Обоснование проектных решений при выпуске руды под обрушенными породами тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.21, кандидат технических наук Гагиев, Тимур Альбертович

• Гагиев, Тимур Альбертович
• кандидат технических наук
• 2011

Оглавление диссертации кандидат технических наук Гагиев, Тимур Альбертович

содержание. введение.

1. состояние вопроса, задачи и методы исследования

1.1. горнотехнические условия.

1.2. Характеристика систем разработки с подэтажным обрушением руды.

1.3. Влияние параметров подэтажного обрушения на показатели извлечения.

1.4. Способы моделирования обрушения.

1.5. Задачи и методика исследования.

2. методика исследования.

2.1. Определение объема фигуры выпуска.

2.1.1. Аналитический расчёт объёма фигуры выпуска.

2.1.2. Расчёт объёма фигуры выпуска при физическом моделировании.

2.1.3. Расчёт объёма фигуры выпуска при стохастическом моделировании.

2.2. Физическое моделирование выпуска руды.

2.3. Стохастическое моделирование выпуска руды.

2.4. Обработка результатов.

3. исследование выпуска руды при стохастическом моделировании.

3.1. Алгоритм программы компьютерной модели.

3.2. Методика компьютерного моделирования.

3.3. Сопоставление результатов физического и компьютерного моделирования.

3.4. Влияние параметров выпуска на его показатели извлечения.

3.5. Влияние расположения выпускных выработок на объем и качественные характеристики извлекаемой руды.

3.6. Траектория движения руды.

3.6.1. Амплитуда отклонения траектории куска руды в процессе выпуска.

3.6.2. Распределение вероятности выхода куска руды.

3.6.3. Скорость прихода налегающих пород в выпускную выработку.

4. обоснование конструктивных параметров системы разработки.

4.1. Принципы нормирования и экономической оце| и<и потерь.

4.2. Управление траекторией движения руды.

4.3. Снижение уровня потерь при разработке наклонных месторождений.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Обоснование проектных решений при выпуске руды под обрушенными породами»

Актуальность работы. При подземной разработке рудных месторождений одним из основных требований к технологиям очистной выемки является минимизация уровня потерь и разубоживания руды. Это требование предъявляется и к технологиям с принудительным обрушением руд и вмещающих пород, которые в ряде случаев являются наиболее экономичными и эффективными.

Как известно, применение высокопроизводительных и относительно дешевых систем разработки с обрушением руды и вмещающих пород сопряжено с неизбежными повышенными потерями полезного ископаемого. Это обусловлено особенностями выпуска руды под обрушенными породами, при котором контакт отбитой руды с обрушенными породами может быть любым (горизонтальным, вертикальным, наклонным).

Отечественная практика разработки рудных месторождений показывает, что основным направлением при подземной разработке является ориентация на применение технологий с массовым обрушением руды и вмещающих пород. Данная технология обеспечивает снижение затрат на добычу при одновременном решении вопросов наиболее полного извлечения полезного компонента из недр и увеличения производственной мощности горнодобывающих предприятий.

Показатели потерь и разубоживания руды могут зависеть от множества факторов, одним из которых является траектория движения руды в зонах влияния нескольких выработок. Аналитически точно рассчитать такую траекторию достаточно сложно, но определение характера движения руды на основании стохастического моделирования даёт возможность регулировать уровни потерь и разубоживания, повышая тем самым эффективность выпуска руды.

Цель работы состоит в обосновании конструктивных параметров систем разработки с обрушением, с учетом пространственного распределения полезного компонента в рудной залежи.

Идея работы заключается в том, что при применении систем с обрушением, схема расположения буродоставочных выработок устанавливается с учетом их взаимного влияния на объёмы выпуска рудной массы различного качественного состава.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

• при одновременном выпуске рудной массы из смежных выпускных выработок, с увеличением объёма зон их взаимного влияния посредством смещения в вертикальной и горизонтальной плоскости, на 15-20% увеличивается скорость прихода обрушенных вмещающих пород в вышележащую выработку;

• в процессе совмещенного по времени выпуска рудной массы из смежных выпускных выработок в зонах их взаимодействия преобладающее влияние на траекторию движения куска руды оказывает выработка, расположенная ниже, что выражается в увеличении объема выпуска из нее на величину, определяемую соотношением АУ = 0,89 хН11тХ1§{Ьу1Ьк)-,

• траектория движения куска руды представляет собой ломаную с общей конфигурацией спирали, при этом отклонение от её оси, соединяющей начальное и конечное положение, в диапазоне а = (0,3 0,5)^/Н[т ;

Научная новизна исследований заключается в следующем:

• установлена зависимость траектории движения отдельных кусков, слагающих объём фигуры выпуска, от взаимного влияния смежных выпускных выработок;

• установлена зависимость объёма извлекаемой руды из смежных выпускных выработок от их расположения до достижения критического уровня разубоживания;

• разработана методика компьютерного моделирования для обоснования конструктивных параметров выпуска руды под обрушенными налегающими породами.

