автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.02, диссертация на тему:Разработка технологии интенсивной раздельной выемки руд из золоторудных месторождений сложной морфологии

Государственный комитет Российской Федерации по высшему образованию

ррф Московский государственный горный университет

3 На правах рукописи

ВАРСАНОВ Александр Петрович

УДК 622.273

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ИНТЕНСИВНОЙ РАЗДЕЛЬНОЙ ШЕМКИ РУД ИЗ ЗОЛОТОРУДНЫЕ МЕСТОРОЖДЕНИЙ СЛОЖНОЙ МОРФОЛОГИИ

Специальность 05.15.02 - "Подземная разработка месторождений полезных ископаемых"

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Москва 1994

Работа выполнена в Московском государственном горном университете и во Всесоюзном научно-исследовательском, проектном и конструкторском институте горного дела и металлургии цветных металлов.

Научный руководитель проф., канд. техн. наук АБРАМОВ В. Ф.

Официальные оппоненты: проф., докг. техн. наук КАПЛУНОВ Д. Р., доц., канд. техн. наук ДЕНИСЕНКО М. А.

Ведущее предприятие - институт "Гиналмаззолото".

в . тас. на заседании специализированного совета K-053.I2.02 в Московском государственном университете по адресу: 117935, ГСП, Москва, В-49, Ленинский проспект, 6.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Защита диссертации состоится

Автореферат разослан

Учёный секретарь специализированного совета

канд. техн. наук КОРОЛЁВА В. Н.

. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Практически все золоторудные месторождения характеризуются сложными строением и морфологией рудных тел: наличием в контуре рудного тела участков природно "богатых", "бедных" и некондиционных руд или включений пустых пород; отсутствием чётких геологических границ. Промышленные контуры рудных тел устанавливаются по данным опробования.

Анализ практики разработки месторождений подобного типа свидетельствует о перспективности раздельной выемки руд разного качества, при этом значительно увеличивается извлечение металла при обогащении, а в некоторых случаях удаётся избежать обогащения добытой руды, направляя её сразу в металлургический передел, что значительно повышает эффективность разработки рудных месторождении .

Опытом разработки аналогичных золоторудным месторождений подтверждена перспективность применения слоевых систем с твердеющей закладкой. Однако на практике широкое распространение данной технологии сдерживается значительными затратами на твердеющую закладку, что объясняется применением в качестве вяжущего цемента, являющегося дорогостоящим материалом, и низкой интенсивностью одно-слоевой отработки запасов блока.

Б настоящее время, с целью уменьшения затрат на твердеющую закладку, выполнен комплекс исследований по замене цемента активными минеральными вяжущими веществами, такими, как доменный шлак, отходы металлургического производства, фосфогипс и т.п.

Как правило, золоторудные месторождения находятся в труднодоступных районах и значительно удалены от промьшшенно развитых центров, поэтому использование в качестве компонентов твердеющей закладки традиционных заменителей цемента в большинстве случаев невозможно. Представляется целесообразным выполнить комплекс иссл дований по применению в качестве вяжущего местного сырья: котельных золошлаков, золы-унос, лёссов, извести и т.п..

Рассредоточенность относительно небольших рудных тел по шахтному полю значительно усложняет разработку золоторудных место рождений, что является основной причиной деконцентрации горных ра бот, малой производительности предприятий и приводит к удорожанию добычи золотосодержащей руды.

Для повышения концентрации горных работ автором разработана технология многослойной отработки блоков при системе горизонталь- I -

шх слоёв с твердеющей закладкой, что потребовало эксперименталь-юй проверки и определения параметров технологии.

Всё вышеизложенное определяет актуальность работы.

Целью работы является установление зависимости прочности искусственного массива от соотношения компонентов малоцементной загадочной смеси и зависимости технологических параметров формирования высокоплотного закладочного массива от свойств твердеющей ;меси и параметров технологического оборудования для разработки те-<нологии раздельной выемки руд из золоторудных месторождений сложной морфологии, позволяющей повысить концентрацию горных работ и лнтенсивность выемки руд разного качества.

Идея работы заключается в том, что повышение концентрации горных работ достигается за счёт многослойной раздельной и одновременной выемки руд разного качества в блоке с созданием закладочного массива путём определения соотношения компонентов малоцементной твердеющей смеси и послойного заполнения выработанного пространства сыпучим закладочным материалом под действием силы тяжести, укладывая материал в слой литого твердеющего раствора до начала его схватывания, или литым способом за счёт повышенного коэффициента фильтрации.

