Обоснование параметров системы с взрыводоставкой руды для разработки мощных наклонных залежей применительно к условиям Малеевского рудника АО «Казцинк»

Опыт освоения рудных месторождений полезных ископаемых позволяет говорить об ухудшении условий разработки, снижении содержания металла в руде, сокращении значительной части легкодоступных запасов и.т.д. Все это усугубляется нестабильностью цен на рынках сбыта и ростом издержек производства, что предъявляет новые требования к полноте извлечения и безопасности очистных работ. При этом все более существенную роль играет уровень затрат на добычу исходного минерального сырья.

Перспективным направлением в повышении эффективности работы рудника является применение новой технологии, позволяющей увеличить производительность и концентрацию работ, снизить потери и затраты при добыче.

Современное состояние работ на предприятии, при выемке запасов мощных наклонных месторождений полиметаллических руд, имеет ряд недостатков (снижение производительности при очистной выемке, увеличение • > • потерь, затрат на материалы и.т.д.). Большая часть залежей Малеевского рудника с углом падения менее 50°, отрабатывается камерными системами с отбойкой на плоское днище. При этом работа в открытой камере разрешена только для техники с дистанционным управлением, а на днище камеры, при значительной ее длине, теряется большое количество богатой руды.

Как показывает исследование отечественного и зарубежного опыта, а так же исходя из специфики горно-геологических и горнотехнических условий, интенсификации и повышения эффективности работ можно добиться использованием кинетической энергии взрыва при очистных работах.

Анализ применения камерных систем разработки и доставкой руды с помощью кинетической энергии взрыва показал, что применение данной технологии позволяет использовать высокопроизводительную самоходную технику, обеспечить безопасность ведения очистных работ, улучшить параметры отбойки, повысить технико-экономические показатели. Увязка всех факторов, влияющих на эффективность взрыводоставки, позволяет совершенствовать, как отдельные элементы, так и технологию в целом. Важной задачей следует отметить оценку горно-геологических и горно-технических условий, ввиду противоречивости их влияния. Поэтому, для определения оптимальных параметров системы разработки, необходимо обеспечить проведение промышленного эксперимента, физического и экономико-математического моделирования и теоретических исследований, позволяющих установить взаимосвязь между процессами.

Системы разработки с взрыводоставкой руды позволят решить поставленную задачу при небольших инвестициях, как на базе применяемых камерных систем, так и в виде нового варианта разработки наклонных мощных залежей с последующей закладкой выработанного пространства.

Решению задачи повышения эффективности взрыводоставки руды посвящены работы: М. И. Агошкова, Д. М. Бронникова, Д. Р. Каплунова, А. В. Балдина, А. В. Будько, Л. И. Бурцева, В. Р. Именитова, Г. Н. Медведева, В. В. Михайлова, Г. И Покровского, Б. У. Раскильдинова, А. А. Фаткулина, В. А. Филиппова, В. А. Щелканова и др.

Предложены различные варианты по интенсификации процессов добычи, путем использования кинетической энергии взрыва и комплекса инженерных решений, позволяющих максимально полно применять эту энергию.

Однако в существующих методиках есть некоторые недостатки: имеющиеся технологии работ не позволяют управлять взрыводоставкой, изменяя угол наклона камеры, этот фактор природный и равен углу падения рудного телаучитывается ряд факторов (сопротивление движению воздуха, диаметр скважины и др.) практически не оказывающих влияние на длину взрыводоставкине учитывается дифференциация заряда ВВ в зависимости от его размещения в слое по высоте забоя и расстояния до выпускных выработок, а так же влияние зажима отбиваемого слоя, при отбойке камер малой высоты.

Это определяет актуальность работы по обоснованию технологии с взрыводоставкой руды для отработки мощных, пологозалегающих месторождений, позволяющей повысить конкурентность добычи при минимальных потерях богатой руды на почве камеры. В рамках диссертационной работы произведена оценка всех факторов, влияющих на эффективность системы с взрыводоставкой, обнаружен новый фактор, не учитывавшийся ранее, предложена новая технология и методика расчета с учетом полученных зависимостей.

