Обоснование параметров технологических схем безвзрывной отработки удароопасных бокситовых месторождений тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.22, кандидат наук Холмский Алексей Валерьевич

• Холмский Алексей Валерьевич
• кандидат наук
• 2022

Оглавление диссертации кандидат наук Холмский Алексей Валерьевич

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ГОРНОГЕОЛОГИЧЕСКИХ И ГОРНОТЕХНИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ ОТРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ СУБРа

1.1 Анализ горно-геологических условий отработки месторождений СУБРа10

1.2 Анализ горнотехнических условий отработки месторождений СУБРа

1.3. Анализ параметров и показателей технологических схем, применяемых на отработке месторождений СУБРа

1.4. Обоснование перехода на безвзрывную технологию отработки месторождений СУБРа

1.5. Выводы по главе

ГЛАВА 2 АНАЛИЗ ПЕРЕДОВОГО ОПЫТА В ОБЛАСТИ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ГОРНЫХ РАБОТ ЗА СЧЕТ ПРИМЕНЕНИЯ БЕЗВЗРЫВНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

2.1. Современное состояние исследований в области применения безвзрывных способов отбойки полезного ископаемого

2.2. Область применения и классификация гидромолотов

2.3. Эксплуатационные характеристики гидромолотов

2.4. Выводы по главе

ГЛАВА 3 РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ГИДРОМОЛОТОВ ДЛЯ УСЛОВИЙ ОТРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

3.1. Анализ ударного воздействия на массив горных пород

3.2. Разработка схемы отбойки гидромолотами. Расчетная производительность гидромолота

3.3. Определение области применения гидромолотов для условий отработки месторождений СУБРа

3.4. Выводы по главе

ГЛАВА 4 ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ БЕЗВЗРЫВНОЙ ОТРАБОТКИ УДАРООПАСНЫХ БОКСИТОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ СУБРа С ОТБОЙКОЙ РУДЫ ГИДРОМОЛОТАМИ

4.1. Параметры камерно-столбовой системы и выемочное оборудование при технологических схемах безвзрывной отработки месторождений СУБРа

4.2. Технико-экономическая оценка реализации предлагаемой технологической схемы

4.3. Выводы по главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТУРАТУРЫ

СПИСОК ИЛЛЮСТРАТИВНОГО МАТЕРИАЛА

ПРИЛОЖЕНИЕ А Результаты расчета себестоимости добычи 1 т руды при технологических схемах с буровзрывной отбойкой и с безвзрывной отбойкой руды

ПРИЛОЖЕНИЕ Б Акт о внедрении в научно-исследовательской деятельности ООО «Полигор» результатов диссертации

ПРИЛОЖЕНИЕ В Патент на изобретение

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Обоснование параметров технологических схем безвзрывной отработки удароопасных бокситовых месторождений»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. В Российской Федерации основным источником алюминия является бокситовая руда. По количеству разведанных запасов бокситов Россия занимает одно из лидирующих мест в мире. Одним из крупнейших предприятий по добыче бокситовой руды является АО «Североуралбокситруда» (АО «СУБР»). Предприятием ведется отработка месторождений Красная Шапочка, Ново-Кальинское, Кальинское, Черемуховское с общей производственной мощностью 3,3 млн. тонн сырья в год. Для месторождений Североуральского бокситового бассейна (СУБР) характерны сложные горно-геологические условия залегания, отдельно стоит отметить удароопасность массива горных пород. Значительную долю высококачественных бокситов России добывают именно на месторождениях Североуральского бокситового бассейна, запасы которого подтверждены до глубины 2 км.

В период до 2030 года на АО «СУБР» планируется увеличение производственных мощностей по добыче бокситовой руды с переходом на более производительные технологические схемы отработки запасов. При этом в отработку вовлекут глубоко залегающие участки рудной залежи, где повышен риск возникновения горных ударов, а производительность традиционных технологических схем отработки ограничена геодинамическими и техническими факторами. По мере продвижения фронта очистных работ на глубину, превосходящую 1 км, снижается производительность, повышается себестоимость добычи 1 т бокситовой руды и возрастает удароопасность. Повышенная удароопасность массива на большой глубине ведения работ является основным фактором, ограничивающим развитие очистных работ. На сегодняшний день отработку запасов месторождений СУБРа ведут с применением буровзрывного способа отбойки, при этом, по статистике, в результате ведения буровзрывных работ при отработке месторождений СУБРа

произошло более пятидесяти горных ударов, классифицирующихся как сильные. Из этого можно сделать вывод о том, что проведение очистных работ буровзрывным способом оказывает опасное влияние на удароопасный массив, соответственно, повышение производительности выемочных блоков при технологических схемах с буровзрывной отбойкой крайне затруднительно. В связи с этим, обеспечение высокой производительности, рациональных эксплуатационных затрат и снижение влияния очистных работ на удароопасный массив при отработке месторождений СУБРа за счет применения безвзрывной технологии является актуальной задачей горной науки в области развития горной промышленности России.

Степень разработанности темы исследования.

Исследованиями в области повышения производительности очистных работ в сложных горно-геологических условиях, в сфере безвзрывных технологий отработки месторождений и обоснованием применения гидромолотов на очистных работах занимались такие ученые, как: А.П. Корнаушенко, Э.А. Карапетян, В.С. Марков, В.Н. Лабутин, А.В. Половинко, Г.А. Холодняков, Ю.В. Михайлов, Р.А. Ределин, А.Б. Макаров, Б.А. Лысиков, В.А. Кравченко и д.р. Работы авторов посвящены разработкам в области организации очистных работ, применения безвзрывных технологий, выемочного оборудования ударного действия на горных работах.

Вместе с тем, технологических решений проблем, связанных с отработкой удароопасных месторождений СУБРа и обеспечивающих гарантированное повышение производительности без снижения безопасности труда, на данный момент предложено не было. В работах перечисленных авторов не рассматриваются вопросы влияния очистных работ на удароопасный массив горных пород, проветривание глубоких горизонтов, выбор подходящего оборудования для отработки

месторождений со сложными горно-геологическими условиями залегания, повышения производительности очистной выемки в данных условиях.

Объект исследования. Месторождения Североуральского бокситового бассейна.

Предмет исследования. Технологические схемы для безвзрывной отработки месторождений СУБРа, залегающих в сложных горногеологических условиях.

Цель работы - определение и обоснование параметров технологических схем безвзрывной отработки месторождений СУБРа, обеспечивающих повышение производительности, снижение себестоимости добычи руды и снижение опасного влияния очистных работ на удароопасный массив.

Идея работы. Повышение производительности, снижение себестоимости добычи руды и снижение опасного влияния очистных работ на удароопасный массив обеспечивается за счет безвзрывной отбойки руды гидромолотами.

Основные задачи работы.

1. Анализ современного состояния горно-геологических и горнотехнических условий отработки месторождений СУБРа, обобщение передового опыта в области повышения эффективности отработки месторождений со сложными горно-геологическими условиями;

2. Анализ ударного воздействия на удароопасный массив горных пород;

3. Разработка методики определения производительности гидромолота для условий отработки месторождений СУБРа;

4. Обоснование области применения гидромолотов для условий отработки месторождений СУБРа;

5. Определение и обоснование параметров технологической схемы безвзрывной отработки, технико-экономическая оценка реализации

предагаемой технологической схемы для условий отработки месторождений СУБРа.

Научная новизна.

1. Установлена экспоненциальная зависимость производительности гидромолотов от предела прочности пород на сжатие.

2. Установлена обратно-пропорциональная зависимость области применения гидромолотов по производительности от мощности рудного тела.

Теоретическая и практическая значимость работы

1. Разработана методика определения производительности гидромолота, учитывающая его эксплуатационные характеристики и физико-механические свойства отбиваемых пород, обеспечивающая обоснование наиболее рационального для эффективной отбойки руды типоразмера гидромолота.

2. Предложена принципиально новая для условий отработки месторождений СУБРа технологическая схема с применением гидромолотов на отбойке руды и самоходных вагонов на доставочных работах.

3. Результаты исследований использовались в научно-исследовательской деятельности ООО «Полигор» (НИР «Проведение исследований по геомеханической оценке условий применения камерно-столбовой системы разработки (КССР) при отработке удароопасных Североуральских бокситовых месторождений на современных глубинах и разработки рекомендаций по параметрам КССР для глубин 1400-2000 м. Этап 1 «Оценить соответствие применяемой на шахтах АО «СУБР» камерно-столбовой системы разработки горно-геологическим, горнотехническим и геодинамическим условиям ее применения»»: Отчет о НИР / Д.В. Сидоров. ООО «Полигор». - СПб, 2020. - 76 с., что подтверждается актом о внедрении №01-07/22 от 01.07.2022 (Приложение Б).

