WWW.DISUS.RU

БЕСПЛАТНАЯ НАУЧНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 

Обоснование эффективной технологии формирования породо-бетонной закладки при камерных системах разработки

На правах рукописи

Медведев Валерий Васильевич

ОБОСНОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОЙ ТЕХНОЛОГИИ

ФОРМИРОВАНИЯ ПОРОДО-БЕТОННОЙ ЗАКЛАДКИ ПРИ КАМЕРНЫХ СИСТЕМАХ РАЗРАБОТКИ

Специальность:

25.00.22 – Геотехнология (подземная, открытая и строительная)



АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук









Чита 2009

Работа выполнена на кафедре «Подземная разработка

месторождений полезных ископаемых»

ГОУ ВПО «Читинский государственный университет»

Научный руководитель доктор технических наук, профессор Лизункин Владимир Михайлович

Официальные оппоненты:
Заслуженный деятель науки РФ, доктор технических наук, профессор Воронов Евгений Тимофеевич; кандидат технических наук, доцент Рубцов Лев Геннадьевич
Ведущая организация ОАО «Приаргунское производственное горно-химическое объединение»

Защита состоится 24 декабря 2009 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 212.299.01 при Читинском государственном университете (г.Чита, ул.Александро-Заводская, 30, зал заседаний ученого совета)

Отзывы в двух экземплярах, подписанные и заверенные печатью организации, просим направлять по а дресу: ул. Александро-Заводская, 30, г. Чита, 672039

ученому секретарю диссертационного совета Д 212.299.01

Факс: (3022) 41-64-44 E-mail: root@chitgu.ru



С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Читинского государственного университета

Автореферат разослан « ____ » ноября 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

канд. геол.-минерал. наук Н.П. Котова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Подземная добыча на современном этапе характеризуется понижением уровня горных работ, которое сопровождается увеличением горного давления и осложнением горно-геологических условий разработки месторождений полезных ископаемых. В таких условиях все большее применение находят системы с закладкой выработанного пространства в основном твердеющими смесями (Гайский ГОК, Лениногорский ПМК, ОАО ГМК «Норильский никель», ОАО «ППГХО» и др.).

Широкое применение систем разработки с закладкой сдерживается высокими затратами на проведение закладочных работ, которые достигают 40 % себестоимости добычи, причем до 80 % затрат приходится на материалы, в том числе до 55 % на цемент. Снижение затрат на закладочные работы путём замены цемента другими более дешевыми веществами, частичное замещение твердеющей закладки сухой либо гидравлической, применение разнопрочной закладки, требуют значительных финансовых вложений в изыскание местных материалов и разработку на их основе вяжущих и новых активизаторов твердения, а также на дополнительное дробление материала для достижения требуемых свойств закладки.

Применительно к камерным системам эффективной является твердеющая закладка, где в качестве заполнителя используется кусковая порода из отвалов, от проходки выработок или очистной выемки. Однако известные способы формирования породо-бетонной закладки отличаются повышенными затратами, связанными с необходимостью дополнительного дробления, а также недостаточной прочностью искусственного массива.

Перспективным является способ формирования породо-бетонной закладки путём подачи породы в твердеющий раствор, позволяющий уменьшить стоимость закладочных работ и повысить прочность искусственного массива без дополнительного дробления. Исследований по обоснованию такой технологии создания искусственного массива не проводилось, и они являются актуальными.

Объект исследований – закладочные работы в очистном блоке при отработке мощных и средней мощности круто­па­дающих рудных тел камерными системами с закладкой.

Предмет исследования - процесс, способы и средства раздельного формирования искусственного массива из породо-бетонной закладки.



Целью работы является обоснование эффективной технологии формирования искусственного массива раздельным способом и разработка методики расчета состава породо-бетонной закладки для снижения затрат применительно к камерным системам.

Идея работы заключается в том, что формирование искусственного массива производится раздельным способом путем подачи заполнителя в раствор твердеющей закладки с параметрами, установленными на основе закономерностей процессов движения и распределения в нём породных кусков.

