Технические науки/10

Технические науки/10. Горное дело

УДК 622. 274. 53:622. 063. 44:622. 234. 5

К.т.н Тарасютин В.М., маг. горного дела Косенко А.В.

ГВУЗ «Криворожский национальный университет», Украина

Разработка рациональных вариантов ресурсосберегающей технологии очистной выемки залежей богатых железных руд шахт с использованием самоходного горного оборудования

В настоящее время разработка залежей природно-богатых железных руд на подземных рудниках Кривбасса осуществляется на глубине 1000-1300 м под действием гравитационно-тектонических полей напряжений.

Рудные залежи представлены, в основном, мартитовыми и железо-слюдко-мартитовыми мелкокристаллическими рудами, с сильно выраженной трещиноватой и слоистой текстурой, низкой крепости (от f = 2-4 до f = 5-6) и устойчивости. Угол падения залежей изменяется от 35-45° до 46-60°.

Для разработки запасов рудных залежей, в основном, применяются подэтажно-камерная системы разработки и подэтажного обрушения. При этом наблюдается тенденция перехода с глубиной на системы подэтажного обрушения, которые характеризуются низкими показателями извлечения.

При этих системах подготовительно-нарезные и очистные блоки отрабатываются с применением морально устаревшего малопроизводительного горного оборудования в опасных и весьма неудовлетворительных санитарно-гигиенических условиях труда. В целом конструкции систем разработки весьма сложны и характеризуются: повышенным расходом (до 13 м/1000 т) подготовительно-нарезных выработок и трудоемкостью их проходки, которая составляет 40-45% от затрат по системе разработки; трудоемкостью выпуска и доставки руды – 30-40% от затрат по системе разработки; низким уровнем механизации труда – 33-45%; низкой производительностью труда рабочего по системе разработки – 27- 43 т/чел.·смену.

В результате выполненных исследований установлено, что наиболее трудоемкими видами работ являются горнопроходческие и очистные работы, трудоёмкость которых зависит от конструктивно-технологических решений и применяемой горной техники, что обуславливает снижения полноты извлечения (потери 17-18%) и качества обрушенной рудной массы (разубоживание 10-12%).

Конструктивно-функциональный и технико-экономический анализ системы разработки с обрушением руд и вмещающих пород показал, что резервы дальнейшего конструктивного и технологического совершенствования очистной выемки железных руд средней и ниже средней крепости и устойчивости на основе применения стационарного и переносного проходческого, бурового и доставочного оборудования в условиях глубоких горизонтов шахт комбината практически исчерпаны.

Сложные инженерно-геологические условия эксплуатации залежей, а также жёсткие экономические ограничения вызывают необходимость разработки и освоения инновационных технологий выемки железных руд на принципиально новых, отличных от традиционных, основах. Эффективную разработку залежей возможно осуществить технологиями очистной выемки с массовым обрушением запасов выемочных единиц на базе высокопроизводительного самоходного оборудования, обеспечивающего рациональные технико-экономические показатели горных работ.

Установлено, что параметры ресурсосберегающих технологических схем процессов очистной выемки богатых железных руд системы подэтажного обрушения определяются горно-геологическими, горнотехническими и горногеомеханическими условиями глубоких горизонтов железорудных шахт, типом применяемой геотехнологии и интенсивностью ведения очистных работ.

На основании конструктивно-функционального анализа существующих технологий очистной выемки железных руд ниже средней крепости и устойчивости, геомеханического анализа условий разработки глубоких горизонтов шахт Кривбасса, моделирования на эквивалентных материалах, технико-экономических расчетов разработаны рациональные варианты системы подэтажного обрушения (рис. 1, 2) с отбойкой руды вертикальными веерами глубоких скважин оптимальной длины и ориентации при различных объёмах компенсационного пространства, интенсивным равномерным режимом выпуска руды и высокопроизводительной комбинированной «скреперные установки – самоходная погрузочно-доставочная машина» доставкой рудной массы для выемочных единиц, представленных рудами средней и ниже средней крепости и устойчивости, залегающих в сложных геомеханических условиях глубоких горизонтов шахт, обеспечивающих безопасную, экономичную и рациональную отработку запасов месторождений.

$C:\Users\Comfy\AppData\Local\Microsoft\Windows\Temporary Internet Files\Content.Word\Общий Вид 1а (А0).jpg$

Рис. 1 а – Разрезы в крест простирания технологической схемы варианта системы подэтажного обрушения с использованием самоходного оборудоваения при отработке залежей богатых железных руд на глубоких горизонтах шахт

$C:\Users\Comfy\AppData\Local\Microsoft\Windows\Temporary Internet Files\Content.Word\И-И, Е-Е.JPG$

Рис. 1 б – Вертикальные разрезы технологической схемы варианта системы подэтажного обрушения с использованием самоходного оборудоваения при отработке залежей богатых железных руд на глубоких горизонтах шахт