Методология и методы исследований.

Для решения поставленных в диссертации задач применён комплекс методов исследований, включающий анализ теории и практики подземной разработки рудных месторождений в сложных горногеологических условиях залегания; анализ технико-экономических показателей отбойки бокситовой руды гидромолотом; моделирование на персональных компьютерах; методы математической статистики.

Основные защищаемые положения.

1. Отбойку запасов камер в условиях отработки месторождений СУБРа следует вести гидромолотами, применение которых обеспечивает снижение опасного влияния очистной выемки на удароопасный массив горных пород.

2. Определение производительности гидромолота следует проводить по разработанной методике, заключающейся в построении схемы отбойки руды в забое с точностью до точки удара и обеспечивающей определение наиболее рационального типоразмера гидромолота.

3. Отработку запасов выемочного блока в условиях месторождений СУБРа следует проводить по разработанной технологической схеме безвзрывной отработки, обеспечивающей повышение производительности и снижение себестоимости добычи руды.

Степень достоверности результатов исследования обеспечивается применением в исследованиях системного подхода к изучению технологий подземной разработки месторождений со сложными горно-геологическими условиями залегания, обобщением и анализом результатов исследований других авторов по теме диссертации, использованием экономико-математического моделирования на персональных компьютерах, классических теорий и практики отработки месторождений подземным способом в современных условиях.

Апробация результатов. Основные идеи и научные результаты диссертационного исследования были представлены на следующих всероссийских и международных научных конференциях и конкурсах:

1. Всероссийский этап конференции-конкурса студентов и аспирантов «Полезные ископаемые России и их освоение», 16.04.2021;

2. Международный этап конференции-конкурса студентов и аспирантов «Полезные ископаемые России и их освоение», 08.06.2021.

Личный вклад автора. Определение задач и методов исследований в области подземной разработки месторождений со сложными горногеологическими условиями залегания; проведение анализа современного состояния подземных горных работ на месторождениях СУБРа, получение аналитических зависимостей, представление защищаемых положений, опубликование основных результатов исследований.

Публикации

Результаты диссертации в достаточной степени освещены в 6 печатных работах, в том числе в 1 статье - в издании из перечня рецензируемых научных изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание ученой степени кандидата наук, на соискание ученой степени доктора наук (далее -Перечень ВАК), в 2 статьях - в изданиях, входящих в международную базу данных и систему цитирования Scopus. Получен 1 патент (приложение В).

Структура диссертации

Диссертация состоит из оглавления, введения, 4 глав с выводами по каждой из них, заключения, списка литературы, включающего 108 наименований, и списка иллюстративного материала. Диссертация изложена на 134 страницах машинописного текста, содержит 38 рисунков, 27 таблиц и 3 приложения.

ГЛАВА 1 АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ГОРНОГЕОЛОГИЧЕСКИХ И ГОРНОТЕХНИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ ОТРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ СУБРа

1.1 Анализ горно-геологических условий отработки месторождений СУБРа

Месторождения Североуральского бокситового бассейна включают в себя Черёмуховское, Ново-Кальинское, Кальинское месторождения и месторождение Красная Шапочка [93, 94]. Все перечисленные залежи характеризуются такими элементами залегания, как: меридиональное простирание, моноклинальное падение залежей; угол залегания, который варьируется в пределах 20 - 350; блочное строение залежей; относительно одинаковая литология вмещающих пород; различные типы оруденения, разделенные по фактору непрерывности.

В таблице 1.1 отображены основные типы оруденения с указанием доли безрудных зон в процентном эквиваленте, доли площадей месторождения, где рудная залежь склонна выклиниваться, а также представлены поправочные коэффициенты к расчетным запасам бокситовой руды на момент их принятия в 1993 г.

Таблица 1.1 - Характеристика выделенных типов оруденения и значения поправочных коэффициентов.

Значения показателей, принятые в 1993 г. для Черёмуховского

месторождения

Тип оруденения Доля безрудных площадей, % Доля площадей с неустойчивой мощностью, < 2м., % Поправочные коэффициенты к запасам

Непрерывный менее 10 менее 14 0,94

Прерывистый 10 - 40 14 - 49 0,81

Крайне прерывистый более 40 более 49 0,70

Рудная залежь имеет пластообразную форму и в зависимости от типа боксита делится на два слоя. Верхний слой представлен пестроцветными (серыми) бокситами, нижний слой почти полностью состоит из красных бокситов.

Бокситы хорошо отличаются по цвету от вмещающих пород и их легко идентифицировать в процессе отработки запасов месторождений. Контакт у висячего бока, по верхней кромке рудной залежи, чёткий и постепенный, при этом покрывающая толща пород сложена известково-глинистыми сланцами. Кромка лежачего бока обладает крайне изменчивой гипсометрией в силу непостоянной гипсометрии известняков, слагающих почву пласта бокситов. Вышеуказанный фактор обуславливает регулярно встречающееся выклинивание залежи вплоть до образования так называемых безрудных зон. Стоит отметить, что бокситы месторождений СУБРа относятся, в основном, к диаспорам [16]. Процент содержания минералов показан в таблице 1.2.

Таблица 1.2 - Минералогический состав бокситов по литологическим разновидностям.

Название минерала (группы минералов) Разновидность бокситов, %

Красный маркий Красный немаркий яшмовидный пестро-цветный Боксит-колчедан порфиро-видный

Диаспор 50-75 50- 63 14 - 25 30 - 50 35- 54 28

Бемит 6- 10 2 - 12 37 - 65 5 - 15 0 - 18 18

Каолин 1-10 1-10 7-16 15-20 7-15 2

Хлориты 11-12 15- 20 10 - 30 15 - 17 0 - 15 5

Карбонаты 4 - 5 4 - 5 6 - 7 7-16 15-20 2

Пирит 0,5-0,7 0,3-0,7 0,4-0,5 6-12 7-14 0,7

Гематит 17-22 16- 20 15 - 19 5-6 9-11 3

При технико-экономическом обосновании кондиций к разведке Североуральских бокситовых месторождений была принята мощность рудного тела, которая составляет 2 м и является минимальной.

Классификация типов бокситов, слагающих месторождения СУБРа с указанием размера структурного блока и предела прочности на сжатие отражена в таблице 1.3.

Таблица 1.3 - Классификация бокситовых руд.

Типы бокситов Размер структурного блока, м Предел прочности сжатию, МПа

Рыхлые красные маркие, обесцвечненные и порфировидные бокситы до 2 5-20

Плотные красные маркие, обесцвечненные и порфировидные бокситы > 2 25

Красные немаркие бокситы -колчеданы до 0,5 43

Красные немаркие (каменистые) крупноблочные > 0,5 78

Яшмовидный боксит разориентированный трещиноватости до 0,25 60

Яшмовидный боксит ориентированной трещиноватости 0,25 60

Пестроцветный боксит плотный > 0,25 80

Пестроцветный боксит трещиноватый > 0,25 80

Геология Черёмуховского месторождения.

Черемуховское месторождение имеет естественные границы на севере и на юге. Ими являются Северо-Черемуховский сброс со смещением 10-70 м, Восточно-Сосьвинский сброс и Южно-Черемуховский сброс соответственно. В районе данных сбросов не пройдены вскрывающие и подготовительные выработки в силу того, что вокруг них оставлены охранные целики. Простирание Черемуховского месторождение доходит до 9,5 км, при этом мощность залежи изменяется в довольно широких пределах: 0-19 м. Условно, Черемуховскую залежь

можно поделить на две части, одна из которых обладает средней мощностью, равной 5 м и распространяется по падению до отметки 1040 м ниже поверхности; вторая часть начинается от горизонта 1040 имеет отличные от первой части характеристики. Нижняя часть менее прерывиста по качеству оруденения и ее средняя мощность равна 9 м. Также отмечается тенденция к увеличению средней мощности залежи с увеличением глубины залегания. В верхней части месторождения преобладает прерывистое оруденение, в нижней части наибольшее распространение имеет непрерывное оруденение.

По наличию тех или иных типов боксита, слагающих Черемуховскую залежь, необходимо отметить преобладание красных немарких бокситов, доля которых увеличивается в зависимости от увеличения глубины залегания. Самым редким типм бокситов для данной залежи являются яшмовидный и пестроцветный. Прослойки серых бокситов представлены широко и отличаются четковыдержанной средней мощностью, равной 1 м.