Научные положения, разработанные лично диссертантом, и новизна:

- требования к технологии раздельной ьыемки руд из золоторудных месторождений сложной морфологии, отличающиеся возможностью повышения концентрации горных работ и максимальным использованием геолого- и эксплуатационно-разведочных выработок, ранее пройденных в контуре рудного тела, позволяющие для конкретных условий действующих предприятий выбрать наиболее эффективную технологию подземной разработки;

- технология раздельной и одновременной выемки различного качества руд из блока, отличающаяся одновременной раздельной выемкой руд разного качества и одновременной многослойной отработкой блока системой горизонтальных слоёв с закладкой, позволяющая существенно повысить концентрацию горных работ и интенсивность выемки руд разного качества в блоке при разработке золоторудных месторождений сложной морфологии;

- зависимость прочности искусственного массива от соотношения компонентов малоцементной закладочной смеси, отличающаяся тем, что наибольшее влияние на прочность оказывают золошлаковые компо-

/

ненты, составляющие до 60* по массе сухих материалов смеси, что позволяет снизить расход цемента до 0...7% по массе и увеличить коэффициент фильтрации до 2,3...3,2 м/(с Ю-3);

- искусственный массив создавался на основе известковозольной лёссосодержащей смеси, отличающейся тем, что за счёт химического взаимодействия негашёной извести и активного кремнезёма лёсса наблюдался рост числа новообразований при твердении смеси, позволяющий увеличить прочность закладочного массива;

- аналитическая зависимость технологических параметров формирования закладочного массива от свойств твердеющей смеси и параметров технологического оборудования, отличающаяся тем, что определена высота слоя литого твердеющего раствора, уплотняемого

- сыпучим закладочным материалом, который укладывают под действием силы тяжести, позволяющая эффективно использовать технологическое оборудование при создании высокоплотного искусственного массива;

- способ формирования высокоплотного закладочного массива, отличающийся послойным заполнением выработанного пространства литым твердеющим раствором и уплотнением, до начала его схватывания, сыпучим закладочным материалом, позволяющий непрерывно, без технологических перерывов, связанных с набором необходимой прочности, создавать искусственный массив с начальной структурной прочностью сразу после его формирования, достаточной для работы на нём основного технологического оборудования.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются:

-научным обобщением и анализом результатов ранее выполненных исследований и опытом применения раздельной выемки руд разного качества;

- представительным объёмом производственных экспериментов по раздельной и одновременной выемке руд разного качества на Ангрен-ском, Каульдинском и Северо-Енисейском золотодобывающих рудниках: 220,2 тыс.т - при проведении экспериментально-промышленных работ в опытных блоках и 650,0 тыс.д' - при промышленной эксплуатации;

- достаточным объёмом лабораторных исследований по выбору составов закладочных смесей с использованием метода математического планирования эксперимента;

- удовлетворительной сходимостью результатов лабораторных и аналитических исследований и промышленных испытаний (отклонение не превысило 10... 15$).

Значение работы. Научное значение диссертационной работы состоит в :

- установлении зависимости прочности малоцементной закладочной смеси от изменения расходов её основных компонентов;

- установлении зависимости технологических параметров формирования высокоплотного искусственного массива от свойств закладочной смеси и параметров технологического оборудования.

Практическое значение работы состоит в:

- разработке исходных требований к проектированию технологии раздельной и одновременной выемки руд разного качества;

- разработке технологии раздельной и одновременной выемки руд разного качества из золоторудных месторождений сложной морфологии, позволяющей повысить концентрацию горных работ в блоке в 2...4 раза;

- разработке номограммы по определению составов малоцементных твердеющих закладочных смесей на основе местных отходов производств и некондиционных материалов.

Реализация выводов и рекомендаций.

Результаты исследований использованы при разработке "Технологической инструкции по производству закладочных работ на Ангрен-ском золотодобывающем руднике", "Технического проекта на отработку Пятой рудной зоны Коч-Булакского месторождения", "Технического проекта подземной разработки месторождения "Каульды-2", "Технора-бочего проекта подземной разработки Каульдинского месторождения", "Технологической инструкции по производству закладочных работ на бесцементной основе с массовой утилизацией местных отходов производства и некондиционных материалов на Каульдинском руднике".

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на Всесоюзных научно-технических конференциях: "Пути совершенствования закладочных работ на золотодобывающих рудниках" (Ереван, 1985г.), "Пути научно-технического прогресса в горно-рудной промышленности цветной металлургии" (Кафан, 1986г.), "Совершенствование технологии добычи и переработки драгоценных металлов" (Иркутск, 1985г.), "Совершенствование подземной разработки рудных месторождений" (Ереван, 1986г.), на технических совещаниях в ПО "Енисейзолото" (1970...1980гг.), в ПО "Узбекзолото" (1960..,1991гг.), на заседаниях секции НТС института "Гипроцвет-мет" (1965...1993гг.), на заседаниях кафедры ТПР МГГУ (1986... 1994гг.) и получили положительную оценку.

- 4 -

Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 работ, в toi числе, получено три авторских свидетельства на изобретение.

Структура и объём работы. Диссертация общим объёмом страниц состоит из введения, 4 глав, заключения, приложения и списка использованных источников из 143 наименований. Основное содержание изложено на 123 страницах машинописного текста, раб< та включает 24таблиц и 15 рисунков.

