CC BY
22
руб/год; ^ , 12 ,••• 1п " время от начала работы горного предприятия, спустя которое начнутся 1-я, 2-я ... п-я реконструкции этого предприятия, лет; 1 с1 ,
1с2 ,... 1 сп - продолжительность времени 1-й, 2-й, ...
п-й реконструкции предприятия, лет; Е - коэффициент дисконтирования затрат и прибыли во времени, доли ед.; Ек - коэффициент, учитывающий процентную ставку за кредиты, доли ед.
Если не учитывать капиталовложения будущих периодов, то критерий оценки первой очереди вскрытия будет иметь более простой вид (руб)
1с +1п 1п 1
с р п / 1 -1 с +
X ПрЛ =ЕЛДц* -сД1) /(1 + Б)‘п-1 ^^(1 + Ек)1с 1=1 1=1 1=1
Удельная величина критерия определится по формуле (руб/т)
‘с+‘п ‘п
Пр = X ПРГ1 / XЛ1.
1=1 1=1
Зная величину затрат на строительство шахты, сроков строительства и процентных ставок за кредиты, можно определить срок окупаемости капиталовложений, исходя из равенства
^ . V _
XК,(1 + Ек )■' =ХЛ,(Цд, - сд,)(1 + Е)_
1=1 1=1
Аналогично можно решить задачу определения срока окупаемости любого мероприятия по совершен-
-1ро +1
ствованию технологии добычи и переработки полезных ископаемых с целью повышения их качества.
Определив величину предварительных затрат и годовой прибыли, можно определить срок окупаемости оцениваемого мероприятия по совершенствованию технологии горных работ, исходя из равенства затрат Сс1 на предварительные работы и получаемой прибыли по формуле
1р,
X сс,(1 + Ек )'" <Х Л,(Цд, - ся) / (1 + Ек У--1
1=1 1=1
где 1п0 - расчетный срок окупаемости новой технологии, лет.
Из этих формул видно, что чем больше величина капитальных затрат на выполнение подготовительных работ и времени на их осуществление, тем меньше критерий оценки (удельная прибыль) и больше срок окупаемости варианта разработки (вскрытия и подготовки).
Не учитывая качества добываемого угля, а также разновременность затрат на капитальные и горно-подготовительные работы и получения прибыли, можно в определенных горнотехнических условиях значительно завысить эффективность групповых схем вскрытия и подготовки, вскрытия всех запасов одновременно (требующих больших объемов подготовительно-нарезных работ, подготовка и отработка обратным ходом и т.п.). С другой стороны, можно занизить эффективность поэтажных схем вскрытия, подготовки с оставлением породы в шахте, для отработки прямым ходом и т.п.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ
Шестаков В.А., Шмаленюк А.П., Ковалева Н.Ю., Акимов Л.М., Венедиктов А.А. - Южно-Российский государственный технический университет.
© Е.И. Логачев, Н.И. Ступник,
В.А. Корж, 2003
УАК 533.042
Е.И. Логачев, Н.И. Ступник, В.А. Корж
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ОТРАБОТКИ МАЛОПРОЧНЫХ ТРЕЩИНОВАТЫХ МАССИВОВ СОПУТСТВУЮЩЕГО МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ В УСЛОВИЯХ КРИВОРОЖСКОГО БАССЕЙНА
Характерной особенностью ведения горных работ в условиях Криворожского бассейна является возрастание скорости понижения очистных
работ при добыче железной руды как открытым, так и подземным способом, несмотря на снижение годовых объемов добычи. Это объясняется уменьшением мощ-
ности отрабатываемых залежей с глубиной, например, на шахтах им. Кирова, №1 им. Артема, им. Фрунзе. К тому же требования, предъявляемые к качеству рудной массы, часто обуславливают выборочную отработку богатых железных руд в пределах этажа (ш. «Октябрьская-Заря»). Такое положение требует уже сейчас незамедлительного решения проблем, связанных с достижением очистными работами предельной глубины подъема. К этому периоду должна быть разработана глобальная концепция развития горнодобывающей отрасли, позволяющая качественно изменить технологический уро-
Технологические решения Положительные качества Негативные обстоятельства
Переход на II ступень вскрытия месторождения (комбинированная схема вскрытия). Возможность отработки залежи железной руды ниже предельной глубины подъема, характерной для I ступени вскрытия. Значительные капитальные вложения, связанные с переходом на комбинированную схему вскрытия.