Геологическая характеристика Ново-Кальинского

месторождения.

Геологической границей на севере Ново-Кальинской залежи является Южно-Черемуховский сброс, с юга месторождение ограничено Ново-Кальинским сбросом по северо-ззападному направлению и Северо-Кальинским сбросом по северо-восточному направлению. Протяженность месторождения в меридиональном направлении составляет 6,5 км, при этом, месторождение не имеет выхода на поверхность. Западная граница оруденения установлена геологоразведкой на глубине 500-1000 м, в северной части граница бокситовой залежи, соответствующей установленным кондициям, залегает на глубине 800-1100 м.

Мощность Ново-Кальинской залежи изменяется от 0,1 до 30 м, средняя мощность равна 7 м. Площадь месторождения четко делится на две части: западную с глубиной простирания 1200-1400 м. Западная часть

характеризуется прерывистым и сильнопрерывистым типом оруденения. Восточная часть, напротив, обладает непрерывным типом оруденения и сравнительно большей мощностью. Стоит отметить тенденцию к уменьшению числа участков с неустойчивой гиспометрией с увеличением глубины залегания. Так, на горизонте -920 м большая часть представлена участками с изменением мощности залежи по нижнему пределеу - 1-3,5 м, верхнему пределу - 3,5-7 м соответственно. На горизонте -1100 м участки с такими оруденением представлены в меньшем соотношении по нижнему пределу и в большем по верхнему, соответственно.

Основную часть бокситовой залежи слагают красные маркие бокситы, наличие в составе которых незначительно уменьшается с увеличением глубины залегания. Доля красных немарких бокситов составляет 37%, их доля практически не меняется в зависимости от глубины. Яшмовидные и обесцвеченные бокситы представлены в несущественном количестве. Доля пестроцветных бокситов склонна уменьшаться с увеличением глубины залегания. Кровля Ново-Кальинской залежи сложена темно-серыми битуминозными известняками и глинистыми, известково-глинистыми сланцами. Мощность сланцев на отметке -1100 м изменяется в пределах 0,5-2,5 м, отмечается содержание углерода и сульфидной серы.

Ново-Кальинское месторождение, в отличие от других залежей, характеризуется наиболее стабильной тектоникой. Несмотря на наличие крупных тектонических нарушений, оконтуривающих месторождение со северной и южной сторон, отмечается наличие около 40 дизъюктивов более мелкого порядка. При этом, только 10 нарушений обладают значительной вертикальной амплитудой смещения в пределах 70-120 м и протяженностью от 1000 м. Остальные нарушения характеризуются амплитудами смещения 25-40 м и протяженностью 100-500 м.

Геологическая характеристика Кальинского месторождения.

Кальинская залежь граничит с месторожденим Красная Шапочка и имеет простирание, равное 5,5 км. Между двумя рудными телами простирается Юно-Кальинский сброс, являясь южной границей Кальинской залежи, северными геологическими границами являются Ново-Кальинский и Северо-Кальинский дизъюктивы.

Мощность залежи изменяется в довольно широких пределах до 24,5 м. Значительных изменений мощностей бокситовой залежи с увеличением глубины залегания не отмечено. Отдельно можно отметить участок залежи с мощностью, изменяющейся в пределах 3,5-7 м, распространение которого на всех проектных горизонтах составляет более 40% от общей доли. При этом, типы оруденения от горизонта к горизонту довольно близки между собой. Мощность пестроцветных бокситов сравнительно мала и в среднем равна 0,3 м.

Основную долю запасов Кальинской залежи составляют красные маркие и красные немаркие бокситы. Объемная доля немаркого боксита с глубиной увеличивается, а маркого уменьшается. Яшмовидные бокситы представлены локально, при этом их доля незначительно увеличивается с увеличением глубины залегания. Породы кровли на Кальинском месторождении повсеместно представлены темно-серыми амфипоровыми слоистыми известняками. Тектоника Кальинской залежи неоднородна и по данным эксплуатационной разведки выявлено существенное количество мелкоамплитудных нарушений. Крупные дизъюнктивы подтверждаются во всех случаях и сопровождаются одним или несколькими мелкоамплитудными нарушениями. На месторождении зарегистрировано тринадцать активных тектонических нарушений.

Геологическая характеристика месторождения Красная Шапочка.

Для месторождения Красная Шапочка геологоразведкой установлены следующие естественные границы: на севере - Южно-

Кальинский сброс с северо-восточным направлением простирания и амплитудой смещения 450-500 м; на западе - Восточно-меридиональный сброс, амплитуда смещения которого равна 300 м; на юге - Южный сброс. Длина месторождения Красная Шапочка по простиранию составляет 4 км.

В качестве особенности залежи можно отметить уменьшение средней мощности месторождения и сплошности оруденения в направлении с севера на юг. Средняя мощность на проектных высотных отметках варьируется в пределах 3-6 м. Доля участков залежи малой мощности, изменяющейся в пределах 1,0 - 3,5 м, доходит до 70% от общего числа. Пестроцветные бокситы представлены в незначительном количестве с мощностью оруденения до 0,8 м. Красные немаркие, маркие и яшмовидные бокситы представлены широко, их доля от общего числа равно 80%, оставшуюся долю представляют колчеданы. Месторождение Красная Шапочка покрыто темно-серыми битуминозными известняками. В нижней части толща представлена темно-серыми слоистыми известняками с несколькими прослоями известково-глинистых, либо бокситовидных сланцев. На месторождении присутствует четырнадцать сейсмически активных тектонических нарушений. Большая часть тектонических нарушений принадлежит северному участку залежи, где запасы на проектируемых высотных отметках составляют больше половины от общих объемов.

1.2 Анализ горнотехнических условий отработки месторождений

СУБРа

Объектом исследований является технологическая схема отработки бокситовых месторождений, применяемая на рудниках СУБРа. Предметом исследований являются технологические показатели применяемой схемы, такие, как: производительность по добыче руды,

трудозатраты, себестоимость добычи 1 т руды, технологическая безопасность схемы [13].

Методика исследования - сравнительный анализ порядка отработки запасов блока, основных технико-экономических показателей, технологическая безопасность при применении схемы. Сравнение производят между двумя технологическими схемами: существующей и предлагаемой автором, по технологическим показателям. На основании анализа принимается обоснованное решение по выбору рациональной технологической схемы отработки бокситового месторождения, обеспечивающей повышение экономической эффективности и безопасности ведения горных работ [67].

В современных горнотехнических условиях рудников АО «СУБР» применяется камерно-столбовая система разработки (КССР) в следующих горно-геологических условиях: мощность рудного тела до 6 м, угол падения до 25о, устойчивость пород - устойчивые и средней устойчивости, большая глубина ведения очистных работ - до 2 км. Существует несколько вариантов, отличающихся друг от друга расположением и формой оставляемых целиков [79]. Вариативность обусловлена конкретными горно-геологическими условиями, например, глубиной разработки, углом падения рудного тела, физическими и механическими свойствам руды, мощностью рудного тела, расстоянием между безрудными зонами (природные концентраторы напряжений), нарушенность массива.

Общими признаками вариантов системы разработки являются: параметры блока: длина блока по падению - 120 м, ширина блока по простиранию - 120 м; нисходящий по падению порядок отработки рудной залежи, от центра блока к его флангам; расположение главных откаточных и доставочных выработок в пределах блока. Главные откаточные выработки проходят по пустой породе в лежачем боку залежи. К этим выработкам относят - откаточный штрек, орт-заезд. К

доставочным выработкам относят рудный блоковый восстающий, пройденный под углом, соответствующим углу падения рудной залежи и рудоспуск, пройденный от восстающего до откаточного горизонта.

Все варианты системы разработки обеспечивают уменьшение пролетов выемочных камер за счет оставления целиков, как барьерных, так и ленточных. Ленточные целики способствуют лучшему управлению горным давлением и выполняют одну функцию - поддержание кровли выемочного блока [58].

На рисунках 1.1-1.4 представлены варианты планы КССР некоторых применяемых вариантов.

