CC BY
40
© В.М. Лизункин, В.Е. Подопригора, В.А. Овсейчук, 2002
УДК 553.495
В.М. Лизункин, В.Е. Подопригора, В.А. Овсейчук
ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕХНОЛОГИИ ПОДЗЕМНОЙ РАЗРАБОТКИ УРАНОВЫХ ЗАЛЕЖЕЙ СТРЕЛЬЦОВСКОГО РУДНОГО ПОЛЯ
■тршьцовское рудное поле, которое ІлЯЧся объектом работ АООТ ■«ПпГХо», входят 19 основных урановых и молибденово-урановых месторождений, являющихся уникальными по запасам и содержанию полезных компонентов. Месторождения характеризуются разнообразными типами входящих в их состав рудных залежей, отличающихся высокой сложностью строения. Рудные тела, отнесенные к категории средней мощности и мощных и составляющие около 30% от общих запасов, имеют форму крутопадающих рудных столбов и штокверкоподобных залежей с высоким коэффициентом рудоносно-сти. Их средняя мощность превышает 5 м. Остальная часть запасов локализована в жилообразных рудных телах.
Руды месторождений в большей мере относятся к категории неустойчивых вследствие их приуроченности к тектоническим нарушениям. Руды штокверкоподобных залежей характеризуются преимущественно средней устойчивостью. Вмещающие породы вне зон тектонических нарушений обладают в целом средней устойчивостью. Ранее на подразделениях АООТ «ППГХО» применяли несколько систем разработки, в том числе и с массовой отбойкой руды в различных вариантах, доля которых в 80-е года достигала 40% от общего объема добычи. К настоящему моменту объем добычи руды системами с массовой отбойкой снизился до 5%, а система с нисходящей слоевой выемкой и твердеющей закладкой практически вытеснила другие системы разработки. Система разработки с нисходящей слоевой выемкой и твердеющей закладкой имеет свои достоинства. В частности, ее применение обеспечивает не только высокую полноту выемки запасов рудных тел за счет прослеживания их контуров и ответвлений очистными заходками, но и радонобезопасность работ. При этом одновременно с отработкой запасов месторождения производится его доразведка.
Одним из основных недостатков системы является значительное разубо-живание, величина которого, в зависимости от мощности рудного тела, варьируются в широких пределах, составляя в среднем 27 % при массовом применении на доставке руды погрузочнотранспортных машин типа ПТ-4 (МПДН-1). К другим существенным недостаткам следует отнести низкую производительность труда, составляющую по забойной группе 12,2 м3/чел.-см. при средней производительности блока 1800 м3/мес. и высокую себестоимость очистных работ, в структуре которой доля затрат на закладку, в частности, весьма высока и составляет около 40 %. В связи с этим целесообразность применения дорогостоящей и низкопроизводительной системы с нисходящей слоевой выемкой и твердеющей закладкой ограничивается отработкой участков залежей с богатыми рудами.
Применение на подразделениях АООТ «ППГХО» системы разработки подэтажных штреков со скважинной отбойкой руды и последующим погашением выработанного пространства твердеющей закладкой сопровождалось
сравнительно невысоким уровнем (до 68%) потерь руды. При этом обеспечивалась высокая производительность (блока - 3400 м3/мес, забойного рабочего - 22,4 м3/чел.-см.). Однако в настоящее время ее использование в рамках традиционной технологической схемы, предусматривающей выемку руды по простиранию залежи, ограничивается высоким (до 60%) уровнем разубоживания, негативным образом влияющего на себестоимость добычи и переработки руды. Источников разубоживания несколько. Одним из них является прихват прикон-турной зоны вмещающих пород в процессе скважинной отбойки. Однако наибольшее засорение руды обусловлено вовлечением в отбойку породных прослоев, объем которых в контурах залежей достигает 30-40%, и обрушением
ослабленных вмещающих пород вслед за выпуском руды (в особенности со стороны висячего бока залежи).
Повысить эффективность системы разработки подэтажных штреков со скважинной отбойкой и твердеющей закладкой, применяемой для выемки жильных рудных тел средней мощности, можно за счет уменьшения разубо-живания и использования более дешевых закладочных составов. Снижение разубоживания от прихвата вмещающих пород может быть достигнуто посредством разнонаправленной отбойки запасов: жилы - по простиранию, а ее апофиз - вкрест простирания рудного тела. Расчеты показывают, что такой порядок отбойки позволит уменьшить в среднем в 1,5-2 раза разубоживание руды, а также предотвратить ослабление законтурного породного массива. Кроме того, встречное взрывание скважин в стесненных условиях, сопровождаемое дополнительным соударением кусков руды, повышает качество ее дробления.