Обоснование и достоверность научных положений подтверждается высокой степенью сходимости результатов физического и компьютерного моделирования выпуска, а также результатами, полученными в производственных условиях.

Научное значение работы заключается в установлении зависимостей влияния положения выпускающих выработок на траекторию движения руды и объём извлекаемой рудной массы.

Практическое значение работы заключается в возможности определения наиболее рациональных конструктивных параметров систем с обрушением за счёт корректировки пространственного расположения смежных выпускных выработок с учетом горнотехнических условий разрабатываемого участка месторождения.

Реализация результатов работы. Программа и методика компьютерного моделирования для определения конструктивных параметров систем с обрушением были использованы при корректировке проекта разработки Ждановского месторождения медно-никелевых руд и могут быть рекомендованы при разработке проектов и рабочей документации на других горнодобывающих предприятиях, применяющих системы разработки с обрушением руд и вмещающих пород.

Апробация работы. Программа и отдельные положения диссертации получили одобрение на заседании технического совета ОАО «Кольская ГМК» (2009-2011гг.), на научных симпозиумах МГГУ «Неделя горняка» (Москва, 2007-2011 г.), на научных семинарах кафедры ТПР Московского государственного горного университета (2007-2011 гг.).

Публикации. По результатам работы опубликовано 6 статей, в том числе 4 в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки России.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав,

Заключение диссертации по теме «Теоретические основы проектирования горно-технических систем», Гагиев, Тимур Альбертович

Заключение

Диссертация является научной квалификационной работой, в которой изложено комплексное решение актуальной задачи - обоснование проектных решений при выпуске руды под обрушенными породами с учётом движения потоков руды в зонах взаимовлияния выпускающих выработок, выполненные на основе их компьютерного стохастического моделирования и анализа натурных испытаний.

Основные научные и практические результаты работы, полученные лично автором, заключаются' в следующем:

1. При одновременном выпуске рудной массы из смежных выпускных выработок с увеличением объёма зон их взаимного влияния посредством смещения в вертикальной и горизонтальной плоскости увеличивается скорость прихода обрушенных вмещающих пород в вышележащую выработку, причем преобладающее влияние на траекторию движения куска руды оказывает выработка, расположенная ниже.

2. Траектория движения куска руды представляет собой сложную ломаную с общей конфигурацией спирали и зависит от траектории движения отдельных кусков, слагающих объём фигуры выпуска, а также взаимного влияния смежных выпускных выработок, что предопределяет диапазон отклонения её от оси, соединяющей начальное и конечное положения.

3. Разработана методика для обоснования конструктивных параметров выпуска руды под обрушенными налегающими породами и установлена зависимость разницы объёма выпускаемой рудной массы из взаимовлияющих выпускных выработок от их расположения друг относительно друга, что позволяет прогнозировать скорость прихода вмещающих пород висячего бока в зону выпуска и регулировать количественные и качественные показатели извлечения руды из недр.

4. Изучен характер траекторий движения отдельных кусков, слагающих рудную массу, при гравитационном выпуске в комплексе их взаимодействия во времени и пространстве с учетом распределения полезного компонента в рудном теле, скорости и направления движения в выпускаемом блоке, что позволяет прогнозировать качественный состав рудной массы.

5. Установлена возможность управления потоком руды посредством увеличения зон взаимного влияния выработок, что позволяет минимизировать потери полезного компонента при неравномерном его распределении в рудном теле за счет рационального размещения выпускных выработок в контуре и за контуром рудных залежей.

6. Разработана программа компьютерного моделирования торцевого выпуска рудной массы, позволяющая ускорить рассмотрение вариантов технологических параметров отбиваемых блоков с учетом траектории движения потоков руды для корректировки положения выпускающих выработок с возможностью преобладающего извлечения из зон с высоким содержанием полезного компонента с оценкой технико-экономических показателей вариантов систем с обрушением руд и вмещающих пород.