Подготовка блока проводится типовая: предварительно проходится орт-заезд, при пересечении орт-заездом рудной залежи, из него проходится блоковый восстающий, который сбивают с ортом рудоспусками. Из орт-заезда поднимают полевой восстающий для обеспечения доставки материалов и оборудования в очистной блок. Из блокового восстающего формируют очистные заходки в расходящемся от центра к флангам порядке, которые позднее образуют в очистные камеры. Через каждый 35 м формируют ленточные междукамерные целики величиной 60 м х 12 м. По мере очистной выемки оставляют равносторонние столбчатые целики со стороной 3,5 м. Представленный на рисунке 2.2 вариант идентичен с предыдущим по расположению столбчатых целиков в пределах выемочного блока со стороной 3 м. Междукамерные целики отличаются по размерам от предыдущего, их параметры составляют: длина - 15 м, ширина - 12 м; а целики ориентированы по падению рудной залежи. Расположение откаточных, доставочных и нарезных выработок не отличается от предыдущего варианта, ровно, как и порядок подготовки блока. Порядок отработки аналогичен предыдущему варианту, междукамерные целики формируют каждые 3 м.

Рисунок 1.1 - Вариант КССР с оставлением столбчатых целиков и барьерных целиков по простиранию рудного тела.

Рисунок 1.2 - Вариант КССР с оставлением столбчатых целиков и барьерных целиков по падению рудного тела.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Холмский Алексей Валерьевич, 2022 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Агошков, М. И. Подземная разработка рудных месторождений // Москва. - 1966. - Недра.

2. Алимов, О.Д. О механизме разрушения горных пород при ударно-вращательном бурении бурильными молотками // Известия ТПИ -1954. - Т. 75.- С. 183-190.

3. Анистратов, Ю.И. Эффективность безвзрывных технологий разработки горных пород на карьерах // Горная промышленность. - 1997. -№ 2. - С. 20-23.

4. Анфимов, А.Л. Литолого-фациальные особенности бемитсодержащих известняков нарудной толщи Североуральского бокситового рудника // Литология и полезные ископаемые. -Екатеринбург. - 2015. - №3. - С. 3-8.

5. Бабаев, А.Б. Гидромолоты Sandvik. Постоянные изменения -путь к успеху // Горный информационно-аналитический бюллетень. -2009 - № 5. - С.353-361.

6. Баренблатт, Г.И. О равновесных трещинах, образующихся при хрупком разрушении. Устойчивость изолированных трещин. Связь с энергетическими теориями // ПМТФ. - 1959. - Т.23. - № 5.- С. 893-900.

7. Барях, А.А. Комплексное геомеханическое и геофизическое обеспечение безопасности подземных работ / А.А.Барях, И.А.Сапфиров // Горный журнал. - 2005. - № 12. - С.79-83.

8. Бексалов, Е. Б. Отбойно-погрузочная машина ОПМ-1 «Аскатеш» для безвзрывной проходки туннелей Акбулунской ГЭС по крепким трещиноватым породам // Евразийский Союз Ученых. - 2016. -№2(23).

9. Беркович, В.Х. Рациональная технология отработки удароопасных месторождений / В.Х. Беркович В.И. Дорошенко, Е.В. Тарчевский // Известия вузов. Горный журнал. - 1993. - №10. - С. 102120.

10. Бок, Х. Ведение в механику скальных пород. // Москва. - Мир.

- 1983. - 276 с.

11. Болобов, В.И. Зависимость наработки пики гидромолота от износостойкости ее материала / В.И. Болобов, Ле Тхань Бинь, С.А. Чупин,

B.А. Плащинский // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). - 2020. - №5. - С. 68-79. D01:10.25018/0236-1493-2020-5-0-68-79

12. Борисов, А.А. Разрушение углей и горных пород ударной нагрузкой. // Сб.: Расчеты, проектирование и испытание горных машин. Т.2. - М.: Углетехиздат -1955. - С.54-59.

13. Борщ-Компониец, В.И. Горное давление при отработке мощных пологих рудных залежей / В.И. Борщ - Компониец, А.Б. Макаров // Москва. - Недра. - 1986. - 271 с.

14. Бронников, Д. М. Разработка руд на больших глубинах / Д.М. Бронников, Н.Ф. Замесов, Г.И. Богданов // Москва. - Недра. - 1983. -168 с.

15. Буткевич, Г.Р. Анализ способов разрушения скальных пород // Горный Журнал - 1997. - № 10.

16. Бушинский, Г.И. Геология бокситов / Москва. - Недра. - 1974.

- 414 с.

17. Версилов, С.О. О повышении безопасности камерно-столбовых систем разработки при выемке наклонных рудных залежей /

C.О. Версилов, Ю.И. Разоренов, С.И. Цатнев, В.Н. Игнатов // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2008. - №4.

18. Ветров, С.В. Допустимые размеры обнажения горных пород при подземной разработке // Москва. - Наука. - 1975. - 232 с.

19. Викторов, С.Д. Сдвижение и разрушение горных пород / С.Д. Викторов, М.А. Иофис, С.А. Гончаров. РАН. Ин-т проблем комплекс освоения недр // МГУ. - Москва. - 2005. - 280 с.

20. Винокур, Б.Ш. Напряженное состояние массива горных пород и удароопасность месторождений Северного Урала / Б.Ш. Винокур, Н.И. Ермаков // Безопасность труда в промышленности. - 1981. - № 1. -52 с.

21. Винокур, Б.Ш. Формирование удароопасного состояния в краевой части рудной залежи / Б.Ш. Винокур, В.А. Неупокоев, Г.И. Рубцов и др. // Безопасность труда в промышленности. - 1979. - № 7. - С.27-28.

22. Вихляев, А.А. Ударное дробление крепких материалов /

A.А. Вихляев., В.В. Каменский, А.И. Федулов // - Новосибирск: Наука. -1969.- 157 с.

23. Голик, В.И. Механизм деформирования скального массива /

B.И. Голик, В. А. Гребенюк // Справочник по горнорудному делу. -Москва. - 1983. - Недра.

24. Дантеманн, Д. Программирование в среде Delphi / Д. Дантеманн, Д. Мишел, Д. Тейлор // - Киев. - НИПФ «ДиаСофт Лтд». -1995. - 608 с.

25. Дементьев, А.Д. О разрушении уступа под клиновидным ударником. / А.Д. Дементьев, Б.В. Назаров // ФТПРПИ. - 1982. - №1.- с. 107-110.

26. Демидов, Ю.В. Циклично-поточная технология при разработке крупных залежей апатитовых месторождений / Ю.В. Демидов, А.Ю. Звонарь, В.В. Белоусов // Горный журнал. - 2011. - №12. - С. 38-41.

27. Дроллоп, Д.Х. Введение в механику скальных пород / М; Мир -1983.-276 с.

28. Жабин, А.Б. Математическая модель разрушения горных пород ударным инструментом / А.Б. Жабин, И.М. Лавит, А.В. Поляков, Э.З. Керимов // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). - 2020. - № 11. - С. 140-150.

29. Именитов, В.Р. Технология, механизация и организация производственных процессов при подземной разработке рудных месторождений // Москва. - 1973. - Недра.

30. Инструкция по безопасному ведению горных работ на рудных и нерудных месторождениях, склонных к горным ударам. ВНИМИ. - Л., 1980. - 148 с.

31. Каманин, Ю. Н. Моделирование разрушения скальных пород гидравлическим устройством ударного действия / Ю. Н. Каманин, Р. А. Ределин, В. А. Кравченко // Горное оборудование и электромеханика. - 2017. - №2 (129). - С. 30-34.

32. Карапетян, Э. А. Оптимизация параметров процесса выемки бокситов при разработке месторождений открытым способом в сложных горно-геологических условиях. // Диссертация, канд. техн. наук. -Екатеринбург. - 2009. - 173 с.

33. Каркашадзе, Г.Г. Механическое разрушение горных пород / М.; МГГУ-2004.- 222 с.

34. Картозия, Б.А. Возникновение самонапряженного состояния горной породы при разгрузке / Б.А. Картозия, А.И. Мороз // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). - 2001. - № 4. - С.5-9.

35. Картозия, Б.А. Классификация и критерии оценки сложных горно геологических условий при строительстве подземных сооружений / Б.А. Картозия, А.В. Корчак // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). - 1996. - № 1. - С.15-23.

36. Каталог горных ударов на рудных и нерудных месторождениях. Северо-Уральское, Таштагольское, Октябрьское (Норильск), Юкпорское, Кукисвумчоррское (ПО «Апатит»), Качкарское и др. месторождения. ВНИМИ. - Л., 1985. - 182 с.

