Повышение концентрации горных работ при отработке весьма мощных крутопадающих залежей неустойчивых железных руд тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.22, кандидат наук Малютин, Алексей Сергеевич

• Малютин, Алексей Сергеевич
• кандидат наук
• 2015

Оглавление диссертации кандидат наук Малютин, Алексей Сергеевич

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение

1 Анализ фактически сложившейся технологической схемы ведения горных работ на Яковлевском руднике

1.1 Особенности горно-геологических условий разработки месторождения

1.2 Анализ фактического состояния горных работ на Яковлевском руднике

2 Анализ известных способов повышения концентрации горных работ при

разработке месторождений полезных ископаемых

Выводы по главе 2

3 Исследование влияния технологических схем ведения очистной выемки на

эффективность работы очистного комбайна

Выводы по главе 3

4 Исследование влияния времени стояния незаложенных очистных заходок на годовой объём добычи руды

4.1 Влияние времени стояния незаложенных очистных заходок на объём руды, добываемой одним комбайном

4.2 Снижение времени стояния незаложенных очистных заходок при отработке панели

4.2.1 Анализ известных способов предотвращения обрушений массива горных пород из боков и кровли очистных выработок

4.2.2 Анализ известных методик расчёта параметров зон обрушений, формирующихся в краевых частях массива полезного ископаемого

4.2.3 Расчёт параметров зоны разрушения рудного массива в стенках очистных заходок для условий Яковлевского рудника

4.2.4 Рекомендуемые способы предотвращения обрушений рудного массива из боков очистных заходок при отработке панели

Выводы по главе 4

5 Исследование влияния времени набора закладочным массивом нормативной

прочности на годовой объём добычи руды

Выводы по главе 5

6 Рекомендуемые технологические схемы ведения очистных работ, позволяющие

увеличить производственную мощность рудника

Выводы по главе 6

Заключение

Список литературы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение концентрации горных работ при отработке весьма мощных крутопадающих залежей неустойчивых железных руд»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность исследования. В современных социально-экономических условиях функционирования российских горнодобывающих предприятий, характеризующихся нестабильностью рыночных цен на их продукцию, а также повышенными рисками дополнительного инвестирования в фактически сложившиеся технологические схемы, особую актуальность приобретают вопросы, связанные с поиском и реализацией внутренних резервов предприятий.

Как показывает мировой опыт разработки рудных месторождений, выявленные резервы в кризисные периоды целесообразно направлять в основном на повышение производительности труда и производственной мощности рудников.

Значительный вклад в решение вопросов, связанных с повышением эффективности подземной разработки рудных месторождений с использованием «затратных» систем с закладкой выработанного пространства, внесли: Агошков М.И., Бронников Д.М., Городецкий П.И., Ерёменко В.А., Замесов Н.Ф., Земсков А.Н., Зубов В.П., Именитов В.Р., Казикаев Д.М., Каплунов Д.Р., Колодезнев A.C., Петро-сов A.A., Пирогов Г.Г., Протосеня А.Г., Рылышкова М.В., Семешин В.З., Стариков H.A., Терпигорев A.M., Трушко B.JI., Цыгалов М.Н., Черненко A.M., Чесно-ков H.H., Шестаков В.А., Шевченко Б.Ф. и другие.

Вместе с тем в ранее выполненных исследованиях недостаточно полно изучены вопросы, связанные с увеличением производственной мощности рудника и снижением издержек производства при отработке крутопадающих залежей неустойчивых железных руд. Так, при фактически сложившейся технологической схеме Яковлевского рудника, основанной на системе разработки крутопадающей залежи богатых железных руд горизонтальными и слабонаклонными слоями с закладкой выработанного пространства, увеличение объёма добычи и снижение издержек производства являются необходимыми условиями сохранения его конкурентоспособности.

\

Цель исследования. Обоснование технологических схем ведения очистных работ, обеспечивающих увеличение производственной мощности рудника и снижение издержек производства при отработке весьма мощных крутопадающих залежей неустойчивых железных руд.

Идея работы. Для увеличения производственной мощности рудника при сложившейся технологии отработки весьма мощных крутопадающих залежей неустойчивых железных руд необходимо применять технологические схемы ведения очистной выемки, позволяющие обеспечить максимальную концентрацию горных работ и повысить коэффициент использования добычного оборудования.

Основные задачи исследований:

1. Оценка эффективности применения известных технологических решений по увеличению концентрации горных работ в условиях Яковлевского месторождения богатых железных руд.

2. Исследование влияния технологических схем ведения очистной выемки и геометрических размеров выемочного участка на эффективность работы очистного комбайна.

3. Исследование влияния времени стояния незаложенных очистных заходок на объём добычи руды из очистной панели.

4. Разработка способов снижения времени стояния незаложенных очистных заходок при отработке панели горизонтальными и слабонаклонными слоями с закладкой выработанного пространства.

5. Исследование влияния времени набора закладочным массивом нормативной прочности на объём добычи руды из очистной панели.

6. Обоснование параметров технологических схем ведения очистных работ, обеспечивающих увеличение производственной мощности рудника и снижение издержек производства при отработке весьма мощных крутопадающих залежей неустойчивых железных руд.

Методы исследований. При работе над диссертацией использован комплексный метод исследований, включающий анализ и научное обобщение ранее опубликованных в горнотехнической литературе работ, связанных с повышением

эффективности ведения очистной выемки при разработке рудных месторождений полезных ископаемых системами с закладкой выработанного пространства; шахтные исследования состояния рудного и закладочного массива в боках очистных выработок; аналитические исследования влияния параметров очистных и закладочных работ на производственную мощность рудника.

Научная новизна:

1. Установлено, что при отработке весьма мощных крутопадающих залежей неустойчивых железных руд горизонтальными и слабонаклонными слоями с закладкой выработанного пространства с увеличением длины очистной заходки рост коэффициента использования добычного комбайна подчиняется логарифмической зависимости.