7. Обоснованы параметры конструктивных элементов систем с обрушением руды при безэтажной и подэтажной очистной выемке руд в условиях Ждановского, Тундрового и Быстринского месторождений Кольского полуострова с учетом морфологических особенностей месторождений отличающихся широким диапазоном изменения мощности рудных тел, что обеспечивает повышение эффективности подземной добычи на 10-15%.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Гагиев, Тимур Альбертович, 2011 год

1. Агошков М.И., Будько A.B., Кривенков H.A. Торцевой выпуск руды «Горный журнал», №2, 1964,

2. Айрапетян Л.Г. и др. Современные тенденции совершенствования подземной добычи руд за рубежом. М.: Цветметинформация, 1989.

3. Барон Л.И. Вторичное дробление и выпуск руды. М.: Металлургиздат, 1950.

4. Бричкин A.B., Тумаков В.А. Исследования торцевого выпуска руды. «Горный журнал», № 6, 1969.

5. Барон Л.И., Фугзан М.Д. Исследования выпуска руды при системе этажного принудительного обрушения с выемкой полями. М.: Академиздат, 1959.

6. Будько A.B., Кривеков H.A. и др. Опыт применения системы с обрушением и торцевым выпуском руды, «Горный журнал», №8, 1965.

7. Бурцев Л.И., Звеков В.А. Влияние крупности отбитой руды на производительность погрузочно-доставочного комплекса, включающего машину с нагребающими лапами. -М.: «Цветная металлургия», №2, 1964.

8. Баранов А.О., Уразов Д.К., Сагиев Г.Т. Эффективная технология подэтажного обрушения с торцевым выпуском с малоустойчивых рудах. М: «Горный журнал», №8,1992, С. 36-39.

9. Берниковский К.Б. и др. Система подэтажного обрушения с торцевым выпуском руды и применением самоходных машин. «Горный журнал», №4, 1974, С. 30-32.

10. Витковский И.И. Область применения вариантов систем подэтажного обрушения с торцевым выпуском при разработке сложных рудных тел. /Перспективы развития рудных месторождений. Тезисы доклада Всесоюзной конференции/. М., 1985. С. 13-14.

11. П.Галкин В. А. О масштабе коэффициента разрыхления при моделировании выпуска уплотненной руды. Тезисы конференции «Физика горных пород и процессов». М., 1971.

12. Горбунов В.А. Методика стохастического моделирования выпуска руды на ЭВМ., Дисс. . канд. техн. наук. М., МГИ, 1972.

13. И.Горбунов В.А. Математическое моделирование с применением ЭВМ. /В сб.: Научные труды МГИ/. М.: МГИ, 1973, С. 33-40.

14. Дроздов B.C. Определение показателей извлечения руды и целесообразность увеличения высоты блоков для систем с массовым обрушением при мелкокусковатых налегающих породах. Дисс. . канд. техн. наук.- М.: МГИ, 1972.

15. Дронов Н.В., Иофин С.Л., Шкарпетин В.В. Исследования эффективности торцевого выпуска через щель. М.: «Горный журнал», №10,1970. С 27-31.

16. Дубынин Н.Г. Выпуск руды при подземной разработке. М.: Недра, 1965.

17. Дудкин Н.К. и др. Промышленные испытания передвижной виброустановки при торцевом выпуске руды на руднике «Заполярный». «Колыма», №2, 1967.

18. Жаксыбаев Н.К. О некоторых особенностях выброса руды в выработки при отбойке в зажиме. М.: «Цветная металлургия» №22, 1968.

19. Жигалов М.Л., Галкин В.А., Кузмин Е.В. Стохастическое моделирование выпуска руды. /Сб: Научные труды МГИ/. М.: МГИ, 1973.

20. Зурков П.Э., Слащилин И.Г., Богацкий В.Ф. Рациональные системы с упрощенным днищем и выпуском руды в торцы выработок доставки. -Магнитогорск, 1965.

21. Зырянов Т.П. Исследования отбойки и торцевого выпуска руды вибромеханизмами при разработке крутопадающих месторождений средней мощности. Дисс. . канд. техн. наук. -М.: 1971.

22. Захаров В.В. Исследование механизма и параметров движения руды при выпуске из очистных блоков. Автореферат дисс. . канд. техн. наук. -М.: 1966.

23. Именитов В.Р., Ковалев И.А., Уралов B.C. Моделирование обрушения и выпуска руды. М.: 1961.

24. Именитов В.Р., Жигалов M.JL, Пустовалов А.И., Плакса Н.В. Одностадийная выемка со скважинной отбойкой в зажиме. М.: Наука, 1967.

