производительность труда па очистных работах достигает 7-9 м3 в смену, пролет камер не превышает 15-18 м. Применение этой системы разработки характеризуется значительным потерями металла в недрах - до 20$, большим объемом нарезных работ - до 30,2 и низкой безопасностью. Как показывает анализ канерно-лавной системы, ее дальнейшее совершенствование традицио:щыми средствами не может улучшить показателя .

Многолетний опыт освоения россыпных месторождений сконцентрировался в многочисленных классификациях, построенных на основе различных критериев: генетических, морфологических, литоло-гаческих, технояогаческих и т.д. Анализ позволил выявить принципиальную теоретическую ошибку: все классификации построены по иерархическому признаку. Но иерархические структуры работает только в том случае (для кавдого конкретного месторождения), если представляется возможность изменения этих структур в зависимости от их функционирования в реальных условиях. Эта проблема очень сложная, так как функциональные характеристики для каздого случая разномасштабны, разновелики, или их вообще нет. И здесь добавляется еще один фактор - классификационные признаки и сами структуры получены на различных основаниях. В одном случае -это синтез и анализ опыта, в другом - гипотетическая доктрина, в третьем - смешанная ситуация (и анализ, и гипотеза, и эксперимент). Если необходимо принять решение о комплексной добыче, го в одной классификации требуется уточнить категорийность запасов по разным компонентам, а в другой - степень дисперсности и т.д. Как правило, полезные компоненты находятся в промышленном пласте в совокупности. Поэтому в первую классификацию долены осодить типаки по содержанию. Вторая классификация для решения, например, задачи освоения выработанного пространства должна быть дополнена типажаш форм залегания золотоносного пласта; наличием ледяных линз, монолитов и т.д. Таким образом, имеет место противоречие между судаостко классификаций и функциональны,'.ш характеристиками возникающие технологических задач.

В синтезированной наш интеграаыюй классификации содер-кнтся насколько классификационных структур (рис.1, 2): по гене-

Интеэральйая классификаций разрадо/nxu россь/пмых месторождений

По системам разработки подземным способом

I C'-ngrr&aSos) J

I ^омер*о - c^ûJtefoA

ftp способу быемкй*

Селентиомо?

3

\Ло спосоду ралрушёния мо сс и Sa

I Механическое \CmpjjZOM I

j ríe устои чиоое "

J

По ус/пойьи&ости ¿-РОбли

^4ел*ие шнуры| [Глубокие ск&ржимы |

\Молоустойии6ое | |Средней &*>où4uôocmi\ {Устоичи5о9 | jЪь^огсустоочибая | I По с/?осо$г/ упра6*Сния кро£ли|

Под ¿ер »со пил и^ликоми

Плоёное опускание "о подотлибьш цвлие и крепь

j По типам меяЪнизиробаннОй коепи

ОЪрушемие но крепь, пегоше -ние

\iïoûdepJtcuêa*i ЩСГР регатирооонноя *| | Комплектная^ | Агрего/пироро*. ¿a. |

/loaocpj+cuccsCMe~ оероЭи-

/77 _

£?>» плектноя

\По конфигурации оицетного забой

Потолоано" уступая

j fiot^u - у

- ¿ступпзя

! o<-u мая

ти поспим типам отложений; по типу полез1шх ископаемых; по источникам формирования и др., но все они имеют.одно общее основание с позиций информационного представления, т.к. представляют собой "конечные продукты" классификаций по заданному основанию. Для статичных классификаций это достаточно, но как только появляются конкретные технологические задачи, мы сразу же ощущаем . отсутствие достаточных данных по каждому вопросу. Именно здесь, по нашему шению, и находится качественно новый резерв развития технологий разработок, так как совместное рассмотрение структурных единиц классификации условий со структурными единицами классификаций сшсобов разработки создают доверительные условия для изучения динамики взаимодействия.

Глава 2. Теоретические исследования процесса

очистной выемки золотосодержащих пеоков

При разработке динамической модели технологического процесса очистной выемки, собственно технологию очистной выемки мы рассматривали как систему с элементами и связями, характеризующимися различными параметрами. Информационными элементами модели (рис.3) являются:

1. Классификация условий освоения месторовдений, представленная как комплекс иерархических структур практически всех известных классификаций;!

2. Классификация технологий разработки, также представленная в вийе иерархических структур;

3. Классификация типов моделирования;

4. Классификация последовательных процедур процесса очистной выемки.

Понимая исключительную слошость реализации модели, мы вы" делили два основных вопроса, которые исследовались при выборе рациональной технологии очистной выемки при разработке глубоко-залзгаицих россыпных месторовдений:

1. Сокращение информационного объема до необходимого и достаточного. для оценки взаимозависимости функциональных характеристик, предопределяющих устойчивость процессов;

2. Выявление таких функциональных характеристик процесса очистной выемки, которые бы позволили на уровне индикации способствовать ре1улированшэ и управлению 'технологическим процес-

сом.

Сокращение информационного объёма методом юдафи цир о па: гн о го анализа соответствий применяется к исходным данным, представленным в.одном из двух видов: таблица сопряженности; таблица наблюдений. Формальное обоснование метод анализа соответствий имеет лишь для первого случая. Однако практика подтверждает его высокую эффективность и при использовании во втором случав. При этом анализ соответствий позволяет получать содеркателыше выводы как о полноте информационной модели, так и о виде модели обобщенной связи.

Алгоритм для определения главных компонент можно представить следующим образом.

1. На входе имеется таблица входных данных

х«£яч}(1"И,..., гч ¿и..., Р)

и число извлекаемых факторов | .