2. Выявлены закономерности изменения годовой добычи рудника при увеличении времени стояния незаложенных очистных заходок и времени набора закладочным массивом нормативной прочности.

Основные защищаемые положения:

1. При отработке весьма мощных крутопадающих залежей неустойчивых железных руд горизонтальными и слабонаклонными слоями с закладкой выработанного пространства увеличение коэффициента использования очистного комбайна достигается за счёт разделения панели на участки, длину которых принимают не менее оптимальной длины очистной заходки, а ширину - равной величине 5а, где а - ширина очистной заходки. Выполнение данных требований в условиях Яко-влевского рудника позволяет увеличить коэффициент использования очистного комбайна до 0,93.

2. Существенное увеличение нагрузки на очистную панель при отработке весьма мощных крутопадающих залежей неустойчивых железных руд горизонтальными и слабонаклонными слоями с закладкой выработанного пространства достигается за счёт уменьшения времени стояния незаложенных очистных заходок. В условиях Яковлевского рудника снижение времени стояния незаложенных очистных заходок от 120 до 5-13 суток приводит к повышению нагрузки на панель в 1,5-2,4 раза.

3. Использование рекомендуемых технологических схем отработки весьма мощных крутопадающих залежей неустойчивых железных руд горизонтальными и слабонаклонными слоями с закладкой выработанного пространства позволяет повысить производственную мощность Яковлевского рудника в 1,5-1,9 раза и уменьшить удельную протяжённость проходимых и поддерживаемых подготовительных выработок в 5,7-6,9 раза.

Практическая значимость исследований:

1. Разработаны технологические схемы ведения очистной выемки, позволяющие увеличить производственную мощность рудника при отработке весьма мощных крутопадающих залежей неустойчивых железных руд горизонтальными и слабонаклонными слоями с закладкой выработанного пространства.

2. Разработаны рекомендации, использование которых позволяет уменьшить время стояния незаложенных очистных заходок и снизить интенсивность обрушений рудного массива из их боков.

Достоверность и обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечивается применением современных научных методов исследования и обработки полученных результатов, значительным объёмом проанализированной горнотехнической литературы по вопросу повышения эффективности ведения очистной выемки при разработке рудных месторождений полезных ископаемых, сопоставлением полученных результатов с данными шахтных наблюдений.

Апробация исследовании. Основные положения диссертации докладывались на ежегодной международной научной конференции в Краковской горно-металлургической академии (г. Краков, Польша, 2013 г.), международных форум-конкурсах молодых учёных «Проблемы недропользования» (г. Санкт-Петербург, 20122014 гг.), Всероссийской конференции-конкурсе студентов выпускного курса (г. Санкт-Петербург, 2013 г.), V Всероссийской конференции «Проблемы разработки месторождений углеводородных и рудных полезных ископаемых» (г. Пермь, 2012 г.), научных семинарах кафедры разработки месторождений полезных ископаемых Национального минерально-сырьевого университета «Горный».

Личный вклад автора. Сформулированы цель, идея и основные задачи исследования. Проведён анализ существующей технологии очистной выемки наЯко-влевском руднике. Произведена оценка известных способов увеличения объёма добычи при разработке рудных месторождений полезных ископаемых. Выполнены шахтные исследования состояния рудного и закладочного массивов в боках очистных заходок на Яковлевском руднике. Получены зависимости: коэффициента использования добычного комбайна от геометрических размеров выемочного участка и схемы ведения очистных работ; годового объёма добычи руды, приходящейся на один очистной комбайн, от времени стояния незаложенных очистных заходок и времени набора закладочным массивом нормативной прочности. Обоснованы параметры рекомендуемой технологической схемы ведения очистных работ, сформулированы защищаемые положения и выводы.

Публикации. Основные результаты исследований опубликованы в 7 печатных работах, в том числе 3 - в изданиях, рекомендуемых ВАК Минобрнауки России. Получен патент на изобретение.

Структура и объём работы. Диссертация в количестве 124 страниц состоит из введения, 6 глав, заключения, списка используемой литературы, представленного 74 источниками, включает 58 рисунков и 17 таблиц.

Автор выражает благодарность научному руководителю д.т.н., проф. В.П. Зубову за помощь в определении общей идеи работы и интерпретации полученных результатов, сотрудникам кафедры разработки месторождений полезных ископаемых за ценные замечания при выполнении работы, инженерно-техническим работникам Яковлевского рудника за оказанную помощь в проведении шахтных исследований.

1 АНАЛИЗ ФАКТИЧЕСКИ СЛОЖИВШЕЙСЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ВЕДЕНИЯ ГОРНЫХ РАБОТ НА ЯКОВЛЕВСКОМ РУДНИКЕ

1.1 Особенности горно-геологических условий разработки месторождения

Богатые железные руды Яковлевского месторождения залегают под породами осадочной толщи на глубине от 470 до 550 м (Рисунок 1.1). Непосредственная кровля рудного тела представлена известняками мощностью 10-50 м, почва - железистыми кварцитами. Горизонтальная мощность рудного тела изменяется в пределах от 200 до 600 м, вертикальная мощность - от 20-50 м у лежачего бока и до 350-400 м у висячего бока. Угол падения рудного тела в пределах шахтного поля колеблется от 60° до 70°, реже бывает пологим или более крутым [52].

Рудный массив неоднороден. Имеет место чередование богатых рыхлых руд с прослоями карбонатизированных и хлоритизированных плотных разностей. Высока пористость, есть перемятые зоны. По данным ФГУП «Белмеханобрчермет» 2003 г., наиболее высокое содержание железа (более 65%) отмечается в желез-нослюдковых и железнослюдко-мартитовых рудах. В гидрогематито-мартитовых и гётито-мартитовых рудах содержание железа всегда ниже (Таблица 1.1).

