Том 58 Вып. 1

Выдающийся ученый в области подземной разработки месторождений полезных ископаемых, профессор, доктор технических наук, заведующий кафедрой разработки рудных месторождений Ленинградского горного института Владимир Николаевич Семевский родился в 1898 г. По окончании гимназии с 1918 по 1922 г. бойцом Красной Армии он защищал западные границы молодой Советской республики.

Разработка сложных месторождений ценных многосортных руд сопряжена с трудностью не только выбора системы разработки, но и установления взаимосвязи между основными параметрами систем и технико-экономическими показателями в различных горно-геологических условиях. ...

При разработке горизонтальных или пологопадающих рудных месторождений для улучшения условий проветривания, предотвращения проникновения вод и газов, локализации обрушений и других целей бывает необходимо оставлять барьерные целики, которые разделяют рудное тело на отдельные поля. Эти целики при значительных запасах руды в них иногда извлекаются после отработки смежных полей. ...

Медно-никелевое месторождение Каула разрабатывалось в верхней части карьером, а в нижней подземным способом с первоочередным извлечением камерных запасов. В последнее время перешли ко второй стадии разработки — выемке оставленных рудных целиков. Месторождение представлено Пластообразной залежью с переменными мощностью и углом падения; глубина залегания до 400 м (по вертикали). Кре­пость руды характеризуется коэффициентом 8-12, а вмещающих пород — 8-14 по М. М. Протодьяконову.

Системы разработки с открытым очистным пространством обеспечивают интенсивную выемку, высокую производительность труда и относительно низкую себестоимость добычи руды. Однако при таких системах потери руды неуклонно растут с глубиной горных работ. Важно определить экономически допустимую величину потерь руды в недрах и, следовательно, предельную глубину разработки системами с открытым очистным пространством. Нами рассматривается вопрос применительно к условиям медно-никелевого месторождения Котсельваара.

Кировский рудник комбината Апатит отрабатывает пластообразную апатито-нефелиновую залежь со средней мощностью 150-200 м, расположенную между ийолит-уртитами в лежачем боку и рисчорритами в висячем. Простирание залежи северо-западное, 310-320°, падение под углом 30±5°. Крепость по Протодьяконову: руды f=6-8, вмещающих пород f=10-12. Проведение горизонтальных и вертикальных выработок зачастую сопровождается внезапным отделением (с резким треском) кусков породы от контура и забоя выработки. Это явление, называемое стрелянием, наблюдается при проведении выработок как по руде, так и по породам висячего и лежачего боков. Активнее всего стреляние проявляется сразу после взрывных работ при проходке выработок.

На основе применения вычислительной техники и методов операционных исследований предлагается методика по определению рациональных параметров и конструктивных элементов очистных блоков на подземных рудниках комбината Апатит. Были использованы основные положения методик, разработанных Центрогипрошахтом, ИГД им. А. А. Скочинского и ЦНИИ Информации и технико-экономических исследований черной металлургии.

В практике разработки месторождений полезных ископаемых имеется немало случаев применения комбинированных систем разработки с выемкой камерных запасов и оставлением временных целиков. При этом на месторождениях с от­носительно устойчивыми рудами и породами камеры отрабатывают, как правило, высокоэффективными системами с последующим заполнением выработанного пространства сухим закладочным материалом — скальной породой от проходки полевых выработок и вскрыши карьера. В оставляемых междукамерных и междуэтажных целиках часто остается до 50-60% общих запасов месторождения, которые извлекают трудоемкими и малопроизводительными системами (слоевого обрушения, со станковой крепью и закладкой и др.)...

Отработка рудных месторождений в условиях повышенного горного давления бывает часто связана с опасными концентрациями напряжений, способными вызвать вредные для производства последствия: деформации выработок и отдельных участков рудного тела, раздавливание целиков, самообрушение руды и другие явления, увеличивающие опасность работ, потери полезного ископаемого, затраты труда и средств.

