Введение к работе
Актуальность работы.
На современном этапе развития многих отечественных и зарубежных горнодобывающих предприятий важное значение приобретает решение проблемы перехода с открытых на подземные работы, т.к. зачастую складывается ситуация, когда технически весьма проблематично, а экономически и экологически нецелесообразно вести дальнейшую отработку месторождений открытым способом.
На основании анализа отработки рассмотренных месторождений можно определить, что в мировой практике широко используется переход с открытых на подземные работы системой подэтажного обрушения, позволяющей, не применяя закладочные работы, практически без потерь и разубоживания до обрушения бортов карьера извлекать значительные запасы руды непосредственно под дном отработанного карьера. Обрушение бортов карьера при такой технологии отработки запасов неминуемо ведет к значительным потерям и разубоишванию руды. В сложных горно-геологических условиях, в частности на некоторых кимберлитовых месторождениях Саха-Якутии, прямое применение систем с обрушением невозможно, а использование сплошного бетонного перекрытия или систем с закладкой требует значительных финансовых и материальных затрат. Предельным случаем можно считать оставление всей переходной зоны в виде рудного целика, что вряд ли целесообразно в условиях весьма ценных руд. В связи с этим возникает задача выбора и обоснования наиболее перспективных технологических схем перехода с открытых на подземные работы, позволяющих избежать отмеченные недостатки. Актуальность этих работ подтверждается соответствием их плану НИР и ОКР СПбГГИ в 1991-95 г.г. (М 37/91, 15/93).
Цель работы состоит в разработке технологии перехода с открытых на подземные работы с применением систем с открытым выработанным пространством и исследовании параметров предохранительного перекрытия, сооружаемого в сложных горно-геологических условиях кимберлитовых месторождений Якутии.
Идея работы. При переходе с открытых на подземные работы для выемки подкарьерных запасов целесообразно применение систем с открытым выработанным пространством, при этом для предупреждения
сползания бортов карьера формируется искусственный предохранительный целик с подпорной стенкой, препятствующий обрушению боковых пород.
Задачи исследований.
В соответствии с поставленной целью в работе предусматривается решение следующих задач:
изучение и обобщение отечественного и зарубежного опыта по переходу с открытых на подземные горные работы;
разработка технологии перехода с открытых на подземные горные работы;
выбор методики исследований по определению максимальной величины давления боковых пород, действующих на подпорную стенку;
разработка физико-математической модели для определения давления боковых пород и расчета основных параметров подпорной стенки;
Методы исследований.
При решении поставленных задач использовалась методика исследований, включающая изучение горно-геологических условий ким-берлитовых месторождений Якутии, натурные и лабораторные исследования прочностных и деформационных характеристик массива горных пород, фундаментальные положения статики сооружений, математическое моделирование и обработку полученных данных на ЭВМ.
Научные положения, защищаемые автором:
-
Реализация системы с открытым выработанным пространством для конкретных горно-геологических условий возможна при сооружении предохранительного целика с подпорной стенкой, препятствующей обрушению бортов карьера, что позволит избежать значительных потерь и разубоживания руды на этапе перехода с открытых на подземные работы.
-
Для оценки напряженно-деформированного состояния (НДС) техногенных сред применима теория прочности Кулона-Мора с введением в расчетные зависимости переменных во времени коэффициентов внутреннего трения, постели и трения на контактах массива и закладочного материала с подпорной стенкой.
-
Предлагаемая технология сооружения подпорной стенки позволяет сформировать в процессе отработки переходной зоны надежный предохранительный целик, обеспечивающий безопасность ведения гор-
ных работ с учетом противодавления водонапорного заполнения из карьерного пространства на подпорную стенку.
Научная новизна выполненной работы заключается в предложении нового техночогического решения перехода с открытых на подземные горные работы, в обосновании применимости теории прочности Кулона-Мора длн оценки НДС техногенных сред и во введении в расчетные зависимости переменных во времени коэффициента внутреннего трения, коэффициента постели на контакте поверхности подпорной стенки и коэффициента трения на контакте массива и подпорной стенки.
Практическая значимость работы.
-
Предлагаемая технологическая схема позволяет осуществлять переход с открытых на подземные работы в сложных горно-геологических условиях практически без потерь и разубоживания руды.
-
Вариант отработки подкарьерных запасов с сооружением подпорной стенки, препятствующей обрушению бортов карьера, позволяет значительно сократить объем закладочных работ при формировании надежного предохранительного целика, обеспечивающего безопасность ведения горных работ и минимальное нарушение экологического состояния окружнщей среды.
-
Для определения основных параметров подпорной стенки разработана расчетная методика и программное обеспечение ее реализации на ПЭВМ.
Достоверность научных положений.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводоз и рекомендаций подтверждается большим объемом натурных исследований, проводимых на рудниках АО "Алмазы Саха-Якутии" при участии автора, использованием высокоточной измерительно-регистрирующей аппаратуры, корректностью постановки задач и использование при их решении методов математического моделирования, а также удовлетворительной сходимостью результатов наблюдений и расчетных данных.
Реализация результатов работы.
Результаты исследований использованы институтом ГИПРОНИКЕЛЬ при разработке технологии отработки подкарьерных запасов на ким-берлитовом месторождении "Мир" (Якутия-Саха), а также в учебном процессе.
Апробация работы.
Основные положения, изложенные в диссертации, докладывались на 2-ом и 3-ем Международных симпозиумах "Горное дело в Арктике" (Санкт-Петербург, 1994, 1995), на симпозиуме "Современное горное дело: образование, наука, промышленность", посвященном памяти акад. В.В.Ржевского (Москва, 1996), на заседаниях кафедры разработки рудных месторождений СПбГГИ в 1992-95 гг.
Исходные материалы и личный вклад соискателя.
Основой диссертационной работы являются результаты теоретических, экспериментальных и лабораторных исследований, проводимых на кафедре РРМ и ГТФ и на АО "Алмазы Саха-Якутии" при непосредственном участии автора в 1992-95 годах.
Публикации. ,
По теме диссертационной работы опубликовано 4 научных работы.
Структура и объем работы.
Похожие диссертации на Разработка технологии перехода с открытых на подземные горные работы и исследование параметров предохранительного перекрытия в сложных горно-геологических условиях
