2411-3336 2541-9404 Записки Горного института Journal of Mining Institute Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины ΙΙ Empress Catherine II Saint Petersburg Mining University 10.31897/PMI.2021.4.10 pmi-14807 https://pmi.spmi.ru/pmi/article/view/14807 Горное дело Mining Integrated development of iron ore deposits based on competitive underground geotechnologies Комплексное освоение железорудных месторождений на основе конкурентоспособных подземных геотехнологий Trushko Vladimir L. Трушко В. Л. Trushko Vladimir L. trushko_vl@pers.spmi.ru 0000-0002-9742-1076 Санкт-Петербургский горный университет (Россия) Saint Petersburg Mining University (Russia) Trushko Olga V. Трушко О. В. Trushko Olga V. Trushko_OV@pers.spmi.ru 0000-0002-3936-1634 Санкт-Петербургский горный университет (Санкт-Петербург, Россия) Saint Petersburg Mining University (Saint Petersburg, Russia) 21 10 2021 2021 250 569 577 30 03 2021 27 07 2021 21 10 2021 © Vladimir L. Trushko, Olga V. Trushko 2021 В. Л. Трушко, О. В. Трушко Vladimir L. Trushko, Olga V. Trushko CC BY 4.0 https://pmi.spmi.ru/pmi/article/view/14807

В статье представлен аналитический обзор современного состояния железорудной базы черной металлургии России и мира, выделены крупнейшие железорудные провинции и производители железной руды. Выявлены перспективные направления развития и повышения качества железорудной базы России и особенности освоения новых месторождений богатых железных руд. Предложены эффективные технологии разработки месторождений богатых железных руд, обеспечивающие увеличение объемов добычи. Выполнено геомеханическое обоснование рациональных технологических параметров, которые легко адаптируются к изменениям горно-геологических условий. На основе результатов натурных исследований обосновано применение упруго-пластической модели с критерием прочности Кулона – Мора для моделирования изменения напряженно-деформированного состояния рудного массива при ведении горных работ и разработаны рекомендации по обеспечению устойчивости горных выработок. Представлены эффективные инженерно-технические решения комплексного освоения и глубокой переработки богатых железных руд с получением фракционированной аглоруды, повышающей эффективность металлургических процессов, производством высокосортных железоокисных пигментов и железорудных брикетов, повышающих конкурентоспособность железорудных компаний и полноту использования ресурсного потенциала месторождений.

The article presents an analytical review of the current state of the iron ore base of the ferrous metallurgy of Russia and the world, identifies the largest iron ore provinces and iron ore producers. The promising directions of development and improvement of the quality of the iron ore base of Russia and the features of the development of new deposits of rich iron ores are identified. Effective technologies for the development of rich iron ores deposits that ensure an increase in production volumes are proposed. The geomechanical justification of rational technological parameters that are easily adapted to changes in mining and geological conditions has been performed. Based on the results of field studies, the use of an elastic-plastic model with the Coulomb – Mohr strength criterion for modeling changes in the stress-strain state of an ore rock mass during mining operations is justified and recommendations for ensuring the stability of mine workings are developed. Effective engineering and technical solutions for the complex development and deep processing of rich iron ores with the production of fractionated sinter ore, which increases the efficiency of metallurgical processes, the production of high-grade iron oxide pigments and iron ore briquettes, which increase the competitiveness of iron ore companies and the full use of the resource potential of deposits, are presented.