Целью данного исследования является поиск путей повышения эффективности очистной выемки и полноты извлечения запасов руд Малеевского рудника при обеспечении высокой безопасности работ.

Оптимальные технологические параметры определяются из условий достижения минимальных затрат при очистных работах. Для этого на базе аналитических исследований и промышленных экспериментов разрабатывалась программа расчета длины взрыводоставки и экономико-математическая модель для конкретных условий рудников ЗГОК АО «Казцинк».

Идея работы заключается в том, что оптимальную длину доставки руды взрывом, в условиях отработки запасов Малевского рудника, следует определять из условий переменного удельного расхода ВВ по высоте и длине камеры, в соответствии с предложенной технологией и методикой, учитывающей угол наклона почвы камеры, ее высоту, ширину и тип ВВ.

Выявлены зависимости дальности полета отбитой руды при взрыводоставке: от угла наклона камеры — параболическаяот высоты камерыдо 3 м — степенная и далее линейная с малым углом наклонаот удельного расхода ВВ — экспоненциальнаяпозволяющие определять высоту этажа, средний удельный расход ВВ и при новой технологии — оптимальный угол наклона камеры, что обеспечит эффективность разработки месторождений и низкие потери Установлена зависимость удельного расхода ВВ, для обеспечения заданного расстояния взрыводоставки, от схемы размещения заряда в веере скважин, позволяющая рационально рассчитывать ВВ в слое, что обеспечивает высокую долю руды, достигшей выпускных отверстий, а следовательно ведет к снижению потерь на днище камеры.

Основные защищаемые положения, разработанные диссертантом:

— Для определения расстояния взрыводоставки, длина сползания отбитой руды не должна учитывается при угле наклона камеры менее 30°, что приведет к незначительному уменьшению длины доставки, но обеспечит минимальные потери и интенсифицирует процесс.

— Для обеспечения максимальной концентрации отбитой руды у выпускных отверстий, следует применять переменный удельный расход ВВ по длине камеры пропорционально тангенса угла ее наклона, а по высоте — прямо пропорционально расстоянию от кровли к почве камеры.

— Мощные наклонные и горизонтальные месторождения, руд следует разрабатывать с применением предложенной технологии с взрыводоставкой, позволяющей оформлять камеру определенной длины с необходимой высотой и углом наклона, что обеспечит максимальное использование кинетической энергии взрыва, следовательно, повысит эффективность и безопасность работ и снизит потери руды.

Практическая значимость работы заключается в разработке методики аналитического расчета длины полета отбитой руды и полной длины взрыводоставки с учетом длины сползания, решение рудника включить результаты работы в технологический регламент, для дальнейшего использования и получении патента РФ на изобретение технологии отработки мощных наклонных и горизонтальных залежей системой с взрыводоставкой руды.

Достоверность и обоснованность научных положений и рекомендаций, обеспечиваются представительностью и надежностью исходных данных, положительными результатами опытно-промышленной проверки разработанных научно-технических решений, сопоставимостью результатов аналитических расчетов и данных практики.

В первой главе диссертационной работы представлен анализ опыта отработки мощных, наклонных рудных тел камерными системами. Проанализирована специфика горно-геологических условий и состояние технологии отработки рудных тел Малеевского месторождения, сформулированы цели и задачи исследований.

Во второй главе предложена новая технология с использованием кинетической энергии взрыва при выемке мощных и сверхмощных, пологозалегающих рудных тел Малеевского рудника. Исследовано влияние различных факторов на длину взрыводоставки. Выполнены аналитические решения по определению длины доставки и необходимого удельного расхода ВВ.

В третьей главе проанализирован опыт экспериментальных исследований в литературных источниках, приведены основные факторы, определяющие эффективность системы и представлена методика исследований параметров взрыводоставки руды.