2. Рассчитывается корреляционная матрица С , а также векторы математических ожиданий и среднеквадратичных отклонений 3 . Эти расчеты могут быть выполнены с помощью имеющейся в пакете программы КОРР.

3. Определяются собственные значения и векторы матрицы

, гда Кя{|Чз] и Г^Хц'-О^. а - ± у-

Для этого необходимо решить уравнение С "/1^ = 0, где I - единичная матраца, а Л - вектор собственных значе-

тй' „ 9

После этого собственные векторы ъ определяются из системы уравнений:

СС ~ Лг) € = 0, лри условии, - I.

> '

4. Определяется инерция каждого фактора

О?

Г =

+ ЬгСг ' '

где - след матрицы С •

5. Рассчитываются корреляции мезду переменными и главными компонентами

- Й -

р. = соу (т , ) уагСгоДуаг(ЯСр)

1'да УОТ - вектор столбец наблюдений над I -той переменной, а -%>§ ~ -я компонента.

.6, Определяются факторы переменных на осях главных компонент.

7. Определяются (факторы объектов на осях главных компонент.

8. Выьод на печать графика с нанесенными на заданных парах гяашнх кп'шонент объектами и переменными. Переменные и объекты до 'гг.''!ш быть представлены на графике своими идентификаторами

(иа трех символов).

Группирование переменных представляет1 собой разбиение и* на классы, как правило, не пересекавдиеоя. В случае группирования "похожие" переменные относят в один и тот же класс эквивалентности, а "отличные" - в разные классы.

Алгоритм группирования взаимосвязанных переменных можно представить в виде двух блоков:

• формирование группы взаимосвязанных переменных;

- ьыбор нового центра группирования и проверка на останов.

Нормирование-групп взаимосвязанных переменных происходит

следующим образом:

- засылается номер переменной, выбранной в качестве центра Ь-ой группы в первый элемент Ь -той строки матрицы назначений (№1);

- затем организуется цикл по всем переменным. Берется очередная переменная и значение мары связи-мевду этой переменной и центром данной группы сравнивается с порогом М. Если значение меры связи на меньше порога, то переменная относится к группе (ее номер записывается в 1 .-ую строку матрицы назначений на

Ъ -о'а место). ^ противном олучае переходам к следующей переменной :

~ после рассмотрения всех переменных организуется формирование матрицы корреляции для данной группы (МКГ). Она формируется с помощью матрицы корреляции (МК) для всех' переменных.

На этом формирование группы взаимосвязанных переменных заканчивается.

Выбор ноеого центра группирования и проверка на останов происходит следующим образом:

- рассчитывается определитель матрицы корреляции группы;

- рассчитывается минор М)^ мазрацы МКГ;

- рассчитывается множественный коэффициент коррелята относительно центра группирования и его значение засылается в К .

В N засылается единица;

- организуется цикл по всем переменным, вошедшим в группу (кроме переменной, являющейся центром группирования);

- рассчитывается шнор М\,$ и подсчитывавтся множественный коэффициент корреляции ( Э) относительно переменной, стоящей на 5 -ом месте . t -той строки матрицы МН;

- сравниваются значения К и $ . Если Я < $ , то значение Я заменяется на значение 5 ^ , а в N засылается значение Б .

В противном случае переходим к следующей переменной:

- после того, как все переменные будут проанализированы

на возможность использования их в качества нового центра группирования и будет выбрана некоторая переменная как новый центр группы, переходам к проверке останова. Если новый центр группирования не оовпадает с предццущим, то в матрицу назначений заносим номер переменной, выбранной за новый центр группирования и переходим к повторному формированию группы. В противном случае считаем, что Ъ -я группа сформирована, я проверяем окончено ли формирование всех групп. Бели все группы сформированы, то выходим на останов. В противном случае переходим к формированию следующей группы.

После окончания работы алгоритма группирования взаимосвязанных переменных матрица назначений - ОД! в Ь -ой строке будет содержать следующую информацию: ,

- на первом месте будет стоять номер переменной, являющейся центром I -той 1руппы (т.е. "лидер" Ъ -той группы переменных);

- на остальных местах будут стоять номера переменных,

Оценивая взаимосвязи (табл.1) менду элементами классификаций при решении технологических задач и анализируя подходы к вопросу совершенствования организации технологии очистной выемки при подземной разработке многолетнемерзлых россыпей, мы пришли к выводу,, что резкое повышение эффективности и производительности труда, а такяе сокращение объема потерь золота и нарезгаа работ, возмогло при переходе на столбовую систему разработки

с обрушением кровли на механизированную крепь.

Таблица I

Взаимосвязи мевду элементам! классификаций при решении различных технологических задач

Элементы классификаций условий залегания россыпных.'--- .. меоторозденай

Элементы классификации технологии разработки

I.Снижение потерь при извлечении запасов из месторождения

Типы россыпей:

- талые

- многолетне-мерзлые --

2.Уменьшение простоев лавы

Глубина залегания:

- мелкозалегающие

- глубокозалегаю-_ щие - ~~

3.Уменьшение трудозатрат при управлении кровлей

Форма залекей:

мощность-пласта.

нарушенное!* пласта ... .