 Ключевые слова железная руда освоение месторождений разработка геомеханическое обоснование глубокая переработка сырья Keywords iron ore development of deposits mining geomechanical justification deep processing of raw materials Алешин Е.А. Математическая модель зависимости газопроницаемости шихты от ее влажности в процессе производства агломерата // Вестник Южно-Уральского государственного университета. 2010. № 2. С. 37-40. Aleshin E.A. Mathematical model of a charge gas permeability function from its moisture in the agglomerate production. Vestnik Yuzhno-Uralskogo gosudarstvennogo universiteta. 2010. N 2, p. 37-40 (in Russian). Анализ современного состояния добычи и переработки руд и железорудного сырья в Российской Федерации / Т.И.Юшина, И.М.Петров, Г.И.Авдеев, В.С.Валавин // Горный журнал. 2015. № 1. С. 41-47. DOI: 10.17580/gzh.2015.01.08 Yushina T.I., Petrov I.M., Avdeev G.I., Valavin V.S. Analysis of state-of-the-art in iron ore mining and processing in Russian Federation. Gornyi zhurnal. 2015. N 1, p. 41-47. DOI: 10.17580/gzh.2015.01.08 (in Russian). Газодинамические особенности слоя исходной аглошихты / И.С.Берсенев, Б.А.Боковиков, В.И.Клейн и др. // Сталь. 2010. № 9. С. 16-18. Bersenev I.S., Bokovikov B.A., Klein V.I. et al. Gas-dynamic features of the initial sinter burden layer. Stal. 2010. N 9, p. 16-18 (in Russian). Государственный доклад «О состоянии и использовании минерально-сырьевых ресурсов Российской Федерации в 2018 г.». М.: Всероссийский НИИ минерального сырья имени Н.М.Федоровского, 2019. 424 с. State report “On the state and use of mineral resources of the Russian Federation in 2018”. Moscow: Vserossiiskii NII mineralnogo syrya imeni N.M.Fedorovskogo, 2019, p. 424 (in Russian). Дашко Р.Э. Минеральные воды Яковлевского месторождения КМА: Диагностика и возможность использования // Известия высших учебных заведений. Геология и разведка. 2016. № 1. С. 33-38. Dashko R.E. Mineral water of the Yakovlev deposit of high-grade iron ores (KMA): diagnostics and usability. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedenii. Geologiya i razvedka. 2016. N 1, p. 33-38 (in Russian). Дик Ю.А. Геомеханическое обоснование камерной системы разработки с «шахтным» расположением ромбовидных камер и закладкой выработанного пространства / Ю.А.Дик, А.В.Котенков, М.С.Танков // Горный журнал. 2014. № 9. С. 41-45. Dik Yu.A., Kotenkov A.V., Tankov M.S. Geomechanical justification of a chamber development system with a “mine” location of diamond-shaped chambers and the stowing of the developed space. Gornyi zhurnal. 2014. N 9, p. 41-45 (in Russian). Добыча железной руды в мире и в России // Портал для недропользователей dprom.online – 2020. URL: https://dprom.online/metallurgy/dobycha-zheleznoj-rudy-v-mire-i-v-rossii/ (дата обращения 10.03.2021). Iron ore mining in the world and in Russia. Portal for subsurface users dprom.online – 2020. URL: https://dprom.online/metallurgy/dobycha-zheleznoj-rudy-v-mire-i-v-rossii/ (date of access 10.03.2021). Добыча железной руды в мире // Промышленный портал PROMZN.RU – 2017. URL: https://promzn.ru/metallurgiya/ dobycha-zheleznoj-rudy-v-mire.html (дата обращения 11.03.2021). Iron ore mining in the world. Industrial portal PROMZN.RU – 2017. URL: https://promzn.ru/metallurgiya/ dobycha-zheleznoj-rudy-v-mire.html (date of access 11.03.2021). Добыча железной руды в России, крупнейшие месторождения и способы добычи // 2CAD Информационная поддержка горной отрасли – 2021. URL: https://2cad.ru/blog/gornoe-delo/dobycha-zheleznoj-rudy-v-rossii-krupnejshie-mestorozhdeniya-i-sposoby-dobychi/ (дата обращения 12.03.2021). Iron ore mining in Russia, the largest deposits and development methods. 2CAD Information support for the mining industry-2021. URL: https://2cad.ru/blog/gornoe-delo/dobycha-zheleznoj-rudy-v-rossii-krupnejshie-mestorozhdeniya-i-sposoby-dobychi/ (date of access 12.03.2021). Железные руды России. 2017 год // Бизнес портал NEDRADV – 2017. URL: https://nedradv.ru/nedradv/ru/resources? obj=ab05b068239ede80d3dd35cf40488eca (дата обращения 12.03.2021). Iron ores of Russia. 2017. Business portal NEDRADV – 2017. URL: https://nedradv.ru/nedradv/ru/resources? obj=ab05b068239ede80d3dd35cf40488eca (date of access 12.03.2021). Зубов В.П. Повышение концентрации горных работ при разработке мощных крутопадающих рудных тел слабонаклонными слоями с закладкой выработанного пространства / В.