Задачи исследований:

  1. Установить характер формирования структуры породо-бетонной закладки раздельным способом путем подачи заполнителя в раствор твердеющей смеси.

2. Обосновать рациональные параметры состава породо-бетонной закладки для определения необходимой прочности и структуры возводимого закладочного массива.

3. Разработать методику расчета и технологию возведения породо-бетонной закладки, определить область применения и экономическую эффективность предложенного способа.

Методы исследований. В работе использован комплекс методов исследований, вклю­чающий: анализ литературных источников и практики закладочных работ при постановке задачи, математическое моделирование и лабораторные эксперименты при исследовании процесса формирования породо-бетонной закладки, методы математической статистики при обработке результатов экспериментальных исследований и технико-экономический анализ при оценке эффективности результатов работы.

Научные положения, выносимые на защиту:

  1. Характер формирования структуры породо-бетонной закладки определяется формой, размером, плотностью заполнителя и составом твердеющей смеси.

2. Прочность и экономичность породо-бетонной закладки достигаются применением рационального состава, определяемого по разработанной методике, и технологией её возведения.

Достоверность научных положений обеспечена корректной постановкой и решением задачи по исследованию процесса формирования раздельным способом породо-бетонной закладки, базирующейся на основных представлениях механики движения твердых тел в жидкости; достаточным объемом лабораторных экспериментов; удовлетворительной сходимостью результатов аналитических исследований и лабораторных экспериментов с расхождением не более 5…10%; экономической эффективностью разработанных рекомендаций.

Личный вклад автора состоит в:

- обобщении отечественного и зарубежного опыта применения твердеющей закладки и обосновании раздельного способа возведения искусственного массива;

- разработке методики, проведении исследований, обработке и анализе результатов;

- обосновании технологии и методики расчета раздельного способа формирования породо-бетонной закладки, области применения и технико-экономической оценке предлагаемого способа возведения закладочного массива.

Научная новизна результатов исследований:

1. Выведено дифференциальное уравнение, определяющее критическую скорость падения куска породы кубообразной формы в суспензии

.

2. Установлена нелинейная корреляционная зависимость движения куска породы в растворе закладки от диаметра куска, которая описывается формулой с коэффициентом корреляции 0,97.

3. Разработана вероятностная математическая модель процесса раздельного способа формирования породо-бетонной закладки в зависимости от плотности и высоты твердеющего раствора в камере (пути движения куска), формы, размеров и плотности заполнителя.

4. Установлена нелинейная корреляционная зависимость прочности породо-бетонной закладки от степени заполнения искусственного массива породой, которая описывается формулой с коэффициентом корреляции 0,996.

5. Установлена нелинейная корреляционная зависимость прочности породо-бетонной закладки от содержания цемента в растворе твердеющей смеси, которая описывается формулой с коэффициентом корреляции 0,996.

6. Разработаны эффективная технологическая схема раздельной подачи породы и твердеющего раствора в отработанную камеру и методика расчета состава породо-бетонной закладки в зависимости от прочности и монолитности искусственного массива, объема заполнения его породой и времени начала схватывания твердеющей смеси.

Практическая значимость работы.

1. Предлагаемый способ формирования породо-бетонной закладки позволяет отрабатывать мощные и средней мощности рудные тела с меньшими затратами и вовлекать в отработку бедные руды высокопроизводительными камерными системами разработки.





2. Разработанная методика расчета состава породо-бетонной закладки может быть использована при проектировании и возведении искусственных массивов с заданными свойствами.

Реализация результатов работы. Результаты исследований приняты к проектированию рудника №6 ОАО «ППГХО», используются в проектных работах ОАО «ЗабайкалцветметНИИпроект» и в учебном процессе ЧитГУ при подготовке горных инженеров по специальности 130404.65 «Подземная разработка месторождений полезных ископаемых».

