автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.02, диссертация на тему:Совершенствование технологии отработки мощных залежей камерными системами разработки с комбинированной закладкой

РЯВОРОНСКИа ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО 2ШУЕНИ гогшгадаыз ШСТШТ- ckrni)

На правах рукопнс-л КАЛИНИЧЕНКО Всзволсд Алексан^ро гтт

СОВШЕНСТВОНАШЕ ТЕХНОЛОГИ OTPАБОТОИ ю^ых ЗАЛИЕП КАШРННШ СИСТЕШУ РАЗРАБОТКИ С KctsimpOBAimli закладной

Специальность 05,15.02 -Подземная разргботгч

ЦвСТОрСЖДСНИЛ IKUeSlEOI ИСЕЭПСГГЯ

Авторафвра?

диссертации на соискшив ученой «апегс: кандидата г.охяэтгс:ж1 ияу::

Кривой Por-IS9I

Работа шяолнена в Криворожском ордена Трудового ^'.¿снсп Знзкени горнорудной института

. Научный руководитель -гендидез; технических наук, до'цзнт,- лауреат Государственной прс^кл УССР

ПЕТРЕНКО П.Л.

Офнршгышо оппонента:

доэтор тзхиичзских неук ХОМЯКОВ Б.И.

гмндддат гехшчзскнх наук ЧЕНШл А.Д,

• Ездуцсе предприятие - концерн "Укррудпром"

0£!31!ГВ СОСТОИТСЯ " "ерр/ра^Х 1992г. Б /4 V ш заседании специализированного совета Д-068,11.01 Кршоролского ордена Трудового Красного Знамени горнорудно ппеттута по адресу:

324027 г. Красой Рог, ул.ХХП партсьеода, II

С диссертацией ».¡окно ознакомиться б библиотеке инстат,

Автореферат разослан 1992

__ д

Учзшй секретаре —г-^Т..«'^,

спзциалиаировенного совета СпУСТОБ Г.Т.

сз-гля хлрд}ггее:лтилл г:лзо~;

лг.туз лъ\:оси>_tjgSo^ji. Окйэвкгя нгярашгекшки разпятк<х герлспудноЯ псс-г^вккогп з услоси^ порзхода я mesa фэр-: з-? гоояЯетадпзяяп предуот«отрно кирогоэ гпэдреытз каяоотход-

11 Оеост,:э.пдах просгесоз, обзспотосзспзп:

йэяясз к комплексное яспол^зогсчм'» пркродтпс рзсуреов, пспг>-чсс";-':: г.ям суг.-г.зтгтж'о cmrarrpsx сррдтоо создзГ5стп:то кэ с rr;vv.:rnjr;1 с

j :'.р-г;Й-г.сс.-> > сг'лп с роете.! подзеглой добют

к?лсзжлс руд к иэгнетатази^ этзр^итоз, расположенных на бол*>-lv.x глуилгзх, з зоны сд.-и;:с»г;!я пзпсдг.пт территории городспнг и протатлсигггдзг кзартолоо, сста которгл: подлежат охрзко, 3 ерлел с ог:;г: нл повестку дчя »стае* г.гпрос о необгодгаосгл еггмботж кесгорозденчя с остсглснеег; в вахтой поло иагду-кзпечкнх яззишов с Озлг.ксоег.-;:; оопосэгл нэ t чпез 50й от cJai;;; элпзеов кссгорсздск::я и нагятодптзд а недрах больгэго к0л!№зс?гз пустот, гроЭГТ?« ПОД2«И!Л«5 ГОрКГЛЯ УДарГГО С :;лЗ!.:о.:"яг:! обрузштга зонной поверхности. ЛяьтернзтавоЗ «сй технологии ЯЗЛвЗТСЙ ггпсш суц'зстеущга: скстс? разрсбст-«1 спетсмод с тдедоеацзв эакладкей гаработзккого прзсг(.."'-c?un, поззоляязях сохранят!» иенарупзгсай диешуэ посорх -ncc-гь з зонах огроботхгл рудкш: кестораздсвпЯ. Одазко прз отработке руд средней и кгсг.з средней цсшюстя наиболее остра сстзпт вопросы далькеЯшого удспзашгся азкяздпя, г.сасг^'л обрззем- за счет «авигт расхода та.'ти дорогостояща п дг^л-ц-иткнг гсягснзнгов кая цене«? и прпзозкгз язпеяптола. В то г.з срегля при тсхполсглчйской перзрзботпо мзгкетато^х iro'ip-ЦП'ТОК D С7Х0ДЦ горного ПрОЛЭЕОДСТПО 6ИДЯ0ТСЯ дОЛЬЕОЗ поля-

чество хвостов обогащения, прямекаипе тогорых в настояре»

иремя весьма ограничено. Крона ого го, при подзглноЛ о?рзбот~ ге мэсторсядош'П яэ дяешгуя логзрхтгаегь пздзэтея больпоз количестзз пустих пород, складируема;* ка ногах земелыкх угодьях, пригодгглг к лечьскохоэя^стгокноЗ и иноЯ обработке. Ссг.огтупнссгь излек'-ннгя факторов требует изыскания иоскх гисокозфТйктизгшх теяго-ггрий подБсаюЯ доботи железнчх рул с одкпррсмсннпЗ утмизэ.•;;;:>!! огаоп/jb горного производств«.