37. Каталог горных ударов на рудных и нерудных месторождениях. Северо-Уральское, Таштагольское, Октябрьское

(Норильск), Юкпорское, Кукисвумчоррское (ПО «Апатит»), Качкарское и др. месторождения. ВНИМИ. - Л., 1989. - 182 с.

38. Катков, Г. А. Оценка структурного ослабления горных пород / Г. А. Катков, С. А. Толмачев, Н. Т. Бедарев, С. В. Петухов // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). - 2003. - №8. - С. 66-67.

39. Кожахметова, З. Ж. О современных методах разработки бокситовых месторождений / З. Ж. Кожахметова, О.С. Кожахметов // Молодой ученый - 2017. - № 17 (151). - С. 95-98.

40. Козырев, А.А. Геодинамическая безопасность при разработке рудных месторождений в высоконапряженных массивах / А.А.Козырев, В.И.Панин, В.С.Свинин // Горный журнал. - 2010. - № 9. - С.40-43.

41. Козырев, А.А. Геомеханическое обеспечение технических решений при ведении горных работ в высоконапряженных массивах / А.А. Козырев, В.И. Панин, И.Э. Семенова и др. // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. - 2012. - № 2. - С. 46-55.

42. Кононов, В. М. Научно-технические основы снижения затрат ресурсов при буровзрывной проходке транспортных тоннелей // Автореферат диссертации докт. техн. наук. - Москва. - 1992 - Московский горный институт. - 29 с.

43. Кудрявцев, В. Г. О критериях выбора схемы пневмомолота для ковша активного действия // Горные машины и автоматика. - 2003. -№ 2.- С. 67-69.

44. Кучерявый, Ф.И. Разрушение горных пород / Ф.И. Кучерявый, Ю.М. Кожушко - М.; Недра, 1972.- 240 с.

45. Лабутин, В.Н. Безвзрывная технология добычи полезных ископаемых: состояние и перспективы. Ч. II: Оценка эффективности применения различных способов разрушения в технологиях открытых горных работ / В.Н. Лабутин, А.Р. Маттис, Г.Д. Зайцев, В.И. Ческидов // ФТПРПИ. - 2004. - № 2.- С.66-74.

46. Лабутин, В.Н. Перспективы применения комбинированного способа разрушения горных пород / В.Н. Лабутин, В.С. Марков // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2015. - №12.

47. Лабутин, В.Н. Проведение горных выработок проходческим комбайном с комбинированным исполнительным органом // Интерэкспо Гео-Сибирь. - 2016. - №3. - С. 169-175.

48. Литвинов, А. Р. Обоснование параметров схем поточной технологии безвзрывной послойно-полосовой отработки массивов крепких пород // Автореферат диссертации, канд. техн. наук. - Москва. -2001. - 24 с.

49. Лукьянов, Ю.А. Циклично-поточная технология как условие обеспечения производственной мощности горно-обогатительных комплексов / Ю.А. Лукьянов, И. А. Пыталев // Известия ТулГУ. - Науки о Земле. - 2020. - №1.

50. Лысиков, Б. А. Безвзрывная экологически чистая проходка тоннелей гидромолотами / Б. А. Лысиков, А.В. Резник, А.В. Дубинин // ДонТУ. - 2004. - С-143-145.

51. Макаров, А. Б. Безвзрывная проходка горных выработок гидромолотами КЯ И РР // Подземное пространство мира. - 1996. - № 112.

52. Мартынов, В. С. Проектирование вскрытия глубоких горизонтов бокситовых месторождений // Горный журнал. - 2004. - №3. -С. 12-15.

53. Микулин, Е.И. Борьба с горными ударами на шахтах СУБРа / Е.И. Микулин, Е.С. Горев // Безопасность труда в промышленности. — 1983. №5.1. С. 15-17.

54. Михайлов, Ю. В. Подземная экотехнология разработки маломощных месторождений крепких руд // Минск. - 2005. - Технология. - с. 157.

55. Никитин, В.Н. Совершенствование технологии подземных горных работ руднике / В.Н. Никитин, В.В. Дорогунцов // Горный журнал.-1992. - С. 7-11

56. Оганесян, Р.Л. Камерная выемка бокситов под искусственной кровлей в ПО Севуралбокситруда / Р.Л. Оганесян, Ю.Ю. Пиленков, Б.П. Дробот // Цветная металлургия. 1989. - №1. - С. 4-6.

57. Паланкоев, И. М. Использование контурного взрывания для обеспечения безопасности приконтурного массива // Маркшейдерия и недропользование. - 2017. - № 3 (89).

58. Пармковский, Б.В. Влияние кривизны обнажений на напряженное состояние и несущую способность потолочины / Б.В. Пармковский, В.В. Солович, И.И. Клинии и др. // Совершенствование горнорудного производства. - Кривой Рог: НИГРИ. - 1980. С. 74-76.

59. Патент РФ №2472932 «Способ разработки пологих и наклонных рудных тел». Авторы: И.В. Махраков, В.П. Тациенко, М.И. Ибатуллин, Ю.И. Гуртовой, В.В. Матвеев, А.П. Корнаушенко. Заявка №2011138432. Дата приоритета 19.09.2011. Патентообладаель: ОАО «Североуралбокситруда».

60. Патент РФ №2488693 «Способ поточного производства работ при безуступном варианте выемки камер по простиранию на камерно -столбовой системе». Авторы: И.В. Махраков, В.П. Тациенко, К.А. Малахов, В.В. Матвеев, Д.О. Щербинин, А.П. Корнаушенко Заявка №2012103296. Дата приоритета 31.01.2012. Патентообладаель: ОАО «Североуралбокситруда».

61. Патент РФ №2775854 «Стенд для ударных испытаний образцов». Авторы: Холмский А.В., Лодус Е.В., Никифоров А.В. Заявка №2021134018.Дата приоритета: 23.11.2021. Патентообладатель: СПГУ.

62. Пихлер, М. Испытания безвзрывной технологии добычных работ на Сокольско-Ситовском карьере известняка / М. Пихлер, В.А.

Гуськов, О.А. Галигузов // Горная промышленность. 2006. - №2. - С. 2326.

63. Половинко, А.В. Малоотходная и экологичная технология добычи полезных ископаемых на карьерах с помощью гидромолотов / А.В. Половинко, Г.А. Холодняков, Д.Н. Лигоцкий // Записки Горного института - Санкт-Петербург - 2009.- №180 - С.15-17.

64. Половинко, А.В. Обоснование малоотходной безвзрывной технологии открытой разработки месторождений скальных горных пород с помощью гидравлических отбойных агрегатов / Автореферат диссертации. - 2021. - Санкт-Петербург.

65. Панкевич, Ю.Б. Применение мощных гидромолотов фирмы KRUPP на безвзрывной разработке месторождений полезных ископаемых решает вопросы экологии и качества продукции // Горная промышленность. - 1997. - №2.

66. Пустобриков, В. Н. Разработка способа и обоснование параметров разрушения горных пород с использованием невзрывчатых разрушающих составов при низких температурах // Автореферат диссертации. - 2005. -Владикавказ.

67. Радько, В.В. Своевременный ввод новых мощностей - основа стабильной деятельности ОАО «Севуралбокситруда» / В.В. Радько, А.С. Попов, А.В. Широков // Горный журнал. - 2004. - № 3.- С.10-12.

68. Разработка циклично-поточной технологии подземной с работки мощных рудных месторождений на основе применения участковых дробильных комплексов // Перспективы развития горнодобывающей промышленности: Материалы Международной научно-практической конференции. - Новокузнецк. - 1996. - С. 78-79.

69. Ределин, Р.А. Некоторые вопросы динамики и моделирования гидравлических устройств ударного действия / Р.А. Ределин, В.А. Кравченко, Н. Н. Волков // Вибрационные технологии, мехатроника и

управляемые машины: Сб. тр. конф. / Под ред. С. Ф. Яцун. - Курск. -2016. - С. 343

70. Руководство по выбору конструктивных параметров камерно-столбовой системы разработки на шахтах ОАО «Севуралбокситруда»: Руководство / Б.А. Вольхин, А.С. Попов. ОАО «Унипромедь» - ООО «СУБР-Проект». Екатеринбург - Североуральск, 1997. - 52 с.

71. Руководство по выбору конструктивных параметров камерно-столбовой системы разработки на шахтах ОАО «Севуралбокситруда», отрабатывающих месторождения с глубиной 1000 м и более: Руководство / А.А. Филинков, В.С. Сидоров, Д.В. Сидоров ВНИМИ - СУБР. - СПб -Североуральск, 2004. - 128 с.