Системы разработки:

- столбовая

- камерно-столбовая■

Типы механизированной крепи:

оградательная

- поддерживающая

Способы-управления кровлей:

- обрушение на ** крзпь

- погашение целиков

- плавное опускание

Параметрический ряд

механизированной

крепа

Глава 3. Лабораторное моделирование технологии очиотной выемки

На моделях изучался характер обрушения кровли о учетом температуры массива модели. Определяющим критерием подобия было принято масштабное соответствие значений пределов прочности горных пород и мерзлого песка на сжатие. Б процессе продвижения забоя (на модели) происходит перераспределение напряшшй, увеличение скорости смещения и нагрузки на крепь! Процесс обрушения кровли начинается.с обрушения непосредственной кровли. Обрушение крупноблочное. Разлом плиты-кровли происходит по схеме четирехшарнирной арки. Менду сводом обрушения и обрушившейся породой остается зазор. Нагрузки на крепь резко возрастают, оставаясь в пределах 50$ номинальных. При дальнейшей отработке модели в кровле,' над сводом обрушения, на некоторой высоте от высшей точки свода образовывается система горизонтальных трещин, которая развивается по мере увеличения пролета. Четко выделенная прогибающаяся 1фовля-плита оконтуривается мощной трещиной. Далее по мера развития очиотного цикла происходит крупноблочное обрушение основной кровли. Форма разлома кровли-плиты - четы-рехшарнирная арка, угол сдвижения пород 35-40°.

Динамика развития опорного давления во всем исследуемом массиве следующая; до обрушения непосредственной 1фовли пик опорного давления опережает линию очистных работ на 1,5*2,5 м. После обрушения пик резко перемещается и опережает линию очиот-ных работ на 12-14 м. Затем, по мерз развития очистных работ, напряжения в г/а о сива перераспределяются и пик опорного давления приближается к фронту очистных работ. *

При этом скачкообразно раотут нагрузки на щ>епь, достигая 2100-2450 кН. При дальнейшем развитии очистных работ происходят периодические посадки кровли о шагом 15-17 м. Нагрузки на. крепь, возшзкшощие при этом, находятся в интервала 680-780 кН. Имеет место стохастический процесс перераспределения давления, где на фоне общих закономерностей процессов деформирования плао-тов кровли (смещение 1фовли в зависишстй от подвигания лавы), которые описываются полиномом 2-ой степени, наблюдаются активные динамические процессы, проявляющиеся по мере техногенного воздействия. То есть имеет меото противоречие не заду квазииэог-ропным характером эквивалентного материала и динамикой очистных ,

' -1 8 -

работ, которые на могут быть соизмеримыми в силу статичности , характеристик модели и динамичности параметров очистных работ.

Это свидетельствует о необходимости перехода к функциональным характеристикам. Пооледнее может быть достигнуто за счет выявления такого технологического элемента, который будет служить комплексным индикатором динамики свойотв массива и динамики технологического процесса. Аналогичная картина выявляется и при анализе динамики изменения нагрузок на крепь модели о той разницей» что величины амплитуд как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения являются результатом более масштабного проявления тех оа отклонений характеристик условий (свойства пород кровли) а динамики очистной виемки.

Тага».) образом, лабораторное моделирование позволило рао-сштреть только отдельные элементы очистной выемки - характер обрушения и нагрузка на стойку крепи по шре увеличения пролета очистной выработки. То есть из всего многообразия связей манду элементами, процессами и их взаимосвязями исследовались: посадка кровли на крепь - продвикениа лавы; посадка кровли на крепь - обрушение; продвижение лавы - обрушение.

Это характеризует ограниченные возможности имштационцого моделирования на эквивалентных материалах для анализа сложной да омической системы. Такое неполное раскрытие основных взаимосвязей обуславливает неустойчивость в надежности принятия решения по результатам лабораторного моделирования. С целью устранения этого противоречия автором были проведены натурные исследования технологии очистной выемки о применением механизированной крепи в россыпных шахтах области многолетней мерзлоты.

Глава 4. Натурные исследования технологии очистной

выемки о применением механизированных крепей

При проведении натурного эксперимента осуществлялись:

- исследования динамики изменения напряженно-деформированного состояния массива и опорного давления методом фотоупругих датчиков;

- исследования конвергенции вмещающих пород методом контурных реперов;

- исследования динамики смещения.кровли в выработанном пространстве методом реостатных стоек;

- иоследовшшя влияния опорного давления на уотойчивооть выработок при подхода к ним фронта очистных работ.

Измерения в массиве показала, что по мера двигания очистного забоя напряжение возрастает. При оотановке работ напряжение сниаается соответственно до 1,4 и 1,0 МПа. Такое снижете нагрузок хорошо согласуется с представлением о том, что мерзлые горные порода обладают реологическими свойствами.

В начальный период отработки лавы скорости смещения кровли невелики и.составляют 1,1 - 1,3 мц/сут. По мере увеличения пролета' выработанного пространства скорость смещения кровли увеличивается до 6 тз/сут. На момент посадка основной кровли величина максимального смещения составляет 450-500 мм. Критическая скорость смещения кровли - 20 мм/сут. Остановка лаьы на 5, 7 и 10 дней существенно не отражается на скорости смещения кровли. Скорости смещения порядка 15-20 мм/оут. более чем в 5 раз превышают значения, регистрируемые при обычных вариантах камерно-лав-ной системы разработки россыпей, для которые длительноустойчи-вые предельные пролеты камер не превышают 20-22 м. Это позволяет утверждать, что на момент обрушения растягивающие напряжения в кровле отработанного пространства должны были превышать предельно-длительные <£>рЛО 0,3-0,4 ЫПа в 2-2,5 раза.