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на ежегодных региональных научно-практических конференциях ЧитГУ (Чита, 2003-2009), на заседании научно-технического совета ОАО «ППГХО» (Краснокаменск, 2001, 2009), межрегиональной конференции, посвященной 40-летию ЗабНИИ (Чита, 2001), международном симпозиуме «Неделя горняка 2004» (Москва 2004), научных семинарах кафедры "Подземная разработка месторождений полезных ископаемых" ЧитГУ (Чита, 2003 -2009).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 научных работ, из них 2 - в изданиях, рекомендованных ВАК России.

Объем и структура работы. Диссертация изложена на 115 страницах машино­писного текста и состоит из введения, четырех глав, заключения. Содержит 27 рисунков, 22 таблицы, список литературы из 82 наименований и 5 приложений.

Работа выполнена по целевой программе Министерства РФ по атомной энергии «Перспективный план развития уранодобывающего производства РФ на период до 2020 г.» по хоздоговорной теме № 554/10-05/772 «Совершенствование подэтажных систем со скважинной отбойкой при отработке месторождений Стрельцовской группы».

Автор выражает благодарность научному руководителю заведующему кафедрой «Подземная разработка месторождений полезных ископаемых» ЧитГУ д.т.н., проф. Лизункину В.М., д.т.н., проф. Овсейчуку В.А. и всем сотрудникам кафедры ПРМПИ ЧитГУ за помощь при подготовке диссертации, а также руководителям и ведущим специалистам ОАО «ППГХО» за поддержку работы и высказанные ценные замечания и предложения.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ


Отечественный и зарубежный опыт отработки мощных и средней мощности месторождений показывает довольно устойчивую тенденцию к увеличению объемов добычи камерными системами преимущественно с отбойкой из подэтажных выработок с закладкой выработанного пространства. Понижение горных работ вызывает повышенные требования к прочности закладочных массивов и необходимости применения твердеющей закладки, затраты на которую достигают 30…40 % себестоимости добычи. Большинство исследователей видят дальнейшее удешевление закладочных работ не только за счет широкого внедрения разнопрочной и малопрочной закладок, но и применением более дешевых компонентов закладочной смеси (в том числе пород от проходки выработок).

Совершенствованию технологии закладочных работ и видов закладки уделено большое внимание в работах П.И. Городецкого, М.И. Агошкова, Д.М. Бронникова, М.Н. Цыгалова, О.А. Байканурова, В.А. Гребенюка, С.А. Атманского, В.П. Кравченко, А.Л. Требукова, К.Ю. Реппа, К.Н. Светлакова, В.И. Култышева, В.А. Букурина, А.А. Решетникова, А.П. Вяткина и др. Однако исследования в этих работах проведены в основном для литого, инъекционного, гидрозакладочного и полураздельного способов возведения искусственного массива твердеющей закладкой. Кроме того, такие искусственные массивы либо имеют недостаточную прочность, либо высокую стоимость их возведения.

Одним из перспективных является способ формирования породо-бетонной закладки путём подачи породы в твердеющий раствор, позволяющий уменьшить стоимость закладочных работ и повысить прочность искусственного массива без дополнительного дробления.

В практике имеются отдельные попытки применения породо-бетонной закладки, когда породу подавали в твердеющую закладку в качестве заполнителя (Риддерский рудник, ОАО «ППГХО» и др.). Однако образование искусственного массива не отличалось высокой прочностью в связи с неплотной упаковкой заполнителя. Имеется способ формирования закладки Г.В. Варсановой и А.П. Варсанова (авторское свидетельство № 1469184, 1989 г.), предусматривающий подачу щебня или дробленой породы в твердеющий раствор для получения прочного массива. Недостаток известного способа – высокие затраты, связанные с дополнительным дроблением породы до необходимых размеров.

