Физико-механическое обоснование эффективности системы слоевого обрушения глиноподобных пород в условиях Рубцовского месторождения полиметаллов

ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Апробация результатов работы. Основные положения диссертации докладывались на Пятой международной конференции «Комбинированная геотехнология: комплексное освоение и сохранение недр Земли», посвященной 100-летию со дня рождения академика Н. В. Мельникова (г. Екатеринбург, 22−26 июня 2009 г.) — на международных научно-промышленных симпозиумах «Уральская горнопромышленная декада» (г. Екатеринбург… Читать ещё >

Физико-механическое обоснование эффективности системы слоевого обрушения глиноподобных пород в условиях Рубцовского месторождения полиметаллов (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Содержание

1. Современное состояние ведения очистных работ на Рубцовском руднике. Актуальность исследования
- 1. 1. Общие сведения о разработке Рубцовского месторождения
  - 1. 1. 1. Общие сведения о месторождении
  - 1. 1. 2. Горно-геологические особенности месторождения
  - 1. 1. 3. Основные показатели водных свойств пород и прочностных характеристик пород
- 1. 2. Система очистной выемки
- 1. 3. Анализ опыта гидроизоляции выработанного пространства при твердеющей закладке
- 1. 4. Цели и задачи исследования
2. Исследование влияния увлажнения на физико-механические свойства руд и вмещающих пород Рубцовского месторождения
- 2. 1. Исследование водонасыщения пород в лабораторных условиях
  - 2. 1. 1. Исследование кинетики водонасыщения
  - 2. 1. 2. Исследование прочности руд и вмещающих пород
- 2. 2. Оценка геомеханического состояния массива фазово-физическим методом
3. Крепление подготовительных и очистных выработок
- 3. 1. Общие сведения о системе слоевого обрушения с выемкой 53 руды заходками
- 3. 2. Особенности условий слоевой выемки при разработке Рубцовского месторождения
- 3. 3. Расчет несущей способности крепи горных выработок
  - 3. 3. 1. Выбор модели взаимодействия крепи с массивом
  - 3. 3. 2. Расчет несущей способности стоек крепи
  - 3. 3. 3. Расчет несущей способности верхняков крепи одиночной выработки
- 3. 4. Расчет параметров межслоевого перекрытия (мата) при очистной выемке
  - 3. 4. 1. Монтаж и конструкция слоевого перекрытия (мата)
  - 3. 4. 2. Расчет несущей способности слоевого перекрытия
- 3. 5. Управление горным давлением
  - 3. 5. 1. Общая организация работ по обрушению кровли
  - 3. 5. 2. Расчет параметров скважин по обрушению кровли
4. Технико-экономическая оценка системы слоевого обрушения
ССО)
- 4. 1. Общие показатели эффективности ССО
- 4. 2. Расчет производительности труда ССО
  - 4. 2. 1. Годовая производительность, режим работы, технологические свойства руды
  - 4. 2. 2. Производительность труда при ведении горноподготовительных работ
  - 4. 2. 3. Производительность труда при ведении нарезных работ
  - 4. 2. 4. Расчет производительности при ведении очистных работ
- 4. 3. Расчет потерь и разубоживания полезного ископаемого
  - 4. 3. 1. Расчет потерь полезного ископаемого
  - 4. 3. 2. Расчет разубоживания полезного ископаемого
- 4. 4. Основные технико-экономические показатели ССО
- 4. 5. Исследование зависимости технико-экономических показателей от водонасыщенности массива руды

