Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Обоснование конструкции и параметров комбинированной системы разработки наклонного месторождения кварца Барановский Кирилл Васильевич

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Барановский Кирилл Васильевич. Обоснование конструкции и параметров комбинированной системы разработки наклонного месторождения кварца: диссертация ... кандидата Технических наук: 25.00.22 / Барановский Кирилл Васильевич;[Место защиты: ФГБОУ ВО Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова], 2016

Введение к работе

Актуальность темы исследования и степень ее разработанности

Современный этап развития российской горнодобывающей

промышленности характеризуется необходимостью повышения эффективности производства, в том числе за счет совершенствования систем подземной разработки и улучшения показателей извлечения при добыче полезных ископаемых. Остро стоит вопрос снижения потерь в недрах при освоении жилы № 175 Кыштымского месторождения высокоценного кварца, являющегося практически единственным стабильным источником сырья для инновационных отраслей экономики. Применяемая камерная система разработки с оставлением ленточных целиков в недрах обеспечивает уровень потерь только в 28 %, что является неприемлемым.

Наклонное падение жилы (20 – 40) в сочетании со средней мощностью (5 – 20м) ограничивает возможность применения высокоэффективных систем разработки. Анализ показал, что возможность совершенствования камерной системы ограничена из-за высоких потерь руды в целиках (междукамерных, междуэтажных) и на днище камеры, большого удельного объема подготовительно-нарезных выработок, необходимости формирования рудо-выпускных выработок в породах лежачего бока. Системам с обрушением руды и вмещающих пород, кроме этого, свойственно большое разубоживание. Применение систем разработки с твердеющей закладкой не обеспечивает требования обогащения по химическим примесям из-за неизбежного попадания цемента в жильную массу, что резко снижает качество товарного кварца. Решение задачи видится в изыскании технологии, направленной на минимизацию приведенных выше недостатков, в первую - очередь на снижение потерь на основе комбинирования систем разработки различных классов.

Следовательно, обоснование комбинированной системы разработки, обеспечивающей повышение эффективности подземной технологии и кардинальное (в 2 раза) снижение потерь высокоценного кварца в недрах, является актуальной научно-практической задачей.

Целью работы является обоснование конструкции и параметров комбинированной системы разработки наклонного месторождения средней мощности, обеспечивающей повышение эффективности подземной технологии и снижение потерь высокоценного кварца в недрах.

Идея работы заключается в том, что кардинальное (в 2 раза) снижение потерь высокоценного кварца в недрах обеспечивается комбинацией камерной системы разработки основных запасов блока с расположением камер по простиранию залежи и системы подэтажного обрушения междукамерных целиков трапециевидной формы с выпуском руды через днище камеры.

Объектом исследований является комбинированная система разработки наклонных залежей высокоценного кварца средней мощности, предметом – ее оптимальные конструкция и параметры.

Задачи исследований:

– анализ и обобщение теории и практики подземной разработки наклонных рудных тел средней мощности;

– установление факторов, влияющих на показатели эффективности и извлечения руды при отработке наклонных рудных тел средней мощности;

– систематизация и конструирование вариантов комбинированной системы разработки, обеспечивающих кардинальное снижение потерь кварца в недрах;

– разработка методики определения потерь и разубоживания руды при комбинированной системе разработки наклонных залежей средней мощности;

– экономико-математическое моделирование и выбор оптимального варианта комбинированной системы разработки;

– экспериментальные исследования рекомендованного варианта системы разработки в натурных условиях Кыштымского рудника.

Методология и методы исследования. В работе использован
комплексный метод исследований, включающий анализ и обобщение теории и
опыта отработки наклонных рудных тел, экономико-математическое
моделирование вариантов и оптимизацию параметров технологии, метод
функционально-факторной регрессии при аппроксимации установленных
зависимостей показателей извлечения, технико-экономический анализ

результатов экспериментальных исследований.

Положения, выносимые на защиту:

1. Снижение потерь в 1,7 – 2,6 раза при разработке наклонных залежей средней мощности достигается применением комбинированной системы за счет расположения камер по простиранию залежи, формированиям междукамерного целика трапециевидной формы, его обрушения и выпуска руды под консолью висячего бока и обрушенными породами смежного блока через днище камеры.

2.Эффективностьвариантовкомбинированной системы разработки

наклонных рудных тел высокоценного кварца зависит от их мощности, характеризуемой экспоненциальной функцией с длиной релаксации от 4,1 до 4,4 м, и практически не зависит от угла падения.

