Обґрунтування раціональних параметрів твердіючого закладення при відпрацюванні рудних запасів у складних гірничо-геологічних умовах.

Abstract

У дисертації вирішена актуальна задача з обґрунтування раціональних параметрів твердіючого закладення при відпрацюванні запасів залізних руд у складних гірничо-геологічних умовах. Встановлено, що міцність закладки має поліноміальну залежність від величини питомої поверхні доменного шлаку та вапняку і ступеневу залежність від витрати цих в'яжучих речовин. Отримані нові структурні утворення в закладному масиві при зміні величини питомої поверхні частинок шлаку та вапняку. Вперше отримана залежність зміни основності структурних новоутворень в закладному масиві від величини питомої поверхні шлаку та вапняку, що дозволяє змінювати структуру закладного масиву та підвищувати його міцність і стійкість на розтягання. Встановлено, що міцність по висоті камери змінюється за поліноміальною залежністю. Характер її залежить від технології та фізико-хімічних властивостей закладної суміші. Технологічно шари закладної суміші утворюють області зниженої міцності, де відбуваються фактичні вивали на контурі штучного масиву. У дисертаційній роботі пропонується змінювати форми структурних новоутворень закладного масиву в камері. Це дозволить підвищити його стійкість до відслонення та сейсмічних навантажень під час масового підриву руди. Запропоновані технологічні параметри формування закладного масиву можуть застосовуватись і в інших гірничо-геологічних умовах. Розроблено рекомендації параметрів технології формування твердіючого закладення з дрібнодисперсних в’яжучих частинок шлаку та вапняку при відпрацюванні запасів залізної руди в поверсі 840-940 м ЗАТ «ЗЗРК», що дозволяє скоротити витрати доменного шлаку в 1,7-2,0 рази, підвищити міцність закладки на 25%. Очікуваний економічний ефект від впровадження складає 3,45 грн. на 1 м3 твердіючої суміші.

В диссертации решена актуальная задача по обоснованию рациональных параметров твердеющей закладки при отработке запасов железных руд в сложных горно-геологических условиях. Камерные системы разработки с твердеющей закладкой эффективно применяются в сложных горно-геологических и гидрогеологических условиях залегания крутопадающих рудных залежей, снижают потери и разубоживание руды и повышают безопасность ведения горных работ. Возрастающее горное давление на глубоких горизонтах создают условия, при которых необходимо повышать прочность закладочного массива и его устойчивость, снижая затраты на формирование закладочной смеси. Прочность закладочного массива достигается за счет совершенствования состава твердеющей смеси и увеличения в ней вяжущих веществ. Однако это не всегда обеспечивает достижение поставленной цели. Значение дисперсности вяжущего материала и его влияние на формирование устойчивых структурных новообразований в закладочном массиве не нашло должного объяснения в научных работах. Установлено, что прочность закладки имеет полиномиальную зависимость от величины удельной поверхности доменного шлака и известняка и степенную зависимость от расхода этих вяжущих веществ. В результате определено, что граничным значением удельной поверхности вяжущих веществ в составе закладочной смеси является 5500 см2/г. Выше данного значения прекращается набор прочности закладочного массива. Получены новые структурные образования в закладочном массиве при изменении величины удельной поверхности частиц шлака и известняка. Дана количественная оценка увеличению прочности твердеющей закладки при различной ее структуре: крупноигольчатая - 1,8-2,5 раз, игольчато-волокнистая - 3,1-3,5 раз, слоисто-пластинчатая - 3,1-4,5 раз. Впервые получена зависимость изменения основности структурных новообразований в закладочном массиве от величины удельной поверхности, шлака и известняка, что позволяет изменять структуру закладочного массива, повышать его прочность и устойчивость на растяжение. Установлено, что прочность закладки по высоте камеры изменяется по полиномиальной зависимости. Ее характер зависит от технологии и физико-химических свойств закладочной смеси. Технологически слои закладочной смеси образуют области пониженной прочности, где происходят фактические вывалы на контуре искусственного массива. В диссертационной работе предлагается изменять формы структурных новообразований закладочного массива в камере. Это позволит повысить его устойчивость к обнажению и сейсмическим нагрузкам во время массового взрыва руды. Предложенные технологические параметры формирования закладочного массива могут применяться и в других горно-геологических условиях. Разработаны рекомендации параметров технологии формирования закладочного массива на основе мелкодисперсных вяжущих частиц шлака и известняка при отработке запасов железной руды в этаже 840-940 м ЗАО «ЗЖРК», что позволяет сократить расходы доменного шлака в 1,7-2,0 раза, повысить прочность закладки на 25%. Ожидаемый экономический эффект от внедрения составляет 3,45 грн. на 1 м3 закладочной смеси.

Current task on solidifying backfill rational parameters substantiation is solved in the dissertation during iron ores mining under complex mining-geological conditions. It is established that backfill strength has polynomial dependence on specific surface of blast-furnace slag and limestone and degree dependence on these binding matters consumption. As a result, it is established that boundary value of binding matters specific surface within backfill mixture is 5500 cm2/g. Strength limit of the backfilled massif finishes above the present value. New structural formations in backfilled massif were gained when specific surface of slag particles and limestone changes. Dependence of structural new formation basicity change in backfilled massif on specific surface value of slang and limestone were gained for the first time that allows to change backfilled massif structure, to increase its strength and resistance to tension. The author proposes to change forms of structural new formations of backfilled massif in a room. This will allow to increase its resistance to exposure and seismic loads during massive explosion of an ore. Recommendations for parameters of backfilled massif formation technology based on fine-dispersed binding particles of slag and limestone are developed during iron ore deposits mining on 840-940 m level at CJSC “ZZhRK” that will allow to shorten expenditures of blast-furnace slag in 1.7-2.0 times, increase strength of backfill by 25%. Expected economic effect from its implementation will make up 3,45 UAH per 1 m3 the backfilled mixture.