Обоснование эффективной технологии выпуска глиносодержащих руд при разработке жильных месторождений системами с магазинированием: На примере Гарсонуйского флюоритового месторождения тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.22, кандидат технических наук Кужиков, Алексей Александрович

• Кужиков, Алексей Александрович
• кандидат технических наук
• 2005

Оглавление диссертации кандидат технических наук Кужиков, Алексей Александрович

Введение

1. ГОРНОГЕОЛОГИЧЕСКИЕ И ГОРНОТЕХНИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ФЛЮОРИТОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ВОСТОЧНОГО ЗАБАЙКАЛЬЯ

1.1. Общая характеристика флюоритовых месторождений содержащих глинистый материал

1.2. Анализ практики ведения очистных работ на месторождениях, содержащих в рудах глинистый материал

1.3. Критический анализ современных средств и способов ликвидации зависаний при выпуске замагазинированной руды

1.4. Состояние процесса выпуска руды на Гарсонуйском руднике

1.5. Цель, задачи и методы исследований

2. ЛАБОРАТОРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЫПУСКА ЗАМАГАЗИНИРОВАННОЙ РУДЫ, СОДЕРЖАЩИЙ 64 ГЛИНИСТЫЙ МАТЕРИАЛ

2.1. Моделирование процесса выпуска руды из магазинов

2.2. Методика проведения лабораторных исследований

2.3. Проведение лабораторных исследований

2.4. Анализ результатов лабораторных исследований процесса выпуска замагазинированной руды Выводы по главе

3. АНАЛИТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ВЫПУСКА ГЛИНИСТЫХ РУД ИЗ УЗКИХ МАГАЗИНОВ

3.1. Исследование физических характеристик глинистой фракции

3.2. Расчет необходимого количества воды для перевода глинистой фракции в состояние текучести

3.3. Исследование возможностей шахтного водопровода

3.4. Использование эффекта эрлифта

3.5. Исследование фильтрации воды через замагазинированную руду

3.5.1. Моделирование гранулометрического состава рудной массы

3.5.2. Моделирование фильтрационных свойств массива не содержащего глинистых включении

3.6. Обоснование параметров оросительной системы 138 3.6.1 Вытекание жидкости через совершенное малое отверстие

3.6.2. Схемы орошения рудной массы в блоке

3.6.3. Определение времени орошения отбитой рудной массы

3.6.4. Определение необходимого количества оросительных труб 160 Выводы по главе

4. ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ИСПЫТАНИЯ СПОСОБА ВЫПУСКА

ГЛИНИСТОЙ РУДЫ ИЗ МАГАЗИНА

4.1. Цель, основные технические решения, задачи производственных испытании

4.2. Методика производственных испытаний

4.3. Промышленные испытания способа выпуска руды

4.4. Рекомендации по применению технологии выпуска 181 замагазинированной руды с орошением рудной массы

4.5. Технико-экономическая оценка результатов испытания способа выпуска с орошением рудного массива

Выводы по главе

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Обоснование эффективной технологии выпуска глиносодержащих руд при разработке жильных месторождений системами с магазинированием: На примере Гарсонуйского флюоритового месторождения»

Становление и развитие горнорудной промышленности России непосредственно связано с добычей руд цветных, редких и благородных металлов, неметаллических полезных ископаемых, большинство которых добывается из жильных месторождений [2]. При разработке крутопадающих жил наибольшее распространение получили производительные, экономичные системы разработки с магазинированием руды. Однако область их применения ограничивается условием склонности руды к слеживанию по причине присутствия в жильной массе глинистого материала.

В значительных количествах (20-30 %) глинистые минералы - каолинит, монтмориллонит, галлуазит, гидрослюды и др. присутствуют на месторождениях флюорита. Они образуют различной формы и размеров включения в жильных минералах всех стадий минерализации, заполняют и цементируют пострудные полости и трещины.

Под влиянием влаги, образующейся в процессе бурения шпуров, гидрообеспыливания, естественной влажности воздуха, шахтного водопритока и пр. глина переходит в качественно другое состояние - возрастает вязкость и липкость, уменьшается пористость. Все это затрудняет процесс выпуска руды из магазина, на долю которого приходится до 50 % от всех трудозатрат связанных с очистными работами и приводит к дополнительным потерям руды.

Переход на другие системы разработки не всегда позволяют горногеологические условия, а если это технически возможно, то резко ухудшаются технико-экономические показатели очистных работ.

Широко используемые современные способы и средство ликвидации зависаний - механический, взрывной, в т.ч. с применением реактивных снарядов положительного эффекта не дают, напротив, приведут к переуплотнению руды, не ликвидируя зависаний.

Научные исследования по повышению эффективности выпуска глинистых руд из узких магазинов не проводились, что определяет их актуальность.

При непосредственном участии и под руководством автора на Гарсонуйском руднике при выполнении хозяйственного договора № 559, заключенного с ООО артель старателей «Кварц».