В сеяЪи с этим совершегеованио технологии отработки ^ол-ш. залежей начерккки системами разр&ботзд с I:оь:б-,?ш;ро• т-з.>,~ лон закладкой кеиер I г П очередей является актуальной задачей как с ириродоохрэникх псзкциП, так и с точки орегта ска-езгадс.затрат на ззгяодку и^:?«

' Ц"У?ь работе - пои-тгкке эффективности технологии подоег:-ко!1 доЗнчк пут©.? ут,икзоцки пустых пород от проходки гирабсю» и гостов обогатительных «{-абрйн при возведении иэкбинхрозаш&з псг.усстьютах мзссирог»

■ Основная изел работа за ¡отчается в испэльэоваши Э'*фокг--с;гп;сння нзедантршиЛ напрягений б отдельных узлах искусст¡к::-нэго мсссква и последуэгуяо равномерного их распределен,'.?. гл счет иуаисксилд г«'.игсэ щкоггсух закладочных структур дя?» фор-хмрзовгол усло^чивих искусственных целиков с понтаашик расх« --Iыт^уп;

ч-пгг: 1:;аг;..:ио автором:

- $вр№г*оьчш& и кскусотязнгах массивах подаюмшх кккс— кздухы&к проемов приводит к равномерному пероряспрэделенив 1'?пгг4т:е!глй, увслкчсюп податливости и повышена» устойчивости ьсяусст&еиш* цсллкоз •

- устоЯшгеосгь комбинированных массивов зз змеят от $?акка~ ютяа шетх свойств зькледэшшх материалов, топтаны V. струг-оурм податлпЕьгх олем-зкюв, а токке высоты их расположения. Установлено, что наибольшей устойчивость» обладают уассигы с податлиььши элекгиташ обоюдо^огнутой формы;

- сопротивление сдсму податливых элемснтэа ко хвостов обогедопил зависит от величины нагрузки, дейстгуЕ-я-Р т заи-дадощыГ; кг.сслг н геометрической структуры податливых элеме!!-■юг"

- устойчивость комбинированных искусственник клсашов с «п-катозгм заполнением ш«зр дробленой породой зависит от фнзк-

ко-^охскичосгах свойств апклодочшх материалов, объема породно?, отладки и структуру нзсуь;эго каркаса, Наибольшей устойчивостью обладает ячеистый несущий корме твердеющей закладки с заполнением ячее:: дробленой пустой породой.

Достоверность нпучшх пелоаекий, выводов и рекомендаций обоснована псименекиом современных методов ыатенатичсской статистики и пядкировенпя ипогефчкториых экспериментов; объемом дсборзторгзсс и численных методов исследований, достаточна! 'ДЛЯ того, чтобы с вероятностью 0,9 отклонения резуль-

тйтов не превысили 15?; удовлетворительной сходимостью теоретических и экспериментальных данных (погрешность Т5$).

Практическая ценность работа заключается п тем, что создана п научно обоснована шсокоэЗфзктиБНая технология обработки месторождений камерными системами разработки с всибя-нированной закладной, обеспечивакг^П утилизация отг:эдои обо-

i ;Ц'1!!И.1 И ПУСТЫХ ПОрОД ОТ ПрОХОДКИ И;фВб0Т0К.

Результата работы могут быть использованы научно-нсслэ-довотельскими институтами, проектными и конструкторскими • организациями я горнорудной предприятиями страны при разработке месторождений с закладкой выработанного пространства.

Реализацияiработы. На основе рекомендаций диссертационной работы разработаны "Типовые паспорта технологии отработ-Ю1 мощных наклонных залежей системам! разработки с частичной закладкой камер пустыми породами", Кривой Рог,1987 г, утвержденные ГШ "Укрглавруда"; " Типовые паспорта технологии отработки железных руд камерными системами разработки с комбинированной закладкой очистного пространства и смещением выпускных горизонтов ка половину высоты каперы", утверядек-.ные ГПО "Шруда", Кривой Рог, 1989 г.

Результаты исследований заложены в "Проект отработки, опытно-промышленного участка в осях 80к-90к I железистого горизонта в этаже {-300) * (-380) м и.Гигант" РУ им.Дзерзин-ского с частичной закладкой очистного пространства камер 1 очереди пустыми породами" (чертежи Д-88-63, Д-88-64). Экоио-. мический эффект от Енедрения рекомендуемой технологии на руднике ин.Дээрлзшского составил к настоящему времени 14,2 тыс. РУ<5.

Внэдрнние разработанных на основе диссертационной работы проектных решений обеспечивает зконошческийэффект в размера 185,6 тыс.рублей.