Таблица 1.1 - Содержание железа в технологических типах руд .Яковлевского месторождения (по данным ФГУП «Белмеханобрчермет»)

Сорт руды IIO качеству Технологический тин руды Соотношение на доразведанном участке (по суммарной мощиостн керпового .материала) Содержание, о/ /о

Fe06m S1O2

I Железнослюдко-мартитовая рыхлая и полурыхлая 73,00 67,46 1,75

И Железнослюдко-мартитовая скальная и полускальная: в т.ч.: - хлоритизированная - карбонатизированная 6,60 5,Ю 1,50 59,80 59,56 60,65 5,82 6,90 2,06

Гидрогематито-мартитовая и гётито-мартитовая рыхлая, полурыхлая и полускальная 20,40 60,52 4,84

По данным ФГУП «Белмеханобрчермет» 2003 г., коэффициент крепости по М.М. Протодьяконову равен: для железнослюдко-мартитовых руд: рыхлых и полурыхлых - 0,13, полускальных - 0,55, скальных слабых - 2,29; для гидрогематито-мартитовых и гётито-мартитовых руд: рыхлых - 0,11, полускальных - 0,36. Средние значения основных показателей физико-механических свойств богатых железных руд по результатам массовых определений, проведённых НИИ КМА и Белгородской геологоразведочной экспедицией, представлены в таблице 1.2.

В разрезе Яковлевского месторождения выделяют семь водоносных горизонтов: палеоген-неогеновый, турон-маастрихтский, альб-сеноманский, вожский, кел-ловейский, нижнекаменноугольный и руднокристаллический. Гидрогеологическими исследованиями установлено, что основными горизонтами, определяющими условия формирования водопритоков в подземные горные выработки Яковлев-ского рудника, являются нижнекаменноугольный и руднокристаллический [52].

Нижнекаменноугольный водоносный горизонт является напорным. В условиях естественного режима подземных вод напор над кровлей известняков достигает 381-479 м. Мощность горизонта изменяется в пределах 20-80 м. Коэффициент фильтрации пород зависит от степени трещиноватости и закарстованности известняков. Его значения колеблются в диапазоне 0,01-12,5 м/сутки [52].

Руднокристаллический водоносный горизонт также является напорным. В естественных условиях напор над кровлей достигает 405-510 м. Водопроницаемость пород горизонта слабая и определяется их степенью трещиноватости и лито-логическими особенностями. Наиболее проницаемыми являются богатые железные руды. Значения их коэффициента фильтрации изменяются в диапазоне 0,040,28 м/сутки [52].

Массив горных пород Яковлевского месторождения богатых железных руд до глубины 700 м от земной поверхности отнесён к потенциально неудароопасным для ведения подготовительных и нарезных работ (по согласованию с «Управлением горного надзора Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору» в соответствии с письмом от 28.12.2005 г. «Об отнесении рудного массива Яковлевского месторождения к удароопасным»).

ю-з

с-в

Осадочная толща. Условные обозначения: - почвенный слой

- песок

- глинистый песок

- глина

- песчаная глина

- мел

- песчанистый мел

- мергель

- известняк

- выщелоченный известняк

- кремнистый J известняк

- закарстованный известняк

- песчаник

- переотложенная руда ё=£е;

- слаборудная брекчия

- глинистыи сланец

- песчаная глина -аллит

Курская метаморфическая серия. Условные обозначения:

- руда железнослюдково-мартитовая

- руда мартито-гидрогема-титовая и гидрогематито-мартитовая

- кварцит

- филлитовидные сланцы

конгломерат

Таблица 1.2 - Показатели физико-механических свойств богатых железных руд Яковлевского месторождения

Показатели физико-механических свойств руды Количество определений Руды гематитовые («синьки») и другие Руды гётитовые и гидрогематитовые («краски») Руды переотложенные

Скальные крепкие Скальные слабые Пол у скальные Полурыхлые и рыхлые Скальные крепкие Скальные слабые Полускальные Полурыхлые и рыхлые Скальные крепкие Скальные слабые

. Гигроскопическая влажность, % 243 0,23 0,175 1,2 0,31 0,32 0,25 0,245 0,33

Влажность естественная, % 619 5,53 5,03 12,32 3,80 3,26 14,3 4,54 7,96

Плотность минеральной части, г/см3 694 4,20 4,94 4,79 3,80 4,21 4,45 4,11 4,03

Плотность, г/см3 611 3,71 3,65 3,42 3,56 3,39 3,16 3,64 3,31

Плотность скелета, г/см3 647 3,46 3,40 3,06 3,41 3,12 2,77 3,74 3,10

Пористость, % 624 16,72 24,18 36,00 12,58 25,34 37,34 16,31 22,93

Сопротивление сжатию, МПа кгс/см2 423 100,9 1008,62 22,9 228,79 5,5 55,24 1,2 12,05 20,7 206,90 6,3 62,60 3,6 35.70 1,1 11,44 84,4 843,8 23,3 232,81

Сопротивление растяжению, МПа кгс/см2 66 14,2 141,8 8,1 81,35 - - 4,6 45,7 - 1,2 12,03 - 14,0 139,99 10,3 103,23

Отношение сжатия к растяжению 66 7,43 4,597 - - 2,98 - 3,0 - 3,48 3,19

Коэффициент Пуассона, доли ед. 60 0,046 0,10 - - 0,0656 0,09 - 0,076 0,074

Угол трения, град 12 — — — 34 — — — 38 - -

Сцепление, МПа кгс/см2 12 - - - 0,048 0,483 - - - 0,025 0,25 - -

1.2 Анализ фактического состояния горных работ на Яковлевско.м руднике

К анализу принято фактическое состояние горных работ наЯковлевском руднике на сентябрь 2014 г.

В связи с наличием в кровле рудного тела неосушенных высоконапорных водоносных горизонтов и склонностью руд к образованию плывунов при обводнении, согласно отчёту о научно-исследовательской работе «Научное сопровождение строительства и ввода в эксплуатацию Яковлевского рудника» СПГГИ (ТУ) 2003 г., добычу неустойчивых богатых железных руд Яковлевского месторождения ведут системой разработки горизонтальными слоями с закладкой выработанного пространства твердеющими материалами с оставлением в кровле рудного тела целика мощностью 65 м. Порядок отработки слоев по вертикали — нисходящий с обязательным созданием искусственной предохранительной потолочины толщиной не менее 3,5 м.