Объект исследований - выемочный блок при разработке крутопадающего жильного месторождения системой с магазинированием руды.

Предмет исследования - флюоритовая руда содержащая глинистый материал.

Цель работы - обосновать и разработать эффективный способ выпуска глиносодержащей руды из узких магазинов с максимальной интенсивностью и минимальными потерями руды.

Основная идея работы - заключается в доведении глинистой составляющей рудного массива до состояния текучести путем подачи в него воды для повышения интенсивности выпуска и сокращения потерь замагазинированной руды.

Защищаемые научные положения:

1. Эффективность выпуска глинистой руды из узких магазинов можно повысить путем орошения рудного массива и доведения глинистой составляющей до состояния текучести.

2. Основные показатели фильтрации орошаемой жидкости в рудном массиве следует определять по разработанной математической модели в зависимости от гранулометрического состава руды.

3. Методика расчета системы орошения позволяет определить необходимый объем воды, подаваемой в рудный массив, и оценивает вероятные потери в блоке.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается: всесторонним проведенным анализом и обобщением предшествующих научных исследований, удовлетворительной сходимостью результатов лабораторных и аналитических исследований с результатами производственных испытаний, достаточным и представительным объемом полученных экспериментальных и опытно-производственных данных.

Научная новизна:

1. Разработан способ выпуска глиносодержащей руды при эксплуатации жильных месторождений системами с магазинированием руды.

2. Установлена зависимость определения потребного количества воды, подаваемой в рудный массив, от исходной влажности и процента глинистой составляющей для перевода её в состояние текучести.

3. Получены математические выражения для расчета времени орошения глиносодержащего рудного массива и количества оросительных труб в системе.

4. Предложена вероятностная модель определения угла наклона продвижения воды в рудном массиве и скорости фильтрации в зависимости от гранулометрического состава.

Практическая ценность:

1. Разработана методика расчета системы орошения глиносодержащего рудного массива при выпуске руды из узких магазинов.

2. Разработаны практические рекомендации по изготовлению и монтажу оросительной системы в очистном блоке, ее защиты от действия взрыва.

3. Конструкция системы орошения позволяет интенсифицировать процесс выпуска замагазинированной руды, снизить потери и может быть использована при составлении проектов и разработки месторождений с глинистыми рудами.

Реализация работы - способ выпуска глиносодержащей руды прошел приемочные испытания и рекомендован к включению в проекты на отработку

Гарсонуйского, Зимовейского и Майского участков Гарсонуйского рудного поля.

Личный вклад автора - проанализирован и обобщен отечественный и зарубежный опыт разработки месторождений представленных рудами склонными к слеживанию, а также практика применения различных средств и способов ликвидации зависания руды; проведены лабораторные исследования и опытно-промышленные испытания; выполнены аналитические исследования процесса орошения рудного массива; разработан техническая документация на изготовление и эксплуатацию системы орошения.

Апробация работы - Основные разделы диссертационной работы докладывались на Научном симпозиуме «Неделя горняка-2003» (г. Москва, МГГУ, 2003г.), Восьмой Международной Молодежной научно-практической конференции (г. Чита, 2004г.), Четвертой научно-технической конференции Горного института (г. Чита, 2003-2004 гг.).

Публикации - по теме диссертации опубликованы 4 статьи и получен патент на изобретение.

Объем и структура работы - диссертация изложена на 198 страницах машинописного текста и состоит из введения, четырех глав, заключения. Содержит 99 рисунков, 26 таблиц, список литературы из 69 наименований, 3 приложения.

Заключение диссертации по теме «Геотехнология(подземная, открытая и строительная)», Кужиков, Алексей Александрович

Основные результаты и выводы работы заключаются в следующем:

1. Установлено, что при разработке жильных месторождений, представленных глинистыми рудами производительность труда на выпуске в 1,5-1,7 раза ниже, чем на прочих жильных месторождениях, причиной тому служат частые зависания руды - 14-18 шт/100 т, а существующие средства и способы их ликвидации не приемлемы для данного типа руд.

2. Доказана возможность интенсификации процесса выпуска замагазинированной руды из очистного пространства и сокращения потерь за счет водонасыщения рудного массива до состояния текучести глинистой составляющей.

3. Разработан и запатентован способ выпуска отбитой руды содержащей глинистый материал, позволяющий увеличить производительность труда на выпуске в 1,6 раза и в 1,5 раза снизить потери руды в блоке.

4. Разработана методика расчета системы орошения глиносодержащего рудного массива при выпуске руды из узких магазинов.

5. Теоретические разработки, проведенные авторами позволили получить:

- математические зависимости определения потребного количества воды, подаваемой в рудный массив, для перевода глины в текучее состояние;

- формулы для расчета времени орошения глинистого рудного массива и количества оросительных труб в системе;

- вероятностную модель определения угла наклона растекания воды в рудном массиве и скорости фильтрации в зависимости от гранулометрического состава.