Апробация работы. Основные положения и результата диссертационной работы докладывались на научно-технических конференциях КГРИ (г.Кривой Рог, I986-I99I гг.), на 111 Всесоюзной конференции молодых ученых "Повшение эффективности горного производства (г.Свардловск, 1986г.), республиканской научно-практической конференции "Охрана недр и оярузаюцвй прнродНо'! среды на основе комплексного использования минерального . сырья и ресурсосберегающих горних технологий" (г.Усть-Кацсно-

гсрсн, 1959г.), ВсесовгисП пг/тно-то^^чесзюй ,кок£>срскц:п "Теория и практика проектирования,. строительства и зксги.у.;--гадил шсокопроизводагелькшс ¡-удпикоэ" (i .¡.!ос::гй,

ICSCr.).

Публикации. По темо диссертационной работы опубликовано 5 стагей ц I авторское свидетельство.

Объем работ;:. Диссертационная работа состбит из введения, четырех глав и заключения, содерг.сит 127 страниц машинописного текста, 36 рисунков, б таблиц, список исцользовашшй литературы из 112 наименований и приложений.

Диссертация выполнялась в соответствии с темами : "Иссле-довсяие и разработка технологических схем отработки залежей богатых руд с комбинированной закладкой11 и "Разработать и внедрить высокоэффективную технологи» подзе^ой разработки поцгше наклонных эалезей крепких магиетитовых кварцитов с ч&спиной закладкой очистного пространства пустьыи породой»», оббепйтавающей погизакио производительности и улучиение са-клорио-гягиггогаасккх условий труда", выполненной по сос -ваахенка ГАНГ СССР в соответствии с республиканской прог -рх^оп ra.oa.oi.o3.

СОДЕШНИЗ • РАБОТЫ

¡Эффективность систем разработки с комбинированной закладкой во иногсы зависит от затрат на закладочные материалы, 15 качества которых широко используются отходы горного нроиз-. шдствг; Вопросам совершенствования технологии разработки и обоснования параметров закладочных работ посвященп работы шогих советских ученых - Д.М.Бронникова, О.А.Байконурова, В.П.Волощенко, Ц.Н.Цыгалова, В.П.Кравченко, В.В.Куликова, А,Р,Чзрнеико, А.А.Требукова, В.И.Хомякова, Ю.А.Рыжкова, Т.Т, ®аустова и других. Ими достаточно глубоко освещена проблема снижения вредного воздействия горного производства на окрупашую среду, выявлены перспективные технологии отработки месторождений с частичным заполнением камер дроблеными пустили породами, хвостами обогатительных фабрик или другими ',:нортнш.м заполнителями. Выполнено большое количество исследований по определению устойчивости комбинированных искус-

о

ственгах пассивов с раанопрочнкми закладочиси слоям» в зависимости от '^изит-моханических свойстз исходных иатериатов. Известны теоретические и экспериментальные работы по обоснованию параметров слабых низкопрочннх испусственк.гх прослоев, однако, практически но проводились работа по исследованию податливых элементов, состоящих из сухих или зла'лшх фрЕкций мелкозернистых сыпучих материалов различных геометрических структур. Кроме этого, известные методики служат для расчета параметров раэнопрочшх слоистых мзссизов з номерах второй оипррди, закладочный массив которых не имеет обнажений и находится в условиях объемного сжатия, и абсолютно непригодна для расчета комбинированных оа^ладочшх структур первичных камер, выполняющих несущие функции и млеющих вертикально обнажения при отработке камер 1 очереди.

Известные исследования комбинированных закл'.дочтах массивов с частичным заполнением камер пустнкя породил! достаточно полно освещают вгкяше исходного поля напряжений, фгая-ко-механических свойств закладочных материалов и партаэтров несущего каркаса твердеющей .закладки на устойчивость искусственного массива. Цзлнй ряд исследователей отазчоог наличие расслоения породной массы по крупности е процесса её подачи з очистное пространство, в результате чего крупше куски скатываются :с границам ¿'Армируемого искусствзгшого массива. Однако данные исследования выполнялись либо для слепых зале--' те Я, либо для кокер П очезеда, либо для емоиэх систем разработки , что предполагало искляченкэ зоэиолмостн образования обнажения закладочного пассива и кап следствие - проишшоБе-¡гие кусков породной мэсси в соседней очистное пространство. Кроме этого, отсутствует нетодики по определении устойчивости комбинированных искусственна:* целиков I очереди при на -мерных системах разработки, г. как следствие - отсутствие высокоэффективных технологий отрэботгз! заланей с комбинированной закладкой псриичтагх яамэр.

Тага:?« образом, б настоящей работе в соответствии с изложенным, рггадтсд слздувциэ задачи:

- исследование влияния физико-механических свойств закладочных материалов, толщины и структуру податлигах олемен-тов, а также вызоти их расположения на характер перераспределения напряжений в слоислис искусственных целиках камер I очередк;

- исследование влияния физико-механических свойств дробленых пустых пород и объема несущего каркаса на изменение коэффициента устойчибости комбинированного искусственного массива первиадос камер $

" „ г разработка высокоэффективной технологии очистной выемки я последующей закладки камер при отработке мощных залежей кямерныки системами разработки с комбинированной закладкой.