Сравнение качественной картины смещения кровли выработанного пространства на модели и в натура показывает, что в обоих случаях кривые смещений аппроксимируются уравнениями параболы 2-го порядка, что показывает на удовлетворительную сходимость. этого параметра при лабораторных и натурных экспериментах. Таким образом, несмотря на малую скорость подвигания лавы, равную 0,5 м/сут., мерзлые породы экспериментального столба деформировались в соответствии с моделью вязкопластичности, не переходящей в прогрессирующую ползучесть.

Исследования развития деформаций мерзлого горного массива, проведенные при управлении кровлей полным обрушением на крепь, показали, что при характерных схемах нагрукения крепи величины абсолютных смещений в процесса очистных работ незначительны и зависят от параметров обнажения и от времени. Бее диаграммы, полученные за период наблюдений, можно разделать на три группы: паргая группа - это интервал до величины пролета, равного 3540 м, когда на диаграмме зафиксирован первоначальный распор, а диаграмма давления в гадроцилиндре представляет собой шнив,

параллельную основанию диаграммы; вторая группа - это интервал при величине пролета 40-70 м, когда за время длительности цикла црибор регистрирует приращение давления в гидростойке. В . этом случае диаграмма представляет собой кривую, наклоненную под углом к основанию диаграммы; третья труппа - это диаграммы, регистрирующие критическое давление в гидростойке, верхний предел которого лимитируется настройкой предохранительного клапана.

Величина начального распора составляла 250-300 кН. Приращение давления за цикл составляло 80-160 кН. Давление в гидро-oTotee в конце цикла достигало 420 кН. Б ретшш первичной посадки нагрузки на крепь достигли 2100 кН. Нагрузки, зафиксированные регистраторами давления РД-66, позволили выявить функциональную связь мззду сиорооты) подаагания забоя и величинами максимальных нагрузок.

Глава 5. Формирование условий и разработка основных положений шкалы безопасности технологии

Проведенные в/лабораторных и натурных условиях исследования технологии выявили неравнозначность и запрвдельность отклонений, характеристик. Это вызывает необходимость установления диапазона надежности характеристик механизированной крепи, имея ввиду гидросистему кпепи как элемент прямого измерения, характеристик, а анкерное крапление как способ нивелирования колебаний значений характеристик в пределах допустимых, fia примере реализации этих двух задач мы показали механизм формирования услошй безопасности технологии. Естественно, в каждой конкретной технологии будет овое число задач, реализация которых будет формировать все более высокую безопасность технологии.

Б натурных условиях наш проводилась исследования с целью получения устойчивого распределения изменения давления в гидросмеси крепи, за счет снижения величины смещения кровли до технологически безопасных пределов. В этом первое условие безопасности технологии очистной выемки. С этой'целью разработана и внедрена рациональная конструкция анкерного крепления кровли и технология ее использования при выемке золотосодержащих песков длинными лаваш с механизированной крепью.

- zi -

Полученные результаты свидетельствуют о том, что кровля выработок, закрепленных анкерной крепью, обладает значительно более высокой несудей способностью, смещения кровли уменьшаются до 40-60 мм, резко сокращается количество заколов и коржей. Выработка сохраняет безопасное состояние до ликвидации целика мекду лавой и бившей рассечкой. Все вышеизложенное позволяет рекомендовать при переходе выработок анкерную крепь для стабилизации нагрузок на механизированную крепь.

Первоначальный распор и реакция крепи, исключающие просадки Гидростоек "наяестко", разрушение секций и обрушение пород в значительной мере зависят от среда, в которой эксплуатируются комплексы. Условия на россыпных шахтах Севера характеризуются: низкой отрицательной температурой поступающего в шахту воздуха в зимний период (до минус 30-40°С); наличием вмещающих пород и продуктаеного пласта с отрицательной температурой (минус 5-Ю°С); присутствием в рудничной атмосфере газообразных продуктов взрыва и в связи с этим пониженной антикоррозийной устойчивостью рабочих поверхностей гидросистемы; значительной разницей температур окружающего гидросистему воздуха и рабочей жидкооти при включенной маслостанции, вследствие чего возможны потери первоначального распора.

Многолетние исследования позволили сформулировать следующие требования, предъявляемые к рабочим гшдкостям гидравлических крепей: обеспечивать эксплуатацию гидросистемы в диапазоне температур шахтной атмосферы (от минуо 25°С и выше); быть достаточно дешевыми и нетоксичными; обладать антикоррозийными и смазывающими свойствами; иметь соответствующую вязкость и хшм-ческую стойкость на протяжении всего срока эксплуатации; обладать высоким модулем упругости и низким коэффициентом теплопроводности и удельной теплоемкости.

Выполнение этих требований является вторым условием безопасности технологии очистной выемки золотоносных песков о применением механизированной крепи. Мало того, что эдцкосгь выполняет роль рабочего тела в гидросистеме, от ее свойств, однородности, минимальных отклонений по свойствам вязкости и упругости зависит надежность в ее функции как датчика (индикатора) по восприятию изменения опорного давления крепью, что является интегральным показателем безопасности технологии.

Результаты исследований показали, что: .

- в условиях отрицательных температур для обеспечения работоспособности механизированной крепи необходимо применять масло "Индустриальное 12" и "Индустриальное 20" с добавлением в некоторых случаях 1-2^-ной присадки изобутилана или синтетической жидкости типа полиалкилгликогена;

- о целью исключения возмо:кности потери первоначального распора механизированной крепи за счет теплового эффекта следует пользоваться централизован™/' питанием гидросистемы дт стационарной маслостанции о повышенным давлением;

- выбор рабочей жидкости при различных температурных режимах следует производить по табл. 2.