25. Именитов В.Р., Пустовалов А.И., Омарбаев Н.О. Исследования уплотнения прилегающей к забою рудной массы, отбитой взрывом. Алма-Ата, Добыча и обогащение руд цветных металлов, № 10,1964.

26. Иофин C.JI. и др. Опыт работы стран членов СЭВ. - М.: Цветметинформация, 1977.

27. Иофин C.JL, Лисовский Г.Д. Разработка свинцово цинковых месторождений в капиталистических и развивающихся странах. - М.: Недра, 1972. С. 180.

28. Исаков В.А. Изыскание, исследование и внедрение эффективных систем разработок Бакырчикского месторождения. Алма-Ата, ИГД АН КазССР, 1984. С.107.

29. Кузьмин Е.В. Особенности движения случайной частицы в граничных условиях. М.: В сб: Научные труды МГИ, 1973.

30. Кузьмин Е.В. Совершенствование и использование стохастического моделирования выпуска руды. Дисс. .канд. техн. Наук. М.: МГИ, 1974.

31. Куликов B.B. Установление подобия при моделировании выпуска руды. В сб.: Научные сообщения. М.: ИГД им. A.A. Скочинского, 1976, № 76, С. 137-140.

32. Куликов В.В. Выпуск руды. М.: Недра, 1980. - 303 С.

33. Куликов В.В. Изыскание оптимальных условий выпуска руды при системах с массовым обрушением. Автореф.дис. .канд.техн.наук. -Москва, 1951. -31 С.

34. Куликов В.В., Яковлев O.A., Квасов Б.А. Исследование торцевого выпуска руды в системе подэтажного обрушения при массовой и послойно-опережающей выемке // Горный журнал. 1975. - №10. - С. 14 - 18.

35. Кирпичев М.В. Теория подобия. М.: Академиздат, 1953.

36. Кузнецов П.А. Определение масштаба моделирования. М.:, 1964.

37. Левин В.И. Разработка методики расчета параметров подземной скважинной отбойки руд в зажиме. Дисс. . канд. техн. наук. М:, 1968.

38. Малахов Г.М. Выпуск руды из обрушенных блоков. М:, 1952.

39. Малахов Г.М., Безух В.Р., Петренко П.Д. Теория и практика выпуска руды. М.: «Горный журнал», №10-11, 1940.

40. Мартынов В.К., Симфоров Г.Е., Безух P.E., Дрочилов Л.Г. Об оценке влияния фильтрации при выпуске рудной массы. /Сб. «Разработка рудных месторождений»/ Киев, №12, 1971.

41. Мозжегоров A.C. Исследование выпуска руды при системе этажного обрушения с отбойкой в зажатой среде. Автореферат дисс. . канд. техн. наук.-М., 1969.

42. Отраслевая инструкция по определению, нормированию и учету потерь и разубоживания руды и песков на рудниках и приисках. М.: Минцветмет СССР, 1975.

43. Пахомов A.C. Массовая отбойка трещиноватых руд в зажатой среде на руднике «Заполярный». Одностадийная выемка в мощных рудных месторождениях.-М.:, 1967.

44. Пустовалов А.И. Исследования технологии отбойки руды в зажиме на примере рудников Зыряновского комбината. Дисс. канд. техн. наук. М., 1965.

45. Рыжов П.А. Математическая статистика в горном деле. М.: МГИ, 1965. С. 67-85.

46. Савич И.Н., Зенько Д.К. Влияние гранулометрического состава и его изменений на параметры выпуска руды. «Роль науки и образования для устойчивого развития на пороге третьего тысячелетия». М.: Издательство МГГУ, 2000, Том 1, С. 137-139.

47. Савич И.Н. Влияние распределения полезного компонента в кимберлитовой трубке на выбор параметров системы разработки//Горный информ.-аналит.бюл. М.: МГГУ, 2004.- №4. - С.221 - 224.

48. Савич И.Н., Зенько Д.К. Обоснование параметров системы разработки с подэтажным обрушением при торцевом выпуске руды. М.: ГИАБ №4, 2004. -С.219-221.

49. Савич И. Н., Пепелев Р. Г., Гагиев Т. А., Павлов А. А. Метод обоснования нормативов потерь и разубоживания при выпуске руды под обрушенными породами // Горный журнал. 2009. - №1. - С. 64-67.