72. Сашурин, А.Д. Влияние напряженного состояния массива горных пород на эффективность разработки месторождений /

A.Д. Сашурин, Н.И. Ермаков // Горный журнал. - 2003. - № 4-5. -C.76-79.

73. Сашурин, А.Д. Современная геодинамика и безопасность объектов недропользования // Горный информационно-аналитический бюллетень.- 2010. - № 10. - C.336-332.

74. Сашурин, А.Д. Современная геодинамика и развитие катастроф на объектах недропользования // Интерэкспо Гео-Сибирь. -2005. - Т.2. - С.102-106.

75. Селивоник, В.Г. Геомеханическое обоснование оптимальных технологических схем двухъярусной отработки бокситовых месторождений: Автореф. дис. ... канд. техн. наук: 05.15.11 /

B.Г.Селивоник. - СПб, 1998. - 20 с.

76. Селивоник, В.Г. Опыт ведения горных работ в удароопасных условиях / В.Г. Селивоник, К.А. Воинов // Горный журнал. - 2004. - №3. -

C. 18-24.

77. Сидоров, Д. В. Методология оценки геодинамического состояния природно-техногенных систем при реализации проектов

освоения месторождений / Д. В. Сидоров, Т. В. Пономаренко // Горный журнал. - № 1. - 2020. - С. 49 - 52

78. Сидоров, Д.В. Аналитический метод определения параметров запредельного деформирования руды для оценки удароопасности рудной залежи на больших глубинах при ведении очистных работ камерно -столбовой системой разработки // Записки Горного института. - 2014. -Т.208. - С.277-282.

79. Сидоров, Д.В. Геомеханическое обоснование безопасных параметров целиков между буродоставочными выработками в зонах повышенного горного давления // Известия Тульского государственного университета. Науки о земле. - 2011. - Вып.1. - С.374-378.

80. Сидоров, Д.В. Методология снижения удароопасности при применении камерно-столбовой системы разработки Североуральских бокситовых месторождений на больших глубинах // Записки Горного института. - № 238. - 2019. - С. 392-398 .

81. Исмаилов, Т.Т. Механизм деформарования скального массива / Т.Т. Исмаилов, Д.А. Мельков// Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2009. - № 2. - С.116-118.

82. Титов, К.С. Опыт использования безвзрывной тонкослоевой технологии при добыче бокситов Среднего Тимана // Материалы Уральской горнопромышленной декады. - 2006.

83. Указания по безопасному ведению горных работ на Североуральских бокситовых месторождениях, опасных по горным ударам. ОАО «Научно-исследовательский институт горной механики и маркшейдерского дела - Межотраслевой научный центр ВНИМИ». -2010. - стр. 61.

84. Ушаков, Л. С. Динамические системы машин для разрушения горных пород / Л. С. Ушаков, Ю. Е. Котылев, В. А. Кравченко, Д. А. Юрьев // Записки Горного института. - 2004. - №157. - С. 73.

85. Ушаков, Л. С. Новая энергетическая концепция проходческого комбайна с планетарным ударно-скалывающим исполнительным органом // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). - 2019. - №12. - С. 161-168.

86. Ушаков, Л. С. Рациональное природопользование на основе применения безвзрывных технологий для проведения подземных (горных) выработок / Л. С. Ушаков, В. Е. Климов // Проблемы и инновационные решения в области инженерного обеспечения экологической и промышленной безопасности урбанизированных территорий: Сб. тр. конф. / Под ред. В. А. Васильева. - Самара. - 2017. - С. 246.

87. Ушаков, Л.С. Гидравлические машины ударного действия. / Л.С. Ушаков, Ю.Е. Котылев, В.А. Кравченко // Москва. -Машиностроение. - 2000. - 416 с.

88. Холмский, А.В. К оценке скорости проходки подземных горных выработок с применением гидромолотов // Маркшейдерия и недропользование. - 2020. - № 2. - С 24-31

89. Холмский, А.В. Мероприятия по повышению эффективности ведения горных работ на глубоких рудниках / А.В. Холмский, Д.В. Сидоров // Маркшейдерия и недропользование. - 2019. - № 4. - С 29-31.

90. Холмский, А.В. Снижение влияния очистных работ на удароопасный массив при отработке Североуральских бокситовых месторождений за счет применения безвзрывной технологии / А.В. Холмский, С.И. Фомин // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. - 2022. - Т. 20. - №2. - С. 3643.

91. Циклично-поточная технология подземной разработки железорудных месторождений с применением участковых дробильных комплексов и конвейерного транспорта // Перспективы развития горнодобывающей промышленности: Материалы Международной конференции. - Междуреченск. - 1994. - С. 68-71.

92. Цинкер, Л.М. Разработка циклично-поточной технологии подземнойотработки мощных рудных месторождений на основеприменения участковых дробильных комплексов // Автореферат диссертации, докт. техн. наук. - 1996. - Новосибирск. - Институт горного дела Сибирского отделения РАН. - 39 с.

93. Чепчугов, С. А. Сырьевая база СУБРа / С.А. Чепчугов, А.В. Бутняков, И. В. Абакумов // Горный журнал. - 2004. - №3. - С. 6-9.

94. Шадрин, М. А. Современная геолого-экономическая оценка промышленного освоения запасов месторождений СУБРа / М. А. Шадрин, И. В. Абакумов, Е. М. Жукова // Горный журнал. - 2004. - №3. - С. 25-28.

95. Шараев, Д.В. Разработка технологии выемки рудных залежей с учетом закономерности формирования параметров вторичного напряженно-деформированного состояния горного массива // Автореферат диссертации. - 2008. - Екатеринбург.

96. Шахторин, И.О. Выбор и обоснование параметров погружного пневмоударника малого диаметра // Автореферат диссертации. - 2017. -Новосибирск.

97. Caldwell, T. A comparison of non-explosive rock breaking techniques // Materials Science. - 2004. - P. 7.

98. Ficarella, A. Numerical investigations on the working cycle of a hydraulic breaker: off-design performance and influence of design parameters / A. Ficarella, A. Giuffrida, D. Laforgia // International journal of fluid power. -2006. - Т. 7. - №. 3. - С. 41-50.

99. Galchenko, Yu. P. Solution of geoecological problems in underground mining of deep iron ore deposits // Eurasian Mining. - 2018. - № 1. - p. 35-40. D0I:10.17580/em.2018.01.08

100. Ismael, M. Performance prediction of hydraulic breakers in excavation of a rock mass //Rudarsko-geolosko-naftni zbornik (The Mining-Geological-Petroleum Bulletin). - 2021. - Т. 36. - №. 4.

101. Kholmskiy, A.V. Arrangements for increase the efficiency of mining operations on the deep ore mines / A.V. Kholmskiy, D.V. Sidorov // Scientific and Practical Studies of Raw Material Issues. - 2019. - P. 71-74

102. Kholmskiy, A.V. Feasibility studies of optimal anvil diameter for mining operations with hydraulic breakers on "subr" mines / A.V. Kholmskiy, D.V. Sidorov // Solid State Technology. - 2020. -63(6). - P. 11446-11451

103. Kholmskiy, A. V. Substantiation of blast-free technology for mining rockburst-hazardous bauxite deposits using hydraulic breakers. / A.V. Kholmskiy, S.I. Fomin // Mining Inf. Anal. Bull. - 2022. - №7. - p. 40-54. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_7_0_40

104. Majstorovic, S. Analysis of ore losses and dilution factors in bauxite underground exploitation / S. Majstorovic, D. Tosic // Archives for Technical Sciences. - 2016. - 8(1). - p. 15-22

105. Sidorov, D. V. Forecasting rock burst hazard of tectonically disturbed ore massif at the deep horizons of Nikolaevskoe polymetallis deposit // Journal of Mining Institute. - 2018. - Vol. 234. - p. 604-611. DOI: 10.31897/PMI.2018.6.604

106. Sidorov, D. V. Reduction of the Ore Losses Emerging within the Deep Mining of Bauxite Deposits at the Mines of OJSC «Sevuralboksitruda» / D.V. Sidorov, T. V. Ponomarenko // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. - 2019. - № 302. - P. 1-8

107. Sidorov, D. V. The development of a software suite for predicting rock bursts within the framework of a system for ensuring geodinamic safety of mining operations // International Multidisciplinary Scientific Geo-Conference Surveying Geology and Mining Ecology Management, SGEM - 2017. - 17 (22). - pp. 633-638, DOI: 10.5593/sgem2017/22/S09.079.