В последние годы при разработке ценных руд цветных и черных металлов системы разработки с бетонной и твердеющей закладкой получают все большее распространение. Эти системы дают возможность в одних случаях вести одновременную отработку месторождений открытым и подземным спосо­бами, сохранять от сдвижения и обрушения поверхность, в других — производить опережающую выемку богатых руд, извлекать ранее оставленные целики и отрабатывать пожароопасные месторождения со сравнительно небольшими потерями и разубоживанием. ...

Рудная залежь, разрабатываемая рудником "Маяк", состоит из вкрапленных и оплошных руд. Сплошные руды расположены ниже основной массы вкрапленных в сильно раздробленны х и перемятых породах е резко пониженной устойчивостью. Мощность этих пород в непосредственной кровле изменяется от 0,3-0,6 до 4,7 м, в почве — от 0,5 до 5,5 м. Угол падения залежи колеблется в пределах 3-12°, местами на флангах увеличиваясь до 25-30°. Глубина разработки 200-260 м.

При добыче руд пока, как правило, неизбежны взрывные работы, следовательно, процесс очистной выемки прерывен. Поэтому особенно важна характерная для современного горного дела максимальная концентрация добычи как во времени, так и в пространстве, с использованием эффективных систем разработки и производительного самоходного оборудования. Опыт отечественной горнорудной практики и проведенных исследований, а также обмен мнений на проходившем в Москве в 1967 г. V Международном горном конгрессе дают возможность наметить отдельные решения в части направлений развития технологии подземной разработки рудных месторождений.

Сложность горно - геологических условий залегания и многоcортность промышленных сортов руд — характерные черты многих рудных месторождений. Разработка таких месторождений нередко представляет значительные трудности и требует всестороннего технико-экономического анализа для выбора не только системы разработки, но и участка или сорта руд первой очереди отработки. Оптимальный вариант разработки месторождений и выбор участка первой очереди определяют технико-экономическим расчетом с учетом плановых показателей производства того или иного вида минерального сырья, особенностей горно-геологических условий, количества запасов руд каждого сорта, удаленности месторождений от основных промышленных центров и степени экономического развития района месторождения.

В связи с переводом предприятия на новую систему планирования и экономического стимулирования себестоимость конечной продукции уже не может быть единственным критерием экономической оценки деятельности предприятия. Одним из основных показателей деятельности предприятия следует считать прибыль, определяемую выражением. ...

В последние годы на рудниках применяется система разработки с твердеющей закладкой, позволяющая свести до минимума потери руды в недрах. На Гайском руднике, где производится одновременная разработка месторождения подземным и открытым способами, эффективное, экономически выгодное применение данной системы и безопасность работ в карьере определяются правильно выбранными физико-механическими свойствами твердеющей закладки. ...

Хибиногорское месторождение апатитово-нефелиновых руд, разрабатываемое Юкспорским рудником, представляет собой весьма мощную (от 100 до 240 м) залежь с углом падения 25-45°. Около 40% запасов месторождения сосредоточено в непосредственной близи от дневной поверхности в труднодоступных местах по склонам горы Юкспор.

В 1966 г. на руднике Каула-Котсельваара комбината Печенганикель были проведены опытные работы по отработке междукамерного целика, расположенного между стенками из укрепленной цементным раствором закладки. Опытные работы проводились на участке рудного тела мощностью 6-8 м с углом падения 26-30°. Вмещающие породы — филитты — час­тично разбиты поперечными трещинами. В целом руда и порода устойчивы. Коэффициент крепости руды 8-12, породы — 10-12. Объемный вес руды 3,2 т/м³, закладочного материа­ла — 2,8 т/м³.

Существующие способы отбойки при системах с массовым обрушением, как правило, характеризуются значительным выходом крупнокусковой руды (свыше 250-350 мм). Это хорошо видно на примере рудников комбината Апатит. В табл. 1 приведен выход кусков различной крупности в зависимости от метода отбойки. ...