Автор выражает глубокую признательность научному руководит! лю диссертационной работы проф., канд. техн. наук В.Ф. Абрамову за полученные знания и навыки ведения научной работы; искреннюю благодарность зам. директора по научной работе института "Ирги-редмет", канд. техн. наук В.Д. Томилову и проф., докт. техн. на; А.Е. Смолдыреву за методическую помощь, а также благодарит сотр; дников кафедры "Технология вяжущих веществ и бетонов" Mockobckoi государственного строительного университета - проф., докт. техн наук Ю.М. Баженова и научного сотрудника, канд. техн. наук Г.В. Аникину за помощь в проведении лабораторных и опытно-промьшшенн] исследований по твердеющим смесям.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Вопросам повышения эффективности разработки рудных месторо: дений сложной морфологии, представленных рудами разного вида, п вящены труды известных учёных-исследователей: Г.Н. Попова, C.JI. Шашурина, В.Ф. Абрамова, В.А. Симакова, В.А. Шупикова, В.Ф. Бул това, В.И. Зверькова, В.Г. Елисеева, В.М. Гурецкого, Н.И. Чесно кова, A.A. Петренко, В.Г. Иванова, A.A. Петросова, В.Д. Томило-ва, Б.М. Зайцева, В.Г. Дружкова и многих других. Практика экспл тации подобных месторождений свидетельствует о многообразии при меняемых систем разработки. При этом среди авторов нет единой о нки эффективности применения той или иной системы разработки дл указанных условий. Большинство авторов отдают предпочтение сист ме горизонтальных слоёв с твердеющей закладкой, которая позволя ет наиболее полно производить раздельную выемку руд разного кач ства.. Однако рекомендуемая технология с твердеющей закладкой ев зана с повышенным расходом цементного вяжущего, весьма дефицит го и дорогостоящего.

Для снижения затрат на закладку рядом авторов: Г/..Н. Цыгалс вым, A.II. Требуковым, В.Ю. Реппом, JJ.A. Крупником, А.П. Вяткинъ Э.В. Якобсоном, И.Т. Слащилиным, К.Н. Светлановым, А.Е. Смолды^ вым и многими другими проведены исследования по замене части це

- 5 -

мента отходами промышленных производств: доменными гранулированными шлаками, шламами и шлакани цветной металлургии, фосфогипсом и другими отходами.

Но, так как золотодобывающие предприятия значительно удалены от промышленно развитых центров, использование традиционных заменителей цемента часто невозможно. Поэтому представляется целесообразным выполнение комплекса исследований по применению в качестве вяжущего местного сырья: котельных золошлаков, золы-унос, извести и т.п., а в качестве заполнителя - отходов горного цеха: пустых горных пород вскрыши или пород от проходческих работ, лёсса и т.п..

На основании анализа выполненных ранее исследований и опыта разработки золоторудных месторождений сложной морфологии для достижения поставленной в диссертационной работе цели были сформулированы следующие задачи:

- научное обобщение и анализ результатов ранее выполненных исследований и опыта применения раздельной выемки руд разного качества;

- разработка горнотехнологических требований к раздельной выемке руд разного качества из золоторудных месторождений сложной морфологии;

- оценка и выбор рациональной системы разработки;

- разработка горнотехнических требований к закладочному массиву и особенности применения закладки;

- создание технологии закладочных работ на базе местных вяжущих материалов:

- исследование сырьевой базы и характеристика основных источников закладочных материалов;

- подбор составов твердеющей смеси методом математического планирования эксперимента;

- исследование реологических и физико-механических характеристик твердеющих смесей оптимальных составов и установление зависимости прочности закладочной смеси от изменения расходов её основных компонентов;

- разработка способа возведения искусственного массива с массовой утилизацией отходов горного цеха и установление зависимости технологических параметров формирования от свойств закладочной смеси и параметров технологического оборудования;

- определение технико-экономической эффективности предлагаемой технологии.

Для оценки и выбора рациональной системы разработки авторо были проведены опытно-промышленные испытания различных варианто систем, обеспечивающих, по предварительным данным, раздельную и одновременную выемку руд по видам. Опытно-промышленные работы п водились в период с 1976 по 1983 годы на Ангренском и Северо-Ен сейском золотодобывающих рудниках. В промышленных условиях было отработано шесть опытных блоков различными системами разработки слоевого обрушения с выемкой руды на одном слое и через слой; п этажного принудительного обрушения с донным выпуском руды и гиб ким разделяющим перекрытием; с подэтажной отбойкой руды и бетон ым изолирующе-поддерживающим целиком; горизонтальными слоями с кладкой.

Экспериментальные работы проводились примерно в одинаковых геологических и горнотехнических условиях. В процессе экспериме тальных работ учитывались потери руды и металла, разубоживание ды, трудоёмкость работ, расход основных материалов на 1т добыто руды, производительность труда рабочих забойной группы по систе интенсивность отработки запасов блока, производительность блока затраты на добычу 1т руды и себестоимость 1г металла и т.д. Ре льтаты исследований представлены в табл. I.