Таблица 2

Рекомендуемый тип рабочей жидкости в зависимости от температуры

Температура, по.которой впбирается. рабочая жидкость, °С

воздух } /горная порода

Тип рабочей еидкосги

О

-15 -30

+5 Водно-масляные эмульсия

-5 Масло "Индустриальное 12",

"Индустриальное 20"

-15 Масло "Индустриальное 12",

"Индустриальное 20" с присадкой лолиизобутилена

Таким образом, использование на шахтах Севера в механизированных крепях в качестве рабочей жидкости масла МО-Ю в условиях отрицательных температур (температура шахтного воздуха минус Ю-15°С, окружающих пород минус 6-8°С) обеспечивает безопасность очистных работ.

Процессы, связанные о реакцией массива, имеют различные масштабы проявлений (размеры площади'обрушения, высоты швалов, скорости сдвижения и др.) и времени их возникновения. При этом характер я масштабы проявляемых "реактивных" процессов могут быть предугаданными, неожиданными и т.д^, .а их последствия существенно или несущественно влиять на дальнейшее протекание те-

- 2Э -

хнологических процессов. Это объективное обстоятельство позволяет нам установить некоторые области устойчишоти риска, связанного о технологическими процессами, которые представлены в координатах, отражающих накопленную статистику по процессам (рис.4). При этом ось ординат представляет собой вероятность проявления нарушений (отклонений от равновесного состояния) в массиве при применении той или иной технологии, а ось абсцисс - частоту отклонений от равновесного состояния, которая характеризует зависимость риска (безопасности) от свойств массива и его способности к устойчивости при той или иной технологии, т.е. от свойств (прочностных, деформационных, структурно-текстурных), нарушений в технологиях и т.п. Центральная ось AEG представляет собой границу устойчивого равновесного состояния, когда соответствие технологий и массива не вызывает отклонений (нарушений), приводящих к неравномерности процесса или ашриям.

Б зависимости от стадии разработки диаграмма дает возможность оценки и прогноза с точки зрения риска. Например, если технология выемки и информация по массиву и взаимодействию-его о технологией позволяют соотнести возможность (ресурс) и потребность (процесс добыта) и накопленная статистика позволяет достаточно высоко оценить вероятность отклонения от равновесия, то в этом случае имеет место нормируемый, управляемый процесс в области относительного равновесия. В случае недостаточности информации, несоответствия данных об отклонениях оценки вероятности воз-шгеных нарушений, для более аргументированной оценки вероятности нарушений необходимо проводить дополнительные исследования. Предусматриваемая технология попадает в область опасного риска и возникает задача оценки целесообразности ее применения.

Соотнесение параметров процессов, определяющих возможность ■ появления риска, о характеристиками риска, позволяет выявлять интегральную область индикации (рис.5) и управлять процессами. Выявленные экспериментальными исследованиями автора взаимосвязи, отепень изученности которых характеризуется статиотическиыи оценками, создают возможность перейти к шкале риска при условии вида распределения, близкого к нормальному.

Шкала риска (рис.6) Еключает в себя интегральные области от полной неопределенности (максимального риска), являющейся результатом теоретического исследования, до полной определен-

- 2V-

ßepoff/woc/nb trra/netfirm. o#uoaw£)

Дипгдаммт о/ределеяш степени /гиска технологии

/

а,& о,я

0,85-

aß

OJS

07 ■ a,SS

ofi oss о,s 0¿5

0¿5

О?

0,2S

о,г

0,15 0.О

OOS

Oä/?crcmb />цска

¿7олсгс/пЬ t/cvoàwéheo Çûc/mpvm?

{¿DisC*rcr М&Т7)

6 Voamyrxrf GWMWaViA/

/f,ß,C- ёршица относительного /raSuoSecc/я Seßißt,...... 'Canst

А*. Ц.

а

Примеры распределения показателя dезопасмасти технологии очистных радот характеризующих адласти риска {шкала риска)

а) один параметр {нагрузка на крепь Определена теоретически")

— max риска

d) один параметр {нагрузка на крепь определена £ натурном Эксперименте)

-min fiuc к-а

¿) один параметр (нагрузка на крепь определена лабораторным моделирование/»") — риск средний

г) д£а параметра {нагрузка—G и

температура — лЬ) min риска - ло Gt max риска - по а Ь

д) dSa пара/метра (нагрузка на крепь Q и

температура - л t )

max риска по & и * теп риска по t>

е) д£а 'параметра (наърузка на крепь G и

определены по натурному эксперименту ,

min риска no adauM параметрам

рис. f

- 2Т -

ности, представляющей минимальный риск в результате апробации в промышленном процессе очистных работ. В промежуточной области долнны проводиться лабораторные исследования и натурные окопе--риментн. Соответствие показателей характеризуется либо средними значениями коэффициентов взаимосвязи параметров, либо комбинацией различной тесноты связи двух и более независимых параметров. График "а" иллюстрирует область максимального ряска. Например, теоретически выявленная зависимость в гиде полинома второй степени, связанная с появлением нагрузок на крепь в зоне мерзлоты, показывает, что вероятность отклонения технологического процесса, построенного на этой зависимости, имеет высокую . степень риска, поскольку свойства массива недостаточно изучены. График "б" относится к минимальному риску для процесса с высокой информационной обеспеченностью л управляемостью. Случай "в" характеризует равновозможнооть появления как устойчивого, так и неуотойчпвого проявления взаимодействия технологии и массива. Остальные случаи ("г", "д", "е") являются комбинацией предыдущих.