108. Toraño, J. Environmental impact of rock excavation in urban areas: comparison between blasting and hydraulic breaker hammer //Civil Engineering and Environmental Systems. - 2006. - T. 23. - №. 2. - C. 117126.

СПИСОК ИЛЛЮСТРАТИВНОГО МАТЕРИАЛА

РИСУНКИ:

Рисунок 1.1 - Вариант КССР с оставлением столбчатых целиков и барьерных целиков по простиранию рудного тела;

Рисунок 1.2 - Вариант КССР с оставлением столбчатых целиков и барьерных целиков по падению рудного тела;

Рисунок 1.3 - Вариант КССР с оставлением ленточных целиков по падению рудного тела;

Рисунок 1.4 - Вариант КССР с оставлением ленточных целиков по простиранию рудного тела;

Рисунок 1.5 - Циклограмма очистных работ при технологических схемах с буровзрывной отбойкой руды;

Рисунок 1.6 - График зависимости времени проветривания от глубины ведения горных работ для условий отработки месторождений СУБРа;

Рисунок 1.7 - График зависимости КИО при технологической схеме отработки с буровзрывной отбойкой руды от глубины ведения работ;

Рисунок 1.8 - Взаимосвязь опорного давления на краевую часть массива и параметров буровзрывной отбойки;

Рисунок 1.9 - Взаимосвязь опорного давления на краевую часть массива и параметров отбойки гидромолотами;

Рисунок 2.1 - Схема системы безвзрывной отбойки «Кардокс»;

Рисунок 2.2 - Фрагмент блока после использования системы безвзрывной отбойки «PCF»;

Рисунок 2.3 - Фрезерный комбайн;

Рисунок 2.4 - Экспериментальный комбинированный исполнительный орган проходческого комбайна ГПКС;

Рисунок 2.5 - Отбойно-погрузочная машина ОПМ-1 «Аскатеш»;

Рисунок 2.6 - Проходка тоннеля с помощью гидромолота;

Рисунок 2.7 - Гидромолот, установленный на гидравлическом экскаваторе типа обратная лопата;

Рисунок 2.8 - Диаграмма производительности гидромолотов Atlas Copco в зависимости от вида выполняемых работ;

Рисунок 2.9 - Последовательность отбойки горных пород гидромолотом;

Рисунок 3.1- Схема распространения напряжений в плоскости забоя после удара (по данным автора);

Рисунок 3.2 - Схема влияния пиков напряжений от соседних ударов в плоскости забоя (по данным автора);

Рисунок 3.3 - Панель выбора типа сечения выработки и задания его параметров;

Рисунок 3.4 - Панель расчета схемы отбойки;

Рисунок 3.5 - Панель графического построения сечения и схемы отбойки;

Рисунок 3.6 - Пример конечного результата работы программы;

Рисунок 3.7 - Интерфейс программы для расчета схемы отбойки;

Рисунок 3.8 - Вид схемы отбойки при диаметре рабочего инструмента ёуд = 145 мм (Atlas Copco HB2000) и пределе прочности на сжатии 10 МПа (порфировидный боксит);

Рисунок 3.9 - Вид схемы отбойки при диаметре рабочего инструмента ёуд = 145 мм (Atlas Copco HB2000) и пределе прочности на сжатии 25 МПа (красный маркий боксит);

Рисунок 3.10 - Вид схемы отбойки при диаметре инструмента dyд = 240 мм (Atlas Copco HB10000) и пределе прочности на сжатии 25 МПа (красный маркий боксит);

Рисунок 3.11 - Схема отбойки с применением гидромолота Hammer HS2000;

Рисунок 3.12 - Схема отбойки пород гидромолотом. 1-5 -последовательность отбойки;

Рисунок 3.13 - Диаграмма производительности гидромолотов Caterpillar серии E при усредненном пределе прочности бокситов на сжатие, т/смен;

Рисунок 3.14 - График зависимости предела прочности бокситов на сжатие от производительности гидромолота Caterpillar H110Es;

Рисунок 3.15. Графики зависимости производительности гидромолотов Caterpillar разных типоразмеров от предела прочности бокситов на сжатие;

Рисунок 4.1 - Схема камерно-столбовой системы разработки при технологической схеме безвзрывной отработки;

Рисунок 4.2 - Проходческие машины в качестве базовой машины для установки гидромолота;

Рисунок 4.3 - Самоходный вагон для подземный горных работ;

Рисунок 4.4 - Циклограмма очистных работ при технологических схемах с буровзрывной отбойкой руды;

Рисунок 4.5 - Циклограмма очистных работ при технологической схеме безвзрывной отработки с отбойкой руды гидромолотами;

ТАБЛИЦЫ:

Таблица 1.1 - Характеристика выделенных типов оруденения и значения поправочных коэффициентов;

Таблица 1.2 Минералогический состав бокситов по литологическим разновидностям;

Таблица 1.3 - Классификация бокситовых руд;

Таблица 1.4 - Горно-геологические условия применения Варианта 1 технологической схемы отработки месторождений СУБРа;

Таблица 1.5 - Горнотехнические условия применения Варианта 1 технологической схемы отработки месторождений СУБРа;

Таблица 1.6 - Исходные данные для определения показателей по технологической схеме (Вариант 1);

Таблица 1.7 - Объемы подготовительно-нарезных, очистных работ, погашаемых запасов (Вариант 1);

Таблица 1.8 - Горно-геологические условия применения Варианта 2 технологической схемы отработки месторождений СУБРа;

Таблица 1.9 - Горнотехнические условия применения Варианта 2 технологической схемы отработки Месторождений СУБРа;

Таблица 1.10 - Объемы эксплуатируемых запасов, механизация работ в блоке (Вариант 2);

Таблица 1.11 - Объемы подготовительно-нарезных, очистных работ, погашаемых запасов (Вариант 2);

Таблица 1.12 - Горно-геологические условия применения Варианта 3 технологической схемы отработки месторождений СУБРа;

Таблица 1.13 - Горнотехнические условия применения Варианта 3 технологической схемы отработки месторождений СУБРа;

Таблица 1.14 - Объемы эксплуатируемых запасов, механизация работ в блоке (Вариант 3);

Таблица 1.15 - Объемы подготовительно-нарезных, очистных работ, погашаемых запасов (Вариант 3);

Таблица 1.16 - Горнотехнические условия применения Варианта 4 технологической схемы отработки месторождений СУБРа;

Таблица 1.17 - Объемы эксплуатируемых запасов, механизация работ в блоке (Вариант 4);

Таблица 1.18 - Статистика по горным ударам при отработке месторождений СУБРа;

Таблица 2.1 - Эксплуатационные характеристики средних и тяжелых гидромолотов Caterpillar;

Таблица 2.2 - Эксплуатационные характеристики гидромолотов Atlas Copco;

Таблица 2.3 - Производительность гидромолотов Cat в зависимости от типа обрабатываемых пород за 8-часовую смену;

Таблица 3.1 - Характеристики гидромолотов Atlas Copco тяжелого класса;

Таблица 3.2 - Результаты определения расположения контуров L1, L2 и

L3;

Таблица 3.3 - Данные по производительности за 8 ч. смену гидромолотов Caterpillar серии E в зависимости от типа горных пород;

Таблица 3.4 - Область применения отбойки гидромолотами на очистных работах для горно-геологических условий СУБРа;

Таблица 4.1. - Параметры КССР при технологических схемах безвзрывной отработки с отбойкой руды гидромолотами;

Таблица 4.2 - Сравнение технико-экономических показателей технологических схем с буровзрывной отбойкой руды и с отбойкой руды гидромолотами.

ПРИЛОЖЕНИЕ А

Результаты расчета себестоимости добычи 1 т руды при технологических схемах с буровзрывной отбойкой

и с безвзрывной отбойкой руды

Таблица А.1 - Расчет затрат по статье «Зарплата» для технологических схем с буровзрывной отбойкой руды._

Профессия Списочная численность, чел. Тарифная ставка, руб Плановое кол-во смен в блоке Основная зарплата, руб

по тарифной ставке премия доплаты зарплата с премией + доплаты зарплата с поясным коэффициентом Объем работ, т С ебестоимость руды, руб/т

Бурильщик шпуров 4 2500 1200 3000000 600000 360000 3960000 0 247320 16

Помощник бурильщика шпуров 4 2500 1200 3000000 600000 360000 3960000 0 16

Взрывной мастер 2 2100 922 1936200 387240 232344 2555784 0 10

Помощник взрывного мастера 2 2100 922 1936200 387240 232344 2555784 0 10

Итого 52

Таблица А.2 - Расчет затрат по статье «Энергия» для технологических схем с буровзрывной отбойкой руды.