Анализ особенностей золоторудных месторождений и результат опытно- промышленных работ позволил сформулировать требования к технологии эффективной раздельной выемки руд из золоторудных ме рождений сложной морфологии:

- сочетание очистных работ с доразведкой запасов месторожд ния в пределах выемочной единицы (блок, слой и т.п.) в процессе дения добычи золотосодержащей руды;

- обеспечение сохранения устойчивости горного массива в ус виях одновременной отработки нескольких подэтажей или слоёв в п делах блока;

- возможность повышения концентрации горных работ за счёт подэтажной или многослойной отработки рудных тел по падению с р здельной очистной выемкой отдельных их участков, представленных рудами разного вида;

- обеспечение отбойки руды по широкому фронту очистных заб ев в блоке;

- проведение очистных работ в блоке при одновременной выеь разного вида руд;

- обеспечение выполнения природоохранных мероприятий при I дении горных работ и удовлетворение современным экологическим ч

- 7 -

Таблица I.

Технико-экономические показатели традиционных вариантов систем разработки, апробированных в промышленных условиях золотодобывающих предприятий.

Наименование показателей

со

I

Название рудника

Акгренский

;Северо-Знисей-

; скии

Система разработки и номер опытного блока

слоевое' обруиениа г

на слое, блок 5-6

.'через |слой,

¡блок 8-1 |

'1 !

'¡подэтажноёТс подэтаж-! горизонтальные" ■¡принудите-!ной отбой-! слои с заклад-!льное об- !кой руда и!кой (породной) ¡рушение с '.изолирующа ¿ет0_|с Д0Д1Е,_ гибким раз! -поддержи-^ ° " „, ¿Г*

'деляющим ! вахщы це-! ^^аЙнего Р" ¡перекрыти-!ликом, я !ем, блок '.блок 3-За ¡ми.блок,слоя.бло* I 'з-4 ! |4Ь-0Т ,48-0т

т

I %

/мес

Мо/чел.смену"!,04

Добыто руды, всего в том числе, "богатой" Потери металла Разубоживание руды Интенсивность отработки блока Производительность труда Цроизводительность блока? Расход материалов на I м горкой массы: - леса;

- цемента

/дельный вес ГПР и нарезных поз;«м/1000 т работ на 1000 т добытой руды мо/ЮОО т Камерные работы м /!000 т

Себестоимость добычи I т руды %

22350 50...60

6,0 6,5,. 0,57й

ьг/мвс кг/м1

110 0,148

100 100

20530 30...4 0

5,8 7.0 0,73й 1.34 140

0.0Э8

70 93~

23600 20...30

9.1 16,0 1,39* 2,20 260

0,033

14,2

82~

20340 40...50

8,8 12,0 „ 1,20* 1.90

25 0

0,0058 33,4 12,1

85

25650 70...80 7.8 13,0 х 1,53 2,90 320

0,0032 13,2

ПО 100 89

24300 70...8С 8,2 17,5 „ 2,02 3,40 380

0,0034

ПО 100 83

Значение интвнолвности приведено к средней площади рудного тела,равной 189 м^. На Ангранском руднике, в качестве основного, применяется переносное технологическое оборудование, а на СгЕНИСекском - самоходное.

бованиям;

- максимальное и эффективное использование существующих геолого- и эксплуатационно-разведочных выработок, ранее пройденных

в контуре рудного тела;

- обеспечение надёжного управления горным давлением при выемке нарушенных геолого-разведочвдми выработками участков рудных тел или отдельных блоков;

- сохранение запасов забалансовых руд в устойчивом состоянии для их последующей эффективной разработки.

Этим требованиям в большей степени отвечает система горизонтальных слоёв с твердеющей закладкой. Однако при этой системе в традиционно применяемом её конструктивном исполнении и при использовании в качестве вяжущего цемента резко возрастают затраты на очистную выемку из-за большой разбросанности (деконцетрации) горных работ и высокой стоимости цемента.

Для устранения этих недостатков предложено применять одновременную многослойную отработку блоков системой горизонтальных слоёв с твердеющей закладкой при использовании в качестве вяжущего местных материалов. Технологическая схема многослойной отработки блока представлена на рис. I. Для удешевления закладочных работ были предложены новые технологические решения, состоящие в следующем: в нижнем слое каждого подэтажа, через 12,5 м по восстанию блока возводят искусственный массив повышенной прочности. При его формировании используют литой способ. А последующие слои, для снижения затрат на закладку в этом подэтаже, рекомендуется формироват по технологической схеме, изображенной на рис. 3.

Разработка цементосберегающей технологии закладочных работ на базе местных материалов при многослойной отработке производилась для условий Ангренского и Каульдинского золотодобывающих рудников.

Методика исследований состояла в следующем: первоначально, ис пользуя метод математического планирования эксперимента, определяли оптимальные составы - соотношение компонентов смеси и влияние их на прочность искусственного массива; полученные результаты в дальнейшем проверялись в производственных условиях.