П.Зубов, А.С.Малютин // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2015. № S7. С. 491-497. Zubov V.P., Malyutin A.S. Increasing the concentration of mining operations during the development of the thick steeply dipping ore bodies by the flatback cut-and-fill method. Gornyi informatsionno-analiticheskii byulleten. 2015. N S7, p. 491-497(in Russian). Как работает рынок железной руды: предложение и доля на рынке (VALE, RIO) – 2021 Talkin go money // Talking of money.com. Financial Magazine – 2021. URL: https://ru.talkingofmoney.com/how-iron-ore-market-works-supply-market-share (дата обращения 12.03.2021). How the iron ore market works: supply and market share (VALE, RIO) – 2021 Talkin go money. Talking of money.com. Financial Magazine – 2021. URL: https://ru.talkingofmoney.com/how-iron-ore-market-works-supply-market-share (date of access 12.03.2021). К вопросу о перспективе развития агломерационного производства / В.Л.Трушко, В.А.Утков, Д.Ф.Нургалиев и др. // Черная металлургия. 2015. № 7 (1387). С. 45-50. Trushko V.L., Utkov V.A., Nurgaliev D.F. et al. To the Problem of the Prospect for the Development of the Sintering Process. Chernaya metallurgiya. 2015. N 7 (1387), p. 45-50 (in Russian). Коротков А.И. Проблема использования вод рудно-кристаллического водоносного горизонта в бальнеологических целях / А.И.Коротков, А.А.Тимченко // Записки Горного института. 2006. Т. 168. С. 223-230. Korotkov A.I., Timchenko A.A. The problem of using the waters of the ore-crystalline aquifer for balneological purposes. Journal of Mining Institute. 2006. Vol. 168, p. 223-230 (in Russian). Кусков В.Б. Подготовка железосодержащих материалов к металлургической переработке / В.Б.Кусков, Я.В.Кускова, А.В.Корнев // Обогащение руд. 2011. № 5. С. 38-40. Kuskov V.B., Kuskova Ya.V., Kornev A.V. Preparation of iron-bearing materials to metallurgical processing stage. Obogashchenie rud. 2011. N 5, p. 38-40 (in Russian). Кусков В.Б. Разработка технологии получения железооксидных пигментов / В.Б.Кусков, Я.В.Кускова // Металлург. 2010. № 3. С. 70-72. Kuskov V.B., Kuskova Ya.V. Development of technology for the iron oxide pigments production. Metallurg. 2010. N 3, p. 70-72 (in Russian). Панычев А.А. Математическая модель процесса агломерации для его оптимизации и автоматизации // Обогащение руд. 2006. № 2. С. 29-31. Panychev A.A. Mathematical model of sintering process optimization and automation. Obogashchenie rud. 2006. N 2, p. 29-31 (in Russian). Патент № 2012112768/03 РФ. Способ разработки крутопадающих рудных тел с неустойчивыми рудами / Ю.А.Дик, А.В.Котенков, М.С.Танков, В.В.Минин, А.С.Кульминский, О.Ю.Арестов. Опубл. 02.04.2012. Бюл. № 13. Dik Yu.A., Kotenkov A.V., Tankov M.S., Minin V.V., Kulminskii A.S., Arestov O.Yu. Patent N 2012112768/03 RF. A method for developing steeply dipping ore bodies with unstable ores. Opubl. 02.04.2012. Byul. N 13 (in Russian). Потемкин Д.А. Моделирование процессов сдвижения массива горных пород при нисходящем порядке отработки рудного тела Яковлевского месторождения // Записки Горного института. 2006. Т. 168. С. 137-141. Potemkin D.A. Modeling of the displacement processes of the rock mass in the descending order of the Yakovlevskiy ore body. Journal of Mining Institute. 2006. Vol. 168, p. 137-141 (in Russian). Потемкин Д.А. Параметры поля напряжений в рудно-кристаллическом массиве до начала ведения горных работ / Д.А.Потемкин, В.Ф.Плащинский // Записки Горного института. 2006. Т. 168. С. 123-126. Potemkin D.A., Plashchinskii V.F. Parameters of the stress field in the ore-crystal rock mass before the start of mining operations. Journal of Mining Institute. 2006. Vol. 168, p. 123-126 (in Russian). Протосеня А.Г. Моделирование геомеханических процессов в рудном массиве с использованием модели физически нелинейного тела // Записки Горного института. 2015. Т. 214. С. 13-21. Protosenya A.G. Modeling of geomechanical processes in an ore rock mass using a model of a physically nonlinear body. Journal of Mining Institute. 2015. Vol. 214, p. 13-21 (in Russian). Протосеня А.Г. Моделирование напряженно-деформированного состояния рудного массива в зоне влияния очистных работ/ А.Г.Протосеня, К.Г.Синякин // Записки Горного института. 2011. Т. 189. С. 240-243. Protosenya A.G., Sinyakin K.G. Stress-strain condition of the ore massive within the second working modeling. Journal of Mining Institute. 