Согласно «Проекту I очереди строительства на 1,0 млн. т сырой руды в год», выполненному ООО «Центрогипроруда» в 2006 г., генеральное направление развития фронта очистных работ в плане - от восточной границы шахтного поля к западной. Очистные панели отрабатывают от лежачего бока рудного тела к висячему.

Добычу богатых железных руд Яковлевского месторождения ведут на площади более 220 000 м2 на 4-х очистных горизонтах (технологических слоях) из 6-ти технологических блоков (Рисунки 1.2-1.5) [4].

Согласно «Регламенту технологических производственных процессов по применению системы разработки нисходящими слоями с твердеющей закладкой», выполненному ООО «Центрогипроруда» в 2013 г., предохранительную потолочину формируют при отработке слоя «0» (горизонт -370 м) очистными заходками шириной 4,9 м и высотой 4,5 м с креплением арочной металлической крепью из СВП 22 с последующим армированием почвы заходки и закладкой в две стадии. Закладочный массив несущего слоя высотой 2,5 м у закладочной перемычки имеет предел прочности на одноосное сжатие в возрасте 90 суток не менее 10 МПа, выше несущего слоя - 1 МПа.

Блок №5

Блок №2-3

Блок №1

Блок №6

1У1

\ , I

Блок №6

Блок №5

Блок №4

Блок №2-3

Отработку слоев «1-3» ведут очистными заходками шириной 4,9 м и высотой 4 м без крепления с последующим армированием почвы заходки и закладкой в две стадии. Закладочный массив несущего слоя высотой 2 м у закладочной перемычки имеет предел прочности на одноосное сжатие в возрасте 90 суток не менее 4 МПа, выше несущего слоя - 1 МПа.

Очистные заходки имеют угол наклона 3-5°, который равен или превышает угол растекания закладочной смеси. Их проходят комбайнами П 110, П 110-01, MR-360 со стреловидным исполнительным органом. Отбитую руду загружают комбайном в ковш погрузочно-доставочной машины типа TORO или МПД и доставляют к рудоспускам. Крепкие прослои руд и пород проходят буровзрывным способом самоходной буровой установкой типа AXERA. Отбитую взрывом руду доставляют к рудоспускам погрузочно-доставочной машиной типа TORO или МПД.

Очерёдность отработки очистных заходок в технологическом блоке определяют из условия безопасного обнажения вертикальной стенки закладочного массива в смежной заходке. Согласно «Регламенту технологических производственных процессов по применению системы разработки нисходящими слоями с твердеющей закладкой», выполненному ООО «Центрогипроруда» в 2013 г., безопасное обнажение вертикальной стенки закладочного массива обеспечивается после достижения им прочности не менее 1 МПа (предположительно, не раньше, чем через 5-7 суток после окончания закладочных работ). Закладку очистных заходок производят не позднее, чем через 4 месяца после окончания их проходки.

При отработке заходок одного технологического блока в смежных по вертикали слоях оси очистных выработок нижележащего слоя смещают на 0,5 ширины очистной заходки относительно осей выработок вышележащего слоя.

Технологический блок №1 (Рисунки 1.2-1.5) разделён на две панели: панель №1 (Рисунок 1.6, а) и панель №1В (Рисунок 1.6, б). Общая площадь блока №1 составляет 48 000 м2.

Панель №1. По простиранию рудного тела панель №1 (Рисунок 1.6, а) оконтурена вентиляционным и восточным вентиляционно-закладочным ортами, вкрест

простирания - границами рудного тела. Размеры панели по простиранию составляют 100 м, вкрест простирания - 320 м. Площадь панели - 32 ООО м2.

а) панель №1; б) панель №1В

Рисунок 1.6 — Фактическое состояние горных работ в блоке №1 на горизонте -370 м

По направлению от лежачего к висячему боку рудного тела в интервалах 0-78 м и 100-115 м (наблюдения произведены по центральному технологическому орту) панель представлена железнослюдково-мартитовой рудой низкой крепости (f= 1). Остальная часть панели сложена рудами мартито-гидрогематитовой и гид-рогематито-мартитовой низкой и средней крепости (f= 2+4). На контактах руд замечены сланцевые прослойки (/= 6).

По центру панели вкрест простирания рудного тела на всю его мощность пройден центральный технологический орт (ЦТО). Он является стартовой выработкой для проходки очистных заходок. Длина заходок составляет 45 м. В интервале 0-78 м по направлению от лежачего к висячему боку рудного тела в выработках, пройденных по железнослюдково-мартитовой руде, отмечено значительное куполообразование.

По данным анализа шахтной документации за 2010-2013 гг., в 2010-2011 гг. до 79% общего числа заходок в панели №1 пройдено буровзрывным способом. С 2012 г. преобладающим становится комбайновый способ проходки. В 2013 г. его доля составила не менее 81%. Максимальная скорость проходки очистной заходки в панели №1 зафиксирована в мае 2010 г. Она составила 96,5 м/мес. Средние значения максимальных скоростей проходки заходок в панели №1 комбайновым и буровзрывным способами равны соответственно 43,1 и 39,8 м/мес. Внедрение комбайнов позволило повысило скорость проходки очистных заходок.

В настоящее время очистные работы в панели №1 не ведут. Степень отработки панели1 равна 0,96, полнота закладки выработанного пространства2 — 0,94.

Панель №1В. По простиранию панель №1В (Рисунок 1.6, б) оконтурена вентиляционным ортом и 34-ой линией ортов, вкрест простирания - границами рудного тела. Планом развития горных работ на 2014-2015 гг. планируется отнести границу панели №1В на 50 м на восток от 34-ой линии ортов. Размеры панели по

1 Степень отработки панели - отношение количества добытой руды к общим запасам панели.