На рудниках комбината Апатит производительность труда рабочих, занятых на выпуске руды, повысилась за счет совершенствования параметров скреперной доставки: уменьшения максимальной длины скреперования до 25-30 м, подготовки днища блока с безлюковой погрузкой руды и применения скреперных лебедок мощностью 75-100 квт, а также изменения кондиции руды для блоков со скреперной доставкой с 400 до 700 мм. Это позволило снизить выход негабарита и тем самым увеличить чистое время скреперования. Производительность скреперной доставки достигла 300-350 т/смену.

Как известно, на устойчивость целиков существенное влияние оказывают неоднородность пород, наличие различного рода прослойков, включений и льда. Для уточнения этого влияния в лаборатории горного давления ЛГИ в 1963-1967 гг. был проведен комплекс исследований, включающий изучение несущей способности целиков со слабыми прослойками других пород и включениями льда для условий Аркагалинского, Сангарского, Джебарики-Хая месторождений угля и сланцевского месторождения Прибалтики. ...

Климатические условия в подземных выработках нагорных рудников Заполярья оказывают существенное влияние на ведение технологических процессов добычи, так как приводят к смерзанию руды в рудоспусках и выпускных дучках. Одной из основных причин смерзания руды следует считать температурно-воздушный режим рудника. Притоки холодного воздуха по пути движения вентиляционной струи снижают ее температуру. Холодный воздух, проходя через влажную отбитую руду, ускоряет процесс теплоотдачи. Кроме того, отрицательная температура воздуха в подземных выработках служит источником простудных заболеваний горнорабочих, вызывает перемерзание воздушных и водяных магистралей, является причиной увеличения запыленности рудничной атмосферы.

Характерной особенностью месторождений, расположенных в зоне многолетней мерзлоты, является цементация породных блоков льдом, который заполняет межслоевые трещины и трещины, секущие породные слои, что способствует консолидации слоев и ведет к увеличению несущей способности массива в целом.

Большое значение при выборе систем разработки с отбойкой глубокими скважинами имеет взаимное расположение скважин и трещин рудного массива. Это существенно сказывается и на себестоимости 1 т добытой руды. По исследованиям ВНИМИ, проведенным на месторождении рудника Каула комбината Печенганикель, и по наблюде­ниям автора при отработке четырех блоков горизонтов 320 и 260 м этого рудника трещиноватость рудного тела в пределах рассматриваемого участка характеризуется тремя системами трещин: согласной, нормальносекущей и кососекущей по отношению к Главной тектонической зоне.

Разработка залежей каменной соли подземным растворением, как правило, производится цилиндрическими камерами, расположенными по заданной (квадратной или ромбической) сетке. К расчету параметров устойчивых камер и разделяющих целиков можно подойти по методике механики сплошной среды, использовав, например, решения, полученные для вертикальных шахтных стволов. Однако решения механики сплошной среды разработаны только для одиночных выработок, и применение их для расчета цилиндрических камер, рас­положенных по заданной сетке и оказывающих взаимное влияние, вызывает необходимость введения дополнительных условий.

В пределах области распространения многолетней мерзлоты имеются большие запасы полезных ископаемых, которые находятся в породах как с отрицательной, так и положительной температурой. Эксплуатация месторождений такого рода имеет весьма существенные особенности по сравнению с эксплуатацией в обычных условиях.

В настоящее время в горной промышленности при проходке выработок все шире используется метод контурного взрывания. Оконтуривание выработок осуществляется либо до, либо после разрушения основной массы породы. По этому признаку производят основное разделение контурного взрывания: 1) предварительное щелеобразование и 2) с последующим оконтуриванием. Второй способ применяется только с целью обеспечения наилучшего соответствия сечения выработки проектному контуру; первый, кроме того, находит все более широкое применение в тех случаях, когда необходимо обеспечить сохранность какого-то объекта за проектным контуром от вредного влияния взрывных работ.