Подземная разработка месторождений

Размещено на http://www.allbest.ru/

Подземная разработка месторождений

Введение

Горно-рудная промышленность является самостоятельной отраслью горной промышленности, имеет свои особенности и сложности. Особенностью ее является жесткая связь с геологией, разведкой и технологией переработки добычной руды.

Задачи по развитию сырьевой базы горно-рудной промышленности и повышению негативных показателей ее работы: дальнейшего увеличения добычи руд открытым способом, внедрение новых способов и технологических схем. Применение малопроизводительного оборудования на карьерах и подземных рудниках, добычи руды подземным способом и применение самоходного оборудования, снижение экономического ущерба от потерь и разубоживания руды, более полного извлечения всех полезных компонентов в добываемых рудах, более современного планирования и организации производства с использованием ЭВМ.

Горно-геологическая характеристика условного месторождения

Месторождение состоит из одного пластового рудного тела со средним углом падения равным 800 . Глубина распространения рудного тела минус глубина залегания рудного тела равна 400м. Средняя мощность рудного тела равна 3,5 метра, длина по простиранию 1000 метров. Руды не устойчивые, вмещающие породы не устойчивые, руда ценная. Плотность руды равна 3,2т/м 3, руды средней крепости, коэффициент крепости по шкале М.М. Протодьяконова равен 8.

Обоснование годовой производственной мощности рудника

Подсчет балансовых запасов МПИ

Подсчет балансовых запасов полезного ископаемого для разработки подземным способом производится по средним геометрическим размерам с использованием вертикальных и горизонтальных геологических разрезов.

Если по условиям залегания верхняя часть месторождения может быть отработана открытым способом, то из общих балансовых запасов месторождения исключаются запасы руды, оказавшиеся в контуре карьера.

Величину балансовых запасов руды в месторождении определяют с учетом падения залежи. горный рудный геология

При угле падения рудного тела более 300:

, где

m - нормальная мощность рудного тела, м;

Lпр - длина рудного тела по простиранию, м;

Нр - глубина распространения рудного тела, м;

Нз - глубина залегания рудного тела, м;

- угол падения рудного тела, град;

- объемная плотность руды, т/м 3

тыс.т.

Производственная мощность и срок существования рудника

Годовую производительность определяют по горным возможностям и по экономически целесообразному сроку существования рудника.

Годовую производительность рудника по горным возможностям определяют с учетом угла падения залежи.

При угле падения рудного пласта более 300:

, где

U - среднее годовое понижение очистной выемки по всей рудной площади, м/год;

К 1,К 2,К 3,К 4 - поправочные коэффициенты учитывающие, соответственно, угол падения, мощность рудного тела, принимаемую систему разработки и число этажей, находящихся в одновременной отработке;

П и P - планируемые величины потерь и разубоживания руды, доли единиц для сплошной с обрушение системы разработки;

S - горизонтальная площадь рудного тела, м 2;

тыс.т.

Минимальный срок существования рудника при годовой производительности 393 тыс.т. составляет 10 лет.

После определения годовой производительности рудника полученное значение округляем до тыс. тонн и уточняем срок существования рудника:

Округляем до целого Т=12 лет.

Соотношение годовой производительности рудника А= 0,4 млн.т/год и минимально допустимой продолжительности существования рудника Т=12 лет, удовлетворяет стандартам таблицы.

Выбор и обоснование рациональной системы разработки

Система разработки - определенный в пространстве и времени порядок ведения подготовительных и очистных работ.

Методов выбора технологии очистной выемки (системы разработки) достаточно много. Достоинством излагаемого ниже метода является возможность алгоритмизации творческой задачи выбора.

Для любого выбора необходимо иметь четкое различие между сравниваемыми вариантами, для чего следует выделить набор бинарных свойств, позволяющих разделять множество вариантов на пару подмножеств, одно из которых будет обладать этими свойствами, другое нет. Такие свойства называют признаками. Следует отметить то, что возможны случаи, когда сами по себе свойства не могут быть признаками, однако эти же свойства, вступая в определенные отношения друг с другом, порождают признаки и приводят к простому разделению образов. Такие признаки, если их два, называю парапризнаками, если более - полипризнаками.

В ракурсе выбора системы разработки признаками являются горно-геологические условия.

