УДК 622.273
ПАСТООБРАЗНАЯ ЗАКЛАДОЧНАЯ СМЕСЬ С
ПРИМЕНЕНИЕМ СГУСТИТЕЛЯ ФИРМЫ WESTECH И ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ В
ТОО «КОРПОРАЦИЯ КАЗАХМЫС»
Аралбекова М.А., Кузембаев Б.С.
АО
«Жезказганский университет имени О.А. Байконурова»
Одной из основных систем разработки рудника ХХI века следует
считать систему разработки с закладкой выработанного пространства в различных
вариантах. Неотъемлемой частью технологии при таких системах является закладка
выработанного пространства [1]. Применение закладки
выработанного пространства позволяет управлять горным давлением, что повышает
безопасность ведения горных работ, а также снизить негативное влияние горного
производства на окружающую среду.
Полная закладка выработанного пространства
имеет ряд преимуществ перед управлением кровлей обрушения:
-
обеспечение наиболее полного извлечения полезного ископаемого;
-
уменьшение оседания земной поверхности под влиянием горных пород;
-
обеспечение безопасной и эффективной технологии очистной выемки богатых руд;
-
сохранение для последующей выемки других промышленных типов руд, залегающих
выше отрабатываемых богатых руд;
-
управление горным давлением при очистной выемке;
-
возможность подработки охраняемых объектов.
При
использовании систем разработки с закладкой значительная доля затрат (до15-25
%) в добыче руды приходится на закладочные работы.
Анализ отечественного и зарубежного опыта
показывает наибольшую перспективность использования пастообразной закладки.
Технология
с применением пастообразной закладкой обеспечивает полноту извлечения запасов и сохранность подрабатываемых
объектов, однако как инструмент
управления горным давлением, особенно при отработке пологопадающих и
наклонных рудных месторождений, остаётся в «тени». Искусственный массив
находится фактически в зоне разгрузки даже при полной подработке. В силу
особенностей технологии возведения монолитной закладки, податливости искусственного
массива, при пологом и наклонном падении залежи закладка не является
полноценным инструментом управления горным давлением. Естественное напряжение
перераспределяется и концентрируется в опорных зонах – рудных и породных
разделительных целиках, концентрация напряжений в которых достигает 3
и более, создавая тяжелые условия поддержания
подготовительных выработок. Выработки, пройденные в разделительных и
околоствольных целиках или в зонах их влияния на уровне
вентиляционно-закладочных и откаточных горизонтов, испытывают прогрессирующее
влияние опорного давления по мере сокращения целиков. В зависимости от прочности
и структурного строения пород и руд слагающих целики, выработки на одних
участках оказываются в условиях сильной концентрации напряжений, когда их
величина приближается к мгновенной
прочности руд или пород (создаётся удароопасная ситуация), на других, если
массив представлен сильно нарушенными породами и рудами, разрушение выработок
главным образом связано с неустойчивостью обнажений, склонностью массива к
«расползанию» по тектоническим трещинам под действием опорных нагрузок [3].
Пастообразная закладка транспортируется в
виде потока со структурным ядром, когда центральное ядро материала
транспортируется по трубопроводу с определенной скоростью. Вне этого ядра
скорость материала уменьшается с приближением к стенкам трубы. Основой
материала, двигающегося с меньшей скоростью, являются тонкие фракции, которые
служат в качестве смазочного материала для центрального ядра более крупных
частиц. Считается, что для образования пасты необходимо, чтобы в смеси было не
менее 15 % (по массе) частиц крупностью минус 20 мкм. Вода в пасте
гидравлически связана с прослойкой воды между частицами в ядре. Согласно
теории, скорость потока со структурным ядром является постоянной по ширине
ядра, в то время, как наблюдается перепад скорости поперек смазочного слоя до
нулевого значения на стенках трубопровода [1].
Для увеличения дальности транспортирования
закладочной смеси и повышения устойчивости транспортирования в трубопровод
можно дополнительно подавать сжатый воздух в одной или нескольких точках. В
этом случае на пневматическом участке транспортного трубопровода поток
закладочной смеси разбивается на отдельные «пробки», разделенные между собой
«пробками» сжатого воздуха [2].