2 Полнота закладки выработанного пространства — отношение объёма заложенных пустот к общему объёму пройденных выработок.

простиранию составляют 50 м, вкрест простирания - 320 м. Площадь панели -16 ООО м2.

По направлению от лежачего к висячему боку рудного тела в интервалах 0-10 м, 21-24 м, 34-40 м и 74-90 м (наблюдения произведены по заходке 1-0-5В) панель представлена железнослюдково-мартитовой рудой низкой крепости (/= 1). Остальная часть панели сложена рудами мартито-гидрогематитовой и гидрогема-тито-мартитовой низкой и средней крепости (/'= 2+4). На контактах руд замечены сланцевые прослойки (/= 6), в интервале 10-21 м - кварциты (/"= 8+10).

По данным анализа шахтной документации за 2010-2013 гг., максимальные значения скоростей проходки заходок добычными комбайнами в панели №1В изменялись в диапазоне от 38,5 до 200,5 м/мес. Среднее значение равно 122,6 м/мес., что в 3 раза выше соответствующих показателей, достигнутых при буровзрывном и комбайновом способах проходки заходок в панели №1.

Отработку панели №1В ведут в 4-х технологических слоях (Рисунок 1.7).

Ям т 1-0-10ВЧ 1-0-9В 4 IV а и I Юкб %

----Г_1---!

I I

I I

"Г

Г"

I

,1____

"Т I I

~1~г-1—Г-

1-2-7 В УК .1-2-6 В 1X13 ': ■ 1-2-П 5 В. 1-2-/.В; г ■ \ 1-2-3 в: ■ IX 13 . ';■ 1-2-2 В т -. 1-2-1 В, VIК : - * .Л_:_и

[ 1 3 9В \ 13-8В | 1 3 ТВ

• 3 6В

-1-.

1 3 5 В

13¿В } 13ЗВ | 1

гв | ; з 1В

__I

Рисунок 1.7 - Фактическое состояние горных работ в панели №1В (разрез по 8-ой линии

штреков (Рисунок 1.6, б))

В слое «0» (горизонт -370 м) панель №1В подготовлена и нарезана слоевыми штреками длиной 50 м (Рисунок 1.6, б). Очистные работы ведут заходками длиной 320 м вкрест простирания рудного тела от слоевого штрека №2 и слоевого штрека №3. Очистные заходки висячего бока длиной 30-35 м проходят от слоевого штрека №2 Бис. Максимальная скорость проходки очистной заходки в панели №1В в слое «0» зафиксирована в сентябре 2011 г. Она составила 186 м/мес. (о.з. 1-0-2В).

В данный момент очистные работы в панели №1В в слое «О» не ведут. Степень отработки панели №1В в слое «О» в пределах старых границ - 0,89; в пределах планируемых границ - 0,42; полнота закладки выработанного пространства - 0,97.

В слое «1» (горизонт -374 м) панели №1В очистные заходки длиной 320 м проходят вкрест простирания рудного тела от слоевого штрека 1-1-3 в направлении висячего бока (Рисунок 1.8, а). Максимальная скорость проходки очистной заходки в панели №1В в слое «1» зафиксирована в октябре 2012 г. Она составила 184 м/мес. (о.з. 1-1-ЗВ).

В данный момент очистные работы в панели №1В в слое «1» не ведут. Степень отработки панели № 1В в слое «1» в пределах старых границ - 0,71; в пределах планируемых границ - 0,33; полнота закладки выработанного пространства - 0,85.

В слое «2» (горизонт -378 м) панели №1В очистные заходки длиной 300 м проходят вкрест простирания рудного тела от слоевого штрека 1-2-3 в направлении висячего бока (Рисунок 1.8, б). Максимальная скорость проходки очистной заходки в панели № 1В в слое «2» зафиксирована в ноябре 2013 г. Она составила 200,5 м/мес. (о.з. 1-2-2В).

В данный момент очистные работы в панели №1В в слое «2» не ведут. Степень отработки панели №1В в слое «2» в пределах старых границ - 0,46; в пределах планируемых границ - 0,21; полнота закладки выработанного пространства - 0,92.

В слое «3» (горизонт -382 м) панели №1В очистные заходки длиной 280 м проходят вкрест простирания рудного тела от слоевого штрека 1-3-3 в направлении висячего бока (Рисунок 1.8, в). В данный момент добычу руды в слое «3» ведут из очистной заходки №1-3-5В буровой установкой 8ап<Мк ОБ-ЗП. Степень отработки панели №1В в слое «3» в пределах старых границ - 0,03; в пределах планируемых границ - 0,01; полнота закладки выработанного пространства - 0.

Технологический блок №2-3 (Рисунки 1.2-1.5) разделён на две панели: панель №2 (Рисунок 1.9, а) и панель №3 (Рисунок 1.9, б). Между панелями находится рудный целик мощностью 20 м. Площадь целика - 2 000 м2. Общая площадь блока №2-3 составляет 40 000 м2.

Рисунок 1.8

а) горизонт -374 м; б) горизонт -378 м; в) горизонт -382 м

Фактическое состояние горных работ в панели №1В на горизонтах -374 м,

-378 м,-382 м

ВетЛосаяашии №2!

Сдает

Слоев»

Зпеэд №1 но слеи №1

Панель №2 (Рисунок 1.9, а) по простиранию рудного тела оконтурена восточным вентиляционно-закладочным ортом и панельным ортом №2, вкрест простирания - технологическим штреком №1 и вентиляционно-закладочным штреком лежачего бока. Размеры панели по простиранию составляют 100 м, вкрест простирания - в среднем 170 м. Площадь панели - 17 ООО м2.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Малютин, Алексей Сергеевич, 2015 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Авершин С.Г. Сдвижение горных пород при подземных разработках. — М.: Углетехиздат, 1947. - 245 с.

2. Алексеев А.Д. Обработка выбросоопасных пластов водными растворами ПАВ / А.Д. Алексеев, Г.П. Стариков, М.Ф. Малюга и др. - Киев: Тэхника, 1988.-84 с.