Основными методами исследований ввились теоретические (расчетные) исследования и лабораторные эксперименты на моделях из эквивалентных материалов.

< При расчете напряженно-деформированного состояния массива значительное внимание уделялось учету проявления структурных особенностей массива в его деформационных и прочностных свойствах, технологической последовательности горных работ. С улетом характера задачи величина искомых напряжений и деформаций определяется следующими выражениями:

т.е.„дополнительные напряжения.

Расчеты производились на языке РВЦГДАМ -1У в ОС ЕС на ЭВМ ЕС-106Г.

Предлагаемая последовательность расчетов напряженно-деформированного состояния позволяет, допустив небольшую погрешность, существенно,'упросткть учет реологических свойств массива ^горных пород и закладки. Значения их деформационных характеристик принимаются с учетом технологического этапа и

при /с < t < te *

мации после проведения зак-

ладочного цикла ( Aftf) ) ; "

проме:ш отработки участка.

. Числоккна исследования ксиЗинировонных закладочгак наЬса-еов проведены для двух групп нзтаозкциогрпвс ззвледочнях сгруя-тур, првдстовлшвщих собсЯ соотвотетвсши сочетание понояиткиг искусственных элементов с гадрамкодсвнии податливя« азоты и ковдюзкцпо несущего монолитного искусственного карязса с вяточенияии дробленых пустых пород» *

Для идентичного сравнения различных цоделей первоначально исследовался ыонолихннй искусстесший кассив, Анализ распределения глашта .каксикаяызк (з{ " и гдавшх ш«тыальних-(5^. напряжений в однородной ионолитноа целико позволил утпзргдать,' что наибольшая абсолютной величины напряжения достигаог а точках контакта, горного и искусственного массива, наг.одпцихся вблизи углов искусственного целика со сторона отработанного пространства очистной кемзра. Появледаз значительных «аксиальных напряжений (3/ объяснязтся тем, что поперечной деформации искусственного массива препятствует его цесткея связь с потолочиной, а воэкогность перемещения точэя потолочины гордого массива в горизонтальном поправками!•ограничена, слодоса-телтлю, цзлик, взаимодействуя с потолочиной, подвергаемся действ® сяшаицих иопрлкониП. Окимазкцив напряжения распространяйся от контакта к центру целика, в результата чего под дсйстБаеы продольных деформаций его боковая поверхность становится выпуклой и в центральной части цолика появляются растягивающие напряжения . Напряжения г.е (гьг

в этом случае на границах целика уменьшаются и их абсолютное значение несколько увеличивается к центру целика.

Для снижения концентраций абсолютных значений гловьих максимальных и минимальных напряжений в отдельных узлах, предотвращения больших напряжений растшания и появления выпуклых участков предложены следующие варианты шгпознционнах закладочных структур:

I/ искусство.'«,>нЯ целик с горизонтальны» гидравличэсгаш податливым прослойкам } 2/ закладочный массив с податливш слоем сбспдсшетукяой форт,' 3/ искусственны? целик с податлявну слоем обоодовогнутой форма. Для идентичного сравнения различных моделей визсто абсолптной величины напряжения принималось отношение действующего о денной точке напряжения к напрклзниа в нетронутом массива на горизонте заложения камер*

•Анализ распределения главных максимальных <су и циника»-» ¡шх напряжений в целике с горизонтальным податливым

прослойкой позволил утеаржда^ь, что 'изменения в распределении напряжений, по среекгнаа с однородными* целиками, наблюдается в основном б области, примыкающей к прослойку. Так, например, напряжения net контакту целика с прослойком

распределяется более ралноыерко, чем в однородном целике. Крсыз отзго, избладБютсг некоторые снюкония концентрация йапрягена& ь угпоеыз: участках целика. Вероятно, прослоек выполилэг роль более иягяой прокладки, выравнивающей напря-кения. Отрицательный моментом получениях результатов можно считать польлеше касательных напряжений б податливом

слое, величина которых при определенных нагрузках может превысить сопротивление материала на сдвиг, что приведет к появлении плоскостей скольжения, сопутствую??!« расруаени.и искусственногс массива. С цепью снижения касательных напряжений в подаглиаи прослойках бил предлскен вариант нароваиного искусственного массива с юдатмеш слоса ойсл-довогнутой форш, в которое верхняя и нитаяя образувц;-.и податливого прослок шаит nporv.6 от флангов к центру целика, равшй углу растекания закладочных смесей в естественных условия)"..