Важнейшим из условий является устойчивость пород, т.к. в большей мере и на больший срок обнажаются именно они, что несет основную опасность, как рабочим очистных забоев, так и окружающим. В неустойчивых породах нельзя применять системы разработки, в которых в результате выемки полезного ископаемого внутри выемочной единицы останется пустое пространство (наличие в нем крепей и временных целиков проблему сохранения породного массива в равновесии не решает, после их разрушения произойдет обрушение). Также в данном случае невозможно применить любые камерные варианты технологии очистной выемки (даже, если в последующем они будут заполнены закладкой или обрушены).

Устойчивость рудного массива играет роль соизмеримо с мощностью рудного тела. Чем больше мощность, тем рудный массив обнажается на большей площади, тем самым для организации камерной выемки (со скважинной отбойкой руды) необходима его высокая устойчивость. Мощность-устойчивость рудного массива выступают как парапризнак выбора системы разработки, хотя, следует отметить, в ПТЭ он в ряде случаев не выделяется.

Мощность рудного тела определяет возможность применения менее дорогостоящих камерных вариантов систем разработки. При малой мощности (до 3 м) эффективна послойная выемка, позволяющая наиболее полно и качественно отработать запасы рудного тела. При большей мощности морфология залежи менее сказывается на потерях и разубоживании, поэтому, как правило, системы разработки применяют со скважинной отбойкой: камерные. Следует отметить, изложенное справедливо для крутопадающих (с углом падения более 500) залежей. Наклонные и пологие залежи, кроме того, для их разработки камерными вариантами систем разработки или вариантами со скважинной отбойкой руды должны иметь мощность более 20 м (в данном случае также налицо имеем парапризнак: мощность-угол падения).

Угол падения рудного тела предопределяет способ доставки руды по очистному пространству, подготовку выемочной единицы, тем самым как монопризнак данный фактор участвует в формировании варианта технологии очистной выемки.

Выше приведены, так называемые, постоянные факторы, определяющие выбор системы разработки. Кроме того, необходимо учитывать дополнительные переменные факторы: склонность руды к слеживанию; склонность руды к самовозгоранию; гидрогеологические условия (наличие водоносных горизонтов); возможность обрушения поверхности; наличие в районе разработки месторождения недорогих видов закладки, наличие в рудном теле пропластов пустых пород, характер контактов залежи, глубина разработки, обособленное залегание рудных тел и пр. Влияние их достаточно очевидно: при недопустимости обрушения поверхности и неблагоприятной гидрогеологии обрушение выработанного пространства невозможно, при склонных к слеживанию и самовозгоранию рудах недопустимо их накопление в отбитом состоянии и пр.

Матрица соответствия систем разработки горно-геологическим условиям залегания месторождения приведена в таблице 1.

Таблица 1.

Примечание "Л" - указывает на то, что данный фактор не оказывает влияния на выбор данной системы разработки

Сущность принятия решения заключается в следующем. По сформированному множеству признаков и их граничным значениям, определенным для каждого образа технологии производит сопоставление. Если признак (например, в виде горно-геологического условия) попадает в границы им обуславливаемого допустимого применения образа, то он как весовой фактор принимает значение +, нет, то - . В случае полипризнака требованиям попадания в заданные границы должны отвечать все его элементарные составляющие. Если по всем условиям образ в качестве весовых факторов получил единицы, то технология приемлема. Если по какому либо из условий значение оказалось 0, то в целом технология недопустима к применению. Однако показанная жесткость отбора зачастую приведет к случаям, когда для определенных условий технология не выберется. В этом случае, проанализировав степень влияния условия, которому технология не соответствует, необходимо принять субъективное решение, в ряде случаев им можно пренебречь.

Из матрицы соответствия систем разработки мы видим, что нам подходят четыре системы разработки, это:

-Система разработки горизонтальными слоями с закладкой

-Подэтажное обрушение

-Слоевое обрушение

Система разработки горизонтальными слоями с закладкой

Особенность этой группы систем разработки заключается в том, что по мере выполнения очистных работ выработанное пространство заполняется специальным закладочным материалом, служащим для поддержания боковых пород от обрушения и площадкой для рабочих очистного забоя. В качестве закладочного материала используют песок, дробленые горные породы, хвосты обогатительных фабрик и т. п.