3. Антипин Ю.Г. Обоснование технологии камерной выемки с увеличенными геометрическими параметрами при разработке медноколчеданных месторождений Урала: автореф. дис. на соиск. учен. степ. канд. техн. наук (25.00.22) / Антипин Юрий Георгиевич; Ин-т горного дела УрО РАН. - Екатеринбург, 2009. - 25 с.

4. Антонов A.A. Особенности технологической схемы отработки запасов на руднике «Яковлевский» / A.A. Антонов, М.Д. Морозов, A.C. Малютин // Записки Горного института: Полезные ископаемые России и их освоение. - СПб, 2012. — Том 195.-С. 85-88.

5. Антонов Ю.Н. Геомеханическое обоснование устойчивости параллельных взаимовлияющих горизонтальных выработок в рудном массиве: автореф. дис. на соиск. учен. степ. канд. техн. наук (25.00.20) / Антонов Юрий Николаевич; С.-Пе-терб. горный ин-т им. Г.В. Плеханова (техн. ун-т). - СПб, 2009. - 19 с.

6. Ардашев К.А. Совершенствование управления горным давлением при разработке наклонных и крутых пластов / К.А. Ардашев, В.Ф. Крылов, H.H. Куксов и др. - М.: Недра, 1967. - 288 с.

7. Ардашев К.А. Показатели сопротивления, разрыхления и механизма разрушения горных пород в условиях объёмного сжатия / К.А. Ардашев, Б.В Матвеев, М.Д. Ильинов // Физико-технические проблемы разработки месторождений полезных ископаемых. - Новосибирск, 1981. -№2. - С. 24-29.

8. Белаенко Ф.А. Отжим угля // Уголь. - 1935. - №122. - С. 33-37.

9. Богопольский И.Е. Концентрация горных работ на шахтах. — М.: Недра, 1979.- 156 с.

10. Борисов A.A. Механика горных пород и массивов. - М.: Недра, 1980. -

360 с.

11. Борисов A.A. Расчёты горного давления в лавах пологих пластов. - М.: Недра, 1964.-278 с.

12. Братченко Б.Ф. Комплексная механизация и автоматизация очистных работ в угольных шахтах / Б.Ф. Братченко, A.B. Докукин, В.Н. Хорин и др. — М.: Недра, 1977.-415 с.

13. Булат А.Ф. Управление состоянием предельно напряжённого породного массива малоэнергоёмкими воздействиями / А.Ф. Булат, А.Т. Курносов, Ю.А. Ру-санцов. - Киев: Наукова думка, 1993. - 176 с.

14. Васильев В.В. Укрепление кровли очистных забоев полиуретаном / В.В. Васильев, Ю.В Денисов, В.К. Сальников // Уголь. - 1983. - №5. - С. 16-17.

15. Васючков Ю.Ф. Повышение безопасности горных работ путём нагнетания в пласт полимерных соединений / Ю.Ф. Васючков, А.Г. Егоров, Ю.П. Кочков. -М.: ЦНИЭИ уголь. - 1956.-Вып. 1.-С. 29.

16. Воскобоев Ф.Н. Исследование на моделях влияния макроструктуры угольного пласта на устойчивость его краевой зоны // Труды ВНИМИ. - Л., 1959. -156 с.

17. Гаврилов В.И. Контроль эффективности управления зоной отжима крутого выбросоопасного пласта малоэнергоёмкими воздействиями // Сборник научных трудов НГА Украины. - Днепропетровск: РИК НГА Украины, 2001. - №12. -Том 2. - 249 с.

18. Гальперин А.М. Геомеханика открытых горных работ. М.: Изд-во Мос-ков. гос. горного университета, 2003. - 473 с.

19. Гмошинский В.Г. Горное давление на угольный пласт в окрестности выработки // Уголь. - 1957. - №6. - С. 16-23.

20. Грундман И. Опыт эксплуатации щитовой крепи // Глюкауф. - М., 1973. -№3. - С. 65-70.

21. Зорин А.Н. Природа влияния слабых возмущений на состояние горного массива / А.Н. Зорин, А.Ф. Булат, В.В. Виноградов // Уголь Украины. - 1985. -№1. - С. 15-16.

22. Зубков A.A. Интенсификация подземной добычи руд камерными системами разработки с твердеющей закладкой: автореф. дис. на соиск. учен. степ. канд. техн. наук (25.00.22) / Зубков Антон Анатольевич; Магнитог. гос. техн. ун-т им. Г.И. Носова. - Магнитогорск, 2008. - 20 с.

23. Зубов В.П. Особенности управления горным давлением в лавах на больших глубинах разработки. - J1.: Изд-во ЛГУ, 1990. - 220 с.

24. Зубов В.П. Повышение полноты закладки выработанных пространств при слоевых системах разработки Яковлевской залежи / В.П. Зубов, A.A. Антонов, Ю.Н. Луговской, М.Д. Морозов, О.В. Михайленко // Записки Горного Института: Современные проблемы геомеханики и горного производства и инновационные технологии в горном деле. - СПб, 2010. - Том 185. - С. 25-30.

25. Зубов В.П. Обеспечение устойчивости боков очистных заходок при слоевых системах разработки богатых железных руд / В.П. Зубов, М.Д. Морозов, A.C. Малютин // Записки Горного Института: Полезные ископаемые России и их освоение. - СПб, 2014. - Том 207. - С. 26-32.

26. Игнатов М.В. Обоснование интенсивных технологий разработки месторождений с неравномерным оруденением: автореф. дис. на соиск. учен. степ. канд. техн. наук (25.00.22) / Игнатов Михаил Викторович; Сев.-Кавк. гос. горно-метал-лург. ин-т (гос. технол. ун-т). - Новочеркасск, 2006. — 20 с.

27. Каплунов Д.Р. Развитие производственной мощности подземных рудников при техническом перевооружении / Отв. ред. М.И. Агошков; АН СССР, Ин-т пробл. комплекс, освоения недр. - М.: Наука, 1989. - 262 с.