Для условий Ангренского района основным источником минерального сырья для твердеющих смесей являются золошлаковые отходы Анг-ренсйой ГРЭС. Задача исследований заключалась в максимальном использовании золошлаков в составе твердеющей закладки. Следует от-

Расстояние между геолого-разведочными подэтажными выработкам!

- 9 -

в - в

Условные обозначения: и - массивы, сформи-

рованные литым и полураздельным способами, прочностью 1^^1,0 МПа соответственно.

Рис Л. Технологическая схема многослойной отработки блока: I - откаточный штрек; 2- наклонные заезды; 3 - блоковые восстающие; 4 и 5 - первичные и вторичные заходки соответственно; 6 и 7 - твердеющий и породный массивы соответственно; 8 - слой породы, пропитанный твердеющей смесью; 9 - шпуры; 10 - пустая порода; II и 12 - участки "богатых" и "бедных" руд соответственно; 13 - слоевые штреки.

метить, что пористость золошлаков гарантирует получение искусственных массивов с повышенным коэффициентом фильтрации, что способствует увеличению интенсивности нисходящего и комбинированного порядков выемки слоёв в блоке.

Зола-унос Ангренской ГРЭС чрезвычайно дисперсна, удельная пс верхность 3500...4000 см2/г. Содержание стеклофазы 60...65%. Золе унос обладает гидравлической активностью, обусловленной содержанием свободного оксида кальция CaO (4,67%) и ангидрита CaSO^.

Исследовались составы литой твердеющей смеси подвижностью 12...13 см по осадке конуса СтройЦНИЛа, включающие золу-унос с электрофильтров и портландцемент в качестве вяжущего, а также структурообразующие компоненты: золошлаковую отвальную смесь и песок. Определение оптимального состава - соотношения компонент смеси и влияние их на прочность закладочного массива производилось методом математического планирования эксперимента с использованием трёхфакторного ортогонального плана. Был проведен полный факторный эксперимент для трёх переменных, варьируемых на дв^ уровнях (планирование типа 2®).

Получена зависимость прочности закладочного массива от соотношения компонентов закладочной смеси:

R. =0,036*Ц+0,184*3+0,036•Ш+0,023,Ц'3-0,0028*3-Ш-1,4, МПа, (] где Ц - доля портландцемента в составе, %;

3 - доля золы-унос,

Ш - доля золошлаковойотвальной смеси, %. На основании математического моделирования были подобраны с< ставы твердеющей смеси (рис. 2), обеспечивающие лучшие реологиче( кие и физико-механические показатели. Б промышленных условиях Ан-гренского рудника апробирован состав закладочной смеси, состоящие из 55 кг цемента, 230 кг золы-унос, 530 кг золошлаковой отвально! смеси, 550 кг песка и 405 л воды на I м3 твердеющей смеси. Производственными экспериментами было подтверждено, что по истечении 28 суток закладочный массив приобретает прочность на одноосное сжатие в пределах 3,0 Ша (отклонение не превысило IOtf), что удО' влетворяет требованиям безопасности ведения горных работ. Себестоимость I м^ твердеющей закладочной смеси на основе золы-унос в качестве вяжущего и золошлаков для условий Ангренского рудника составила 4,33 руб*, при использовании же в качестве вяжущего це мента, себестоимость составила 6,73 руб.

В работе указаны цены базового для предприятий цветной метал лургии 1984 года.

Рис. 2. Номограмма для определения состава золошлаковой твердеющей смеси: Ц - доля портландцемента, %•, 3 - доля золк-унос, %; ЗШ - доля золошлаковой отвальной смеси, %; RQS - предел прочности массива на одноосное сжатие, Ша.

Аналогичные экспериментальные исследования были проведены на Каульдинском золотодобывающем руднике. Апробировались составы с использованием лёссов, покрывающих месторождение. В сочетании с вяжущим, включающим золу-унос и негашёную молотую известь, лёс образует пластичную нерасслаиваемую смесь. Повышению прочности за кладочного массива способствует химическое взаимодействие СаО мо лотой негашёной извести с глинозёмом и активным кремнезёмом лёсс с образованием продуктов гидратации - низкоосновных гидросиликат и гидроалюминатов кальция. Кроме того, негашёная известь, гидра-тируясь в уже уложенной закладочной смеси, связывает большое количество воды, переходящей в твёрдую фазу (~32 %), что существен но для глинистых композиций; при этом выделяется значительное ко личество тепла, способствующего более быстрому набору прочности искусственного массива. Оставшаяся химически несвязанная вода ра вномерно распределяется по объёму с частицами лёсса; размер пор в затвердевшем массиве не превышает 0,1...О,5 мм, что подтвержда ется исследованиями макропористости образцов закладочной смеси.

Получена зависимость:

R =0,152-3+0,097-И+0,004-3-И-0,69, МПа, ( 2 )

где И - доля негашёной молотой извести, 3 - доля золы-унос, %.