Актуальность темы

Рубцовское полиметаллическое месторождение входит в группу месторождений осадочного типа (Зареченское, Корбалихинское, Захаровское, Степное, Таловское). Месторождения осадочного типа характеризуются переслаивающимися пластами глинистых и песчаных сланцев. Структурные разновидности руд: сплошные массивные — 42%, вкрапленные глиноподоб-ные — 55%, сплошные вкрапленные — 3%. Специфика Рубцовского месторождения заключается в том, что при относительно устойчивой руде вмещающие породы весьма неустойчивы и обладают способностью при насыщении влагой увеличиваться в объеме. При этом резко увеличивается горное давление. Опыт разработки месторождения системой горизонтальными слоями с твердеющей закладкой показал, что до 50% воды, поступающей с закладкой, идет на водонасыщение массива руд и пород. Водонасыщенные руды и породы теряют свои прочностные свойства и значительно усложняют условия разработки. Давление на крепь очистной выработки возрастает с увеличением водонасыщения массива и может привести к полному разрушению крепи. Сохранение естественной влажности или незначительное ее увеличение позволит сохранить прочностные характеристики и устойчивость пород, а значит, обеспечит возможность управления горным давлением в очистных выработках. В этой связи появилась настоятельная необходимость устранить водонасыщение массива технологической водой. Изыскание системы разработки, исключающей дополнительное водонасыщение массива, является актуальной задачей исследования.

Объект исследования — системы разработки рудных месторождений.

Предмет исследования — закономерности изменения свойств и состояния глиноподобных руд и пород при водонасыщении.

Цель работы — обоснование целесообразности применения системы слоевого обрушения при условии сохранения прочностных свойств рудного массива.

Идея работы заключается в использовании закономерностей разупрочнения глиноподобных руд и пород при водонасыщении для повышения эффективности технологии очистной выемки. Тема исследования соответствует паспорту специальности 25.00.22 — «Геотехнология (подземная, открытая и строительная)» (п. 3,4).

Основные задачи исследования:

1. Анализ современного состояния очистной выемки при разработке глиноподобных полиметаллических руд.

2. Исследование влияния увлажнения на физико-механические свойства руд и вмещающих пород Рубцовского месторождения.

3. Обоснование параметров крепления подготовительных и очистных выработок.

4. Технико-экономическая оценка системы слоевого обрушения.

Методы исследований: теоретическое обобщение и анализ технологических параметров систем разработки, постановка экспериментов в лабораторных и промышленных условиях, анализ результатов.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Установлена зависимость снижения прочности глиноподобных пород от степени увлажнения. Глиноподобные породы Рубцовского месторождения полиметаллов (~ 70% запасов) даже при незначительном водонасыщении превращаются в рыхлую массу и полностью теряют прочностные свойства.

2. Эффективность применения слоевой системы разработки с обрушением налегающих пород обеспечивается сохранением устойчивости выработок при обеспечении влажности пород до 2%.

Достоверность научных положений, выводов подтверждается удовлетворительной сходимостью результатов лабораторных исследований с результатами опытно-промышленных работ, положительным результатом внедрения системы слоевого обрушения пород в условиях Рубцовского рудника.

Научная новизна результатов исследования:

— экспериментально установлена зависимость между физико-механическими свойствами глиноподобных руд и пород и водонасыщением;

— определена область влажности массива руд, обеспечивающая его устойчивость;

— дана технико-экономическая оценка системы слоевого обрушения в условиях Рубцовского месторождения.

Практическая значимость работы.

Использование результатов исследования позволяет рекомендовать при разработке ценных глиноподобных руд и пород систему слоевого обрушения и соответствующие параметры очистной выемки.

Личный вклад автора состоит в организации, проведении всего комплекса аналитических и экспериментальных исследований как в лабораторных, так и промышленных условияхв расчетах и определении рациональных параметров очистной выемки при системе слоевого обрушения.

Реализация результатов работы. Результаты исследования внедрены и используются при опытно-промышленной разработке на Рубцовском руднике.

Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 8 работах, в т. ч. 5 в рецензируемых журналах.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и приложений, изложена на 110 страницах, содержит 22 рисунка и список использованной литературы из 50 наименований.

