Введение к работе
Актуальность темы. Наиболее универсальной и характерной особенностью всех горнодобывающих предприятий, пополняющих валютный фонд страны, является незамедлительная реакция на любые изменения конъюнктуры мирового рынка. Присуща эта особенность и золотодобывающим предприятиям.
Экономические сложности, возникшие в стране в 70-е годы, тлели следствием вовлечение в отработку все большего количества россыпных месторождений и, в первую очередь, 1/елкозалегающих, а в настоящее время появилась четкая тенденция разработки и глубоко зале гаюяшх (до 100 и более метров).
Недостатки, .присущие повсеместно распространенной камэрно-лавной системе для глубокозалегающих россыпей, приобретают такой еєс, что разработка их шкет стать экономически нецелесообразной. Это подтверждается не только факторами удорожания наре.чых работ и высокой опасности очистных работ, но и тем, что потери в меж-камерных целиках становятся безвозвратными. Поэтому вопрос создания длиннолавной, устраняющей мажкамерныз целики, безопасной технологии выемки глубокозалегающих многолетнемерзлых золотосодержащих песков,_в условиях отказа от затратной инвестиционной политики, приобретает особую актуальность.
Решение этой научно-технической проблемы возможно при условии постановки широкопланового, целенаправленного изучения проявлений горного давления, выбора наиболее надежных средств управления состоянием мерзлого горного массива.
На основе анализа п обобщения научных исследований ИГД ил. А.А. Скочинского разработаны технологические схемы очистных и подготовительных работ для угольных шахт области многолетней мерзлоты. Однако прямое перенесение разработанных рекомендаций в условия глубокозалегающих россыпных месторождений, кровля которых представлена практически однородным слоем (плитой) галечников, сцементированных глиной, песком и льдом - цементом мощностью 30-60 м и не имеющего криогенных дефектов, без изучения основных процессов горного производства в специфических условиях многолетней мерзлоты практически невозможно.
Актуальность темы подтверждается также тем, что она выполнена в соответствии с планом НИР института, тема 3.15.1.6 "Совер-
-г -
шенствование способов и систем разработки глубокозалегавдих россыпей Северо-Востока СССР", № гос. регистрации 75054636, этап "Совершенствование систем разработки многолетних россыпей подземным способом", 1975-1980 гг.
Целью работы является исследование и обоснование безопасной технологии длинно-лавной выемки глубокозалагающих многолетне-мерзлых золотосодержащих песков с полным обрушением кровли, управляемой механизированной крепью.
Основная идея работы заключается в технологической возможности применения механизированных крепей при разработка глубоко-залегающих многолатнемарзлых россыпей, где отсутствуют криогенные дефекты массива в виде подземных и повторножлльяых льдов, позволяющей переход на длинные лавы, отрабатывающие месторождение.
Задачи исследования - изучение особенностей характера обрушения пород кровли при длинно-лавной выемке глубокозалегаюшего многолетнамерзлого продуктивного пласта на моделях и выбор типа механизированной крепи для заданных условий:
разработка методики и проведение натурных исследований работоспособности механизированной крепи при управлении кровлей полным обрушением;
исследование в натурных условиях особенности протекания основных технологических процессов и разработка рекомендаций по применению механизированных крепей при длиннолавнои выемка глубокозалагающих многолетнемерзлых россыпей;
разработка варианта параметрического и типоразмерного ряда механизированных крепей высокоадаптивных к условиям глубоко-залвгахшх многолетнемерзлых россыпей и конструктивных моделей.
Методы исследований. При решении поставленных задач использовались: инженерный анализ и обобщение исследований в области подземной разработки многолетнемерзлых россыпей и длинно-лавной выемки пластообразных залежей; модельные исследования характера обрушения пород кровли при длиннолавнои отработке глубокозалегающих многолетнемерзлых россыпей; натурные исследования проявлений горного давления, работоспособности механизированной крепи и протекания технологических процессов при длиннолавнои выемке глубокозалегающих многолетнемерзлых песков; математическая обработка результатов натурных исследований, разработка методов расчета и экономический анализ эффективности внедрения результатов исследований.
-3'
Основные научные подолання, защищаемые в работе:
характер обрушения пород кровли в массиве, на имеющем криологических дефектов, и параметры обрушения кровли-плиты позволяют применять при разработка глубокозалегающих многолетне-мерзлых россыпзй бесцеликовую выамку с применением механизированных крепей;
оптимальные параметры анкерного крепления, как средства поддеряания кровли выработок при перехода техногенных нарушений определяются по методике, базирующейся на энаргетичаском подходе о учетом специфики условий многолетней мерзлоты и позволяют безаварийную работу при переходе техногенных нарушений;
разработанный вариант параметрического и типоразмерного ряда механизированных крепей и конструктивные модели предопределяют создание нового высокоадаптивного к исследуемым условиям типа механизмов, как основы безопасной и аффективной выемки глубокозалегающих многолетнемерзлых россыпей.