50. Савич И.Н. Обоснование технологических решений при подземной разработке кимберлитовых месторождений. Дис. . .док.техн.наук. - М.: МГГУ, 2004.-313 С.

51. Савич И.Н., Павлов A.A., Гагиев Т.А. Показатели извлечения при подэтажном обрушении с торцевым выпуском рудной массы // Горный информационно-аналитический бюллетень (отдельные статьи). 2010. - №12 -С. 5-10.

52. Савич И.Н., Гагиев Т.А., Павлов A.A. Параметры подэтажного обрушения при разработке наклонных рудных тел // Горный информационно-аналитический бюллетень (отдельные статьи). 2010. —№12 -С. 11-16.

53. Сагиев Г.Т. Обоснование параметров подэтажного обрушения с торцевым выпуском руды на базе компьютерного прогнозирования потерь и разубоживания. Дисс. . канд. техн. наук. -М.: МГИ, 1993.

54. Терпигосов З.А., Никаноров В.И. Влияние кусковатости негабаритной руды на производительность выпуска руды. /Труды ИГД АН СССР/. М.: АН СССР, т. IV, 1957.

55. Тележников Е.И. Влияние фильтрации и сепарации пород при выпуске руды из блоков на показатели извлечения. В сборнике: Вопросы рационального использования недр. Белгород, 1972.

56. Терехов И.П. Исследование и выбор эффективных вариантов подэтажного обрушения при разработке мощных месторождений. Автореферат дисс. . канд. техн. наук. Кривой рог, 1967.

57. Терехов И.П. Формы разрыхления и истечения сыпучих тел при выпуске через плоское отверстие. /Сб. научных статей/. М.: Госгортехиздат, №9, 1962.

58. Терциги К. Теория механики грунтов. -М.: Госстройиздат, 1961.

59. Файбишенко Д.И., Галкин В.А. Опыт применения безрельсового транспорта на рудниках Швеции. М.: «Горный журнал», №5, 1964.

60. Филипенков А.И. Особенности выпуска руды в зажатой среде. Одностадийная выемка в мощных рудных месторождениях. М., 1967.

61. Фрейдин A.M., Перфильев Б.Б., Зырянов В.Д. и др. Об эффективности разработки мощных крутых залежей системой подэтажного обрушения с торцевым выпуском руды. -М: «Горный журнал», №2, 1982. С. 28-31.

62. Фузган М.Д., Яковлев O.A. О выборе рационального режима выпуска при одностадийной разработке мощных рудных залежей. М.: «Горный журнал», №10, 1972. С. 45-49.

63. Фузган М.Д., Яковлев O.A. Исследования влияния коэффициента разрыхления отбитой руды на условия выпуска. /Научные сообщения ИГД им. Скочинского/. -М.: Госгортехиздат, вып. 21, 1973.

64. Фузган М.Д., Яковлев O.A. Рациональные режимы выпуска руды при одностадийных вариантах систем разработки с обрушением руды и вмещающих пород. /Сб. «Одностадийная выемка в мощных месторождениях»/. М.: Наука, 1967. С. 188-193.

65. Цыганов Ю.В. Изыскание эффективных систем разработки Бакырчикского месторождения, обеспечивающих проектную мощность рудника. М, 1985.

66. Чурсин С.М. Изучение закономерностей истечения руды на базе моделирования на ЭВМ. /Сб. «Тезисы докладов региональной научно-методологической конференции»/. Каратау, 1991. С. 158.

67. Чурсин С.М. Установление усреднительного воздействия рудоспусков на рудопотоки подземных рудников. Дисс. . канд. техн. наук. М.: МГИ, 1992.

68. Шкарпетин В.В. Исследование системы подэтажного обрушения с послойно торцевым выпуском руды применительно к поточной разработке крутопадающих месторождений крепких руд. Автореферат дисс. . канд. техн. наук. М., 1966.

69. Шашурин C.JL, Плакса Н.В., Леднев А.П. Разработка мощных рудных месторождений системами с одностадийной выемкой. -М.: Недра, 1971.

70. Шестаков В.А. Рациональные параметры для днищ при схемах с одностадийной выемкой. М.: Недра, 1977. С. 134.

71. Шиман М.И. Пути повышения эффективности выпуска крупнокусковой руды. Автореф.дис. .канд.техн.наук. - Ленинград, 1972. -21 С.

72. Яковлев O.A. Исследование выпуска руды при одностадийных вариантах систем разработки с обрушением руды и вмещающих пород. -Автореф.дис. .канд.техн.наук.- Москва, 1966. 19 С.