Уменьшение вероятности либо практически полное исключение обрушения вмещающих пород, являющегося в данной технологии главным источником разубоживания, может быть достигнуто (помимо предотвращения разрушения законтурного породного массива) в основном за счет применения камер с размерами, обеспечивающими высокую интенсивность очистной выемки и закладочных работ. Устойчивые параметры камеры могут быть обеспечены посредством уменьшения ее размеров по простиранию и увеличения до таких же размеров между-камерного целика. При этом выемку запасов блока целесообразно производить первичными и вторичными камерами.
Существенно снизить затраты на закладочные работы можно, по аналогии с подэтажно-камерными системами (о чем будет сказано ниже), за счет использования породобетонной закладки в первичных камерах и комбинированной - во вторичных при выемке междукамерных целиков. В последнем случае нижняя часть камеры должна быть заполнена твердеющей закладкой (например, породобетонной), а остальная ее часть - породами от проходки выработок, либо вмещающими породами, принудительно обрушенными буровзрывным способом. Отработка тонких жил, объем которых в общих запасах со-
ставляет около 20 %, осуществляется системой разработки с нисходящей слоевой выемкой и твердеющей закладкой. В настоящее время на предприятии эту систему применяют в двух вариантах: первый вариант -классический, а второй - усовершенствованный специалистами предприятия, в котором выемку нижней части запасов жилы производят стандартной очистной заходкой, а вышележащей части - с помощью транша, оформляемого по жиле в кровле пройденной заходки. При этом достигается снижение уровня разубожива-ния и затрат на закладочные работы, однако опасность ведения очистных работ с увеличением высоты забоев возрастает, а производительность труда остается низкой.
Систему разработки подэтажных штреков с закладкой выработанного пространства предлагается применять в том числе и для отработки маломощных и тонких жил. Бурение нисходящих и восходящих скважин малого диаметра или шпуров (при выемке запасов тонких жил) производят из подэтажных штреков при высоте подэтажа 10-15 м. Доставка руды на откаточный горизонт - гравитационная, на погрузке породы в вагоны возможно применение как вибропитателей, так и погрузочных машин типа ППН.
Использование в качестве закладки вмещающих пород, обрушаемых взрыванием скважинных зарядов, в том числе и «в зажиме» - в целях увеличения несущей способности закладочного массива, позволит не менее чем в 2-3 раза повысить производительность труда. В этом случае твердеющей закладкой погашают выработанное пространство, непосредственно прилегающее к днищу блока, в котором должна быть обеспечена устойчивость выработок и уменьшено выделение в них радона. В оставшейся части блока не исключается возможность применения дешевых видов закладки.
Предварительные расчеты показывают, что, в сравнении с используемыми вариантами, применение предлагаемой технологии подэтажных штреков позволит не только в 1,5-2 раза снизить уровень разубоживания при отбойке (в особенности при отработке тонких жил), но и сократить затраты на добычу руды не менее чем на 30-40%.
Существенными достоинствами предлагаемой технологии являются улучшение режима проветривания в блоке и обеспечение безопасных условий очистных работ, поскольку, во-первых - не предусматривается проведение принудительно проветриваемых тупиковых очистных выработок, а во-вторых - устраняется необходимость присутствия персонала в открытом очистном пространстве. Кроме того, проведение подэтажных выработок с вертикальным интервалом между ними 10-15 м и оформление восходящих и нисходящих скважин (шпуров) обеспечит не только качественную выемку запасов полезного ископаемого, но и достаточную доразведку рудных тел сложной морфологии при их отработке.
Для повышения качества рудной массы при выемке мощных и средней мощности рудных тел был разработан вариант подэтажно-камерной системы разработки с раздельной выемкой руды и породных прослоев и закладкой, в котором выемку запасов залежи ведут отдельными камерами вкрест простирания рудного тела (рис. 1, 2). Высоту подэтажа в предлагаемом варианте рекомендовано принимать равной 15-20 м. Блок на каждом подэтаже разбивают на камеры с шириной по 15-20 м. В центре каждой камеры на уровне подэтажа проводят буровой орт, а в проектных контурах целиков оформляют доставоч-ные орты с двусторонними погрузочными заездами. В качестве рудоприемной выработки используют траншею, образуемую одновременно с отбойкой руды взрывными скважинами малого диаметра из бурового орта. Для исключения вероятности обрушения ослабленного массива при выпуске рудной массы очистному пространству придают форму, обеспечивающую устойчивость его бортов.
