Способы закладки выработанного пространства
Отчёт
По преддипломной практике
на учреждении: ИГДС СО РАН им. Н.В.Черского
Специальность: «Горное дело»
Специализация: «Подземная разработка рудных месторождений»
студента 6 курса
очной формы обучения
группы ПР– 12
Мартынова Вадима Вадимовича
Руководитель практики: к.т.н.
Петров Дмитрий Николаевич
Дата сдачи работы на кафедру «___»___________2017 года
Дата защиты «___»___________2017 года
Оценка «_________________________»
Якутск, 2017
Содержание
Введение…………………………………………………………………………...3
1. Способы закладки выработанного пространства…………………………5
2. Транспортирование закладочных материалов……………………………9
3. Передвижные закладочные комплексы………………………………….16
4. Технологические решения по отработке подмерзлотных горизонтов месторождения Бадран с применением закладки………………………………23
Заключение……………………………………………………………………….29Список литературы………………………………………………………………30
Введение
За период прохождения практики в Институте горного дела Севера имени Н.В.Черского мной была проведена работа по сбору и изучению научно-технической информации. В результате проведённой работы мной составлен краткий обзор перспективных разработок в области ведения подземных горных работ с применением закладки.
Анализ мирового опыта показывает, что до 35 % рудников применяют системы разработки с закладкой, что определяется углублением горных работ, усложнением горно-геологических условий, особенно в обстановке постоянной борьбы за полноту извлечения полезных ископаемых. Если на подземных рудниках из-за высокой ценности добываемого сырья в основном применяют системы с твердеющей закладкой на основе цементного вяжущего, то на угольных шахтах используют сухую или гидравлическую закладку крупнодроблеными породами от проходки, мелкодроблеными горельниками или специально добываемым песком. Твердеющую закладку на угольных шахтах применяют в исключительных случаях, а именно: при извлечении мощных, крутопадающих пластов; при необходимости снижения эндогенной пожароопасное™; при отработке пластов под охранными объектами.
Применение закладки выработанного пространства позволяет управлять горным давлением и повышать безопасность ведения горных работ, вести одновременную отработку месторождения подземным и открытым способами, повысить коэффициент извлечения, а также снизить негативное влияние горного производства на окружающую среду.
Несмотря на достоинства подземной геотехнологии с закладкой выработанного пространства, в ряде случаев она реализуется недостаточно и требует совершенствования соответствующих процессов, поскольку удорожает добычу полезного ископаемого.
В большинстве случаев на рудниках «Северный» (Мурманская обл.), «Интернациональный» (Якутия), «Ге-ко» (Канада) и некоторых других для закладочных работ используют специально добываемый заполнитель, который характеризуется непостоянством гранулометрического состава, влажности, вещественного состава и т. д., что сопряжено с относительно высокими затратами.
Добавление в закладочную смесь излишнего количества воды с целью повышения ее транспортабельности приводит к расслоению смеси во время транспортирования и, как следствие, к снижению прочности закладочного массива. Например, на руднике «Оутокумпу» (Финляндия) с переходом очистных работ на более глубокие горизонты происходило обрушение боковых стенок искусственных целиков. С целью ликвидации отрицательного воздействии избыточной воды в смесях увеличивали расход вяжущего, что привело к увеличению расходов на добычу.
Кроме того, следует иметь в виду, что применение закладки при добыче полезных ископаемых сопряжено со строительством закладочных комплексов, требующих значительных финансовых затрат, а также с усложнением технологической схемы процесса добычи полезного ископаемого.
Заключение
Технологические решения по отработке подмерзлотных горизонтов месторождения Бадран направлены на повышение эффективности добычи руды. Применение самоходного оборудования позволит за счет мощности, мобильности и многофункциональности повысить производительность труда. Проведение подготовительных выработок в более прочных вмещающих породах снизит затраты на их крепление и поддержание, предотвратит возникновение аварийных ситуаций вследствие влияния очистных работ. Принятые проектом параметры очистных работ позволят отработать запасы с минимальными потерями и разубоживанием. По результатам опытно-промыщленных работ будет составлен проект отработки подмерзлотных запасов всего месторождения.
Важное значение имеет и то, что закладка позволяет уменьшить использование в шахте лесных материалов, что само по себе является решением экологической и экономической проблем. Таким образом, применение закладки выработанного пространства обеспечит улучшение экологической обстановки в регионе, позволит снизить, а по некоторым видам исключить плату за негативное экологическое воздействие. В современных условиях закладку следует рассматривать как способ защиты окружающей среды от техногенного воздействия подземных работ. На Западе закладку применяют давно и довольно широко, стоит задуматься, что и в отечественных условиях возможно использовать прогрессивный опыт.