Основные результаты и выводы заключаются в следующем:

1. Специфика Рубцовского месторождения заключается в том, что при относительно устойчивой руде вмещающие породы весьма неустойчивые и обладают способностью при насыщении влагой увеличиваться в объеме. При этом резко увеличивается горное давление, увеличивается вероятность разрушения крепи горных выработок.

По мере понижения уровня горных работ по результатам эксплуатационной разведки увеличивается объем добычи вкрапленных, глиноподобных руд (с 30 до 70%), легко размокаемых и теряющих устойчивость.

2. Увлажнение породного массива Рубцовского месторождения определяется, главным образом, потерей воды при закладочных и буровых работах. Наиболее быстрая стадия насыщения горных пород определяется явлениями смачивания и капиллярного движения жидкости. Степень увлажнения на этой стадии пропорциональна корню квадратному времени контакта пород с водой.

Вторая стадия водонасыщения пород и руд определяется двумерной миграцией воды по поверхности микротрещин и контактов минеральных зерен.

3. Глиноподобные и вкрапленные сульфидные руды, а также вмещающие породы — хлоритолиты и туфопесчаники — при контакте с водой самопроизвольно диспергируют, превращаясь в рыхлую массу, и полностью теряют свою несущую способность. Наиболее устойчивыми к воде являются сплошные полиметаллические руды.

4. Выемочной единицей на руднике рекомендуется очистной блок с основными параметрами: высота блока -35 мдлина блока — 50 ммощность рудного тела -5 мугол наклона — 35°. Ширина заходок очистной выемки -3,0 м, высота заходок — 2,5−3,0 м.

5. В качестве крепи подготовительных и нарезных выработок рекомендуется применять деревянную крепь с неполными крепежными рамами. Шаг посадки кровли не более 9 м.

6. Производительность труда на одного забойного рабочего при системе слоевого обрушения составляет на очистных работах 0,11 м /чел.час. Потери руды — 3,2%, разубоживание — 3%.

Прибыль предприятия пропорциональна объему работ, вовлекаемых в отработку системой слоевого обрушения пород (по сравнению со слоевой системой с твердеющей закладкой).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации на основании приведенных исследований решается актуальная научно-техническая задача обоснования эффективности системы слоевого обрушения с целью исключения водонасыщения и потери несущей способности при гидрозакладке, имеющей существенное значение при разработке полиметаллических руд Алтайского региона.