Модернизация подъемных установок. Увеличение глубины подъема рудной массы. И зыскание валютных средств и необходимость дополнительных инвести -ций на приобретение оборудования.
Изменение бортового содержания полезного компонента. Отработка руд с пониженным содержанием железа и, как следствие, уменьшение годового понижения очистных работ. Ухудшение качества концентрата, снижение конкурентоспособности на внешних и внутренних рынках
Вовлечение в попутную добычу сопутствующего минерального сырья на вышележащих горизонтах. Комплексная отработка месторождений полезных ископаемых, подд ержа -ние производственных мощностей горнодобывающих предприятий. Отсутствие экономически целесообразной технологии добычи и переработки нетрадиционных для железорудного бассейна видов полезных ископаемых.
вень ведения работ и поднять на новую ступень экономические взаимоотношения между добывающими и перерабатывающими отраслями промышленности.
Как свидетельствует опыт ведения горных работ в странах ближнего и дальнего зарубежья, основными вариантами реконструкции шахт, позволяющими эффективно осуществлять добычу руд на глубинах, превышающих 1500-1600 м, являются технологические решения, представленные в следующей таблице:
Выбор варианта развития горных работ на каждом горнодобывающем предприятии будет осуществляться индивидуально с учетом сложившихся обстоятельств и при соответствующем технико-экономическом обосновании ведущих научноисследовательских и проектных организаций (АГН Украины, КТУ, ГосНИГРИ, Кривбасспроект, НГА Украины и т. д.).
Под сопутствующим минеральным сырьем, добыча которого уже давно востребована развитой инфраструктурой бассейна, следует понимать тальковый сланец, доломитовый известняк, красковую руду и ряд других ми-нералов-акцессоров, находящихся в различных свитах пород Саксаганской полосы [1]. При этом с целью разработки эконо-
мически оправданной технологии добычи сопутствующего минерального сырья следует усовершенствовать некоторые процессы очистных работ адекватно его физико-механическим свойствам и горно-геологическим условиям залегания. Прежде всего, в связи с особенностями отработки малопрочных массивов, залегающих в лежачем боку железных руд, необходимо предусмотреть технологические схемы, снижающие вероятность подработки налегающих пород в пределах оруденения. Это требование вызвано необходимостью сохранения горно-капитальных выработок вышележащих горизонтов и стволов действующих шахт. В этой связи перспективной, на наш взгляд, является разработка технологии выемки полезного ископаемого под защитой искусственного или естественного породного перекрытия, позволяющего локализовать возможные движения вышележащего массива в границах нарушенностей, которые были сформированы во время отработки залежей железных руд [2, 3]. Данная технология предусматривает также возможность подрывки пород висячего бока отрабатываемой залежи сопутствующего минерального сырья с целью замещения извлекаемой рудной массы пустыми породами,
перепускаемыми из зон сдвижений и обрушений, возникших при выемке железной руды [4].
Высокая естественная трещиноватость массивов минерального сырья предопределяет ведение буровзрывных работ с периодическим взятием проб и последующим оперативным определением рациональных параметров буровзрывных работ на каждом локальном участке залежи. К тому же это позволяет уточнить контуры залегания полезного ископаемого и распределение его качественных характеристик в границах оруденения.
Режим выпуска рудной массы должен определяться с учетом неоднородности сыпучей среды. В качестве интегрального показателя неоднородности сыпучей
среды может выступать коэффициент первичного разрыхления, изменяющийся в зависимости от физико-механических
свойств обрушенной горной массы, формы компенсационного пространства и направления отбойки [5]. Учитывая закономерности истечения сыпучей среды с неоднородными сыпучими свойствами, определив форму фигур выпуска и разрыхления, устанавливают режим выпуска, обеспечивающий оптимальные показатели извлечения. После чего осуществляют выбор рациональной конструкции приемного горизонта с последующей корректировкой показателей извлечения.