Доля лёссов в составе закладочной смеси определялась, как Л = 100 -(И + 3), 96.

На основании математического моделирования были подобраны составы твердеющей смеси, обеспечивающие лучшие реологические и физико-механические показатели. В промышленных условиях Каульдин ского рудника апробирован состав закладочной смеси, состоящий из 90 кг негашёной молотой извести, 300 кг золы-унос, 720 кг лёссо!

о

и 530 л воды на I м° твердеющей смеси. Производственными эксперт ментами было подтверждено, что по истечение 28 суток закладочный массив приобретает прочность на одноосное сжатие в пределах 4,0 МПа, что удовлетворяет требованиям безопасности ведения горных работ (отклонёние не превысило 10%). Себестоимость I твердеющей закладочной смеси для условий Каульдинского рудника составила 3,74 руб, в то время, как себестоимость базового состава на основе цемента и хвостов обогащения составила 10,85 руб.

Опыт подземной разработки системой горизонтальных слоёв с закладкой показывает, что очистные работы на закладке или под ней начинают через 7 и более суток. Для повышения интенсивности отработки запасов блока необходима технология формирования искус

ственного массива, позволяющая в кратчайший срок производить очистные работы на закладке или под ней.

Автором разработана полураздельная технология возведения высокоплотного закладочного массива, отличающаяся послойным заполнением выработанного пространства твердеющим раствором (рис. 3,а) с последующим уплотнением, до начала его схватывания, сыпучим материалом - пустой горной породой от вскрышных или проходческих работ. Укладка и уплотнение сыпучего материала в растворном слое производится под действием силы тяжести самого сыпучего материала и самоходного погруз очно-транспортного оборудования. При этом сыпучий материал подают в выработанное пространство самоходным погрузочно-транспортным оборудованием с избытком, до образования насыпного слоя высотой не более трёх диаметров среднего куска (рис. 3,6).

Высота искусственного массива (Н), образованного полураздельным способом формирования, определяется по формуле:

Н = % + Н2, м, (3)

где Н^- высота растворного слоя, уплотнённого сыпучим материалом, м; р

Нт = —а-, м, ( 4 )

1 к-п

где к - высота слоя литого твердеющего раствора,м;

к - коэффициент раздвижки кусков сыпучего материала при его укладке в слое твердеющего раствора, принимается равным 1,1.»Л,3,

п - пустотность сыпучего закладочного материала, определяемая, как:

п = (I - Х).Ю0, % , (5)

где -у- насыпная плотность сыпучего материала, кг/ь?;

^ - истинная плотность в массиве сыпучего мате-

п

риала, кг/м .

Н2 - высота насыпного слоя, м.

При необходимости насыпной слой выравнивают с помощью погру-зочно-транспортной машины. Затем опять подают литой твердеющий раствор (рис. 3,в) на высоту(•&)> определяемую по формуле ( 6 ^уплотняют его сыпучим закладочным материалом и так далее, до под-кровельного слоя, который формируют так же.

- 14 -

11111111111111111111111111111 1111111111 111 I 11 111 ( I 111 111 , I

..............

V: • V,- '• у •• • V ■ »Х7%. '«У -'V • 'V . . V - • V •.' • •«•V-.- • у-. •' V*

'V/;..'V.'V.1 • ' * и= 4,0 1а -'З'-/.V:--V•..••у.--.

V, V.• V.' .у. ..у. у.^чд... у.. .V У<7.- \ V ■■■У-У.'.у,

///////////// /Т^Гч 11 п 11 11 I 11

I I I I / \ 11 I I ! I и 1.1 I I I I I 11 I I 111,

.'V.! • .у/'.'У ' -V'.'' '•У'А^-V V' " V ■ • .'у/'.У-

11 г .4'.° у ;

/////,///// ///////// П ////// / I 111-1 /1 /1 11 1111 I I 11 > I 1111 > 11

у.,а., чжу.-А\ -.ф = I 1Я1а->'.У. • .

Рис. 3. Технологическая схема полураздельного способа формирования искусственного массива:

I - изолирующая породная перемычка; 2 - слой свежеуложенного литого твердеющего раствора; 3 - насыпной слой пустой породы; 4 -шпуры; 5 - закладочный трубопровод; 6 - ПТМ; 7 и 8 - слои, сформированные литым и полураздельным способами соответственно.

- 15 -

* Т7ЛГ' ^ в

где Т - время начала схватывания твердеющего раствора, час;

Р3- производительность закладочного комплекса по литому твердеющему раствору, м^/час;

Р - скорость заполнения выработанного пространства сыпучим закладочным материалом- производительность погрузочно-транспортных машин, м^/час;

и и В - длина и ширина выработанного пространства, м.