Показать весь текст

Список литературы

Макаров А.Б. Практическая геомеханика / А. Б. Макаров. — М.: Горная книга, 2006.-391 с.
Черняк И.Л. Предотвращение пучения пород горных выработок / И. Л. Черняк. М.: Недра, 1978.-237 с.
Волков Ю.И. Развитие технологии осушения железорудных месторождений / Ю. И. Волков, Ю. В. Пономарев // Горный журнал. 2001. — № 4. -С. 18−19.
Шемет С.Ф. Новый способ гидроизоляции карьера / С. Ф. Шемет // Горный журнал. 2005. — № 2. — 88 с.
Цыгельнюк Е.Ю. Испытание тампонажной смеси ЛП на Коашвинском карьере Восточного рудника ОАО «Апатит» / Е. Ю. Цыгельнюк, А. Н. Рыжков, А. В. Кравцов // Горный журнал. 2006. — № 1. — С. 72−74.
Войтенко B.C. Волновая технология управления проникаемостью горного массива в практических приложениях / В. С. Войтенко, И. В. Войтенко // Горная механика. 2002. — № 1.
Фирсов В .Я. Медь Урала / В. Я. Фирсов, В. Н. Мартынова. Екатеринбург, 1995.
Разработка бокситовых залежей глубоких горизонтов шахт СУБРа -пример инженерного искусства / А. С. Попов и др. // Изв. ВУЗов. Горный журнал. 2004. — № 2. — С. 10−22.
Рудой Г. Алтайские недра еще послужат / Г. Рудой // Металлы Евразии. 2007.-№ 1.-С.
Козлов В.А. Действие сил капиллярно-вакуумного механизма проникновения воды в поверхностный слой мерзлой песчано-глинистой горной породы // ГИАБ. 2006. № 11. — С. 14−18.
Липатников В.Е., Казаков K.M. Физическая и коллоидная химия. М.: Высш. Школа. 1981.-231 с.
Латышев О.Г. Разрушение горных пород. М.: Теплотехник. 2007. -672 с.
Методологическое руководство по проектированию и расчету крепи горно-капитальных выработок угольных шахт. СПб., 2005. 82 с.
Справочное пособие по отработке технологических блоков Рубцовского рудника. Рубцовск: ОАО «Сибирь-Полиметаллы». 2006. 78 с.
Попов А.Д., Руппенейт К. В., Либерман Ю. М. Горное давление в очистных и подготовительных выработках. М.: Госгортехиздат, 1959.
Кацауров И.Н. Механика горных работ. М.: Недра, 1981. 166 с.
Агошков М.И., Борисов С. С. Бояарский В.А. Разработка рудных и нерудных месторождений. М.: Недра, 1983. 424 с.
Горное дело / Астафьев Ю. П., Сулима Г. С., Близнюков В. Г., Шекун О. Г., Полянский В. С. М.: Недра, 1973. 382 с.
Единые правила безопасности при разработке рудных, нерудных и россыпных месторождений полезных ископаемых подземным способом. Утв. Постановлением Госгортехнадзора РФ от 13.05.2003, № 30 (ПБ 03−553−03), М.: 2003.20. Горная энциклопедия, т.4.
Насонов Л.Н. Механика горных пород и крепление горных выработок. М.: Недра, 1969.
Шадрин А.Г. Теория и расчет сдвижений горных пород и земной поверхности. Красноярск, КГУ, 1990.
Технологический регламент для разработки технического проекта «Система слоевого обрушения в условиях ПО „Севуралбокситруда“». Уни-промедь, 1987.
Временные указания по безопасной отработке запасов под верхним водоносным горизонтом на месторожденияхз СУБРа. Перм. ГТУ, 2002.
Технический проект: «Система слоевого обрушения в условиях ПО „Севуралбокситруда“», бокситы, Унипромедь, ЦТ Л, 1992.
Нормы технологического проектирования горнодобывающих предприятий металлургии с подземным способом разработки. (ВНТП 13−2-93), С-Петербург, 1993.
Временные нормы выработки и времени на подземные горные работы для шахт по «СУБРа».
Шадрин А.Г. Теория и расчет сдвижений горных пород и земной поверхности. Красноярск, КГУ, 1990.
Временные правила охраны сооружений и природных объектов от вредного влияния подземных горных разработок месторождений руд цветных металлов с неизученным процессом сдвижения горных пород. Л., ВНИМИ, 1986.
Инструкция о порядке утверждения мер охраны зданий, сооружений и природных объектов от вредного влияния подземных горных разработок. РД 07−113−96. Госгортехнадзор РФ, 1996.
Инструкция по наблюдениям за сдвижением горных пород и земной поверхности при подземной разработке рудных месторождений. М.: Недра, 1988.
