CC BY
20
ДОКЛАД НА СИМПОЗИУМЕ "НЕДЕЛЯ ГОРНЯКА - 99" МОСКВА, МГГУ, 25.01.99 - 29.01.99
А.М. Фрейдин, В.А. Шалауров, Э.Н. Кореньков, В.А. Усков
Институт горного дела Сибирского отделения РАН
РЕСУРСОВОСПРОИЗВОДЯЩАЯ РАЗРАБОТКА СЛЕПЫХ РУДНЫХ ЗАЛЕЖЕЙ ПОД ОХРАНЯЕМЫМИ ОБЪЕКТАМИ
В общей стратегии [1-3] сохранения и комплексного освоения недр, которая нашла свое отражение в законе РФ «О недрах», большое значение приобретает создание комплексных (ресурсовоспроизводящих) технологий подземной разработки полезных ископаемых. Соединение элементов традиционно существующих технологий подземной разработки полезных ископаемых под охраняемыми объектами с элементами физико-химических геотехнологий позволяет существенно уменьшить в количественном и качественном отношении ущерб, наносимый земельным, водным, лесным и другим природным ресурсам при одновременном уменьшении потерь в недрах полезных компонентов руд.
Одним из примеров реализации идеи комплексного сохранения и возобновления природных ресурсов является вариант технологического решения, предложенный в проект отработки Подру-слового участка Шерегешевского месторождения магнетитовых руд.
Структурно изолированная слепая рудная зона Подруслового участка месторождения сложена магнетитовыми скарнами. Кровля залежи представлена карбонатными разностями пород, имеющими коэффициент крепости 8-10. В почве преобладают андезит-базальтовые и андезитовые пор-фириты, имеющие коэффициенты крепости 15-18. Расстояние от рудного тела до поверхности 270300 м. Протяженность участка по простиранию около 400 м, по падению — до 600 м. Среднее содержание железа в балансовых запасах участка составляет 42,3%. Промышленные кондиции определяют нижний предел содержания железа в выпускаемой руде - 23%. 96
Запасы участка находятся в охранном целике под р.Большая (охраняемый объект 1 категории), что требует применения закладки.
Содержание железа в хвостах обогащения составляет порядка 10%, в основном это немагнитное (сульфидное) железо. Минералогический анализ магнетитовой руды и вмещающих пород Подру-слового участка показывает, что магнетит, пирит и халькопирит содержат попутные не извлекаемые в настоящее время компоненты - золото (до 1,1 г/т) и серебро (до 2,6 г/т).
Важнейшим вопросом является выбор вида и материала закладки. В условиях рудника основным материалом закладки могут быть хвосты обогащения с доставкой их в шахту с поверхности по скважинам и последующий гидротранспорт по закладочному горизонту к месту укладки. Освоение гидрозакладки определяет необходимость строительства закладочного комплекса, что сдерживается в настоящее время ограниченными финансовыми ресурсами. Кроме того, отработка участка по камер-но-целиковой схеме с оставлением барьерных целиков и закладкой выработанного пространства хвостами обогащения определяет повышенное разубоживание руды во вторичных камерах материалом мелких фракций закладки и создает проблемы при последующей разработке забалансовых руд.
Использование для закладки выработанного пространства крупнокусковой некондиционной руды, добываемой из отработанных блоков или из участков с забалансовыми запасами позволяет повысить качество руды при выемке междукамерных целиков и сохранить для последующего из-
влечения, например, подземным выщелачиванием, забалансовые руды, содержащие не извлекаемые попутные компоненты.
К достоинству данной схемы можно отнести: сравнительно простую и надежную схему производства закладочных работ; уменьшение фильтрации пустых пород в отбитую руду по сравнению с обычной закладкой и снижение за счет этого потерь и разубоживания при отработке целиков на последней стадии выемки. Кроме того достигается быстрый ввод участка в эксплуатацию, так как не требуется строительство закладочного комплекса.
Несмотря на более высокую стоимость закладки некондиционной рудой, использование ее более экономично в сравнении с закладкой хвостами обогащения (табл. 1).
Геомеханическое обоснование условий безопасной разработки Подруслового участка выполнено на основе анализа расчетов деформаций и вероятности провалов поверхности по методикам, принятым в нормативных документах, и обобщениям теории и практики ведения горных работ [4-7]. В расчетах принимались варианты управления кровлей с оставлением одного или двух барьерных целиков и сухой закладкой между ними.
Сравнительные результаты расчетов в сопоставлении с вариантом отработки залежи без барьерных целиков приведены в табл. 2.
Параметры, определяющие вероятность провалов на поверхности, определялись по:
♦ удельной величине q прогиба поверхности [6];
ГИАБ
♦ соотношению объемов подработанных коренных пород V: и выработанного пространства V [6];
♦ соотношению Н и к^, [5];
♦ деформации растяжения ет поверхности [6].
Как видно из табл. 2, единственно приемлемым является вариант разработки участка с оставлением двух барьерных целиков. Массив закладки с течением времени дает усадку и для избежания обнажения кровли до опасной площади предусмотрена дозаклад-ка выработанного пространства.
Расчетами установлено, что целики шириной 27 м не имеют достаточного запаса прочности, в их сечении образуются зоны с растягивающими напряжениями, резко снижающими устойчивость обнажений. Целики шириной 40 м имеют запас прочности 3,5 при условии закладки выработанного пространства. При расчете запаса прочности целиков [8] принималось: X = 0,5 — коэффициент структурного ослабления массива рудного тела и = 1,4 — коэффициент упрочнения целика за счет закладки.