28. Кравченко В.И. Отжим угля при разработке пологопадающих пластов Донбасса. -М.: Углетехиздат, 1951. - 52 с.

29. Крас Ю. Совершенствование техники крепления участков сопряжения лав со штреками на объединённом предприятии / Ю. Крас, Н. Эсоен., К. Венер // Глюкауф. - Рейнланд, 1983. -№15. - С. 3-7.

30. Лепихов А.Г. Технологическая подготовка угольных пластов к эффективной и безопасной отработке. - М.: ЦНИЭИ уголь, 1986. - Вып. 24. - 44 с.

31. Макаров C.B. Практика отработки и управление горным давлением при выемке широких целиков / C.B. Макаров, В.В. Балашов. - М.: ЦНИИцветмет экономики и информ., 1984. - 53 с.

32. Малютин A.C. Повышение концентрации горных работ при разработке крутопадающих рудных тел слоевыми системами разработки с закладкой выработанного пространства // Проблемы недропользования. Международный форум-конкурс молодых учёных: Сборник научных трудов. Часть II. - СПб, 2014. - С. 221.

33. Малютин A.C. Предотвращение обрушений боков очистных заходок для условий Яковлевского рудника // Проблемы разработки месторождений углеводородных и рудных полезных ископаемых: Тезисы докладов V Всероссийской конференции. - Пермь, 2012. - С. 107.

34. Малютин A.C. Предотвращение обрушений краевых частей рудеюго массива в очистных заходках при ведении горных работ слоевыми системами с закладкой выработанного пространства // Записки Горного института: Проблемы недропользования. - СПб, 2013. - Том 206. - С. 81-85.

35. Малютин A.C. Предотвращение обрушений стенок очистных заходок при слоевых системах разработки неустойчивых руд // Проблемы недропользования. Международный форум-конкурс молодых учёных: Сборник научных трудов. Часть I.-СПб, 2013.-С. 131-132.

36. Матвеев В.А. Напряжённо-деформированное состояние пород кровли и пласта в зоне опорного давления движущегося очистного забоя / В.А. Матвеев, A.B. Матвеев, В.А. Мосяков, В.М. Феоктистов // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2001. - №8. - С. 91-97.

37. Некрасов C.B. Выбор рациональной формы забоя подготовительной выработки для предотвращения внезапных отжимов призабойной части пород // Освоение минеральных ресурсов Севера: проблемы и решения: Труды 5-ой Межрегиональной научно-практической конференции. - Воркута, 2007. - С. 193-194.

38. Петросян А.Э. Теория внезапных выбросов / А.Э. Петросян, Б.М. Иванов, В.Г. Крупеня. - М.: Наука, 1983. - 151 с.

39. Петухов И.М. Механика горных ударов и выбросов / И.М. Петухов,

A.M. Линьков - М.: Недра, 1983. - 279 с.

40. Позин Е.З. Разрушение углей выемочными машинами / Е.З. Позин,

B.З. Меламед, В.В. Тон. - М.: Недра, 1984. - 286 с.

41. Позин Е.З. Исследование влияния отжима на сопротивляемость угля резанию // Сб. Сопротивляемость горных пород разрушению при добывании. — М.: изд-во АН СССР, 1962. - С. 47-53.

42. Потураев В.Н. Геомеханические аспекты управления состоянием горного массива вблизи выработок / В.Н. Потураев, А.Ф. Булат, В.В. Виноградов // Уголь Украины. - 1988. - №5. - С. 5-7.

43. Потураев В.Н. Нетрадиционные технологические процессы добычи угля / В.Н. Потураев, С.А. Полуянский, А.Н. Зорин и др. - Киев: Техника, 1986. - 117 с.

44. Протодьяконов М.М. Давление горных пород и рудничное крепление: Ч. 1. - М.: Гос. техн. изд-во, 1930. - 94 с.

45. Протодьяконов М.М. Материалы для урочного положения горных пород. - М.: Изд-е ЦК Союза горнорабочих, 1926. - 173 с.

46. Решетников A.A. Совершенствование технологии разработки скальных урановых руд Стрельцовской группы месторождений: автореф. дис. на соиск. учен, степ. канд. техн. наук (25.00.22) / Решетников Александр Алексеевич; Чит. гос. ун-т.-Чита, 2006.-21 с.

47. Ржевский В.В. Основы физики горных пород / В.В. Ржевский, Г.Я. Новик. - М.: Недра, 1984. - 359 с.

48. Ржевский В.В. Управление свойствами и состоянием угольных пластов с целью борьбы с основными опасностями в шахтах / В.В. Ржевский, Б.Ф. Брат-ченко, A.C. Бурчако, Н.В. Ножкин. - М.: Недра, 1984. - 327 с.

49. Розанов Н.С. Метод тензосетки и его приближение к исследованию напряжённого состояния гидросооружений. - М.: Госэнергоиз-дат, 1958. - С. 56.

50. Савич И.Н. Научное обоснование технологических решений при подземной разработке кимберлитовых месторождений: автореф. дис. на соиск. учен. степ, д.т.н. (25.00.22) / Савич Игорь Николаевич; Моск. гос. горный ун-т. - М., 2004. — 44 с.

51. Сальников В.К. Результаты экспериментов по укреплению неустойчивой кровли в лаве нагнетанием полиуретанового состава / В.К. Сальников, И.М. Да-нильченко, С.П. Морозов, З.П. Кабрина // Технология очистных и подготовительных работ на тонких угольных пластах. - Донецк, 1982. - С. 11-13.

52. Сергеев C.B. Опыт разработки богатых железных руд Яковлевского месторождения КМА / C.B. Сергеев, А.И. Лябах, Д.А. Зайцев // Научные ведомости Белгородского государственного университета. Серия: Естественные науки. — 2011. - №3. - Вып. 14. - С. 200-208.

53. Слесарев В.Д. Управление горным давлением при разработке угольных пластов Донецкого бассейна. - М.: Углетехиздат, 1952. - 380 с.