Энергия Материал Количество Удельный расход, кВт, л, м3 за ед.времени(ч, с) Годовой расход, ед Стоимость единицы Затрат на энергию, руб Объем работ, т Себестоимость

TORO 400 Дизель 2 25 400000 35 14000000 247320 56

Rocket Boomer L2 Э 2 379,75 3326610 3 9979830 80

Итого 136

Таблица А.3 - Расчет затрат по статье «Материалы» для технологических схем с буровзрывной отбойкой руды.

Материалы Единицы измерения Норма расхода на 1000 м/1000 т Цена единицы материала, руб (руб/шт) Количество руды, т Затраты на материалы, руб С ебестоимость, руб/т

Буровая сталь шт 350 200 247320 17312400 70

Коронки шт 5 30 37098 0,15

ВВ кг 15 80 296784 1,2

Прочие неучтенные 3,5 от стоимости материалов % 61761987 250

Итого 18180151,83 322

Таблица А.4 - Расчет затрат по статье «Зарплата» для технологических схем с безвзрывной отбойкой руды.

ю

9

Основная зарплата, руб

Профессия Списочная численность, чел. Тарифная ставка, руб Плановое кол-во смен в блоке по тарифной ставке премия доплаты зарплата с премией + доплаты зарплата с поясным коэффициентом Объем работ, т С ебестоимость руды, руб/т

Оператор проходческой 2 3500 896 2240000 448000 268800 2956800 0 38

машины

Помощник 247320

оператора проходческой 2 3500 896 2240000 448000 268800 2956800 0 38

машины

Итого 76

Таблица А.5 - Расчет затрат по статье «Энергия» для технологических схем с безвзрывной отбойкой руды.

Энергия Материал Количество Удельный расход за ед. времени (ч, с) Годовой расход, ед Стоимость единицы Затрат на энергию, руб Объем работ, т С ебестоимость

Гидромолота Ш2000 Г 2 0,5 4000 1 4000 0,02

Проходческая машина НТС 312 Э 2 400 3200000 3 9600000 247320 40

Итого 40

Таблица А.6 - Расчет затрат по статье «Материалы» для технологических схем с безвзрывной отбойкой руды. 1

3

Материалы Единицы измерения Норма расхода, на 1000 м/1000 т Цена единицы материала, руб (руб/шт) Объем работ, т Затраты на материалы, руб Себестоимость, руб/т

Пика гидромолота шт 2 30000 247320 14839200 60

Скребок конвейерный шт 100 1000 37098000 100

Прочие неучтенные 3,5 от стоимости материалов % 14839200 60

Итого 220

ПРИЛОЖЕНИЕ Б Акт о внедрении в научно-исследовательской деятельности ООО «Полигор» результатов диссертации

Обшдетшэ с ограниченной оти*тстн*нноет ■ПОЛИГОР»

¿"ангт-Г^т^рб^рг, И.Й ., ?.?'Я пииии. д.}, к I. ¡4, плннещечме Ж, коыиага (афис 559)

■945-06-07, тд^Йрс^удоссагт-, wwM.polygor.CDrn

Ог 01.0*?.2022г Ма 01-07/22 Не Гй от

УТВЕРЖДАВ

Генеральный директор ООО «Полигор»*

_ . л.П. Хлюпима

¿«полигону

« ¿У» ¿глШ 2022 г.

—т" " 1 1

АКТ

о внедрении и научнмсследовятельскфй дсйШкнмтн ООО «(Полигор»

результатов диссертации Л.К. Холмс кого пи теме «Обоснование параметров гшюлошчнкч! схем безвзрывной отработки удароопзеных бокситовых ис сто рождений^ на сои скал ис ученой степени кип дм дате технически! наук

Председатель комиссии НТС:

Сидоров Д.[3. заместитель генерального директора по научной работе ООО «ПоЛЙГОр», д-р техн. наук

Члены комиссии НТС:

9. Еременко и. А. - Директор шучно-нсс ледо&ательс кого центра «Прикладная геомеханика и конвергентные горные технологии» Горного института ПИТУ « М ИС и С», д-р техн. наук;

2. Заворина Ё.[I ведущий научный сотрудник АО «ВНИМИ», канд. техн.

наук

Объект разработки: Удароопасные месторождения Североуральского бокситового бассейна.

Объект внедрения: нау ч н о- исследовательская деятельность ООО «Полито р» (НИР «Проведение исследований по геомеханической оценке условий применения камерно-столбовой системы разработки (КСС!1} при отработке удароопаакых С с вероурнл ьс к и х бокситовых месторождений на современных глубинах и разработки рекомендаций по параметрам КССТ для глубин 1400-2000 м. Этап 9 «Оценить соответствие применяемой на шахтах АО «СУБР» камерно-столбовой системы разработки гор но-геологическим, горнотехническим н геодкнамическим условиям ее применения»»;Отчего НИР! Д.В. Сидоров. ООО «ПОЛИГОР». - СПб, 2020. - 76 е.).

Комиссия изучила основные результаты диссертационного исследования по теме: «Обоснование параметров технологических схем безвзрывной отработки удароопасных бокситовых месторождений» подготовленные А,В. Холмским на кафедре разработки месторождений полезных ископаемых «Санкт-Петербургского горного университета».

Комиссия установила;

Несмотря на дозольно детальную регламентацию технологии отработки запасов месторождений СУБРа на действующих глубинах, аналогичные вопросы, связанные с механизацией операций забойное цикла на добыче руды и на проходке горных выработок и оптимизацией схем транспортировки горной массы при развитии работ на глубины до 2000 метров остались без должного внимания научной обществен ности.

Порядок отработки запасов бокситов без взрывным ударным способом путем применения гидромолотое в удароопасных подземных условиях tía больших глубинах в рамках единой научной работы до настоящего премени исследован и ¡о не подвергался.

Автором детально изучены дискуссионные вопросы, связанные с применением гидромолотов для проходческих и очистных подземных работ на основе положительного опыта, полученного при строительстве тоннелей и открытых горных работах на карьерах при отработке скальных пород но прочности сопоставимых с крепкими разновидностями бокситов. Выявлены конкретные проблемные вопросы, которые возникают при дроблении горной породы ударным способом в результате перераспределения динамических напряжений в краевой части забоя, увеличения площади его поперечного сечения и роста глубины разработки, и обоснованы предложения по оптимальному расположен и ¡о точек ударного воздействия. Предлагаемая безвзрывная технология в условиях СУБРа, характеризующихся значительным наличием высоконапряженными участков, представляющих повышенную опасность по фактору проявления горного давления, позволяет минимизировать риск травмирования гонорабочих за счет применения дистанционного управления машинной отбойкн гидромолотом. Применение перегружателей и самоходных вагонов позволяет максимально механизировать операции забойного цикла и оптимизировать схемы транспортировки горной массы.

Эффективность внедрения: результаты в прямом экономическом эффекте па данной стадии не подлежат выражению. Научным показателем эффективности следует принять ожидаемое снижение опасного влияния очистных работ на удароопасный массив, повышение производительности выемочного блока к снижение себестоимости добычи руды в 1,5-2 раза при отбойке руды гидромолотами, применением высокопроизводительного оборудования на очистных и погрузочно-достазочных работах.

Комиссия решила:

Основные результаты диссертационного исследования по теме; «Обоснование параметров технологических схем безвзрывной отработки удароопасных бокситовых месторождений», подготовленного на кафедре разработки месторождений полезных ископаемых «Санкт-Петербургского горного университета», Холмским Алексеем Валерьевичем, рекомендуются к внедрению н научно-техническую деятельность ООО «Полнгор» для проведения

оценки условий применения камерно-столбовой системы разработал (КССР) при отработке ударооиасвых Сеиероуральских бокс и то вы к месторождений па современных глубинах и разработки рекомендаций пп параметрам КССР для глубин 1750-2000 м.

Председатель комиссии НТС:

Заместить генерального директора по научной работе

(XX) «Пол шор», д-р техн наук

Члены КОМИССИИ НТС:

Директор нау чногЩследоввтельского центр«

«I ]рикладввя геомеханика и конвергентные горные технологии»

Гор! ют института НИТУ «МИ С и С», д-р техн. паук

ПРИЛОЖЕНИЕ В Патент на изобретение