По аналогии и в развитие этих основных положений мояет быть создана исчерпывающая для той или иной технологии икала безопасности.

Глава 6. Формулирование принципов и практические

рекомендации по совершенствованию технологии очистной выемки

Типизация процессов очистной выемки свидетельствует о наличии различных по уровню показателей: прямые измерения, опосредованные, статистические функции, зависимости и закономерности. Для сопоставимости и возможности принятия рационального решения необходимо было перейти к функциональным характеристикам, получение которых как показали, наши исследования возможно только при структуризации.объекта.

Таким образом, первый принцип структуризации объекта является важнейшим для организации технологии очистной выемка. Он позволяет комплексно рассмотреть объект на всех этапах оценки а принятия решения; выделить вопросы, которые решаются на различных этапах реализации: на теоретическом уровне, в процессе лабо-

раторных, .натурных .экспериментов .и практической деятельности.

Второй - принцип соответствия заключается в выявлении взаимосвязей и взаимодействий всех элементов структуры (возшжность построения системы, установление возмошости, необходимости и достаточности сквозного просмотра элементов и взаимосвязей). Он -устанавливает: элементы и взаимосвязи системы и характер и структуру их реализации; выявляет возможность сквозного рассмотрения (через всю систему и сквозь уровни); полноту решения; достаточность и достоверность данных; уровни описания элементов я взаимосвязей (отдельно и по элемонтам и по взаимосвязям, как равноправных составляющих систем); глубину описания элементов и взаимосвязей (элемент есть, и глубоко, на уровне закона, описан, а взаимосвязи не прослежены - задача не решается и т.д.); отепень теоретической оценки системы (закон, закономерность, функциональная зависимость, эмпирика).

В результате реализации П-го принципа создается аргументация сквозного рассмотрения характеристик, вероятностная оценка на каждом .этапе и в целом. И предоставляется возможность выхода на взаимодействие вксперимента, чатурных исследований и реального процесса.- / ...

Третий - принцип индикации заключается в получении индикатора на модели или в реальном процессе и установлении возможности оценки состояния в любой заданный момент в любой точка систе-4 мы. Он дает обеспечение динамической взаимосвязи характеристик (в нужном ¡.„'.цсшюнальном состоянии). На примере технология очистных работ с применением механизированной крепи этот принцип реализуется в работоспособности шдроотойки крепи (параметры гидросистемы). Индикатор изменения (показания гидродатчика) является управляющим элементом технологии и сквозным и для реального процесса, и натурного эксперимента, и теоретического моделирования,. Если появляется рассогласование в элементе-индикаторе,- то следует искать ошибку технологии в теоретических предпосылках. В итоге, все свойства 1-го и П-го принципов синтезируются в индикаторе, максимально упрощая принятие решения, но без предварительного анализа и выявления 1-го и П-го,принципа индикатор не определяется.

Практические рекомендации по совершенствованию организации технологии добычи золотосодержащих песков состоят в следующем: разработка россыпных месторождений системой длинными столбами

- аз -

предполагает подготовку выемочного столба вентиляционным и траяспортннм штреками и монтажной камерой, которая при отработке столба трансформируется в лаву, разделяясь механизировал- • ной крепью на приэабойное и вцработашое пространство; длина столба определяется конфигурацией россыпи и "сроком ясизшГ* крепи; длина лавы и оборудование выбираются исходя из необходимой суточной на1рузки и обеспечения месячного подшгашш равного 35-45 м; для россыпных месторождений с резкоыеняющейся мощностью продуктивного пласта варианты параметрического и типораз-мерного ряда механизированных крепей с повышенной гидравлической. р'аздшуяоетвю должны удовлетворять требованиям, указанным в таблице 3.

Заключение

В работе на основе системно-структурного подхода к совме- . стному анализу условий залегания россыпных месторождений и технологий разработки, теоретических исследований, лабораторного моделирования и натурных экспериментов изложены научно обоснованные технические и технологические решения, обеспечивающие надежную и безопасную организацию технологии ведения очистных работ при выемке золотосодержащих песков, что вносит значительный вклад в ускорение научно-технического прогресса горной промышленности.

Основные научно-практические результаты следующие:

I. Обосновано и реализовано системное рассмотрение условий залегания месторождений различного уровня изученности и организации технологии ведения очистных работ. Выявлена взаимозависимость имеющихся классификаций месторождений с классификациями способов и технологии разработки.

• 2. Аргументирована необходимость изучения процессов организации очистной выег.ет как комплекса "очистные работы - индикация условий", функции которого рассматриваются во взаимосвязи с функциональными характеристиками технологического цроцесса и классификаций.. Потеяциальныгл ресурсом устойчивости технологических процессов является выявленная наш возмокность представлять 'процессы крепления и индикации как единый процесс.

3. Теоретически и экспериментально установлено, что интегральным "показателем устойчивости (надежности и безопасности) технологии является реакция гидросистемы механизированной крепи

Таблица

,Требования к конструктивному совершенствованию механизированных крепей для россыпей Севера

йй пп

!

{ Для ннглубоких высокольдистых , россыпей ( И,.^ <60 м

Параметр! варианта ! . типоразмерного ряда ! ртт_ття! льдистость 10$) механизированных 1 -——-

_! крепей для условий | ¿¿я^ ! Короткие лавы j Длинные лавы

■! россыпных шахт зоны !

| многолетней мерзлота!

\ I

\ !