Анализ главных напряжений 'G, и Gr в цзлике с обоа довогнутын податливым слоем показал практически идентичны;: характер их распределения относительно искусственного цели:-с горнзонталы-шы податливый слоем. Подтвердилось выдвинуто предположение о снижении абсолютная величин касательных нал ргахений 6iy по сравнению с цаеешьои, разделенным горизонтальны:; лодатлиши слоем. Третий вариант с пэдатли£ш слое;.: обоюдовшту&лой iopiaj характеризовался аналогичный с рсспре делением гаавкцх напряжений'G^ и 61 и, 'пржериосредни:.: значениями касательных напряжений G^y , Следовательно, шиболыгуд ценность для данной работы представляют искусственные массивы с податливыми элементами обоюдовогнутой форш, Установлена, что устойчивость целика будет такие г .и сить от ьовдеости податливых ял еж: ¡г о а 17)и , их количеств: Q , высоты рясполсяепия , а также физико-механичес-mix свойств материала твердеющей закладки Е} и прослойка

£„ - Зависимость когффиг/дента устойчивости комбииирс-«анного искусственного массива с податливым прослооы от основных влияниях факторов, определенная па методике И.Н. Протодьяконева имеет вид

bv.iioль®с.о вяшнпда аз уетейтапость хс.-гбткрэпашого acsyc-с?%:иогэ ачссиза с податливей аросаооя оказывает толщ'лна гзд-рдазичесхогз подэтхкглго оязизпта, далгэ по убыешцяВ, сукггпршгй с0ъег1 подмтлмг.'-г.с просяогз, снсога их раеполохоккя и огг.о~-з:~-л г одухс,! упругеми таэрцяяюЯ яа',следкч я инертного наторкало по-дотякецх олеизн?са. Так ззмгзкнао отаоззшш ¡»дулей ynjjyracsu таердзыцеП ззкдэдгл и податлазого riatepacuta е 0,005 да 0,4 прлводиу к увеяячаняа устойчивое«» ксийзяроэги-

:=ого «скусстпгкюго массива на В?» П,ь. Эго обусловлено с:гпо-шя: гасзтгяыггх птлряз&зс*, sosinmeapix з содагаясси елеиснтз с г.: 13:••.•.•..; :гаду.шы упругса-пи

Расг.олозеннз податливого слол блкгз к вертикальной грзшцэ мсяусстгзтпгаго целка* с горнх;л ь-ссоивоа приводит к зозраетшгя когф&изшта yci'oteBocris ксмпозп^онаого загкздоедого гдсскга, }'вэл:гс2ше го^фщиеага ус?оЛчг.«>с7а обус-'.о:ае;:о перераофод&явкяеа

с уваовах уч-асткоп ггсиуествэшгого массива рав?ю:лрло по i^cstty сечез-по. Поскольку глигнзз одного податхисого елжсига «о пзрвресярз^зяекиа. вепвягзЬвЯ к'лезт огршЕченкьЯ характер, ргкоязадуется применять посеочько подпилят влзисИФов идемте^-кой структура.

Однако увэлу.чеаиа су:каршго -обьгмп податливого матарягва з соябиинрэганяси искусственном ксссиво при неизнзнгся шкяо-улгв: остальных фзетороп оказывает обратно пропорциональное влияние на велцчшу коэффициента устойчивости. Увояичегай данного параметра с 5 до 85 $ приводят к антенна косффициеита ycToßtosBocm при толста податлявого слоя =0,016 Hfi з 1,4 разп, при * 0,05 //4< - в 1,8 f-naa, прч ГПСЛ =0,СВЗ -в 2,5 раза (гдз /Д - внсога цзлика), Слэдовательно, топцииа податливого слоя залает предельное оптимальной '

Анализ зависиюсги коэффициента устойчивости о? тоглглга податливого слоя позволяет сделать следующие вавода. Уасзнчзшэ толцмны податливого слоя Л7мдо 0,03 (гдэ - Ни зысотп целика) приводит к уменьшение косффициента- устойчивости в. пределах В-;- 12 %. Дальнейшее увеличзннэ толцяны ело л (с 0,03 Ни до 0,074 Цл ) приводят к уиеньганка коэффициента устойчиво ста исг.усс.тлопиогс массива на 22 * '¿(j%. Полученная закономерность объясняется существующей предельной оптимальной толциной пода'г-лявого слоя, как помоя али проведенные эксперименты, данная предельная оитикальнгя толе^но податливого элеглента зовнеит о?

угла растокагмг гидраатического твердеющего и инертного натвргпяз.

При этом условии в податливом гидравлическом элементе значения касательных напряжен^ не превышали значений сопротивления сдвигу податливого материала и целик находился в устойчивом состоянии.

При исследовании устойчивости ячеистого несущего каркаса евордещей закладки с заполнением ячеек дробленой пустой породой . . использовался метод математического моделирования, при котором значения влиявших факторов изменяли в пределах величин, наиболее характерных для аналогичных технологий формирование, искусственных целиков . В результате математического моделирования по методика М.И, Протодьяконова получена зависимость устойчивости искусственного массива от влияющих факторов, вдрокекшя функцией:

где д - объем дробленой пустой породы, % ;

; £тР " соответственно модули упругости твердеющей зшашдки и дробленой пустой порода.