2011. Vol. 189, p. 240-243 (in Russian). Семенов В.И. Оценка устойчивости обнажений выработок в физически нелинейно деформируемом рудном и закладочном массиве Яковлевского месторождения / В.И. Семенов, Ю.И. Рубчевский // Современные проблемы науки и образования. 2015. № 1. URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=18216 (дата обращения 12.03.2021). Semenov V.I., Rubchevskii Yu.I. Evaluation of stability mine’s exposures in physically nonlinear deformable ore and backfill mass of yakovlevskoye deposit. Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya. 2015. N 1. URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=18216 (date of access 12.03.2021). Созонов К.В. Оценка напряженно-деформированного состояния очистных камер при разработке Яковлевского месторождения // Известия Тульского государственного университета. 2016. № 4. С. 229-234. Sozonov K.V. Stress-strain state assessment of stopes during development of the Yakovlevsky deposit. Izvestiya Tulskogo gosudarstvennogo universiteta. 2016. N 4, p. 229-234 (in Russian). Созонов К.В. Технологии перехода от слоевой камерным системам разработки с закладкой выработанного пространства // Технические науки – от теории к практике. 2016. № 5 (53). С. 29-36. Sozonov K.V. Transition technology from cut-and-pill method to room with filling mining. Tekhnicheskie nauki – ot teorii k praktike. 2016. N 5 (53), p. 29-36 (in Russian). Трушко В.Л. Геомеханические и гидрогеологические проблемы освоения Яковлевского месторождения / В.Л.Трушко, А.Г.Протосеня, Р.Э.Дашко // Записки Горного института. 2010. Т. 185. С. 9-18. Trushko V.L., Protosenya A.G., Dashko R.E. Geomechanical and hydrogeological problems оf the Yakovlevsky deposit development. Journal of Mining Institute. 2010. Vol. 185, p. 9-18 (in Russian). Barton N. Shear strength criteria for rock, rock joints, rockfill and rock masses: Problems and some solutions // Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering. 2013. Vol. 5. Iss. 4. P. 249-261. DOI: 10.1016/j.jrmge.2013.05.008 Barton N. Shear strength criteria for rock, rock joints, rockfill and rock masses: Problems and some solutions. Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering. 2013. Vol. 5. Iss. 4, p. 249-261. DOI: 10.1016/j.jrmge.2013.05.008 Litvinenko V.S. Advancement of geomechanics and geodynamics at the mineral ore mining and underground space development // International European Rock Mechanics Symposium (EUROCK 2018), 22-26 May, 2018, Saint Petersburg, Russian Federation. OnePetro, 2018. P. 3-16. Litvinenko V.S. Advancement of geomechanics and geodynamics at the mineral ore mining and underground space development. International European Rock Mechanics Symposium (EUROCK 2018), 22-26 May, 2018, Saint Petersburg, Russian Federation. OnePetro, 2018, p. 3-16. Litvinenko V.S. Digital Economy as a Factor in the Technical Development of the Mineral Sector // Natural Resources Research. 2020. Vol. 29. P. 1521-1541. DOI: 10.1007/s11053-019-09568-4 Litvinenko V.S. Digital Economy as a Factor in the Technical Development of the Mineral Sector. Natural Resources Research. 2020. Vol. 29, p. 1521-1541. DOI: 10.1007/s11053-019-09568-4 Protosenya A.G. Introduction of the method of fine-discrete elements into the Abaqus/Explict software complex for modeling deformation and fracture of rocks / A.G.Protosenya, M.A.Karasev, V.I.Ockurov // Eastern European Journal of Enterprise Technologies. 2017. Vol. 6. № 7 (90). P. 11-18. DOI: 10.15587/1729-4061.2017.116692 Protosenya A.G., Karasev M.A., Ockurov V.I. Introduction of the method of fine-discrete elements into the Abaqus/Explict software complex for modeling deformation and fracture of rocks. Eastern European Journal of Enterprise Technologies. 2017. Vol. 6. N 7 (90), p. 11-18. DOI: 10.15587/1729-4061.2017.116692 Trushko V.L. Stress-Strain Behavior of the Workings during the Rich Iron Ores Development under the Confined Aquifers / V.L.Trushko, A.G.Protosenya, O.V.Trushko // International Journal of Applied Engineering Research. 2016. Vol. 1. № 23. P. 11153-11164. Trushko V.L., Protosenya A.G., Trushko O.V. Stress-Strain Behavior of the Workings during the Rich Iron Ores Development under the Confined Aquifers. International Journal of Applied Engineering Research. 2016. Vol. 1. N 23. p. 11153-11164.