Строительные нормы и правила. СНиП П-94−80. Подземные горные выработки. М.: Стройиздат, 1981.
Методическое пособие по нормированию потерь и разубоживания руды для шахт ОАО «Севуралбокситруда»", бокситы, СПИ «СУБР-Проект», 1988.
Методические указания по применению терминов горной геомеханики. Л., ВНИМИ, 1989.
Методические указания по технологическому проектированию горнодобывающих предприятий металлургии с подземным способом разработки. (Приложение к ВНТП 13−2-93), С-Петербург, 1993.
Единые правила охраны недр при разработке месторождений полезных ископаемых. Госгортехнадзор СССР, Недра, 1987.
Справочник по буровзрывным работам. М.: Недра, 1976.
Единые правила безопасности при взрывных работах. (ПБ 13−40 701),. М.: ГУП «НТЦ «Промышленная безопасность», 2001.
Регламенты технологических производственных процессов для Рубцовского рудника: проходка выработок, очистные работы, вентиляция, противопожарная защита шахты.
Отраслевая инструкция по определению, нормированию и учету потерь и разубоживания руды и песков на рудниках и приисках Министерства цветной металлургии СССР. М.: Недра, 1977.
Единые нормы выработки и времени на подземные, очистные, горнопроходческие и нарезные горные работы, М., 1984.
Единые правила безопасности при разработке рудных, нерудных и россыпных месторождений полезных ископаемых подземным способом (ПБ 03−553−03, п. 47). Госгортехнадзор России. Москва, 2003.
Правила технической эксплуатации рудников, приисков и шахт, разрабатывающих месторождение. (ПТЭ), Москва, Недра, 1981.
Классификация запасов месторождений и прогнозных ресурсов твердых полезных ископаемых, М, 1981.
Кожевин В.Г., Муратов В. А., Миньков В. Н. Горное давление: учебное пособие. Изд. Кузбасского политехнического института. Кемерово, 1971. 194 с.
Хайрутдинов М.М., Шаймярдянов И. К. Подземная геотехнология с закладкой выработанного пространства: недостатки, возможности совершенствования. Горный информационно-аналитический бюллетень, 2009. № 9. -С. 240−250.
Савич И.Н. Порядок и варианты технологии подземной разработки с закладкой выработанного пространства. М.: Горная промышленность. № 2, 1999.-59 с.
Гобов Н.В., Котляров В. В., Осинцев В. А., Славиковский О. В. Изыскание рациональной технологии добычи гигроскопичных руд на Рубцовском полиметаллическом месторождении // Изв. ВУЗов. Горный журнал, 2009. № З.-С. 7−15.
Латышев О.Г., Гобов Н. В., Котляров В. В., Анохина О. О. Исследование влияния увлажнения на свойства руд и вмещающих пород Рубцовского месторождения. // Изв. ВУЗов. Горный журнал, 2009. № 7. — С. 35−40.
Аксенов A.A., Котляров В. В., Гобов Н. В. Исследование геомеханического состояния гигроскопического массива при системах разработки с закладкой и обрушением. // Изв. ВУЗов. Горный журнал, 2010. № 2. — С. 4−9.
Гобов Н.В., Валиев Н. Г., Котляров В. В., Лямин Ю. П. Технико-экономическое обоснование системы слоевого обрушения выемки пучащих и диспергирующих руд и пород Рубцовского месторождения. // Изв. ВУЗов. Горный журнал, 2010. № 6. — С. 14−18.
Валиев Н.Г., Гобов Н. В., Котляров В. В., Гусманов Ф. Ф. Исследование и внедрение эффективной технологии отработки гигроскопичных руд Рубцовского месторождения. // М.: Горный журнал, 2010. № 54. Котляров В. В. .
Материалы Уральской горнопромышленной декады 12−21 апреля 2010 г. Изд. УГГУ, Екатеринбург, 2000. С.
Глушко В.Т., Гавеля С. П. Оценка напряженно-деформированного состояния массивов горных пород. М.: Недра, 1986. 221 с.
Глушко В.Т., Виноградов В. В. Разрушение горных пород и прогнозирование проявлений горного давления. М.: Недра, 1982.
Черняк И.Л. Повышение устойчивости подготовительных выработок. М.: Недра, 1993.-256 с.
Городничев В.М. Пучение горных пород и меры борьбы с этим явлением. Углетехиздат, 1954.
Максимов А.П. Горное давление и крепь выработок.. М.: Недра, 1973.- 283 с.
Цимбаревич П.М. Механика горных пород.. М.: Углетехиздат, 1948. 184 с.

Заполнить форму текущей работой