54. Смычник А.Д. Ресурсосберегающие технологии подземной разработки калийных месторождений: автореф. дис. на соиск. учен. степ, д.т.н. (25.00.22) / Смычник Анатолий Данилович; Белорус, нац. техн. ун-т. - Минск, 2004. - 41 с.

55. Струков К.И. Совершенствование технологии подземной отработки крутопадающих жил (на примере Кочкарского месторождения): автореф. дис. на соиск. учен. степ, к.т.н. (25.00.22) / Струков Константин Иванович; Магнитог. гос. техн. ун-т им. Г.И. Носова. - Магнитогорск, 2003. - 19 с.

56. Турчанинов И.А. Основы механики горных пород / И.А. Турчанинов, М.А. Иофис, Э.В. Каспарьян. - Л.: Недра, 1989. - 487 с.

57. Феоктистов В.М. Повышение уровня концентрации горных работ на антрацитовых шахтах российской части Донбасса при интенсивных технологиях нового уровня: автореф. дис. на соиск. учен. степ, д.т.н. (25.00.22) / Феоктистов Вячеслав Михайлович; Юж.-Рос. гос. техн. ун-т (Новочеркас. политехи, ин-т). - Новочеркасск, 2003. - 32 с.

58. Хенрих Ф. Опыт применения щитовой крепи на угольных шахтах концерна «Рурколе АГ» // Глюкауф. - М., 1974. - №9. - С. 26-29.

59. Хобта М.Ю. Обоснование технологии разработки потолочного целика при подземной отработке железистых кварцитов КМА: автореф. дис. на соиск. учен. степ, к.т.н. (25.00.22) / Хобта Михаил Юрьевич; Моск. гос. горный ун-т. - М., 2003.-23 с.

60. Ходот В.В. Внезапные выбросы угля и газа. - М.: Госгортехиздат, 1961. -

363 с.

61. Черняков Д.А. Повышение эффективности отработки тонких и средней мощности пологих угольных пластов с высокой сопротивляемостью угля резанию: дис. на соиск. учен. степ, к.т.н. (05.15.02) / Черняков Денис Александрович; С.-Петерб. горный ин-т им. Г.В. Плеханова (техн. ун-т). - СПб, 1999. - 198 с.

62. Чертков Ю.А. Обоснование эффективных параметров систем разработки Бор-Ундурского флюоритового месторождения: автореф. дис. на соиск. учен. степ, к.т.н. (05.15.02) / Чертков Юрий Александрович; Моск. гос. горный ун-т. - М., 2000. -24 с.

63. Шемякин Е.И. Зональная дезинтеграция горных пород вокруг подземных выработок. Часть 1: данные натурных наблюдений / Е.И. Шемякин, Г.Л. Фесенко, М.В. Курленя и др. // ФТПРПИ. - 1986. -№3. - С. 3-15.

64. Якоби О. Практика управления горным давлением / Пер. с нем. Ф.Ф. Эй-нера; Под науч. ред. Г.А. Каткова. - М.: Недра, 1987. - 565 с.

65. Временные указания по управлению горным давлением в очистных забоях на пластах мощностью до 3,5 м с углом падения до 35° / ВНИМИ. — Л.: ВНИМИ, 1982.- 136 с.

66. ОСТ 12.44.258-84. Комбайны очистные. Выбор и расчёт сил резания и подачи на исполнительных органах. Методика. Введен с 01.01.1986. - М.: Мину глепром СССР, 1984. - 107 с.

67. A.c. 1229363 СССР, МКИ Е21Д 23/00. Способ управления горным давлением / А.Ф. Булат, Б.М. Усаченко, B.C. Возиянов и др. - №3637466/22-03; опубл. 04.05.86, Бюл. №17.

68. A.c. 1390376 СССР, МКИ Е21 F 7/00. Затвор для герметизации скважин при измерении газового давления / А.Ф. Булат, B.C. Возиянов, В.В. Колганов (СССР). -№4042825/22-03; Опубл. 23.04.88; Бюл. №15.

69. A.c. 926323 СССР, МКИ E21F5/00. Способ управления кровлей в очистных забоях с использованием механизированной крепи / O.A. Колесов, И.И. Бами-ченко, М.И. Болынимский и др. (СССР). - №287358/22-03; Заявлено 21.01.80; Опубл. 10.09.82; Бюл. №17.

70. A.c. 929868 СССР, МКИ Е 21 F 5/00. Способ предупреждения внезапных выбросов угля и газа в очистных и подготовительных выработках / В.Н. Потураев, Б.М. Усаченко, К.К. Софийский и др. (СССР). - №2990335/22-03. Опубл. 23.05.82; Бюл. №19.

71. Патент 2490459 Российская Федерация, Е21С 41/22. Способ разработки мощных крутопадающих месторождений неустойчивых руд. / В.П. Зубов; патентообладатель С.-Петерб. гос. горный ун-т. - Опубл. 20.08.2013, Бюл. №23.

72. Патент 2490461 Российская Федерация, Е21С 41/22, E21D 19/00. Способ разработки мощных крутопадающих залежей неустойчивых руд / В.П. Зубов, A.A. Антонов, A.C. Малютин, М.Д. Морозов, П.С. Масленников; патентообладатель С.-Петерб. гос. горный ун-т. - Опубл. 20.08.2013. Бюл. №23.

73. Патент 2535859 Российская Федерация. Е21С 41/22. Способ разработки мощных крутопадающих залежей неустойчивых руд / В.П. Зубов; патентообладатель Национальный минерально-сырьевой ун-т «Горный». - Опубл. 20.12.2014, Бюл. №35.

74. Р.п. Опыт применения ограждающей временной крепи и устройства для предупреждения вывалов и отжима угля в лавах // Изобретательство и рационализаторство в угольной промышленности: Научно-технический реферативный сборник. - М.: ЦНИЭИуголь, 1992. - Вып. 7-8. С. 51-53.