Нами предлагается способ, сущность которого заключается в следующем (рис. 1). Вначале в отработанную камеру заливается слой твердеющей закладки. Затем в него подается заполнитель - породы с естественным гранулометрическим составом, образующемся при отбойке. Куски породы, неодинаковые по размеру и форме перемещаются в твердеющей закладке с различной скоростью движения. В результате чего происходит их сегрегация, т.е. упорядоченное разделение по крупности. При этом крупные куски находятся внизу, а более мелкие заполняют верхний слой. Таким образом, за счет обволакивания кусков породы твердеющим раствором и укладки заполнителя в более плотную структуру формируется прочный искусственный массив.

 Принципиальная схема раздельного способа формирования породо-бетонной-4

Рис. 1. Принципиальная схема раздельного способа формирования породо-бетонной закладки: 1 – закладочный трубопровод; 2 – транспортная машина; 3 – куски породы; 4 – слой раствора твердеющей закладки; 5 – закладочная перемычка

Для обеспечения более плотной структуры распределения заполнителя, увеличения прочности и связности закладочного массива нами проведены аналитические и лабораторные исследования, на основе которых разработаны рекомендации по выбору эффективной технологической схемы раздельной подачи породы и твердеющего раствора в закладываемое пространство и методика расчета состава породо-бетонной закладки.

Основные результаты проведенных исследований отражены в следующих защищаемых положениях.

1. Характер формирования структуры породо-бетонной закладки определяется формой, размером, плотностью заполнителя и составом твердеющей смеси.

Искусственный массив, возводимый раздельным способом, должен обладать определенными прочностными и реологическими свойствами. При этом качество массива во многом зависит от технологии его возведения, расхода вяжущего и других факторов.

Для исследования процесса формирования искусственного массива за счет различной скорости движения кусков в твердеющем растворе использован известный закон движения твердого тела в жидкости

, (1)

где, Т — соответственно плотность жидкости и тела;

VT — объем тела, погруженного в жид­кость;

S — площадь проекции поверхности тела на нормаль к вектору скорости (миделевое сечение);

С — коэффициент сопротивления, зависящий от многих факторов (режима дви­жения, формы тела, шероховатости);

— скорость тела относительно жидкости;

тТ — масса тела.

В нашем случае этот процесс подразделяется на два этапа. Первый - это движение кусков при сбрасывании породы в камеру в воздушной среде. Второй этап - движение куска породы в твердеющей смеси и возникающее при этом периодическое динамическое воздействие на него колебаний пульпы от входа в раствор других кусков породы.

На основании уравнения (1) была выведена формула критической скорости (с ускорением равным нулю) падения куска породы наиболее встречаемой кубообразной формы в суспензии с учетом сопротивления смеси движению

, (2)

где dср — средний диаметр куска породы, м;

К —коэффициент сопротивления, зависящий от формы тела, шероховатости (К=2,0…6,0);

Т — плотность тела;

— плотность суспензии, кг/м3.

Из уравнения (2) видно, что скорость движения кусков в растворе зависит от формы, размера заполнителя, плотности тела и суспензии, т.е. будет иметь место сегрегация кусков породы при движении в твердеющей закладке.

Для подтверждения правильности аналитических выводов были проведены лабораторные исследования скорости падения кусков породы в суспензиях с разной плотностью. По результатам исследований установлена зависимость изменения скорости падения куска породы в суспензии от его диаметра. Причем куски породы кубообразной формы имеют скорость падения выше кусков призматической и плитчатой формы (рис. 2).

Полученная нелинейная корреляционная зависимость движения куска породы в растворе закладки описывается уравнением с коэффициентом корреляции 0,97

, (3)

где А,В – коэффициенты, зависящие от свойств суспензии, формы и свойств куска породы (табл. 1);

dср - средний диаметр куска породы, м.