Переработке сопутствующего минерального сырья отведена особая роль при комплексном освоении запасов полезных ископаемых в условиях Криворожского бассейна. Так например, в залежах талькового горизонта (К1-2) в качестве включений присутствует доломит, являющийся пустой породой при обогащении талькового сырья. Поэтому технология переработки, связанная с повышением качества талька как конечного продукта, должна на первом этапе предусматривать рациональное ис-
переработки (II э' предусмотреть ния, позволяющу но выделять из п
ользование ряда минералов, нижающих его качественные оказатели. При дальнейшем со-.ершенствовании технологии его
1. Евтехов ВД, Паранько И.С., Евтехов Е.В. Альтерна-ивная минерально-сырьевая база Криворожского железорудного бассейна. - Кривой Рог: Криворожский техниче-кий университет, 1999. - 70с.
2. Капленко Ю.П, Колосов В.А. Моделирование техно-югии очистной выемки, обеспечивающей повышение пока->ателей извлечения руды. - Кривой Рог: Минерал, 2001. -77с.
3. Логачев Е.И. Технология отработки неустойчивых >уд, залегающих в устойчивых вмещающих породах. // Раз-
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ
ап) необходимо хему обогаще-дополнитель-одуктов сброса
Логачев Е.И, Ступник Н.И. - кандидаты технических на РиКоржІВзгінте гдшцор бериячеугевогауккіонаворожжвр еех евского на сопряжении с кроссингом конвейерного штрека 17 - 26 ш. Комсомолец: 1 - скважина; 2 - послойные трещины; 3 - нормальносекущие трещины; 4 -сопряженная кососекущая система трещин; 5 закрытая трещина. секущая все слои; 6 - раскрытые трещины, секущие все слои
УАК 622.274: 622.023.23.002.56
© В.Е. Ануфриев, Н В.Н. Фелоринин, А.і В. Г. Харитонов, 200.
В.Е. Ануфриев, Н.Ф. Аенискин, В.Н. Фе лоринин, А.С. Позолотин, В. Г. Харитонов
ЭНАОСКОПИЧЕСКИЕ ИССАЕАОВАНИЩ АЕЗИНТЕГРАЦИИ ПРИКОНТУРНОГО
Рис, 2-»Распр§|Ч§ёение1?ЙВрржеЧийв боках вентиляционных выр86А—№*ВА №&/рАВ»ОТО!6 - 20 м от лавы) максимума опорного давления лавы № 905: 1 - вентиляцион-
Iрек № 905,2 вентиляционным Ш-+ре глубина расположения фотоупругого датчика; Xm - глубина аовиие CIШXтииccкIeяopфюрffiaIД^йзин+oр+рaцииa-t+кoююги^a+accикcимумgaбo+oю го оіавредяожению
=90
-бис_
ЗНИМИ на шахтах России начал использоваться с начала 1970-х годов. Для этих целей использовался эндоскоп РВП-451.
Вследствие ряда недостатков прибора этот метод не получил развития. Основные недостатки этого прибора состоят в следующем:
• жесткость корпуса, состоящего из не-
скольких оптических труб;
• отсутствие памяти видеоизображения;
• недостаточная подсветка;
• торцовый окуляр.
При стыковке, расстыковке труб поверхность линз покрывается рудничной пылью и они становятся малопрозрачными.
До настоящего времени особых изменений прибор не претерпел за исключением улучшения качества подсветки и замены торцового окуляра на угло-
элементы, составляющие З-й ряд периодической системы Д.И. Менделеева (Sc, Ti, V, Cr, Ni).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
работка рудных месторождений. Вып. 75. - Кривой Рог: КТУ. -2001. - с. 42-48.
4. Logachov E, Stupnik N. The technology of mineral raw material by-product mining in zones of influence of underground mining operations // Geotechnological issues of underground space for environmentally protected world. Dnеpropetrovsk: NMU of Ukraine.- 2001.- с. 91-93.
5. Корж В.А., Логачев Е.И. Компьютерное моделирование коэффициента разрыхления руды при различных методах обрушения // Сборник научных трудов НГА Украины. - Днепропетровск: НГА Украины, 2001. - № 12. - Т. 2.
, Криворожский технический университет. ический университет.