3. Прибыль по комбинированной системе разработки, отнесенная на 1 т балансовых запасов, растет с увеличением ширины камеры за счет повышения показателей извлечения и снижения удельных эксплуатационных затрат на подготовительно-нарезные работы при их увеличении на очистную выемку вследствие роста объема породного днища.

Научная новизна:

– систематизированы варианты комбинированной системы разработки наклонных залежей средней мощности по управляемым факторам, в наибольшей степени влияющим на показатели извлечения руды, форме, условию и способу отработки междукамерного целика, определяемым, соответственно, устойчивостью пород висячего бока, порядком погашения выработанного пространства камеры, методом отбойки и способом выпуска руды;

– разработана методика определения показателей извлечения при комбинированной системе разработки наклонных залежей средней мощности, отличающаяся учетом характера выпуска руды междукамерного целика под консолью висячего бока и затекающими из смежного блока обрушенными породами;

– установлены зависимости показателей извлечения и эффективности
комбинированной системы разработки от мощности и угла падения рудного
тела и от ширины камеры, изменяемых в диапазоне 4 – 20м, 20 – 40 и 18 – 26м,
соответственно, позволившие определить оптимальность варианта

сформированием междукамерного целика трапециевидной формы, его массовым обрушением и выпуском руды под породной консолью через днище камеры.

Практическое значение работы состоит в конструировании вариантов
комбинированной системы разработки наклонных залежей средней мощности,
различающихся формой, условиями и способом отработки междукамерных
целиков, обеспечивающих кардинальное снижение потерь кварца в недрах, что
подтверждено результатами экспериментальных исследований

рекомендованного варианта в подэтаже 346/324м Кыштымского рудника.

Степень достоверности результатов высокая и подтверждается
применением апробированных методов исследований, надежностью и
представительностью исходных данных, оценкой установленных зависимостей
методами математической статистики, хорошей сходимостью результатов
экономико-математического моделирования, проектирования и

экспериментальных исследований.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на XX – XXIV международных научных симпозиумах «Неделя горняка» (Москва, 2012 – 16 гг.), Vи VII международных научно-технических конференций «Комбинированная геотехнология» (Магнитогорск, 2011, 2015 гг.), IX – XIV Уральских горнопромышленных декадах (Екатеринбург, 2011 – 16 гг.), V – X Всероссийских молодежных научно-практических конференциях «Проблемы недропользования» (Екатеринбург, 2011 – 16 гг.), ученых советах ИГД УрО РАН, технических советах Кыштымского ГОКа.

Реализация работы. Результаты исследований использованы при разработке проектной документации «Обоснование подземной геотехнологии освоения запасов нижних горизонтов 316/216 м Кыштымского рудника КГОКа» (ИГД УрО РАН, 2014 г.), «Разработка Кыштымского месторождения гранулированного кварца. Подземная отработка жилы № 175 в этаже 346/316 м» (ИГД УрО РАН, 2015 г.), «Техническое перевооружение процесса очистной выемки МЭЦ гор. 346 м при подземной отработке жилы №175 Кыштымского месторождения в этаже 346/316м» (ИГД УрО РАН, 2016 г.), составлении локальных проектов ОАО «КГОК».

Личный вклад автора состоит в разработке методики определения
показателей извлечения при комбинированной системе разработки наклонных
рудных тел средней мощности, систематизации, конструировании и экономико-
математическом моделировании вариантов технологии, получении и технико-
экономическом анализе результатов экспериментальных исследований
разработанной технологии в натурных условиях Кыштымского рудника.

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 12 статьях, в том числе в 6 научных журналах, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав и заключения, изложенных на 149 страницах машинописного текста, содержит 205 формул, 61 рисунок, 10 таблиц, список литературы из 132 наименований.

Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю д.т.н. И.В. Соколову за постоянное внимание и научно-методическую помощь, искреннюю признательность к.т.н. Ю. Г. Антипину за ценные консультации по важнейшим вопросам диссертации, сотрудникам ИГД УрО РАН и ОАО «Кыштымский ГОК» за полезные советы при проведении исследований.

Научные исследования проведены при финансовой поддержке государства
в лице Минобрнауки России в рамках проекта «Создание комплексной
инновационной геотехнологии подземной добычи и переработки

высокоценного кварца, обеспечивающей кардинальное снижение потерь и повышение выхода высокочистых кварцевых концентратов» (уникальный идентификатор проекта RFMEF160714X0026).