Камеры могут отрабатываться в восходящем или нисходящем порядке с их последующим погашением породобетонной закладкой, в состав которой входят два основных компонента - вяжущая смесь и пустые породы от горнопроходческих или очистных работ. Процентное соотношение между компонентами закладки определяется конкретными горно-геологичес-кими и горно-техническими условиями. Полураз-дельный способ формирования искусственного массива в закладываемой камере осуществляют посредством подачи в камеру вяжущей смеси по закладочным
Рис. 1. Вариант отработки мощных и средней мощности рудных тел подэтажно-камерной системой разработки (проекция на вертикальную плоскость вкрест простирания рудного тела): 1 - подэтажные штреки; 2 - буровые орты; 3 - погрузочные заезды; 4 - отрезная щель; 5 - породные прослои; 6 -взрывные скважины; І-УШ - стадии отработки запасов залежи
Рис. 2. Проекция на вертикальную плоскость по простиранию залежи: 2 - буровой орт; 3 - погрузочные заезды; 7 - доставочные орты; 8 - камеры второй очереди; 9 - надор-товые целики
трубопроводам и размещения в ней пород, которые доставляют погрузочно-транспорт-ной техникой и сгружают в закладываемую камеру через сбойки, оформленные в ее верхней части.
В зависимости от конкретных горнотехнических условий отработку камерных запасов в пределах подэтажа выполняют в порядке через одну или несколько камер. Скважинную отбойку массива производят по технологии, предусматривающей раздельную выемку руды и породных прослоев, а доставку отбитой горной массы осуществляют ПТМ с разделением грузопотоков соответственно в рудоспуск и породоспуск (или закладочную сбойку). Расчетным путем установлено, что применение предлагаемой технологии с комплексом оборудования, включающем буровые станки БУ-80Н, пневмозарядчики ПЗЛ -на заряжании скважин, а на доставке -машины ПД-2Э, обеспечит месячную производительность блока по рудной массе (с учетом разделения рудо- и по-родопотоков) около 12 тыс.т (или 4,7 тыс. м3) и производительность труда рабочего забойной группы - 73,4 т/ чел.-см (29,4 м3/чел.-см). При этом разубо-живание по системе не превысит 12-20 %, а потери - 6 %. Для оценки эффективности применяемой и предлагаемой системы разработки для выемки запасов мощных и средней мощности рудных залежей выполнено их расчетное технико-экономическое сравнение. Согласно расчетам применение предлагаемой по-дэтажно-камерной системы с раздельной выемкой и погашением выработанного пространства породобетонной закладкой обеспечит повышение прибыли на 40,7 %. Применение такой технологии позволит в 2,4 раза повысить производительность труда и снизить на 32 % себестоимость добычи. При этом обеспечивается наиболее полное извлечение полезного ископаемого и становится
рентабельной отработка не только рядовых, но и бедных руд.
Дальнейшее повышение эффективности технологии разработки месторождений камерными системами возможно при выполнении ряда дополнительных мероприятий, в частности:
а) использования предварительного обогащения руды, что позволит не только снизить себестоимость ее добычи, но и повысить качество руды, направляемой на ГМЗ;
б) применения высокопроизводительного бурового, погрузочного и погрузочно-транспортного оборудования, позволяющего повысить интенсивность
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ
отработки блока и производительность труда;
в) использования при отработке тонких жил малогабаритного самоходного оборудования для проведения подготовительно-нарезных выработок.
Предлагаемые направления совершенствования технологии подземной разработки урановых залежей, определенные на основе анализа отечественного и мирового опыта работ в аналогичных горно-геологических и горно-технических условиях, требуют проведения детальных теоретических расчетов, лабораторных экспериментов, конструкторских проработок и опытно-
Лизункин В.М. - профессор, доктор технических наук, ЧитГТУ, г.Чита.
Подопригора В.Е. - доцент, ЧитГТУ, г.Чита.
Овсейчук В.А. - профессор, доктор технических наук, АООТ «ППГХО», г. Краснокаменск.
промышленных испытаний. Однако уже на данном этапе исследований реально просматривается и просчитывается эффективность предлагаемых тех-нико-технологических решений, которые позволят крупнейшему в России производителю природного урана АООТ «Приаргунское горно-химическое объединение» уменьшить себестоимость добычи, улучшить показатели извлечения и, благодаря этому, вовлечь в эксплуатацию запасы, отработка которых была ранее нерентабельной, увеличив за счет этого срок существования предприятия.