Достоверность научных положений, выводов, рекомендаций обоснована:
большим объемом исследований, выполненных в условиях натурного эксперимента;
удовлетворительной сходимостью результатов лабораторных исследований с натурными замерами и наблюдениями; всего произведено около 1200 лабораторных и более 2000 натурных замеров;
результатами реализации разработанных рекомендаций в условиях экспериментальной шахты с подтверждением экономического эффекта.
Научная новизна работы заключается в следующем: . - обоснована безопасная бесцеликовая технология разработки глубокозалегающих месторождений столбовой системой, выбран п обоснован тип механизированной крепя;
- выявлен характер взаимодействия механизированной крепа
с кровлей в различных режимах, .выявлены характерные схемы и силовые параметры нагружения крепи, которые позволят установить работоспособность механизированной крепи для изученных условий;
рассчитан типоразмерный и параметрический ряд механизированных крепей для условий россыпных шахт Севера;
разработаны основній требования к конструктивному совер-шанствоЁанйм механизированных крапай для россыпей Севера;
исследована работоспособность сталеполимерной анкерной
крепи в условиях перехода техногенных нарушений и разработан метод расчета параметров анкерного крепления и рациональная конструкция анкера для условий россыпных шахт области многолетней мерзлоты.
Новым в работе является то, что впервые в мировой практике разработки глубокозалегающих многолетнемерзлых россыпей, в промышленных условиях подтверждена принципиальная возможность очистной выемки с применением механизированной крепи и изучен характер взаимодействия крепи с вмещающими породами, что и легло в основу сформированных практических рекомендаций.
Основными практическими результатами исследований являются:
обоснование параметров столбовой системы разработки глубокозалегающих россыпей с механизированной крепью.оградительно-поддерживающего типа;
разработана технология перехода выработок4механизированной крепью с креплением их анкерами в специфических условиях многолетней мерзлоты;
разработана методика выбора оптимальных параметров анкерного крепления;
усовершенствована конструкция экрана, защищающего крепь при ведении взрывной отбойки;
разработаны рациональные параметры паспортов буровзрывных работ для лав, оборудованных механизированной крепью при ведении очистных работ в специфических условиях многолетнемерзлых россыпей.
Личный вклад автора. Проведены теоретические, лабораторные в экспериментальные исследования работоспособности механизированных крепей оградительно-поддерживающего типа в специфических условиях глубокозалегающих россыпных месторождений зоны многолетней мерзлоты; разработана технология перехода ыехкрэпями выработок с применением сталеполимерной анкерной крепи, исследована ее работоспособность и оценена эффективность; разработан метод расчета параметров анкерного крепления выработок, секущих выемочные столбы, сталеполимерной анкерной крепью; разработаны рекомендации по применению механизированных крепей на россыпных шахтах Севера.
Реализация работы. Основные результаты исследований автора внедрены ва шахтах ГОК "Куларзолото" с фактическим экономическим аффектом.
-J-
Апробация работы. Основное содержание работы, а также отдельные ее положения докладывались и были одобрены на республиканской научно-технической конференции "Повышение эффективности использования землеройной техники на горнодобывающих предприятиях Якутской АССР", п. Усть-Нера, ЯАССР, апрель 1977 г.; на республиканском научно-техническом совещании "Новые технологические схемы при добыче металлосодержащих песков открыта и подземным способом", п. Усть-Нера, ЯАССР, март 1978 г.; на XIX региональном совещании "Взаимодействие механизированных крепей с боковыми породами", г. Новосибирск, май 1978 г.; на республиканской'научно-практической конференции молодых ученых и специалистов, посвященной 60-летию Октября, г. Якутск, январь 1980 г.; на научной конференции Якутского университета, посвященной 110-летию со дня рождения В.И. Ленина, г. Якутск, апрель 1980 г.; на XXI региональном научно-координационном совещании по проблемам горного давления (П семинар "Взаимодействие механизированных крепей с боковыми породами"), г. Новосибирск, май 1980 г.; на конференции молодых ученых и специалистов Института физико-технических проблем Севера, 1977, 1978, 1979, 1980 гг., г. Якутск; на Ш Всесоюзном семинаре "Взаимодействие механизированных крепей с боковыми породами", г. Новосибирск, май 1982 г.; на 17 республиканской конференции' молодых ученых и специалистов, г. Якутск, апрель
1982 г.; на УШ Всесоюзном семинара по поддержанию и креплению
горных выработок, г. Якутск, сентябрь 1982 г.; на ВДНХ СССР,
Москва, 1983 г.' (Свидетельство участника № 30525, постановление
о награждении Бронзовой медалью Ik 8914 от 12.12.1983 г.); на конференции, посвященной комплексному развитию производительных сил Магаданской области до 2005 г., Магадан, 1984 г.; на Всесоюзном семинаре по проблемам разработки ресурсосберегающих технологий отработки месторождений полезных ископаемых Севера, Якутск,
1983 г.; на научном семинаре лаборатории автоматизированных ком
плексов и агрегатов ИГД им. А.А. Скочинского, Люберцы, 1988 г.