Очистные работы ведут в направлении снизу-вверх. Отработка блока двусторонняя. Первый слой отрабатывают на уровне кровли откаточного штрека. В дальнейшем выемку осуществляют горизонтальными слоями высотой от 2 до 5 - 6 м. Отбойку полезного ископаемого ведут с помощью шпуровых зарядов. Бурение шпуров производят специальными буровыми каретками. После выемки очередного слоя выработанное пространство заполняют закладкой с таким расчетом, чтобы расстояние между забоем и закладкой составляло 2,5 - 3 м. На поверхности закладки располагают специальный настил, чтобы исключить потерю рудной мелочи и предохранить руду от засорения ее закладкой. В качестве настила (в зависимости от ценности добываемых руд) применяют брезент и стальные листы. В отдельных случаях применяют бетонные настилы, что достигается заливкой цементным раствором верхнего слоя гравийной закладки. Доставку руды производят, как правило, самоходными погрузочно-доставочными машинами или скреперными установками.

Условия применения этой системы следующие: устойчивость руд не ниже средней, так как работы осуществляют под рудным массивом, устойчивость пород может быть различной. Применение системы с закладкой связано со значительными затратами, поэтому ее применяют в тех случаях, когда другие системы неприменимы из-за высоких потерь.

Подэтажное обрушение

Отличительная особенность систем данного класса состоит в обрушении подсеченного снизу или сбоку массива руды в подэтаже, вслед за чем по мере выпуска обрушенной руды покрывающие ее пустые породы самообрушаются и заполняют выработанное пространство. Выпуск основной массы обрушенной руды под опускающимися в процессе выпуска пустыми породами - наиболее характерная черта систем разработки этого класса, определяющая условия их применения, конструктивные элементы и технико-экономические показатели.

Подэтажное обрушение применяется при выемке рудных тел мощностью свыше 5 м при крутом падении и свыше 10-20 м при пологом падении, следовательно, эта система разработки для нашего варианта не подходит.

Слоевое обрушение

В противоположность ранее рассмотренным системам, когда неустойчивость вмещающих пород усложняет разработку, для систем данного класса склонность пород к обрушению, напротив, является благоприятным фактором. При системе слоевого обрушения после добычи руды на почву слоя укладывается настил (из дерева, металлической сетки, бетона), под защитой которого будет отрабатываться нижележащий слой.

Условия применения системы слоевого обрушения разнообразны. Она наиболее удобна для месторождений мощностью свыше 4-5 м. Небольшая мощность (2-3 м) при крутом падении не ограничивает ее применение, но приводит к увеличению потерь и разубоживания руды и снижению производительности труда. Правильная форма и крутое падение особенно благоприятны, хотя не исключается возможность применения слоевого обрушения в месторождениях неправильной формы и при наклонном падении. Хорошие результаты получаются при разработке руд от очень слабых до средней крепости. Большая крепость руды не препятствует применению, но снижает производительность труда. Слоевое обрушение чаще используется для добычи руд богатых и выше средней ценности. Правильная форма и крутое падение, неустойчивость покрывающих и боковых пород (способность их обрушаться и заполнять выработанное пространство) благоприятны для применения этой системы.

Разновидностью слоевого обрушения является щитовая система разработки, которую стали применять в рудной промышленности с конца пятидесятых годов.

Очистные работы при этой системе ведут под заранее сооруженным сплошным перекрытием - щитом (чаще деревянным), отделяющим руду от налегающих обрушенных пород.

Из всех подходящих систем разработки, после тщательного рассмотрения и сравнения, лучшим вариантом является слоевое обрушение, показанное на рисунке 1.

Литература

1. Вохмин С.А. Сборник примеров и задач при подземных горных работах: учебное пособие /КГАЦМиЗ. - Красноярск, 1995г.

2. Справочник по горному делу / Под редакцией В.А. Гребенюкова, Я.С. Пижнякова, И.Е. Ерофеева. М., Недра, 1983г.

3. Рациональные схемы и параметры вскрытия рудных месторождений. Воронюк А.С - М: Недра, 1993г.

4. Строительство горных предприятий, А.Ф. Рибинный.

5. Малахов В.М "Подземная разработка рудных месторождений".

Размещено на Allbest.ru