Анализ данной зависимости Показывает, что увеличение объема породной закладки до 6+105» практически не сказывается на устойчивости искусственного массива. Увеличение обгема породной закладки свыше 10$ приводит к унижению устойчивости искусственного Целика, причем при дальнейшем увеличении обгема пустой порода данная зависимость приобретает ярко выраженный крутопадаощий характер кривой. Так, например, при увеличении породного заполнителя с 0 до 10% коэффициент устойчивости снижается в 1,05+ 1,1 раза, а яри'увеличении объема пустой породы с -10 до коэффициент устойчивости снижается в 1,5 раза. Полученные данные объясняются тем, что_ при прочих равных условиях увеличение обгема породного заполнителя приводит к соответствующему уменьшению объема несущего каркаса, и как следствие - увеличение в'нем разрушающих напряжений. Прочность зйк-г.адочного массива нарушается, если возникающие в нем касательные напряжения превышают предельное сопротивление материала сдвигу, в результате чего образуются опасные поверхности скольжения. Поэтому при расчетах устойчивости слоистых закладочных массивов ь качестве прочностных характеристик принимают угол внутреннего трения и удельное сцепление материала податливого элемента.

Для определения основных характеристик сопротивления закладочных материалов сдвигу использовали метод прямого среза материала по фиксированной плоскости при помощи прибора ГТП-30 и лабораторные исследования по методике ИГД ии.Ско-чинского. На основании выполненных исследований были получены зависимости угла внутреннего трения " Ч " сцепления "С " от вертикальной нормальной нагрузки " Р имещие вид:

мы

>¿-30.836 . С* 0.02!С

Лабораторные опыта выполнялись на моделях из эквивалентных материалов, в качестве которых использовались обезвоженные пламы фракции 0,05»- 0,75 мм обогатителькэй фабрики 73 им.Дзержинского в смеси с техническим парафином.

Нагружение исследуемых комбинированных искусственных массивов производили на прессе до полного их разрушения. Распределение нагрузок и динамика нагружений искусственных целиков фиксировалась тенэвметрическими датчиками, которые равномерно укладывались в массив по мере его возведения. В . процессе опытов проводились визуальные наблюдения за процессом развития трещин. Данные лабораторные иослздований позволили построить график зависимости разрушающей нагрузки от объема сухой породной закладки для условий ГУ им.Дзеряинс-кого. Предяозгзнный график описывается функцией вида:

РАЗ*

где Р" -разрушающая. нагрузка, МПа;

¿1 -объем сухо?, породной закладки,

Зависимость разрушающей нагрузки от суммарного объема инертного материала податливых элементов для оптимальной мощности податливых прослойков описывается уравнением вида:

где ■ & - обгем податлирых прослойков, %,.

Для коснеете Л, превышающих оптимальные, искомая функция имеет вид-:

р^Л• 0.ЯЗ. //V'<<5Т™*

1Р

где £ - сопротивление материала слоев на сдвиг, МЯа.

Сопоставление результатов лабораторных исследований и математического моделирования показывают, что они имеют хоропув сходность, Величина критерия Фипера составляет в сроднен 1,35-$-'1,45, в то время, как максимально допустимая величина данного' критерия в рассматриваемом случае для 95 % надежности 'пртз-тяемой гипотезы составляет 1,55.

Д1Л комплексной оптимизации параметров камерных систеы разработки с композиционными закладочными структурами осуществлена формализация стоимостных параметров закладочных работ. С этой цзльо ршробогвн алгоритм, который включает ввод исходной информации; тачисление допустимых обнажений; вычисление необходи-• кой прочности закладки; варьирование параметрио в исследуемом диапазоне в соответствии с используемым методом оптимизации; определение стоимости закладочных работ; определение величин« . приведенных затрат; оценку степени приближения к оптимуму и, . при необходимости, коррекцию шага перебора; выдачу, на печать устаноЕлеишх' оптимальных значений.

На основании выполненных исследований предлозены следую-ц::п технологии отработки мощных залс-ей камерными системами раэргботта: 1-е к с м б и ик ро б а ни о й закладкой камер несущими к податливыми закладочными алиментами (рис.1); Л - с частичной ячеистой закладкой камер пусгши породами (рис.2); 13 - с ограж-дзверем целиками и комбинированной закладкой камер. Мощные кожонные а кругопядавщие салсдн отрабатываются в две стадии: ьначапе камеры перво1 очереди, затем оставленные ыезду ними целим (камеру второй биэреди). Сущность рекомендуемой технологии заключается в отбойке комплектов сквагин на вертикальную компенсационную щель, таттуске-отбитой рудной массы через выпускные выработки приемного горизонта и комбинированной закладки отработанной камера, закладочными смесями. Вторичная камера отрабатывается после того, как смежные с ней первичные хомеры отработаны и заполнена закладкой, которая рте набрало необходимый предел прочности.

Закладочные работа в блоке начинают после полной отработки камера I очереди и включают в себя: цикл подготовительных работ (строительство перемычек, монтирование заклвцочных трубопроводов) , непосредственно закладка камер и последующее овполнание ьоздудамх промежутков. Дгся формирования устойчивого днища камор ч обеспечения устойчивости кровли ннжележявдх

/

.«И|1|1г5

\в

Г

, Л / А ¡VII/

5-__)_

;Г--1

I_.