I I

!( Л

80 ы)

—г

П

I тало- { типо-

( ¿„>80 м)

I

■типо—

; размер; размер! размер

П

типоразмер

Для глубоких малольдистых россыпей { ЮО м,

льдистость < 20%)

Короткие лавы ( < 80 м)

I

типоразмер

П

типоразмер

Длинные лавы ( и л > 80 м)

I I П типо- ; типоразмер; размер

I. Минимальная конструктивная высота мм 1330 1600 1330 1590 1250 1500 1250 1500

2. Коэффициент гидравлической раздвижности - 2,5 2,5 2,5 2,5 3,0 3,0 3,0 3,0

3. Минимальная выемочная мощность пласта и 1,30 1,57 1,30 1,56 1,22 1,47 1,23 1,48

4. Максимальная выемочная мощность пласта ы 3,35 4,02 3,34 4,08 3,77 4,52 3,76 4,51

5. Несущая способность кН/секц еоо 800 1200 1200 800 800 1200 1200

6. Максимальная конструктивная высота им 3525 4000 3325 3975 3750 4500 3750 4500

7. 8. Допустише колебания средней мощности пласта внутри типоразмера Средняя мощность пласта - % и 47 2,34 36,1 2,81 51,1 2е53 • 36,2 2,83 • 53,9 2,50 43,8 3,0 57,2 2,50 43,5 3,0

Й

- 3 .4 -

выполняющий две функциональные задачи: механизма крепления и индикации взаиглосБЯзей в динамике системы взаимодействия технологии и условий разработки.

4. Методическим обеспечением упреэдаяцей функции' индикатора является формирование шкалы безопасного функционирования технологии. Надежность индикации зависит от устойчивости характеристик рабочей жидкости гидросистемы механизированной крепи и нивелирования отклонений технологичности рабочего цикла анкерным креплением, которое является функциональным элементом снижения . динамики смещения и увеличения устойчивости кровли выработки,

5. Показано, что повышение эффективности разработки шого-летяемерзлых россыпей подземным способом, снижение потерь металла в недрах возможно на основе применения лав, оборудован-, ных механизированной крепью оградительно-поддерживающего типа. Параметры столба доллш выбираться такиш, чтобы обеспечить . месячное подвигание лавы не менее 35-45 м и работу" механизированной крепи без перемонтажа.

. 6. Для россыпных месторождений с реэкоменявдейся мощность® продуктивного пласта рекомендуется создать специализированный типоразмерный ряд механизированных крепей с повышенной гидравлической раздвишостыо, рассчитываемый по усовершенствованной наш методике с учетом разработанных требований к конструктивному совершенствованию механизированных крепей.

. Полученные результаты практически реализованы автором на ряде месторождений Северо-Востока.

Результаты исследований позволили »формулировать принципы организации новой технологии очистной выемки при разработке россыпных месторождений.

Принцип перши - системная структуризация комплекса очистной выемки. Этот принцип обосновывает границы объекта, позво.чл-ет формировать структурные составляющие и устанавливать информационное пространство взаимодействия. Обязательными составляющими структуры являются: структурно-содеряательные характеристики месторождений (обязательное условие -.их представление в единой интегральной системе классификаций); структурно-содерка-тельные характеристики процессов технологии очистной выемки Обязательное условие - представление способов в единой интегральной системе классификаций); технология разноуровневых про-

~зг -

цедур принятия решения.

Реализация первого принципа позволяет создать единую систему измерения функциональных характеристик, наличие которых является условием соблюдения системности рассмотрения объекта в целом: и характеристик месторождения, и способов его разработки, и технологии принятия решения. Б этом случае появляется реальная возмомсость решения принципиально нового класса задач, в основе которых лезат методы инвариантного принятия решений.

Единый процесс "измерение - оценка - принятие решения", который доязсеи реализовывагься при решении любой задачи и реально возможный при соблюдении первого принципа, позволяет активизировать существующие классификации, переводя последние из статичных структур в динамически развиЕавдяеся системы, так как функциональные характеристики непрерывно изменяются в соответствии с воз/шсащпмн задачами.

Основным преимуществом применения первого принципа следует считать возмо>.шость установления соответствия мезду ресурсом и потребностями в динамике в функции безопасности и эффективности не отдельно езятых за~дч, а системы в целом.

Бторой прияцйп - обеспечение взаимодействия меизду всеми элементами систег.ш (песгороздение п технология разработки) на основе единых принципов нормируемости и управляемости. Указанное взаимодействие мокет быть приведено к виду упорядоченного информацаоцчого пространства, функциональные взаимосвязи кото-, poro поддается изучению, формализации и правовой регламентации. Информационное пространство, в соответствии с этим принципом, строится как многоуровневое в зависимости от степени изученности функциональных закономерностей. Наиболее приемлемым способом для формирования поля взаимосвязей и структуризации нормируемости автором предложен когшлекс процессов моделирования. Если второй цринцип позволяет установить функциональные закономерности технологии очистной шемки при разработке россышшх мэотороэдений, .то не менее ваашм представляется выявление критерия для оценки и управления технологией очистной шемки.

Реализация первого и второго принципов позволила автору сформулировать образ этого критерия, что составляет содержание третьего принципа технологии очистной выемки при разработке россыпных 'иесгороздений.

Третий принцип - установление требова.чия соблюдения выполнения условия: непрерывная оценка и контроль за ходом технологии очистных выемки в рамках соответствия функциональных зако-. номерностей процесса и устойчивым состоянием его безопасности и эффективности. Таким образом, критерий,устойчивости должен обеспечивать две функции: выполнять роль индикатора состояния (достигается установлением датчика) и инструментом управления устойчивостью процесса. Для россыпных месторождений в северных условиях таким критерием является работоспособность гидравлической, крепи, и поэтому автором была проведены глубокие многолетние исследования по решению этой проблемы.