В четвертой главе приведены и проанализированы результаты промышленных экспериментов по влиянию угла наклона камеры, высоты камеры, удельного расхода ВВ, типа ВВ и условий зажатой среды на длину взрыводоставки, потери и выход негабарита.

В пятой главе выполнено экономико-математическое моделирование условий разработки Родниковой и Октябрьской рудных тел. Даны рекомендации по выбору рациональных параметров. Проведена оценка экономического эффекта, связанного с внедрением разработанных рекомендаций. Разработан локальный проект экспериментального участка.

Основанные положения и выводы работы опубликованы в пяти печатных работах и одной заявке на изобретение. Докладывались и обсуждались на Московской конференции «Неделя горняка» (2007, 2008 гг.), конференциях.

СПГГИ (ТУ) молодых ученых (2007;2009 гг.), конференции Развитие идей Н. В. Мельникова в области комплексного освоения недр (2009 гг.).

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Санкт-Петербургском государственном горном институте им. Г. В. Плеханова (техническом университете), под научным руководством доктора технических наук, профессора Богуславского Э.И.

1. АНАЛИЗ ОПЫТА ПРИМЕНЕНИЯ СИСТЕМЫ РАЗРАБОТКИ С ДОСТАВКОЙ РУДЫ СИЛОЙ ВЗРЫВА. ПРИМЕНЯЕМЫЕ НА.

РУДНИКЕ ТЕХНОЛОГИИ. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ.

Результаты исследования влияния удельного расхода ВВ на эффективность взрыводоставки представлены на рисунках 4.6 (а, б), 4.7 и в таблице 4.4. При исследовании удельный расход ВВ изменялся с шагом 0,2 кг/м3. Из таблицы 4.4. видно, что влияние удельного расхода ВВ на эффективность взрыводоставки существенно. За критерий отбора принимали длину доставки руды при постоянном значении высоты и угла падения камеры, изменяющимся от серии к серии.

Рисунок 4.6 — Фрагмент сгущения скважин на участках аналогичной высоты С1>С2 а — удельный расход 1,8 кг/мэб — удельный расход 2,5 кг/м3.

3,5 4 4,5 5 5,5.

Удельный расход ВВ, q, кг/м3.

А полученные экспериментально ¦ полученные аналитически.

Рисунок 4.7 — Экспериментальная зависимость длины взрыводоставки руды от удельного расхода ВВ, полученные экспериментально и аналитически.

Используемый тип ВВ так же оказывает влияние на длину взрыводоставки. Главный критерий при выборе типа ВВ — сочетание свойств бризантных и метательных. Например: бризантные свойства граммонита выше чем его метательные свойства, а у гранулита АС-8 или Powergel — они практически одинаковы. При подборе типа ВВ необходимо, чтоб метательные характеристики были больше или равны ее бризантных значений.

Промышленный эксперимент в условиях рудников АО «Казцинк» по оценке влияния используемого типа ВВ на длину взрыводоставки руды производился в нарезных выработках высотой 3 и 5 м и углом наклона выработки до 12°. В ходе экспериментов гранулит, использовавшийся при всех испытаниях и принят как эталонный, заменялся на Powergel и граммонит. При этом все остальные условия (высота камеры, угол наклона и удельный расход ВВ) оставались постоянными.

Использование мощных, бризантных ВВ, при взрыводоставке руды, приводит к чрезмерному размельчению отбиваемого массива и высокой степени дробления при низком выходе негабарита. Однако использование таких типов ВВ приводит к увеличению размеров навала отбитой руды и уменьшению длины взрыводоставки, за счет снижения метательной способности руды. Это связанно с высокой скоростью детонации бризантных ВВ. Следовательно, выбор типа ВВ так же играет роль при расчете эффективности системы с взрыводоставкой. При использовании ВВ с достаточными метательными характеристиками тип ВВ должен учитываться при расчете начальной скорости полета отбитой руды в уравнениях 2.29, 2.30.