birmaga.ru
добавить свой файл

1




Дронов Олександр

Национальная металлургическая академия

(Материаловедение, горное дело и металлургия)
НОВЫЙ СПОСОБ ПОДГОТОВКИ ОЧИСТНЫХ БЛОКОВ

НА ШАХТАХ ЮЖНО-БЕЛОЗЕРСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ

ЖЕЛЕЗНЫХ РУД

Введение.
Закрытое акционерное общество «Запорожский железорудный комбинат», который работает на базе Южно-Белозёрского месторождения, сложено найбогатейшими железными рудами в Украине. Сегодня на комбинате используется вариант этажно-камерной системы разработки с заполненеием выработанного пространства твердеющими смесями. Сущность данной системы разработки заключается в том, что отработка этажа, вкрест простирания залежи, осуществляется с помощью первичных и вторичных очистных камер. Для выполнения подготовительно-нарезных работ в пределах одного очистного блока проводят в породах лежачего и висячего боков залежи до 10 полевых штреков с общей длиной до 300 м (Рис. 1)



Рис. 1. Вариант этажно-камерной системы разработкии, применя-емый на шахтах ЗАО «ЗЖРК»


Рис. 2. Внешний вид

полностью разрушенного штрека

Недостатком используемого способа подготовки очистных блоков является отсутствие научного обоснования мест заложения этажных и подэтажных полевых штреков. На практике место их расположения обусловлено техническими удобствами, а именно близостью расположения к очистным камерам и восстающим выработкам, уменьшением длины буровых ортов и сбоек. В силу чего сегодня комбинат столкнулся с необходимостью частичного перекрепления полевых штреков, а кое-где и проведения новых – обгонных выработок (рис. 2). Понятно, что в таких условиях снижается уровень ресурсосбережения и техники безопасности проведения горных работ.


Цель выполняемой работы является усовершенствование технологии проведения подготовительных выработок с учетом напряженно-деформированного состояния массива, обусловленного влиянием очистного пространства камер.

Для достижения поставленной цели сформулированы и решаются следующие задачи:


1. Установить теоретические закономерности термодинамических процессов, происходящих в окрестности подготовительных выработок с иизменением места их нахождения по высоте очистноых камер, глубины проведения очистных работ и порядка отработки первичных и вторичных камер;

2. Разработать методику проведения подготовительных выработок при оптимизации места заложения или рационализации крепления, позволяющих обеспечить их безремонтную эксплуатации при отработке и закладке очистных камер;

3. Обосновать технологические параметры проведения подготовительных выработок в областях горных пород, попадающих под интенсивное влияние изменяющихся геотехнологических условий.

Для решения поставленных задач использован системный подход исследования, который включал анализ научно-технических и проектно-конструкторских источников по вопросам разработки крутопадающих рудных залежей камерными системами разработки, а также аналитические исследования. которые выполнялись с помощью термодинамического метода. Лабораторныеисследования планируется выполнять с помощью метода эквивалентных материалов, а результаты исследований проверить опытно-промышленными экспериментами в условиях действующих шахт ЗАО «ЗЖРК».

Результатом завершонных исследований является новый способ подготовки очистных блоков, который за счет определения рациональных мест заложения выработок (или выбора их крепления) повышает технику безопасности и обеспечат ресурсосбережение горных работ.

Основная часть. За последнее годы в ЗАО «Запорожский железорудный комбинат» наметилась тенденция повышения объёмов добычи по причине появления нового горного оборудования. В этих условиях становится экономически выгодным вскрывать и подготавливать запасы нижележащих горизонов 740 и 940 м. Использовние дорогостоящего импортного оборудования в подготовительных выработках с низким уровнем безопасности или сетью обгонных выработок является крайне нерациональным решением. Исходя из вышесказанного, в работе рассматриваются аспекты рациональизации места расположения подэтажных и откаточных штреков при отработке запасов нижележащих горизонтов.


Разработка технологии рационализации мест заложения подготовительных штреков при отработке запасов имеет и обратное решение. Это обоснование рационального способа крепления выработок (без изменения проэктного места их заложения). В обеих случаях это позволит увеличить безопасный и безремонтный срок службы штреков.

Сущность научно-исследовательской работы заключается в определении рационального соотношения между местом заложения подготовительных штреков и выбором рационального крепления выработок по критерию максимализации безопасности и минимизации затрат.

Заложение подэтажных выработок по отношению к очистным камерам не регламентируется ни одним проектно-конструкторским или научно-исследовательским документом. Это расстояние выбирают опираясь на производственный опыт с целью удобства доставки материалов, техники и соединения с вертикальными выработками. В результате чего при производстве очистных работ в выработках, заложенных в центре отрабатываемых этажей наблюдаются вывалы пород и разрушения крепи выработок. Возникает опасность травмирования рабочих и выведения из строя техники, ухудшения движения воздушной струи и др.

Достаточно высокая самостоятельность выполнения работы обусловлена реализацией собственных научных исследований с последующей возможностью их защиты в качестве кандидатской диссертации, а также благоприятными условиями, сложившимися на кафедре для молодых ученых.



Рис. 3. Расчетная схема проведения теоретических исследований в окрестности первичной очистной камеры

По расчетным данным постро-ены поля радиальных напряжений, распространяющихся в окрестности очистных камер (Рис. 4). По ним видно, что все штреки расположены в массиве, характеризующимися различными значениями напряжений. Это говорит о необхо-димости применения индиви-дуальных крепей для каждой из выработок. Более простое решение – расположение выработок в местах с равным и пониженым напряжением пород (Рис. 5).


На сегодняшний день выполнен весь объем теоретических исследований, которые реализованы с помощью термодинамического метода. Разработана расчетная схема исследования термодинамических процессов, протекающих в окрестности первичных и вторичных очистных камер (Рис. 3). Для этого была разработана и успешно использована программа выполнения расчетов в приложении Microsoft Excel 2000.


Рис. 4. Поля

радиальных напряжений,

распространяющихся в окрестности пород первичной очистной камеры,

МПа





Рис. 5. Предложенный способ подготовки очистных блоков

на шахтах ЗАО «Запорожский железорудный комбинат»
Заложение выработок по границам линий, оконтуривающей зоны разгрузки напряжений, дает возможность проводить их без применения крепления. На трассы заложения выработок висячего бока влияют первичные камеры, а на лежачего бока вторичные, что представлено на рис. 5.

Далее планируетспровести лабараторные и шахтные эксперименты, а также разработать методику расчета технологических параметров подготовительных работ в блоках. Предполагаемый экономический эффект достигает 30% на 1 погонном метре выработки, без учета затрат на ликвидацию аварий, восстановления оборудования и травмирования рабочих.
Выводы.

Планируемыми результатами работы являются:

1. Разработка методики определения рациональных параметров технологии подготовительных работ для технологических проектов добычи руды на шахтах Южно-Белозерского месторождения;

2. Внедрение технологии проведения подготовительных работ на шахтах ЗАО «Запорожский железорудный комбинат», что позволило бы получить реальный экономический эффект.


Теоретическим значением работы является установление зависимостей взаимосвязи между параметрами технологии подготовительных работ и напряженно-деформированным состоянием массива вблизи очистного пространства камер.

Практическое значение работы состоит в усовершенствовании технологии проведения подготовительных работ, которая позволяет учитывать влияние очистного пространства на место заложения и способ крепления выработок.

Работа реализуется в рамках выпускной работы специалиста. Последующее ее продолжение планируется осуществлять в аспирантуре в качестве кандидатской диссертации. Успешное развитие рудного направления на кафедре выполняется с целью обеспечения высоко квалифицированными преподавателями данного направления.