6. Производственные испытания показали, что применение способа выпуска с орошением рудного массива позволяет значительно сократить расход взрывчатых материалов, исключить налипание глины на кузов вагонеток, приемные бункера, конвейерные ленты, выходные отверстия дробильных установок.

7. Результаты диссертационной работы рекомендованы для включения в технический проект на отработку Гарсонуйского, Зимовейского и Майского участков Гарсонуйского рудного поля.

Ожидаемый годовой экономический эффект, от внедрения результатов исследований на Гарсонуйском руднике составит 30131 тыс. рублей.

Заключение

В диссертации решена актуальная для горной промышленности задача -разработать рациональный способ выпуска глиносодержащей руды при системах с магазинированием, обеспечивающий высокую производительность труда и минимальные потери руды в выемочном блоке.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Кужиков, Алексей Александрович, 2005 год

1. Абрамов А.Ф., Сафронов А.В., Медведев И.Ф. и др. Опыт применения динамо-реактивных гранатометов для разрушения зависаний крупнокусковой руды в дучках и рудоспусках // Цветная металлургия -1968-№ I.e. 15-18.

2. Агошков М.И., М.И. Мухин, А.Ф, Назарчик и др. Системы разработки жильных месторождений, Госгортехиздат, 1960г. 376с.

3. Альтшуль А.Д., Киселев П.Г. Гидравлика и аэродинамика. (Основы механики жидкости) М.: Стройиздат, 1975. - 328 с.

4. Альтшуль А.Д. Примеры расчетов по гидравлике. М: Стройиздат, 1977. -255 с.

5. Анализ системы с магазинированием руды./Под ред. Д.И. Рафиенко. ИГД АН СССР. 15-18 с.

6. Абрамов В.Ф, Рамкулов А.В. Особенности частичного выпуска руды из магазинов тонких жил. М.: МГГУ, «Неделя горняка-99». - 136-137с.

7. Austin J. Canadian mineral by the year 1999. «Canadian Mining and Metallurgy Bulletin», 1974. - c. 49-56

8. Бер Я., Заславский Д., Ирмей С. Физико-математические основы фильтрации воды. М.: Мир, 1971. - 452 с.

9. Веников В. А., Теория подобия и моделирование (Применительно к задачам электроэнергетики), 2 изд., М.: 1976.

10. Выбор размеров выпускных отверстий./ Под. ред. Г.В. Головской. ИГД АН СССР, Люберцы, 1959г. 72-78с.

11. Гендельман JI.C., Меньшиков Ю.А., Лунин В.В. Вибрационные люки для выпуска руды // Горный журнал. 1974. № 8 - с. 27-32.

12. Грим Р.Е. Минералогия глины. М.: Изд-во иностр. лит., 1956. - 454 с.

13. Глины, их минеральные свойства и практическое значение. М.: Наука, 1970.-272 с.

14. ГОСТ 25100-95, Грунты, "Классификация", М.: ИПК Изд-во стандартов, 1997.-24 с.

15. ГОСТ 30416-96, Грунты, "Лабораторные испытания. Общие положения", -М.: ИПК Изд-во стандартов, 1997. 20 с.

16. ГОСТ 5180-84, Грунты, "Методы лабораторного определения физических характеристик" М.: ИПК Изд-во стандартов, 1985. - 23 с.

17. Грунтоведение. Изд. 3-е./ Под ред. Е.М. Сергеева. М.: Изд-во МГУ, 1971. -596 с.

18. Гидравлика и гидропривод./ В.Г. Гейер, B.C. Дулин, А.Г. Боруменский, А.Н. Заря: М.: Недра, 1981.-295 с.

19. Дьяконов Г.К. Вопросы теории подобия в области физико-механических процессов.-М.: 1956

20. Дубынин Н.Г., Храмцов В.Ф., Шеховцев B.C. Предотвращение прорывов глинистых пород при разработке рудных месторождений. Новосибирск, 1989- 120с.

21. Дузь С .Я., Скворцов А.Т., Гаспарян С.С., В.В. Рыбников. Структура трудоемкости очистной выемки при отработке крутопадающих жил панелями по простиранию. М: ИПКОН АН СССР, 1980. - с. 75-87.

22. Журин Н.Я., Родзевилло И.Т., Вертлейб J1.K. и др. Совершенствование выпуска руды на шахте им. Губкина // Горный журнал 1978 - № 2 с. 3536.

23. Замятченский П.А. Каолинитовые образования Южной России. Тр. о-ва естествоиспытателей при СПб университете, т. 21, 1896, вып. 2, с. 12-26.

24. Зенько Д.К. Формирование рудной массы над выпускной выработкой.- М.: МГГУ, «Неделя горняка-2001». -45-46с.

25. Именитов В.Р. Процессы подземных горных работ при разработке рудных месторождений. М.: Недра, 1984. - 503 с.26