Данная технология позволяет непрерывно производить закладочные и очистные работы на подэтажах при восходящем порядке выемки руды в блоке. Полураздельная технология1возведения высокоплотного искусственного массива была апробирована в промышленных условиях Каульдинского рудника при отработке опытного блока 614-616 по рудному телу (Р 2, Был сформирован закладочный массив плотностью 2300 кг/м^, прочностью на одноосное сжатие в возрасте 28 суток 1,0 МПа. При этом на I м^ закладочного массива расход твердеющего раствора составил 0,48 м^, пустых пород от проходческих работ - 0,9 м^. По сравнению с технологией закладки литой твердеющей смесью плотность массива увеличилась в 1,3 раза, усадочные деформации снизились более чем в 2 раза. Себестоимость формирования 1 нР искусственного массива составила 2,6? руб.

При нисходящем порядке выемки руды в блоке для сокращения технологического перерыва между закладочными и очистными работами предлагается использование в качестве заполнителя в твердеющих смесях пористые материалы, например, отвальные золошлаковые смеси Ангренской ГРЭС - до 600 кг/м3. При коэффициенте фильтрации 2,3... 3,2 м/(с-10"^)прочность закладочного массива высотой 3 м в суточном возрасте составила 27% от нормативной, что при использовании дополнительного временного крепления

(НДО в разбежку через 1,5 м) на Ангренском руднике при отработке опытного блока 23-24 позволило через сутки производить очистные работы под закладкой.

Разработанные технологические решения, включающие рассмотрен- • нне варианты многослойной одновременной раздельной выемки разюго вида руды в блоке при системе горизонтальных слоёв с твердеющей закладкой; бесцементные и малоцементные составы твердеющих смесей и полураздельный способ возведения высокоплотного закладочного массива на основе местных отходов производств и некондицион-

- 16 -

ного сырья, характеризуются снижением затрат на добычу, переработку рудного сырья и концентратов и снижением себестоимости выпускаемого металла.

Рассмотренные технологические решения были внедрены в условиях Ангренского и Каульдинского рудников. В результате чего интенсивность отработки запасов блока увеличилась в '¿...4 раза, себестоимость добычи I т руда снизилась на9,44...1Ь,22руб/т и почти на 8% снизилась себестоимость выпуска 1 г металла.

Экономический эффект от повышения концентрации горных работ в блоке определялся по методике проф., В.Р.Иметинова с учётом суммарных затрат:

2 с = Cj + с2 + Cg—— min , руб/т, ( 7 )

где Cj - стоимость закладку I \г выработанного пространства, руб/т;

С2 - экономический ущерб от потерь и разубоживания руды, руб/т;

Со- затраты, зависящие от концентрации горных работ, руб/т,

С3 . + Sil. . руб/T, ( 8 )

Кк Кк

где С0бщ.ц" обп1ие цеховые расходы, руб/т; Сц - цеховые расходы, руб/т; KR - коэффициент концентрации;

Kh-SbüL, (9)

¿бл

где Q^o6 - количество добытой руды из блока в единицу времени, т;

S(jj! ~ средняя площадь блока, м^, и составил 3,24...5,69 руб/т.

Суммарный экономический эффект от внедрения предложенных технологических решений составил 1987,0 тыс. руб.

Таким образом, предлагаемая технология может быть рекомендована для широкого применения на золотодобывающих предприятиях, разрабатывающих месторождения сложной морфологии.

Заключение

Ь диссертации дано новое решение актуальной для золотодобывающей промышленности научной задачи разработки золоторудных месторождении сложной морфологии с использованием технологии интенсивной раздельной и одновременной выемки руд.

- I? -

Основные выводы работы:

1. На основании результатов опытно-промышленных работ, проведенных на Ангренском и Северо-Енисейском золотодобывающих рудниках, разработаны требования к технологии интенсивной раздельной и одновременной выемки руд разного вида из золоторудных месторождений сложной морфологии. Установлено, что этим требованиям в полной мере отвечает система горизонтальных слоёв с твердеющей закладкой при многослойной одновременной отработке блоков.

2. Разработанная технология интенсивной раздельной выемки руд из золоторудных месторождений сложной морфологии характеризуется одновременной раздельной выемкой руд разного качества и одновременной многослойной отработкой блока системой горизонтальных слоёв с закладкой и позволяет в 2...4 раза повысить концентрацию горных работ и интенсивность выемки руд разного качества в блоке.

3. Определены горнотехнические требования к закладочному массиву при использовании технологии интенсивной раздельной и одновременной выемки руд разного вида. Так, для условий Ангренского рудника, прочность искусственного массива на одноосное сжатие в возрасте 26 суток составляет 3,0М1а, а для условий Каульдинского рудника - 4,0 Ша.

4. Обоснован выбор компонентов и разработаны оптимальные составы твердеющих смесей с использованием в качестве компонента вяжущего золы-унос:

- золошлаковые составы с расходом цемента 3...796, обеспечивающие прочность закладочного массива к 28 суткам 2,0...10,0 Ша и дальнейший рост прочности к году до 50$, имеющие коэффициент фильтрации Кф = 2,3...3,0 м/Сс-Ю"-3);

- бесцементные золошлаковые составы с прочностью 1,0...3,0 Ша, обеспечивающие коэффициент фильтрации Кф= 2,5...3,2 м/(с-Ю"^;

- составы на известковозольном вяжущем с использованием некондиционного активного заполнителя - лёссов, обеспечивающие прочность закладочного массива 1,0...8,0 Ша в 28 суточном возрасте.