Пастообразные закладочные смеси обладают рядом преимуществ по сравнению с традиционно
используемыми материалами в основном за счет более низкого содержания воды и
возможности утилизировать хвосты флотации обогатительных фабрик. В частности только 2,5-3,0% обрабатываемого сырья
обогатительных фабрик используется в металлургическом переделе, остальное количество
складируется в мелко дисперсном состоянии в хвостохранилищах, которые наносят
непоправимый ущерб окружающей природной среде, ухудшая ее качество и являясь
одной из причин обострения экологической обстановки промышленного региона.
На территории г.Жезказгана в
хвостохранилищах обогатительных фабрик №1,2
сосредоточено больше 1 млрд. т. флотационных отходов. В результате ветровой и водной эрозии мелко - дисперсные частицы
хвостов обогащения рассеиваются в окружающую среду вредно влияя, как
загрязнители окружающей среды.
Сокращение
содержания воды улучшает прочность закладки, ее однородность, связность,
минимизируя расслоение закладочного материала в выработанном пространстве после
его укладки, резко снижается давление на изолирующие перемычки, что позволяет
снизить затраты на возведение перемычек, дренаж и отвод воды, очистку горных
выработок от заиливания. Утилизация хвостов флотации в закладку позволяет
сократить размер бассейна хвостохранилищ и снизить отрицательное экологическое
воздействие на окружающую среду.
Принципиальные
преимущества пастовой закладки:
1.
Улучшенное качество:
• минимальные потери цемента при дренировании;
• однородная масса закладочной смеси без расслаивания в
результате агрегации.
2.
Пониженная стоимость материалов:
• сокращение потребления цемента на 40-60 %;
• сокращение расхода материалов для возведения перемычек до 80
%;
• широкое использование твердых отходов горнообогатительного
производства.
3.
Повышенная продуктивность:
• повышение интенсивности ведения закладочных работ, благодаря
непрерывной подаче закладочной смеси в выработанное пространство, и связанное с
этим сокращение времени на закладку до 20 %;
• сокращение объема очистки выработок до 80 %.
4.
Охрана окружающей среды:
• снижение объемов хвостохранилищ;
• пониженные требования к гидротехническому комплексу;
• снижение требований по рекультивации.
Существует
ряд ограничений технологического и экономического характера:
- закладочные
смеси с однородным гранулометрическим составом крайне трудно транспортировать
по трубам за счет недостаточного содержания в них тонкой фракции, которая
формирует по граничные условия потока для ядра;
- повышение
объема тонкой фракции требует больших усилий по обезвоживанию закладочного
материала, что в свою очередь требует повышенных расходов на оборудование и
электроэнергию.
Для приготовления пастовой закладки можно
применить технологию сгущения предлагаемой фирмой WesTech. Сгустители WesTesh HiFloтм используется в различных видах производственных
циклов. Они высокоэффективны в случаях, допускающих использование флоккулянта в
технологическом процессе, а именно хвосты сгущения, циклы противоточной
деканации, концентратные и щелочные сгустители. Высокоскоростные сгустители
созданы для работы на высоких пропускных способностях с меньшей площадью
поверхности в сравнении с обычными сгустителями.
Деаэратор помогает
минимизировать вспенивание питания путем извлечения лишнего воздуха из
подаваемого в сгуститель материала. Множественные точки добавки [4].
Учитывая большой объем флотационных отходов, загрязняющих окружающую
среду, на территории Жезказгана целесообразно
использовать пастообразную закладочную смесь на шахтах ПО ЖЦМ ТОО «Корпорация
Казахмыс».
Список использованной литературы:
1.
Крупник Л.А., Соколов
Г.В. Закладочные смеси высокой плотности, их свойства и перспективы применения.
Доклад в семинаре №13 симпозиума Горный
информационно-аналитический бюллетень.- 2005. - № 11. - С. 237-240.
2.
К.т.н. Шапошник С.Н.,
д.т.н. Шапошник Ю.Н., Болатова А.Б. Выбор способа подачи литых закладочных смесей на рудниках Восточного Казахстана
3.
Аглюков
Х.И. Управление геомеханическими процессами при разработке рудных
месторождений. Технологией с высокоплотной закладкой. Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора
технических наук
4. Рекламные буклеты фирмы WesTesh.