Список литературы
1. М.М.Хайрутдинов. Пути совершенствования системы разработки с закладкой выработанного пространства. // Горный журнал. - 2011.-№7.-С.40-43.
2. Д.Р.Каплунов, М.В.Рыльникова, Д.Н.Радченко, Ю.В.Корнеев. Передвижные закладочные комплексы в системах разработки рудных месторождений с закладкой выработанных пространств. // Горный журнал. - 2013, №2, с. 101-104.
3. Каплунов Д.Р., Рыльникова М.В., Арсентьев В.А., Квитка В.В., Маннанов Р. Новая технология и оборудование для высокопроизводительной закладки выработанного пространства при подземной отработке месторождений // Горный журнал. 2012. № 2. С. 41-43.
4. Маннанов Р. Зверев А.П., Ангелов В.А., Лавенков В.С. Исследование составов и способов приготовления закладочных смесей на подземных передвижных закладочных установках// Маркшейдерский вестник. 2012. № 3. С. 12- 16. ЕЗ
5. Необутов Г.П., Гринев 8.Г. Разработка рудных месторождений с использованием за-мораживаемой закладки в условиях многолетней мерзлоты: монография.—Якутск: ЯНЦ СО РАН, 1997, —104 с.
6. Петров А.Н., Петров Д. Н. Совершенствование технологии закладки выработанных камер льдопородной смесью в криолитозонах // Горный журнал. 2015. № 4. С. 26-28. doi: 10.17580/gzh .2015.04.05
7. А.Н. ПЕТРОВ, Л.М. АЛЕКСЕЕВ, Д.Н. ПЕТРОВ, С.Г. КОЛЕСНИКОВ, Технологические решения по отработке месторождения Бадран. Горный журнал.-2016.-№9.-С.46-49.
8. Соколов И.В., Смирнов А.А., Антипин Ю.Г., Барановский К.В., Технология восходящей выемки золоторудного месторождения с приминением сухой закладки. ГИАБ.-2015.-№9.-C.14-19.
Отчёт
По преддипломной практике
на учреждении: ИГДС СО РАН им. Н.В.Черского
Специальность: «Горное дело»
Специализация: «Подземная разработка рудных месторождений»
студента 6 курса
очной формы обучения
группы ПР– 12
Мартынова Вадима Вадимовича
Руководитель практики: к.т.н.
Петров Дмитрий Николаевич
Дата сдачи работы на кафедру «___»___________2017 года
Дата защиты «___»___________2017 года
Оценка «_________________________»
Якутск, 2017
Содержание
Введение…………………………………………………………………………...3
1. Способы закладки выработанного пространства…………………………5
2. Транспортирование закладочных материалов……………………………9
3. Передвижные закладочные комплексы………………………………….16
4. Технологические решения по отработке подмерзлотных горизонтов месторождения Бадран с применением закладки………………………………23
Заключение……………………………………………………………………….29Список литературы………………………………………………………………30
Введение
За период прохождения практики в Институте горного дела Севера имени Н.В.Черского мной была проведена работа по сбору и изучению научно-технической информации. В результате проведённой работы мной составлен краткий обзор перспективных разработок в области ведения подземных горных работ с применением закладки.
Анализ мирового опыта показывает, что до 35 % рудников применяют системы разработки с закладкой, что определяется углублением горных работ, усложнением горно-геологических условий, особенно в обстановке постоянной борьбы за полноту извлечения полезных ископаемых. Если на подземных рудниках из-за высокой ценности добываемого сырья в основном применяют системы с твердеющей закладкой на основе цементного вяжущего, то на угольных шахтах используют сухую или гидравлическую закладку крупнодроблеными породами от проходки, мелкодроблеными горельниками или специально добываемым песком. Твердеющую закладку на угольных шахтах применяют в исключительных случаях, а именно: при извлечении мощных, крутопадающих пластов; при необходимости снижения эндогенной пожароопасное™; при отработке пластов под охранными объектами.
Применение закладки выработанного пространства позволяет управлять горным давлением и повышать безопасность ведения горных работ, вести одновременную отработку месторождения подземным и открытым способами, повысить коэффициент извлечения, а также снизить негативное влияние горного производства на окружающую среду.
Несмотря на достоинства подземной геотехнологии с закладкой выработанного пространства, в ряде случаев она реализуется недостаточно и требует совершенствования соответствующих процессов, поскольку удорожает добычу полезного ископаемого.