Принципы, сформулированные автором, следует рассматривать как три основных условия организации производства, без выполнения которых степень риска при разработке россыпных ыесторозде-ний практически неконтролируема. Специфические особенности географических и геологических условий россыпных месторождений, увеличенная разбросанность предприятий, интенсификация'объемов добычи и развивающиеся рыносные отношения, по нашему мнению, -на позволяют работать по-старому, без применения современных технологий, одной из которых является предложенная и апробированная автором.

Основные положения работы изложены в следующих публикациях: .

1. Нилус Ю.А. и др. Совершенствование транспортирования горной.массы на карьерах и шахтах Севера. Якутск, Ц1ИИ, .1977 г.

2. Слепцов А.Е., Нилус Ю.А. Прогрессивные технологические схемы подземгой разработки глубокозалегающшс россыпей Севера. Якутск, Обзор, 1977 г.

3. Слепцов А.Е., Нилус Ю.А. Технологические схемы очистных работ на россыпных меотороадениях Севера. Якутск. Сборник трудов' молодых специалистов ЯФ СО АН СССР, 1988 г.

4. Нилус Ю.А. и др. Исследование устойчивости пород кровли россыпных шахт при искусственном подо1реве воздуха. Якутск. Сборник молодых ученых, 1978 г.

5. Сенук Д.П., Нилус Ю.А., Лубий К.И. Распределение напряжений в кровле очистных выработок при разработке глубокозалегаю-щих мерзлых россыпей. Колыма. 1978 г., й И, с.5-7.

6. Иялус й.А., Лубий К.И. О применении конвейерных поездов на россыпных шахтах. Колыма, 1979 г.. Г» 5, с.3-7.

7. Слепцов Л.В., Нилус Ю.А. .Вопросы пряма на.тая механизированных крепей на россыпных шахтах.Северо-Еостока. Новосибирск. Еопросы горного давления, № 38,.с.81-84.

. 8, Шерстов Е.А., Нилус Ю.А. Применение механизированных крепей. Якутск. Бюллетень НТИ, 1982 г., апрель, с.25-26.

9. Сшяобоава Н.П.,' Нилус О.А., Слепцов А.Е. Управление кровлей торпеднровачие:.! с поверхности. Колыма,. 1981, Л 8, с.14-16. .

10. Елаин Е.К., Слепцов А.Е., Нилус Ю.А. Особенности проявления горного давления при разработке глубокозалегающих россыпей с применением оградительно-поддерживающих крепей. Якутск. Сборник.трудов ИЭТПС, 1980 г.

XI. Сенук Д.П., Нилус Ю.А., Елшик Е.К. Механическое состояние мерзлых пород при разработке глубокопогребешшх россыпей столбовой системой с обрушением. Новосибирск. ФТНРПИ, 1981 & 2, с.131-136. . . .

12. Нилус Ю.А., Лубий К.И. Характерные схемы обрушения кровли при подземной разработке вечломерзлых россыпей. Якутск. Сб. Разработка месторождений полезных ископаемых Севера, 1360 г.

13. Нилус Ю.А. Шбор параметров буровзрывных работ при . Еяедрекии меха:шзи|£овашшх крепей на россыпных шахтах Севера. Якутск..Изд-во ЯФ СО АН СССР, 1981 г. Бюллетень, с.31-35.

14. Нялус Ю.А. Правовые и.финансовые механизмы разработки золотосодержащих тестороздений. Москва, 1994 г., ГЛП1.

15. Марков Б.С., Нилус Й.Д. Совершенствование разработки многолетиемерзлых россыпей. Якутск, 1981, с.154.

16. Шерстов В.А,, Марков Б.С., Нилус Ю.А. Особенности проявления горного давления при разработке глубокозалегавдах россыпей с применением механизированных крепей. Якутск. Сб.трудов Я'5 СО АН СССР, 1980 г., с.38-45.

17. Нилус Ю.А., Слепцов А.Е. О результатах промышленного испытания механизированной крепи' Т-13К на россыпях СеБера..Новосибирск, 1981 г. Вопросы горного давления, & 39, с,85-90.

18. Нилус Ю.А. Исследование работоспособности механизированных крепей при разработке глубокозалегающих россыпей Севера. Якутск, 1982 г. Сб.молодых ученых ЯФ СО.АН СССР, с.50-51.

19. Розенбаум М.И., Нилус Ю.А. А.0. 33737/1022 М.кл. Е21Д21/00 Анкерная.крепь, 1982 г. _ .....

. ,20. Кирстер Ф.М., Нилус Ю.А., Карнаухов З.А. А.СЛ089272 И.кл. 321Д23/06. Секция механизированной крепи, 1984 г.

21. Инлуе Ю. А., Викулов М. А. К вопросу совершенствования крепей для условий россыпных шахт Севера. Магадан. Горное дело и цветная металлургия, 1984 г., с. 98—100.

22. Нилус 10. А. Совершенствование технологии выемки глубокозалегающих многолетне-мерзлых песков на основе применения механизированной коепи. Владивосток, 1993 г., с. 22.

23. Нилус 10. А.. Предпосылки организации эффективного освоения месторождений. Москва, МГИ. В ст. Неделя горняка, 1994 г.

24. Нилус Ю. А. Основные принципы организации безопасной технологии подземной разработки россыпей Севера. В сб. -Проблемы и перспективы развития горной техники. Москва, МГГУ, 1994.

МГГУ, зак. 1101, т. 100