Таблица 1

Значения коэффициентов А и В для кусков породы из гранита плотностью 2,76 г/см3 при различной плотности растворов

Плотность раствора, г/см3 Коэффициент А Коэффициент В
Порода кубообразной формы
1,21 4,127 0,587
1,46 4,014 0,587
Порода плитчатой формы
1,46 12,480 0,496
Порода призматической формы
1,46 6,108 0,456

В формуле (3) не учтена начальная скорость вхождения куска из воздушной среды в жидкую, так как её влияние незначительно при движении в плотных средах близких к плотности куска.

Сходимость результатов аналитических исследований (формула 2) и экспериментальных (формула 3) составляет 94%.

Определение плотности структуры создаваемого закладочного массива раздельным способом в лабораторных условиях путем сбрасывания кусков горной породы различной формы и размеров показало, что более мелкие фракции породы лежат в промежутках между крупными, заполняя оставшиеся пустоты.

Таким образом, проведенные аналитические и экспериментальные исследования подтверждают возможность создания плотной структуры искусственного массива за счет различной скорости движения неодинаковых по размеру и форме кусков породы в плотном растворе твердеющей смеси и периодических динамических воздействий на них колебаний пульпы от вхождения в раствор других кусков породы. При этом определяющими факторами являются форма и размеры кусков породы, высота слоя раствора в камере, а также плотность закладочной смеси.

Вышеизложенное является доказательством первого защищаемого научного положения.

2. Прочность и экономичность породо-бетонной закладки достигаются применением рационального состава, определяемого по разработанной методике, и технологией её возведения.

Известно, что прочность искусственного массива зависит от свойств вяжущего, инертного заполнителя и степени упаковки последнего.

Результаты лабораторных исследований прочности породо-бетонной закладки на сжатие от полноты объема заполнения образцов породой приведены на рис.3 и аппроксимируются нелинейной корреляционной зависимостью с коэффициентом корреляции 0,996

, (4)

где А,В,С – коэффициенты, зависящие от состава литой смеси и свойств породной закладки (табл. 2);

Vпор - объем заполнения образца кусками породы, %.

Таблица 2

Значения коэффициентов А, В и С растворов различной плотности

Плотность раствора, г/см3 Коэффициент А Коэффициент В Коэффициент С
Цементный раствор
1,30 2,36320 - 0,00166 - 0,00035
1,44 2,97162 - 0,02532 0,00027
Цементно-песчаный раствор
1,69 1,67244 - 0,02459 0,00024
1,82 3,77475 0,00758 0,00002

Наиболее прочная закладка получается при полном заполнении объёма раствора кусками породы и применении цементно-песчаных твердеющих растворов плотностью выше 1,73 т/м3.

Увеличение содержания вяжущего в цементном и цементно-песчаном растворе увеличивает прочность породо-бетонной закладки (рис. 4), которая аппроксимируется по нелинейной корреляционной зависимости с коэффициентом корреляции 0,996

, (5)

где А,В,С - коэффициенты зависящие от состава литой смеси (табл.3);

Ц - содержание цемента в растворе литой закладки, кг/м3.

Таблица 3

Значения коэффициентов А, В и С для цементного и цементно-песчаного составов твердеющей закладки

Тип раствора Коэффициент А Коэффициент В Коэффициент С
Цементный раствор 0,61874 - 0,00108 0,00001
Цементно-песчаный раствор -0,43758 0,01297 - 0,00001

При этом с увеличением содержания цемента прочность образцов на основе цементно-песчаных растворов существенно выше, чем на цементной основе. Даже при расходе цемента до 650 кг/м3 выход искусственного камня и прочность массива не превышают соответственно 60 % и 2,5 МПа. При использовании цементно-песчаных растворов прочность 2,5 МПа и выход камня выше 94 % можно получить с меньшим (в 2 раза) расходом цемента – 280 кг/м3.

Существенное значение в разрабатываемом способе имеет технология возведения искусственного массива.

Формирование закладочного массива раздельным способом производится подачей вяжущего раствора и крупнокускового заполнителя к месту закладочных работ раздельно. При этом в одной технологической линии происходит приготовление твердеющей закладки и транспортирование её по трубам до выработанного пространства, а в другой - транспортирование заполнителя до закладываемой камеры. Смешивание материалов происходит в камере в процессе подачи породы в твердеющую закладку.