5. Установлены аналитические зависимости прочности закладочного массива от соотношения расходов компонентов при значении критериев: Стьюдента Ь~ 2,042, Фишера Р^ = 1,77.

6. Разработана технология полураздельного способа формирования высокоплотного массива, позволяющая непрерывно, без технологических перерывов, связанных с набором нормативной прочности, производить очистные и закладочные работы при восходящем порядке ьы-

- 16 -

емки слоёв руды в блоке. При этом существенно повысилась концентрация горных работ, себестоимость возведения закладочного массива снизилась до 2,67 руб/м^ за счёт массовой утилизации отходов горного цеха и значительного, в два раза, уменьшения расхода литого твердеющего раствора на формирование I м^ искусственного массива.

7. Установлено, что технология полураздельного формирования высокоплотного искусственного массива позволяет в два раза уменьшить расход вяжущего при увеличении нормативной прочности массива на 18%. При этом плотность закладочного массива увеличивается на 30/», а усадочные деформации снижаются более чем в 2 раза.

8. Предложен способ подбора оптимального соотношения компонентов твердеющей закладочной смеси с использованием номограмм, е основу которых положены зависимости "смешанное вяжущее - норматив нал прочность - пористый или активный заполнитель".

9. Установлено, что при использовании в качестве заполнителя в твердеющей закладке золошлаковой отвальной смеси Ангренской ГРЗ коэффициент фильтрации, по сравнению с песчаногравийной смесью, увеличивается в 8...12 раз, что оказывает существенное влияние на продолжительность технологического перерыва между закладочными и очистными работами при нисходящем порядке выемки слоёв руды в блс ке и позволяет увеличить интенсивность очистной выемки.

10. Внедрение предложенных технологических решений осуществлено на золотодобывающих предприятиях: Ангренском и Каульдинском. Суммарный фактический экономический эффект составил 1987,0 тыс. рублей.

Основные положения диссертации отражены в следующих опубликс нных работах:

1.A. с. 1220270 СССР, МКИ4 Е 21 F 15/00. Состав закладочной смеси /Г.В.Аникина, А.П.Варсанов, И.Ю.Данилович. - Опубл. 15.03. 86, Бюл. Г 10.

2. А. с. 1454986 СССР, МКИ4 Е 21 F 15/00. Закладочная смесь /Г.В.Аникина, А.П.Варсанов, - Опубл. 30.01.69, Бюл. N'-1 4.

3. А. с. I469I84 СССР, МКИ4 Е 21 Р 15/00. Способ закладки bi работанного пространства /Г.В.Аникина, А.П.Варсанов. - Опубл. 30, 03.89, Бюл. К0 12.

4.Варсанов А.П. Эффективный вариант системы разработки горизонтальными слоями в нисходящем порядке с тгердеадщей закладкой //Проспект ВДНУ. СССР. - 1987.

5. Варсанов А.Г1. Совершенствование си* ; подземной разрабо'

- 19 -

ки золоторудных месторождений //Техника Севера. Геология. Физические процессы и технология горного производства. Физика и прикладная математика: Тез. докл. /У Республ. конф. молодых учёных и специалистов, посвящ. 60-летию присвоения комсомолу им. В.И. Ленина. Часть II. -Якутск: ЯФ СО АН СССР, 1584. - С.68.

6. Варсанов А.П. Механизированный вариант системы горизонтальных слоёв с твердеющей закладкой и использованием самоходного оборудования на Каульдинском руднике //Тез. докл. Всесоюзн. науч. -техн. конф. /Пути совершенствования закладочных работ на золотодобывающих рудниках. - Ереван: АрмНИПроцветмет, 1965. - С. 2728.

7. Барсанов А.П., Аникина Г.В. Перспективные закладочные смеси с использованием дешёвых вяжущих материалов для рудников ПО "Узбекзолото" //Тез. докл. Всесоюзн. науч.-техн. конф. /Пути совершенствования закладочных работ на золотодобывающих рудниках.

- Ереван: АрмНИПроцветмет, 1965. - С.28-29.

С. Варсанов А.П. Совершенствование технологических процессов добычи при слоевых системах разработки //Тез. докл. Всесоюзн. науч.-техн. конф. /Совершенствование подземной разработки рудных месторождений. - Ереван: АрмНИПроцветмет, 1986. - С.31.

9. Варсанов А.П. Высокоэффективная технология подземной раздельной добычи разносортных золотосодержащих руд //Тез. докл. Всесоюзн. науч.-техн. конф. /Совершенствование подземной разработки рудных месторождений. - Ереван: АрмНИПроцветмет, 1986. - С.31-32.