!—!

Р-лсЛ. Технологии отработки коз^шх залезай с-лстеуа^'л разработки с кс^бинироваиноП закладкой какэр иесуц?.:.<:1 и податлис^л! закладочкши злемеитсгга

1 I/ I I

11 /

(¿¿I ||

а,.

х"......я "—у

/

^ г»

Ж Ж

с У к-ттг-. ^-п*

и

ОС

П

7* Н гг

8

Рис.2. Технологии отработки мощных залеяей' системам разработки с частичной закладкой канер пустыни породами

кгщер днище отработанных о'локов зечолк.мот' твердеющей смесью с повышенной прочностью. Залолнвдкс шдар прокэйодят по зь::~ дздоч:шы скважинам, пробуренным из загадочных выработок верхнего закладочного горизонта по обеим границам камеры. Эормиро-вание гидравлического податливого слоя еыполшеот путем подачи гидравлического инертного материала на несущий элемент твердеющей закладки после её предварительного схватывания 1рис.1), Аналогично форшруют конус пустой породы путем подачи её по восстающему, пройденному в камеру с вышележащего закладочного горизонта (рис.2). Далее формируют следующий элемент твердеющей аевлаДки с повторением закладочных циклов до полного заполнения выработанного пространства.

Закладка камер П очереди производится инертным заполнителем или твердеющей закладкой пониженной прочности, кроме слоя в основании камера, который заполняется твердеющей закладкой повышенной прочности.

На основании результатов исследований и оптимизации параметров очистной выемки разработаны типовые паспорта камерных систем разработки, утвержденные ГПО "Укрглавруда" и разработан проект отработки опытно-промышленного участка ш.Гигант Ш им. Дзержинского.

ЗАКЛШЕЩЕ

_ 'Б диссертационной работе дано новое решение актуально^ для горнорудной промышленности задачи совершенствования технологии отработки мощных залежей системами разработки с комбинированной закладкой камер, позволяющей утилизировать отхода горного производства.

Оснопшё научные и практические результаты работы заключаются, в следующем:

, 1. Аналитическими исследованиями напряженно-дефорыирован-ийго состояния массива установлено, что прочность искусственных целиков с достаточной для практики точностью можно описать аналитическим критерием Мора. Коэффициент устойчивости комбинированного искусственного массива определяется как отношение аналитического критерия Мора монолитной закладки к соответствующему критерию комбинированного искусственного массива.

с. По д-ачяум »¡•»текэти^осгого модяяироврния напряжзнно-дефор-

5".:гозчиногг> сякодаи гассйз2 гдарлеча закономерности изменения I <!Г'гГфи:Л!!г;;та уст :Лтивоспг птчнирсганного искусственного целика !>:• яс<содног-> дапрстечигог) густодтоя рудного массива, ф»зико-

стопстз исход»« зп'зедочних ксмпоьентов н гескзт-р'./'г::г.:х пиря-.о'.-р -ь иаусстг^чч'.'х ксклозиционгсдс структур.

} сспнгют^чо, что оптнчячьнап тоятлнз родзтлитазс низкоиодуяъ-Ь'.с; »з-илнюл нэ/.оччтс* к даделгл- ¡Т1а.пт - 0,01 0,03 Нн . У-еличс-шг м;>снос1-1 подэглчг.х тегсго"» до №си= 0,03*0,07/4 П;..-.(ЛДИТ К СН;,.:':.'"Г.;-'1 К0»5Г'1№ У%~? ксмбинкросшагж

«окуостзочпдас коссяюз кг 4^23«, Дмькейкс увеличение моцрюсти н.(з'- смодулы' >:?дг, тли ггзс глаиенгоз приводят к рэзксму «аглгс® и-'су.чгй спосо,>-:тт:>. кт*„':чг'Гоп?п~«х покусстгегаадс «оссивов.

о., лсс.-г^зг.'«:'!!,-. л и натэ-лзтических ¡.'оделнро-

рзгл'м снгвл-.-.ч лоста глирлш фюакэ-иясзничвскаг

сгэ;:гге гсхо-л-и )-.'"-~!оге!;тоо ко.ч<$".;гфзга1тсЯ закладка на харзк-ггр »-азрупсл:'.-! гопоз:«л'онких иск-.зстг.еншх массясоа. Разрушен::« ко:■ -■..<•!.гро~г*:-г»-.г-о фичстзгу т.'сс^'л , а тп\т.з кемм&ояогзг»: л с тззрпея^оЯ зз:слгд.".:1 и

'ГЗта^/ЛЬКЧ"«! ИИер1ГО?С1 ПрОСЗОЖЯ ОЯТХУЗЛШОЛ ТОЛ-^ :'•!'■! />7,; :.-С:!С.<ОЛ;:Г ПО ¿ИЛГОТШЫОД плоскостям, состоа-

л;'.*с гориэоч»гл:-нэ!': угол = 45 + й/^; • Рззругениз г.салооационкьг зчгсадочв&х структур с нощностыэ подотллпк оле-е-'^кгог 17}ся>/Хэут ¡гъксходит путей сдгмга гоислтлг: гяз;:сятов

ээкладг-л го плоскости податливого злс;.,еч,гэ в старо'?/ очистного простгпьгтп, Еатечинг рззруозгзз;ей нагрузки, з донном случае, зависит от сдзягозшс характеристик инертного материслз, податлпз;« элгсектсз.