Технологией предусматривается подача в слой литой твердеющей смеси заполнителя в виде пустой породы без предварительного дробления. При этом в камере, для создания условий сегрегации при движении кусков породы, поддерживается минимальная высота слоя путем периодической подачи твердеющего раствора. Количество подаваемой породы в твердеющую закладку должно соответствовать объему дополняемого раствора за время до начала его схватывания.

Подача вяжущего раствора в камеру осуществляется по закладочному трубопроводу с поверхности от закладочного комплекса или бункеров до отработанной камеры, аналогично транспортировке при литом способе закладки, и не зависит от способа подачи инертного заполнителя.

Технология подачи заполнителя в закладываемое пространство зависит от физико-механических свойств, гранулометрического состава горных пород, объемов пустой породы получаемой от подземной технологии и находящейся в породных отвалах предприятия, и может осуществляться по технологическим схемам с доставкой породы пневмотранспортом, конвейером или самоходными транспортными машинами.

Пневмозакладочная и конвейерная технология требуют дополнительного дробления и могут применяться при наличии на предприятии дробильного оборудования. Их достоинством является высокая производительность.

При использовании в качестве заполнителя крепких абразивных пород, без дополнительного дробления, предлагается машинная схема доставки (рис. 5). Однако в этом случае доставочное оборудование должно обеспечить производительность за время до момента схватывания раствора твердеющей закладки определенной высоты.

 Принципиальная схема закладочного комплекса для раздельной машинной-13

Рис. 5. Принципиальная схема закладочного комплекса для раздельной машинной технологии: 1 – силосы; 2 – смеситель; 3 – песчанно-гравийная смесь; 4 – трубопровод; 5 – бункер накопитель (породоспуск); 6 – опрокидыватель; 7 – отработанная камера

Высоту заполнения слоя литого твердеющего раствора рекомендуется определять по формуле

, (6)

где Tзап - время заполнения пустой породой закладываемого слоя в камере, ч;

P - скорость заполнения выработанного пространства сы­пучим закладочным материа­лом, м3/ч;

К3 - коэффициент заполнения кусками пустой породы объема закладываемого слоя в камере, принимается равным 0,4…0,6, в зависимости от пустотности закладываемого материала;

L, В - длина и ширина выработан­ного пространства, м.

Время заполнения пустой породой закладываемого слоя в камере должно быть меньше или равно времени начала схватывания твердеющего раствора с учетом времени на подачу литой смеси

Tзап Тсхв — Тзак, (7)

где Тсхв - время начала схватывания твердеющего раствора, ч;

Тзак - время на подачу в камеру литой твердеющей смеси, ч.

Для реализации условий сегрегации кусков породы и сохранения реологических свойств в твердеющую закладку добавляется комплексная замедляющая добавка типа «Мегалит С-3РС» производства ЗАО «Владимирский ЖБК» (смещающая время начала схватывания раствора до 8 часов). При этом имеет место экономия вяжущего до 20 % при дозировке добавки 0,4…0,7 % от массы цемента (в расчете на сухое вещество).

Подбор состава закладочной смеси производится индивидуально для каждого предприятия с учетом его сырьевой базы, свойств и характеристик исходных материалов.

Блок-схема предлагаемой методики расчета состава литой твердеющей смеси для формирования искусственного массива породо-бетонной закладки приведена на рис. 6.

 Блок-схема расчета состава литой твердеющей смеси для породо-бетонной-15

Рис.6. Блок-схема расчета состава литой твердеющей смеси для породо-бетонной закладки

Лабораторными исследованиями и расчетами состава смеси по известным методикам установлено, что прочность закладки от 1,5 до 6,0 МПа достигается при применении твердеющего раствора с содержанием цемента от 100 до 260 кг/м3 и комплексной замедляющей добавкой. При этом отношение Ц:П не должно быть выше 1:13, а В:Ц не более 1:2,5. Эти соотношения обеспечивают необходимую пластичность и плотность закладки (от 1750 до 2200 кг/м3) и выход искусственного камня не менее 95 %.