Рис. З. Граница распространения пластической области в
hьн8гoiїлю+тюрыйPaдаsвoяяlfi+ив£юи^ " чеусдюдивия чаетичеорез выррецтки
краевых зонах уго
ФоблентиА-грани
Позолотин,
ы
сбоку, что упрощает процесс визуального осмотра стенок скважин. Однако вследствие выше-обозначенных недостатков прибора метод эндоскопических исследований дезинтеграции при-контурного массива на шахтах России за редким исключением не применяется и не развивается в отличие от зарубежной практики передовых угледобывающих стран. В США фирма «OPTIM INCORPORATED» поставляет оптиковолоконный стратоскоп с видеопамятью изображения в исполнении РВИ в ряд угледобывающих стран (Австралия, ЮАР, Япония, Англия, ФРГ и др.). В США этот метод используется на шахтах, рудниках, при строительстве тоннелей, гидротехнических сооружений.
На примерах исследования (с использованием эндоскопа РВП-451) дезинтеграции краевой зоны угольного пласта и кровли выработок можно показать полезность информации, получаемой визуальным зондированием стенок скважин.
Осмотр стенок скважин диаметром 43 мм и глубиной 4,5-6 м обычно начинается от дна скважины.
В угольном пласте борта одиночной выработки вначале наблюдаются (рис. 1) послойные 2 и нормальносекущие 3 системы трещин. Возможны и кососекуЩие треОтрнын рПокререиприбяижяриявкквшртв» ванраибяии--1оичом?®чр1е»ча:я7с:4ар!(жекиря1ваковг5®е«уам1энярек?янчрски-
го зондирования скважин. (21.06.1995 г.). Высота контура неустойчивой части массива над выработкой 3,4 м.
нормальные трещины 5, секущие все слои. К устью скважины сопряженная система трещин 4 развивается. Следы трещин становятся толще, в отдельных узлах уголь размят, наиболее крупные следы делят массив на блоки, внутри которых размещены блоки меньших размеров с тонкими следами границ. К устью скважины наибольшее развитие получает та из сопряженных кососекущих систем трещин 4, которая падает к почве пласта. Трещины 5 на удалении от борта выработки это закрытие трещины. Такие трещины располагаются через 300-800 мм. При приближении к борту выработки трещины 5, секущие все слои развиваются в крупные раскрытые трещины 6.
Трещины 6 в зоне влияния очистных работ определяют границу неустойчивой части борта выработки. Берега таких трещин 6 обнажаются забоем лавы.
Трещины 4 являются следами сдвиговых деформаций, трещины 5 и 6 - деформациями отрыва. Таким образом, мы наблюдаем реализацию разрушения краевой зоны угольного пласта путем сдвига и отрыва. Глубину начала зарождения сдвиговых деформаций в виде сопряженных кососекущих трещин 4 и появлением трещин 5, вероятно, можно связывать с границей пластической области краевой зоны угольного пласта.
В слабых пачках пласта угля сдвиговые деформации могут наблюдаться по всей глубине скважины. Поэтому целесообразно наблюдательные скважины бурить в крепких пачках в несколько рядов.
////
карниз
кольцевая каверна трещнны закрытые раковистая поверхность монолит
каверна шшнтнчсская
зона дробления из мелких закрытых трещин
послойная и кососскущая трещиноватость
трещины закрытые восстание к центру выработки
кольцевая каверна
кольцевая каверна
монолит
кольцевая каверна кососскущис трещины - карниз, трещина отрыва
карниз крупный (тень от подсветки)
зона дробления,
карниз крупный™, трещин
карниз крупный
карниз Х?сл трещин
карниз наклонный
карниз
разлом + трещнны раскрытые, сдвиг
трещины, сдвиги
карниз
разлом, затемнение
вертикальная трещина отрыва карниз
вертикальная трещина отрыва разлом, затемнение разлом, затемнение вертикальная трещина отрыва разлом разлом
карниз
карниз
зона дробления трещина наклонная
карниз
разломы, сдвиги, трещины темнота (пустота)
Рис. 7. Аномалии строения поверхности скважины № 1 по данным визуального осмотра стенок скважины с помощью эндоскопа РВП-451 на нижней приемной площадке путевого уклона ш. Заречная
о
о
гч
30
43
-■
о
- чо гл
м
о
о
ОС
гч
о
о
ГЧ
гч
N
Рис. 8. Области устойчивой и неустойчивой части
прик^-Ср^оиемкройЯи пВфТбШйевско ^ййжпряжйй1 ШраВДШ?# н9ййер5р«®а -18>-§° сгпрайрестойчпвон0 ч№:^ лаешй; эзд<оск5бпае5когорёхгчдгррвайия; сквдждамсУь й
Таким методом была определена (рис. 2) ширина (Хш) пластической зоны в борту вентиляционного штрека 905 и 905бис по пласту Полысаевскому ш. «Заречная» (г. Ленинск-Кузнецкий).