Реализация камерно-целико-вого порядка выемки при делении Подруслового участка на три равных по длине части, разделенные барьерными целиками шириной 40 м и сухой закладкой, как показали расчеты, не создает опасности запредельных деформаций поверхности и развития обрушений краевых участков выработанного пространства.
При отработке запасов участка гор. 185-255 м рекомендован следующий порядок выемки. Очистные работы начинаются с восточного фланга и отрабатываются камеры первой очереди (рис. 1). Устойчивость подрабатываемого массива на этом этапе обеспечивается оставлением как постоянных барьерных целиков шириной 40 м, так и временных целиков шириной 54 м. Ожидаемый объем добычи руды на этой стадии ведения горных работ составит 35% от запасов участка на гор. 185 м.
7 і 1999
Вторая стадия очистных работ предусматривает закладку выработанного пространства камер
первой очереди и по мере ее выполнения очистную выемку камер второй очереди с объемом около 21% от запасов этажа.
Поддержание выработанного пространства в устойчивом состоянии обеспечивается при этом барьерными и междукамерными
целиками, а также закладкой. На последнем этапе осуществляется окончательная выемка целиков,
отбойка которых производится в «зажиме» на заполненные закладкой камеры.
Аналогичная технология сохраняется и при отработке запасов гор. 115 -185 м. Рекомендуемый порядок ведения очистных работ предусматривает:
95
Таблица 1
Сравнительные технико-экономические показатели по вариантам отработки Подруслового участка до гор. 185 м
Показатели Закладка некондиционной рудой Закладка хвостами обогащения
Добыто руды, тыс. т - % Fe 5092 - 35,6 5226-31,4
Потери, всего, % 22,1 28,0
в т. ч. в барьерных целиках 14,9 14,9
Разубоживание, % 22,5 29,3
Содержание железа
в концентрате, % 48,6 44,6
Выход концентрата, доли ед. 0,66 0,62
Себестоимость закладки по прямым затратам, руб./м3 9,7 3,2
Себестоимость концентрата, руб./т 150,8 154,8
в т.ч.: сырая руда 79,8 85,5
закладка 25,0 8,2
Себестоимость 1 т Fe
в концентрате, руб./т 310,2 347,3
I
Таблица 2
Величина критериев деформаций поверхности в вариантах порядка разработки участка с закладкой
Варианты £т 4 Lk Н V, V,
Критическое значение 1-10 3 < 1-10- Lк < Н V > 3 V2
Отработка этажа 255-185 м без барьерных целиков 1,3 -10 5 2,5 -10- 243 270 8,9
Отработка этажа 185-115 м без барьерных целиков 4,5 -10 -4 1-10-2 219 340 9,3
Отработка запасов выше гор. 115 м с оставлением барьерного целика 8 -10 4 1-10-2 210 340 8,0
Отработка запасов выше гор. 115 м с двумя барьерными целиками 2,4 -10 -5 0,8 -10- 200 340 5,9
♦ отработку запасов руды в камерах первой очереди под защитой потолочины (междуэтажного целика устойчивых размеров);
♦ обрушение потолочины с перепуском закладки из выработанного пространства вышележащего горизонта в камеру гор. 115 м;
♦ дозакладка выработанного пространства гор. 185 м;
♦ выпуск руды обрушенной потолочины с одновременной дозак-ладкой выработанного пространства гор. 185 м.
Анализ полученных данных свидетельствует, что, несмотря на более высокую стоимость закладки некондиционной рудой, использование ее более экономично в сравнении с закладкой хвостами ДОФ. Отметим также, что предлагаемая технология отработки Под-руслового участка по сути образует техногенное месторождение железных руд, пригодное для повторной разработки, например, методом выщелачивания, т.к. некондиционные руды содержат и другие ныне не извлекаемые компоненты, например, золото в перспективных [9] для извлечения минеральных ассоциациях.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Васильчук М.П., Трубецкой К.К, Ильин А.М. и др. Шдра и основные положения экологической безопасности их освоения // Горный журнал, 1995, №7.
2. Трубецкой К.К, Каплунов Д.Р.,
науки: предмет, содержание и новые задачи // Горный журнал, 1994, №6.
3. Агошков М.И. Развитие идей и практики комплексного освоения недр. М.: ИПКОН АН СССР, 1982.
4. Разработка месторождений с закладкой/ ред. С. Гранхольм. М.: Мир, 1987.
5. Временные правила охраны сооружений и природных объектов от вредного влияния подземных разработок на рудных месторождениях с неизученным процессом сдвижения горных пород. Л. ВНИМИ, 1986.
6. Шадрин А. Г. Теория и расчет сдвижений горных пород и земной
7. Ривкин И. Д., Кучер В. М. Условия устойчивости пород над выработанным пространством слепых рудных залежей. // Безопасность труда в промышленности, 1969, № 8.
8. Бронников Д.М., Замесов Н.Ф., Богданов Г.И. Разработка руд на больших глубинах. М., Недра, 1982.
9. Лапухов А.С., Мельникова Р. Д., Павлова Л.К., Петров В.Г. Технологии извлечения попутного золота из железных руд Сибири // ФТПРПИ, № 4, 1998.
Рис. 1. Ресурсовоспроизводящая разработка Подруслового участка Ше-регешевского месторождения магнетитов:
1 - целики (БЦ - барьерные целики); 2 - отбитая руда;
3 - закладка некондиционной рудой
Чаплыгин H.H. Современные горные поверхности. Красноярск, 199Q
© А.М. Фрейдин, В.А. Шалауров, Э.Н. Кореньков, В.А. Усков