4» Вулзл?лн оаконеясрносгл злятаг.ш гкдраззичзеетс ясдатлп-сих олечеитоз го кз.чопеиие ос"зго давления гагсгад?« на д?ще камер. Установлено, что при ¡грэслоГлю.м заполнении ка^ер; величина ляязездя пропорциональна ^Н до а;сотн формирования иерсого податливого элемента, за те: 5 а<5солют<зя величина давления практически стабилизируется.

5, Продяоаеиз методика епрэделсшя необходимой прочкоск: комбинированного ааглсдочнсго массипа с учетом оптимального ой^а ивертнк;: вглечшчй для различных горно-геологических условий, ймгюлн?«12.?ли по ¡грлтерто минимума приведенных затрат очтимкзоционгаш рос*»тайи установлены закснокерносги иом^нетш

1С

прочности гйсрдохг.:,ой ааклэдгЗ! и коэффициента устойчивости искус-стгошого массива, обоспечиьа«чие •напболыцую эффективность закладочных работ. Усыновлено, что в условиях отработки запасов иагнештовцх -кварц* точ НУ им.Дзэрстшского системами разработки с ко.у5к/шрованной закладкой, оптимальный объем породных ветс-чаяий,. п'о данному критерию составляет = 14* 16$, при пр;;~ конении хвостов обогаацзнил = 16s- 18

б. По'результатам выполненных исследований разработала паспорта технологий отработки мощных залежей с комбинированной закладной очистного пространства, утверзденные НЮ "Укрруда® к ГПО ,:й.;рудая, к гсодчгшше в проект отработка кзс-£."От,опдаа::я «агнститсшх кварцитов КГ им, Дзержинского.

&ко1:о1г.;Ч'Эскйй эффект от внедрен,«; рекомендуемой технологии ка руднике ки.Дзеркинского составил 14,2 тыс.руб. 5коно:.:/чоскггГ: еф^.зкт or внедрения типовых паспортов при тодово»: обт>е\;з добычи I клн.т составляет 185,6 тис.руб.

Оекоюмз положение диссертации опубликованы в еиедуачкх pruioií:.-:

1, Потренхо Я,Д., Калиничзнко В.А., Логачзв Е.К, Ресурсз-сосрзга.'сязя технология обработки рудных галерей cuctoiîmi разработка с частичной закладкой камер пусты.«: породам; /3 ш. : Охрана кадр и огеружагцей природной среды на основе комплексного псяэйьзозеадя тгергиьного сырья и рзсурсосберегаз^зй технологии. ÏGô.pccn. науч.-гтракт.конф.-Уcri-HaMeKoropc:c,IS39.f-C. 67-69.

2. Изтод:п:5 юОора и формирования составов сносей для моделирования на гквивапен'лс« материалах /Петренко Л.Д. »Деркач А.П., Кеглиичснш B.A«, Логачев Е.И. : Кривей Рог,1989-9с~Дегс.в 7кпНШ!НГЙ 13.70.69 & 2204-SIÍ89.

• 3. Технология везведшшл комбинированных заклэдочних кассн-сов / Вагранке ¡Т.Д., Капшгачекко З.А., Логачеп E.H. В л;.: Теория и практика проектирования, строительства и эксплуатации шсзЕопроизводительныг подзгмшх рудниковгТаз.додагадов Бсесова-ïioù кау-г, -теш,конф,-М.-КГЙ,I09O. -С.66-67,

4. Взсурсосберсгакцая технология отработки «1всторзздгн«й с частичкой закладкой отработааььк камор отвальными породами /Лзтрзякс П.Д,,Ксяишченко В.Л., Логачев Е.И.В кн. {Теория и ираптиЕса яроегсткроьашш, строительства и эксплуатации высоко-пр№даодягоды:гае подзё1«кх рудникоггТэз..цоклздов Всесоюзной

1990.. -C.I53-J 54.

г?

5. Технология подземной отрсботки ззхеяи з борту карьера с частичной закладкой кгагер породами зскрпгк /Пзтр<::!"о П.Д., Калиниченко 3.А.,. В гл.: СоЕорленствоЕзние хсютехсисй (открыто-подземной) разработки рудных :«остсру,тдениП:Тез. докладов нэуч.-техн.семппрэ,-Кривой Рог,¡990.-?0 с.

У.

Сспс-зтелъ ¡Г-.тгггапгэ З.Л.

г.Кривой Рог, ул.ПП п'ртсъезда, II РТП КГРЛ зэк.ь-б, т.-гал 120 зкз. подписано к тчати 10.01.19Э2г.о5г?и I п..-.