Для условий ОАО «ППГХО» определен состав породо-бетонной закладки. Сравнительные показатели, в том числе и по ГМК «Норильский никель», приведены в табл. 4.

Таким образом, применение раздельного способа возведения закладочного массива позволяет за счет использования пустой породы без предварительного дробления уменьшить на 40…60 % объём твердеющего раствора, что сократит не менее чем в 2 раза расход вяжущего, ПГС и воды.

Таблица 4

Сравнительная характеристика закладочных смесей

Состав смеси ГМК Норильский никель ОАО ППГХО Предлагаемая породо-бетонная закладка
Состав закладочной смеси, кг/ м3: АШЦ-100
Вяжущие М 400 150 170 82,6
Ангедрит (активиз. тверд.) 600 -
Заполнитель ПГС - 1530 763,2
Заполнитель шлак 900 -
Добавка С-3РС, т/м3 - - 0,37
Зола-унос - 100 -
Вода 450-500 320 165,1
Пустая порода - - 1300
Технологические параметры закладочной смеси:
подвижность, см 16-18
Прочность при сжатии МПа, через 28 суток 3,0 3,0 3,0

При сравнении стоимости закладочных работ по видам затрат установлено, что применение породо-бетонной закладки (рис. 7) позволит не менее чем на 30 % уменьшить стоимость закладочных работ по сравнению с литой твердеющей закладкой (рис. 8) за счет снижения расходов на твердеющий раствор и исключения транспортирования породы на поверхность в отвал.

Разработанный способ и рекомендованная методика расчета состава породо-бетонной закладки приняты к проектированию рудника №6 ОАО «ППГХО». Расчетами установлено, что годовой экономический эффект от применения камерных систем с породо-бетонной закладкой составит 13,5 млн. р/год, за счет снижения затрат на твердеющую закладку и исключение транспортирования породы на поверхность.

Вышеизложенное является доказательством второго защищаемого научного положения.


ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации дано решение актуальной научно-практической задачи по обоснованию рациональной технологии формирования искусственного массива из породо-бетонной закладки раздельным способом, позволяющей уменьшить затраты на закладочные работы при сохранении заданной прочности.

Основные выводы работы, отражающие научную и практическую значимость, заключаются в следующем:

1. Дана оценка способов формирования искусственных массивов из твердеющей закладки, определены их достоинства и недостатки. Установлено, что известные способы раздельного формирования искусственного массива породо-бетонной закладкой отличаются недостаточной прочностью и устойчивостью, которые сдерживают применение камерных систем с закладкой.

2. Разработана вероятностная математическая модель процесса раздельного способа формирования породо-бетонной закладки в зависимости от плотности и высоты твердеющего раствора в камере (пути движения куска), формы, размеров и плотности заполнителя. Анализ модели показал, что при движении кусков породы в растворе твердеющей закладки происходит их сегрегация за счет различной скорости движения кусков и периодических динамических воздействий на них колебаний пульпы. Это приводит к формированию более плотной структуры искусственного массива.

3. Установлена зависимость изменения прочности искусственного массива от плотности упаковки заполнителя (породы), состава и плотности твердеющей смеси. Наиболее прочная закладка получается при полном заполнении объёма раствора кусками породы и применении цементно-песчаных твердеющих растворов плотностью выше 1,73 т/м3.

4. Установлено, что высота заливания слоя раствора в камере определяется объемом подаваемой породы и зависит от времени схватывания твердеющей смеси, условий регулирования плотности упаковки инертного заполнителя в закладываемом массиве. Применение комплексной замедляющей добавки «Мегалит С-3РС» смещает время начала схватывания раствора до 8 часов при сохранении прочности породо-бетонной закладки.

