Удосконалення систем підповерхового обвалення при розробці багатих залізних руд

Abstract

Дисертаційна робота присвячена актуальному науковому завданню, яке поля- гає у встановленні закономірностей зміни показників вилучення руди від інтенсивності випуску, межі міцності руди на одновісне стискання, висоти шару обваленої руди та кількості випускних виробок, їх діаметру і відстані між ними за допомогою чисельного та фізичного моделювання. Встановлені закономірності дали змогу обґрунтувати раціональні параметри конструктивних елементів технологічної схеми випуску і доставки руди, на основі яких розроблено лінійно-почерговий режим випуску та комбінований скреперносамохідний спосіб доставки. Розроблені технологічні рішення лягли в основу конструювання варіантів систем розробки підповерхового обвалення, які забезпечать зниження рівня втрат і збіднення руди у процесі підземної розробки багатих залізних руд у складних геомеханічних умовах значних глибин.

Представленная диссертация является законченной научно-исследовательской работой, в которой проведено теоретическое обобщение и дано новое научное и практическое решение важной научной задачи, заключающейся в установлении закономерностей показателей извлечения руды и параметров фигур выпуска от интенсивности выпуска, предела прочности руды на одноосное сжатие, высоты слоя обрушенной руды и количества выпускных выработок, их диаметра и расстояния между ними с помощью численного и физического моделирования. В процессе исследований было установлено, что при разработке железоруд ных месторождений подземным способом с помощью систем подэтажного обрушения, выпуск и доставка руды является основным процессом, формирующим показатели извлечения, которые зависят от принятого режима выпуска, параметров конструкций днищ очистных панелей и производительности средств доставки. На основании численного и лабораторного моделирования впервые были выявлены новые закономерности формирования параметров фигур выпуска и показателей извлечения от: интенсификации процесса выпуска; предела прочности руды на одноосевое сжатие; количества выпускных выработок, лежащих на одной оси по линии выработки доставки, из которых одновременно, равномерными дозами с одинаковой периодичностью осуществляется выпуск, с учётом высоты слоя обрушенной руды; поочередности выпуска линиями по оси выработки доставки от лежачего к висячему боку и наоборот; пропорционального увеличения диаметра выпускных выработок и расстояния между ними по площади днища очистной панели. Проведённые исследования дали возможность установить, что: увеличение интенсивности выпуска позволяет уменьшить угол выпуска руды; с увеличением предела прочности руды на одноосевое сжатие происходит увеличение угла выпуска руды; объем фигуры выпуска, образующиеся при истечении руды с нескольких выпускных выработок, лежащих на одной оси по линии выработки доставки, из которых одновременно, равномерными дозами с одинаковой периодичностью осуществляется выпуск, в зависимости от высоты выпускаемого слоя, имеет больший объём чем сума объёмов фигур выпуска из тех же выработок при равномернопоследовательном выпуске и, как следствие, влияет на увеличение показателей извлечения; очерёдность выпуска руды линиями по оси выработки доставки от лежачего к висячему боку и наоборот существенным образом не влияет на показатели извлечения; пропорциональное увеличение диаметра выпускных выработок и расстояния между ними по площади днища приемного горизонта не обеспечивает повышение показателей извлечения руды. На основании проведённых исследований получены аналитические выражения расчёта объемов фигур выпуска и расстояния между выпускными выработками. А также предложен новый линейно-поочерёдный режимы выпуска обрушенной руды под налегающими вмещающими породами, который заключается в выпуске руды одновременно из четырёх выпускных выработок, лежащих на одной оси по линии выработки доставки, равномерными дозами с одинаковой периодичностью, поочерёдно линиями от лежачего к висячему боку рудной залежи.

Выявленные закономерности выпуска обрушенной руды и разработанные с их учетом режим выпуска и скреперно-самоходный способ доставки руды послужили основой для создания эффективных вариантов систем подэтажного обрушения: камерный вариант системы подэтажного обрушения с применением самоходной проходческой, буровой и доставочной горной техники; вариант системы подэтажного обрушения с применением самоходной проходческой, буровой и доставочной горной техники. Разработанные варианты дают возможность обеспечить: упрощение существующих конструкций технологий очистной выемки; снижение расхода подготовительно-нарезных работ; увеличение производительности труда, как на отдельных процессах очистной выемки, так и в общем по системе разработки; улучшение показателей извлечения руды; снижение себестоимости добытой рудной массы. Расчетный годовой экономический эффект от внедрения в производство технологических решений, созданных с учетом выявленных закономерностей выпуска обрушенной руды, в условиях шахты «Октябрьская» ПАО «Криворожский железорудный комбинат» составит в среднем 40,42 млн грн.

The thesis is devoted to an urgent scientific problem, which consists in establishing the regularities of changes in ore extraction indices from the release rate, the ultimate strength of the ore for uniaxial compression, the height of the collapsed ore layer and the number of exit workings, their diameter and distance between them using numerical and physical modeling. Regularities have been established that made it possible to substantiate the rational parameters of structural elements of the technological scheme of ore production and delivery. On the basis of which a linear-alternating ore drawing and a combined scraper-self-propelled delivery method have been developed. The developed technological solutions formed the basis for the design of variants of systems for the development of sub-level caving, which will ensure a decrease in the level of losses and dilution of ore in the process of underground mining of high-grade iron ores in complex geomechanical conditions of deep horizons.