В большинстве случаев на рудниках «Северный» (Мурманская обл.), «Интернациональный» (Якутия), «Ге-ко» (Канада) и некоторых других для закладочных работ используют специально добываемый заполнитель, который характеризуется непостоянством гранулометрического состава, влажности, вещественного состава и т. д., что сопряжено с относительно высокими затратами.
Добавление в закладочную смесь излишнего количества воды с целью повышения ее транспортабельности приводит к расслоению смеси во время транспортирования и, как следствие, к снижению прочности закладочного массива. Например, на руднике «Оутокумпу» (Финляндия) с переходом очистных работ на более глубокие горизонты происходило обрушение боковых стенок искусственных целиков. С целью ликвидации отрицательного воздействии избыточной воды в смесях увеличивали расход вяжущего, что привело к увеличению расходов на добычу.
Кроме того, следует иметь в виду, что применение закладки при добыче полезных ископаемых сопряжено со строительством закладочных комплексов, требующих значительных финансовых затрат, а также с усложнением технологической схемы процесса добычи полезного ископаемого.
Способы закладки выработанного пространства
В связи с тем, что на разных этапах развития техники и технологии закладки выработанного пространства использовали разные способы, возникла необходимость систематизации ее вариантов. Одним из технологических принципов классификации является способ доставки закладочной смеси до места укладки, исходя из особенностей которого выделяют девять групп, объединенных в три класса (см. таблицу): механическая доставка, трубопроводная, полураздельная.
Сухую (породную) закладку до последнего времени применяли достаточно редко ввиду ее невысокой прочности и большого коэффициента усадки. Но благодаря невысокой себестоимости и возможности использования пустой породы от проходки и вскрышных работ сухую (породную) закладку широко применяют при добыче угля, руды малой ценности или в сочетании с другим способом закладки.
Литая (твердеющая) закладка в настоящее время получила широкое применение благодаря своему основному преимуществу — возможности создания монолитного массива необходимой прочности. Сдерживающим фактором является только экономический, но с повышением на мировом рынке цены на продукцию горной промышленности и с использованием в составе закладочной смеси более дешевого вяжущего стало возможным применение данного способа закладки при добыче низкоценного сырья.
Достаточно перспективным способом является полураздельный, так как имеется возможность создания разнопрочных закладочных массивов, сочетающих в себе невысокую цену и необходимую прочность.
При бутовой закладке используют каменные блоки различного размера и скрепляют их вяжущим раствором. В этом случае заполняют не все выработанное пространство, а лишь участки, граничащие со смежными блоками, а в оставшуюся часть блока подают породную закладку. Достоинством является минимальный расход воды, что имеет большое значение для снижения относительной влажности рудничной атмосферы, а недостатком — сложная механизация работ.
При консолидированной закладке происходит формирование монолита под воздействием пара или химических растворов на уже размещенную в очистном пространстве сухую закладку. При этом использование химических растворов реагентов через определенное время приводит к повторной кристаллизации, что позволяет консолидировать породу в выработанном пространстве. Такая закладка обладает достаточно высокими прочностными характеристиками, которые сохраняются при длительном нагружении налегающими породами.
Инъекционная закладка предусматривает предварительное заполнение выработанного пространства сухой закладкой при дробленой самообрушающейся породой с последующей подачей по трубам с поверхности вяжущего раствора. Раствор проникает в пустоты дробленой породы и превращает ее в монолит. Также инъекционный способ закладки позволяет формировать подошву слоя при слоевой выемке и избежать просыпания руды в закладочный массив и отказаться от временных настилов.
Как видно, применение технологий с закладкой связано с существенными затратами и эффективно при разработке более ценных руд, что в настоящее время часто сопряжено с необходимостью увеличения их бортового содержания.
Использование местных природных материалов и отходов производства позволит существенно сократить затраты не только на закладочные работы, но и на содержание различного рода отвалов и хвостохранилищ, соответственно уменьшив площади земель для горных отводов.
Рациональное использование элементов закладочных работ с утилизацией в закладку отходов горнообогатительного производства позволит эффективно разрабатывать менее ценные месторождения полезных ископаемых.
Следует иметь в виду, что эффективность использования отходов не только влияет на технико-экономические показатели горнодобывающего предприятия, но и способствует снижению вредного экологического воздействии на окружающую среду.
Большая доля стоимости закладочных работ приходится на транспортирование закладочной смеси в выработанное пространство. Развитие горных работ приводит к удалению (углублению) места укладки смеси от места приготовления и соответственно увеличению длины ее транспортирования. Так, на Бурибаевском ГОКе (Башкортостан) развитие горных работ привело к удалению места очистной выемки от закладочного комплекса на 2,5-3 км. Такое удаление сделало неэффективным и нецелесообразным применение системы с закладкой на данном руднике.