Дослідження залежності граничних значень еквівалентних прогонів оголень порід висячого боку в очисних камерах від їхнього коефіцієнта міцності і кута падіння покладу. Розробка технологій очисного виймання, які підвищать вміст заліза в видобутій руді.
Аннотация к работе
Вищесказане обумовлює актуальність розвязуваної в даній роботі наукової задачі, яка полягає в підвищенні ефективності камерних систем розробки за рахунок геомеханічного обґрунтування технології підземного видобутку руд, що забезпечує: збільшення обсягів очисних камер, необхідну якість добутої руди і поліпшення техніко-економічних показників камерних систем розробки. Задачі досліджень: - дослідити залежність граничних значень еквівалентних прогонів оголень порід висячого боку в очисних камерах від їхнього коефіцієнта міцності і кута падіння покладу; Однак, наявні технології і методи визначення геометричних параметрів застосовуваних систем розробки не враховують комплексного впливу кута падіння покладів і коефіцієнта міцності порід висячого боку на стійкість похилих оголень в очисних камерах, не виключають трудомістких, малопродуктивних і небезпечних робіт з утворення відрізних щілин і не запобігають перемішуванню руди з обваленими породами в процесі відбійки запасів ціликів. Розроблена автором методика дозволила встановити залежність співвідношення коефіцієнта з5 (який відображає взаємозвязок між кутом падіння покладу (б), коефіцієнтом міцності порід висячого боку в камері (fп) та їхньою стійкістю) від граничних значень еквівалентних прогонів похилих і горизонтальних оголень: (4) Для встановлення взаємозвязку між параметрами оголення порід висячого боку в камері і засміченням видобутої з неї руди було побудовано графік залежності: З метою встановлення залежності форми очисних камер від напруженого стану рудного масиву розроблено методику визначення його напруженого стану, що базується на результатах досліджень Ф.Дисертація є завершеною науково-дослідною роботою, в якій дано нове рішення актуальної наукової задачі підвищення ефективності камерних систем розробки шляхом збільшення або усереднення вмісту заліза в добутій руді за рахунок використання встановлених залежностей припустимих розмірів похилих оголень порід висячого боку в очисних камерах від коефіцієнта їхньої міцності, кута падіння покладів і коефіцієнта засмічення руди. Встановлено, що при підземному видобутку багатих залізних руд у Кривбасі, незважаючи на зростання глибини очисних робіт, питома вага камерних систем розробки у загальному видобутку руд підземним способом постійно зростає. Встановлено, що стійкість похилих оголень порід висячого боку в очисних камерах залежить як від їхнього коефіцієнта міцності, так і від кута падіння покладів. При перевищенні фактичних значень еквівалентних прогонів похилих оголень їх граничних значень в межах від 1,0 до 1,5 між наднормативним засміченням руди, що добувається з камери, і співвідношенням існує лінійна залежність. На підставі аналітичних та експериментальних досліджень встановлено, що з умов стійкості форма очисних камер (співвідношення висоти і ширини), з погіршенням гірничо-геологічних і гірничотехнічних умов відпрацювання запасів, наближається до величини, оберненої значенню коефіцієнта бічного розпору поза зоною впливу очисних робіт л, який, як показали дослідження, залежить від коефіцієнта міцності рудного масиву f.
Вывод
Дисертація є завершеною науково-дослідною роботою, в якій дано нове рішення актуальної наукової задачі підвищення ефективності камерних систем розробки шляхом збільшення або усереднення вмісту заліза в добутій руді за рахунок використання встановлених залежностей припустимих розмірів похилих оголень порід висячого боку в очисних камерах від коефіцієнта їхньої міцності, кута падіння покладів і коефіцієнта засмічення руди.
Основні наукові і практичні результати досліджень полягають у наступному: 1. Встановлено, що при підземному видобутку багатих залізних руд у Кривбасі, незважаючи на зростання глибини очисних робіт, питома вага камерних систем розробки у загальному видобутку руд підземним способом постійно зростає. У даний час вона досягла 43,2...47,3%, а з урахуванням видобутку підземним способом магнетитових кварцитів складає 49,7% і в найближчі роки перевищить 50% рубіж.
Аналіз динаміки зміни показників вилучення показав, що з 1970 по 1985 роки вони були найкращими при поверхово-камерних системах розробки. На сьогодні ці показники при всіх системах розробки практично однакові, що обумовлено різким погіршенням показників вилучення при поверхово-камерних системах розробки в 1985...2008 рр. (втрати зросли з 11,9 до 16,7%, а засмічення з 7,7 до 13,5%) внаслідок різкого скорочення досліджень, спрямованих на удосконалення камерних систем розробки.