При появлении возможности измерения нормальной компоненты напряжений на глубине Х0 от борта выработки возникает возможность определения максимума (рис. 3) нормальной компоненты напряжений на границе пластической области с упругой (при линейной аппроксимации распределения напряжений в опорной зоне) из соотношения
к к
Г1тах Г1
Х„
Х.
ПАРАМЕТРЫ ОПОРНОГО ААВЛЕНИЯ В БОРТАХ ВЕНТИЛЯЦИОННОГО ШТРЕКА 905 В 16-20 М ОТ ЛАВЫ 905 В ЗОНЕ ОСТАТОЧНОГО ОПОРНОГО ААВЛЕНИЯ ЛАВЫ 904 (СКОРОСТЬ ПОАВИГАНИЯ ЛАВЫ 905 - 10-12 М/СУТКИ)
Наименование выработки, места измерения Параметры опорного давления в бортах выработки (16 - 20 м от лавы)
Х0, м Хm, м гК , МПа , МПа 1 тах 7 нт*/н
Вент. штрек № 905, лавный борт 1,2 4 4,1 13,7 2,4
Борт целика 0,8 4,5 2,5 14,1 2,5
В таблице представлены значения Г 1 тах в бортах вентиляционного штрека № 905 пл. Полысаевско-го1 ш. Заречная, где на глубине Хо= 0.9-1.2м посредством фотоупругих датчиков измерялись напряжения и 1 , а эндоскопом РВП-451 - параметр Хм.
Эндоскопические исследования дезинтеграции кровли выработок позволяют выявить угольные, глиняные прослои, зоны дробления, трещины отрыва, сдвига. Слабые межслоевые контакты разбиваются буровой коронкой, в результате образуются кольцевые каверны (КК), которые хорошо видно в эндоскоп. Эндоскопические исследования кровли пласта Бреевского в вентиляционном штреке 17-129 (ш.им. Кирова) позволили выявить контур неустойчивой части массива (рис. 4) на высоте 3,4-3,5 м.
Эндоскопические исследования скважин (рис. 5) на сопряжении вентиляционного штрека 18-30 по
пласту Толмачевскому ш. «Комсомолец» позволяют сделать вывод о том, что контур устойчивой части массива размещен глубже горизонта 2,2 м, на котором наблюдается крупная трещина расслоения.
На нижней приемной площадке путевого уклона (ш. «Заречная»), закрепленного бетонной крепью возникла необходимость подвески разминовки монорельсовой дороги к кровле пласта посредством анкеров. В связи с этим четыре скважины (рис. 6) в кровле выработки были подвергнуты эндоскопическому обследованию с целью выявления границ контура устойчивой части массива над выработкой, пройденной 20 лет тому назад. Фрагмент эндоскопического исследования скважины 1 представлен на рис. 7.
В результате эндоскопических исследований была определена (рис. 8) область неустойчивой части массива, область переходной зоны, область устойчивой части массива.
Основное назначение приборов стратоскоп (эндоскоп) состоит в оперативном исследовании строения и структуры пород приконтурного массива выработок в процессе их проведения. Кроме того, приведенные примеры показывают, что использование эндоскопических исследований и деформаций приконтурного массива на различных этапах поддержания выработок
1
способствуют распознаванию (классификации) параметров, механизмов деформационных процессов, горнотехнических условий на разных стадиях эксплуатации выработок.
В связи с вышеизложенным актуальна задача разработки отечественных эндоскопов, отвечающих современным требованиям. Наличие современной научной и производственной баз позволяет решить эту задачу в короткие сроки.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ
Ануфриев Виктор Евгеньевич - кандидат технических наук. Институт угля и углехимии Сибирского отделения, Денискин Н.Ф. , Федоринин В.Н, Позолотин А.С. - Институт угля и углехимии Сибирского отделения, РАН. Харитонов Виктор Геннадьевич - главный инженер шахты Заречная, г. Ленинск-Кузнецкий.