5. Разработана эффективная технологическая схема раздельной подачи породы и твердеющего раствора в отработанную камеру и методика расчета состава породо-бетонной закладки в зависимости от прочности и монолитности искусственного массива, объема заполнения его породой и времени начала схватывания твердеющего раствора. Технологическая схема предусматривает заполнение камеры литой твердеющей смесью на высоту, при которой происходит сегрегация кусков породы. При этом закладочный комплекс обеспечивает заполнение камеры как литой твердеющей смесью, так и породой за время до начала схватывания раствора.

6. Определен состав породо-бетонной закладки для камерной системы разработки в условиях ОАО «ППГХО», применение которого на руднике № 6 уменьшит не менее чем на 30 % стоимость закладочных работ за счет снижения расходов на твердеющую закладку и исключение транспортирования породы на поверхность, а также сделает рентабельной отработку бедных и средней ценности руд.

7. Предложенная технология и методика расчета рациональных параметров раздельного способа формирования искусственного массива приняты к проектированию рудника №6 ОАО «ППГХО» и используются в учебном процессе ЧитГУ на кафедре ПРМПИ при подготовке горных инженеров по специальности 130404.65 «Подземная разработка месторождений полезных ископаемых».

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:


  1. Медведев В.В. Пути повышения эффективности разработки сложно-структурных урановых залежей Стрельцовского рудного поля / В.М. Лизункин, В.Е. Подопригора, В.В. Медведев // Вестник Читинского государственного университета. – Чита: ЧитГТУ, 2001. – Вып. 19. - С. 9-15.
  2. Медведев В.В. Совершенствование подэтажных систем со скважинной отбойкой при отработке месторождений Стрельцовской группы / В.М. Лизункин, В.В. Медведев, В.А. Овсейчук, Ю.Н. Галинов, В.Е. Подопригора // Новый век – Новые открытия: материалы межрегиональной конференции, посвященной 40-летию ЗабНИИ. – Чита: ЗабНИИ, 2001. -С. 349-351.
  3. Медведев В.В. Породобетонная закладка как фактор снижения себестоимости добычи и повышения экологической безопасности при выемке богатых урановых руд камерно-целиковами системами разработки / В.М. Лизункин, В.В. Медведев // Вестник Читинского государственного университета. – Чита: ЧитГТУ, 2002. – Вып. 26. - С. 130-133.
  4. Медведев В.В. Основные факторы, определяющие прочность породобетонной закладки при формировании её полураздельным способом / В.В. Медведев, В.М. Лизункин // Четвертая научно-техническая конференция Горного института (материалы конференции), часть 3. – Чита: ЧитГТУ, 2003. - С. 60-63.
  5. Медведев В.В. Способ разработки сложноструктурных месторождений / В.М. Лизункин, Ю.Н. Галинов, В.Е. Подопригора, В.В. Медведев // Горный информационно - аналитический бюллетень. – М., 2004. – Вып. 12. - С. 192-194.
  6. Медведев В.В. Обоснование математической модели процесса свободного падения крупнокускового материала в тяжелых жидких средах // Вестник Читинского государственного университета: Специальный выпуск посвященный 30-летию Горного института. – Чита: ЧитГУ, 2004. – Вып. 35. - С. 169-175.
  7. Медведев В.В. Повышение эффективности закладочных работ при камерных системах разработки // Забайкалье. Сборник научных трудов. Отдельный выпуск Горного информационно-аналитического бюллетеня. - М., 2007. – Вып. 4. - С. 80-84.

Лицензия ЛР № 020525 от 02.06.97

Подписано в печать.11.2009 Формат 60х84 1/16

Усл.печ.л. 1,0 Тираж 100 экз. Заказ N___

Читинский государственный университет

ул. Александро-Заводская, 30, г. Чита, 672039

РИК ЧитГУ



 





<


 
2013 www.disus.ru - «Бесплатная научная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.