2. Встановлено, що стійкість похилих оголень порід висячого боку в очисних камерах залежить як від їхнього коефіцієнта міцності, так і від кута падіння покладів. Зі збільшенням коефіцієнта міцності порід висячого боку вплив кута падіння покладів на стійкість похилих оголень зростає.
3. Вперше встановлено взаємозвязок між наднормативним засміченням добутої з очисних камер руди і перевищенням у них фактичних значень еквівалентних прогонів похилих оголень порід висячого боку (?н) порівняно з його граничними значеннями ( ). При перевищенні фактичних значень еквівалентних прогонів похилих оголень їх граничних значень в межах від 1,0 до 1,5 між наднормативним засміченням руди, що добувається з камери, і співвідношенням існує лінійна залежність.
4. На підставі аналітичних та експериментальних досліджень встановлено, що з умов стійкості форма очисних камер (співвідношення висоти і ширини), з погіршенням гірничо-геологічних і гірничотехнічних умов відпрацювання запасів, наближається до величини, оберненої значенню коефіцієнта бічного розпору поза зоною впливу очисних робіт л, який, як показали дослідження, залежить від коефіцієнта міцності рудного масиву f. Зі зменшенням коефіцієнта бічного розпору поза зоною впливу очисних робіт оптимальна з умов стійкості форма очисних камер змінюється від квадратної при л = 1,0 (f = 3) до прямокутної зі співвідношенням висоти і ширини 4:1 при л = 0,42 (f = 17).
5. Розроблена методика визначення геометричних параметрів камерних систем розробки, яка дозволяє визначити припустимі розміри оголень і ціликів з погляду забезпечення як їх стійкості, так і заданого коефіцієнта засмічення руди, яку видобувають з очисних камер.
6. Розроблено технологію відпрацьовування багатих залізних руд, що являє собою комбінацію поверхово-камерної системи розробки і системи поверхового обвалення та виключає при відбійці запасів стелин і міжкамерних ціликів перемішування відбиваної руди з обваленими породами. Дана технологія, за результатами досліджень, дозволяє знизити втрати руди з 16,85 до 12,02%, а її засмічення - з 14,62 до 10,65% по блоку.
7. Розроблено технологію відпрацювання надто потужних покладів магнетитових кварцитів, що дозволяє з метою підвищення ефективності і безпеки очисного виймання виключити з технологічного процесу відпрацювання блоків поверхово-камерними системами розробки утворення відрізних щілин.
Зазначена технологія дозволяє знизити питомі витрати підготовчо-нарізних виробок з 2,2...4,6 до 1,5 м на 1000 т запасів.
8. Експериментальна перевірка результатів досліджень показала, що їх впровадження у виробництво дозволяє збільшити обсяг камерного запасу в 1,42...1,86 рази, його питому вагу - на 7,3...13,0%, а вміст заліза у видобутій руді - на 0,86...1,36%.
Обсяг впровадження результатів досліджень у виробництво складає 659,4 тис.т товарної руди із загальним фактичним економічним ефектом 803,01 тис.грн. Очікуваний економічний ефект від впровадження результатів досліджень на шахтах Кривбасу складає 2,88 млн.грн.
2. Цариковский В.В. К вопросу устойчивости и отработки высоких междукамерных целиков с большой площадью обнажения / В.В. Цариковский, А.П. Григорьев, Вал.В. Цариковский // Металлургическая и горнорудная промышленность. - 1991. - №1. - С.52-54.
3. Колосов В.А. Совершенствование технологии разработки залежей крепких руд на железорудных шахтах Украины / [В.А. Колосов, В.А. Сыричко, А.П. Григорьев, Е.И. Яценко, В.В. Цариковский] // Металлургическая и горнорудная промышленность. - 2001. - №2. - С.69-72.
4. Цариковский Вал.В. Новые технологические решения при разработке месторождений железных руд камерными системами / Вал.В. Цариковский // Совершенствование процессов горного производства при добыче железных и марганцевых руд : Сб. научн. трудов. - Кривой Рог : ГНИГРИ. - 2004. - С.27-31.
5. Капленко Ю.П. Влияние напряженного состояния горного массива и горно-геологических условий на параметры обнажений и форму очистных камер / Ю.П. Капленко, Вал.В. Цариковский // Разработка рудных месторождений : Сб.научн.трудов. - Кривой Рог: КТУ. - 2005. - Вып. 88. - С.11-24.
6. Цариковский Вал.В. Пути повышения эффективности камерных систем разработки на шахтах Кривбасса / Вал.В. Цариковский // Пути решения проблем открытой и подземной разработки месторождений полезных ископаемых : Сб. научн. трудов. - Кривой Рог: ГП «НИГРИ». - 2007. - С.26-33.