$D:\Работа\Наука\Наука\Тематика 2014\Чертежи 3-ий раздел\Cр\Новая папка\Общий Вид 1а (А0) Рис 3.jpg$

Рис. 1 в – Планы технологической схемы варианта системы подэтажного обрушения с использованием самоходного оборудоваения при отработке залежей богатых железных руд на глубоких горизонтах шахт

Таблица 1 – Условные обозначения на чертежах варианта системы подэтажного обрушения с применением самоходного оборудования

№ позиции	Наименование позиции
1	Хозяйственно-транспортно-вентиляционный штрек
2	Разгрузочно-транспортно-хозяйственный орт
3	Узел разгрузки рудной массы
4	Система капитальных рудо-перепускных восстающих
5	Погрузочно-транспортно-хозяйственный орт
6	Вентиляционный сборочный восстающий
7	Транспортно-хозяйственный штрек
8	Подсечной штрек
9	Компенсационный орт
10	Отрезной восстающий
11	Штрек-скреперования
12	Вентиляционный орт
13	Выпускная ниша
14	Буровой штрек
15	Вертикальные веера глубоких скважин для формирования отрезной щели
16	Наклонные веера глубоких скважин для формирования компенсационной камеры
17	Контур отрезной щели
18	Контур компенсационной камеры
19	Пучок штанговых шпуров для формирования выпускной воронки
20	Наклонный веер глубоких скважин для отбойки основного запаса панели
21	Вертикальный веер глубоких скважин для отбойки основного запаса панели
22	Веер глубоких скважин для отбойки запаса целика
23	Пучок глубоких скважин (штанговых шпуров) для формирования выпускной воронки

$C:\Users\Comfy\AppData\Local\Microsoft\Windows\Temporary Internet Files\Content.Word\Общий Вид ср 4а (А0).jpg$

Рис. 2 а – Разрезы в крест простирания технологической схемы камерного варианта системы подэтажного обрушения с использованием самоходного оборудоваения при отработке залежей богатых железных руд на глубоких горизонтах шахт

$C:\Users\Comfy\AppData\Local\Microsoft\Windows\Temporary Internet Files\Content.Word\Общий Вид ср 4а (А0).jpg$

Рис. 2 б – Вертикальные разрезы технологической схемы камерного варианта системы подэтажного обрушения с использованием самоходного оборудоваения при отработке залежей богатых железных руд на глубоких горизонтах шахт

$C:\Users\Comfy\AppData\Local\Microsoft\Windows\Temporary Internet Files\Content.Word\Общий Вид ср 4а (А0).jpg$

Рис. 2 в – Планы технологической схемы камерного варианта системы подэтажного обрушения с использованием самоходного оборудоваения при отработке залежей богатых железных руд на глубоких горизонтах шахт

Основные конструктивные, технологические и технико-экономические показатели разработанных вариантов технологии: упрощение конструкции и снижение расходов подготовительно-нарезных выработок на 2-7 м³/1000 т запаса; повышение производительности труда на 20-33 т/чел.-смену; снижение потерь на 12-17%, снижение разубоживания на 3-5% и повышение качества рудной массы на 0,7-1,1%; снижение себестоимости на 2-5%.

Экономическая эффективность результатов работы составляет 69-94 грн/т.

Варианты системы разработки могут применяться при рабочем проектировании отработки наклонных и крутопадающих средней мощности залежей богатых железных руд на глубоких горизонтах шахт Кривбасса.

Преимуществом разработанных вариантов технологии является то, что при отсутствии самоходной проходческой и буровой техники горные работы могут осуществляется с помощь переносного горного оборудования.

Таблица 2 – Условные обозначения на чертежах камерного варианта системы подэтажного обрушения с применением самоходного оборудования

№ позиции	Наименование позиции
1	Хозяйственно-транспортно-вентиляционный штрек
2	Разгрузочно-транспортно-хозяйствннный орт
3	Узел разгрузки рудной массы
4	Система капитальных рудоперепускных восстающих
5	Погрузочно-транспортно-хозяйственный орт
6	Вентиляционный сборочный восстающий
7	Транспортно-хозяйственный штрек
8	Подсечной штрек
9	Отрезной восстающий
10	Буровой орт
11	Штрек-скреперования
12	Вентиляционный орт
13	Выпускная ниша
14	Буровой штрек для разбуривания запаса потолочины
15	Вертикальные веера глубоких скважин для формирования отрезной щели
16	Контур отрезной щели
17	Наклонные веера глубоких скважин для отбойки камерного запаса
18	Пучок штанговых шпуров для формирования выпускной воронки
19	Веер скважин для отбойки запаса потолочины
20	Круговой веер глубоких скважин для отбойки запасов междукамерного целика
21	Пучок глубоких скважин (штанговых шпуров) для формирования выпускной воронки

Разработанные конструкции вариантов системы подэтажного обрушения является гибкими, и позволяют переходить на участках неустойчивых и мало-прочных руд от схем камерных вариантов (рис. 2) к вариантам массового обрушения (рис. 1) без существенного изменения технико-экономических показателей.