Рис. 7. Зависимость удельных затрат на закладочные работы от длины камер второй очереди при различной длине камер первой очереди (LI).
Установлено, что минимальные напряжения искусственный целик испытывает, а, следовательно, и имеет минимальные размеры, при углах падения рудного тела 45-550. Данный вывод, как было отмечено выше, подтвержден физическим моделированием на эквивалентных материалах НДС искусственного целика при его нагружении горным и активным давлением при различных углах падения рудного тела. Результаты экономико-математического моделирования и результаты проведения эксперимента на физической модели качественно согласуется и количественно сопоставимы между собой, что подтверждает корректность составленной экономико-математической модели и рассчитанных по ней результатов.
Рис. 8. Зависимость ширины искусственного целика от угла падения рудного тела.
Таким образом, в результате проведения исследований установлено, что давление сыпучей породной закладки камеры второй очереди играет существенную роль в формировании напряженно-деформированного состояния искусственного монолитного целика, особенно при крутых углах падения, а его значение должно учитываться при проектировании и расчете параметров многостадийной системы разработки.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Диссертация представляет собой законченную научно-исследовательскую квалификационную работу, в которой предлагается новое решение актуальной задачи по отработки крутопадающих рудных месторождений - разработка технологии ведения работ в восходящем порядке многостадийной системой разработки с оптимизацией параметров вскрытия и системы разработки по разработанным экономико-математическим моделям.
Основные научные результаты и выводы заключаются в следующем:
1. Обобщение и анализ способов вскрытия рудных месторождений России и мира позволил составить классификацию способов вскрытия крутопадающих рудных месторождений полезных ископаемых;
2. На базе численного математического моделирования геомеханических процессов методом конечных элементов установлены закономерности изменения параметров НДС состояния горного массива при ведении работ в восходящем порядке:
- при отработке глубоких горизонтов восходящий порядок обеспечивает меньшие значения горизонтальных и вертикальных сжимающих напряжений, чем нисходящий; растягивающие напряжения локализованы в висячем боку рудного тела, а их влияние не распространяется на подготовительные и нарезные горные выработки;
- отработка второй (и последующих) ступени вскрытия в восходящем порядке чрезмерно осложнена из-за высоких сжимающих напряжений в рудном целике между ступенями вскрытия;
3. Предложены технологические схемы выемки руды в восходящем порядке, обеспечивающие снижение удельных затрат на добычу руды по системе разработки до 30%;
4. Разработана экономико-математическая модель определения оптимальных величины первой ступени вскрытия при комбинированном восходяще-нисходящем порядке отработки месторождения. В модели учтены капитальные затраты и эксплуатационные расходы на первую и вторую ступень вскрытия.
5. Установлено, что сыпучая закладка камер оказывает существенное влияние на НДС искусственных монолитных целиков, и ее необходимо учитывать при расчете параметром многостадийной системы разработки;
6. Разработана экономико-математическая модель определения оптимальных параметров многостадийной системы разработки при ведении работ в восходящем порядке: длины камер первой и второй очереди, прочности твердеющей закладки. Расчет параметров производится на основе анализа действующих в искусственном целике напряжений от горного давления пород висячего бока и активного давления сыпучей породной закладки соседней камеры второй очереди.
7. На основании проведенных исследований и расчетов сделаны рекомендации по технологии отработки Тундрового месторождения Кольской ГМК. Оптимальным является вскрытие месторождение двумя ступенями при глубине первой 800 м. Горные работы ведутся в комбинированном порядке: первую ступень отрабатывают в восходящем, а вторую в нисходящем порядке. Для добычи руды в блоке рекомендуется применить многостадийную систему разработки со следующими параметрами: длина камер первой очереди составляет 8 м, длина камер второй очереди – 40 м, прочность твердеющей закладки камер первой очереди – 3 МПа.
Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:
1. Минаев Д.Ю. Каскадная схема вскрытия крутопадающих рудных месторождений // Сборник трудов молодых ученых СПГГИ (ТУ) / СПГГИ, СПб, 2001, вып. 7, с. 77-79.
2. Минаев Д.Ю. Исследование эффективности восходящей отработки рудных месторождений // Научные исследования молодых ученых / СПГГИ (ТУ), СПб, 2002, (Записки горного института, т. 150, ч.1) с. 44-47.
3. Ковалев О.В. Обоснование восходящего порядка отработки глубоких горизонтов рудника «Северный» ОАО «Кольская ГМК» / Ковалев О.В. Минаев Ю.Л. Минаев Д.Ю. // Полезные ископаемые России и их освоение / СПГГИ (ТУ), СПб, 2002, (Записки горного института, т. 152), с. 74-77.
4. Богуславский Э.И. Расчет параметров искусственных целиков при восходящем порядке отработке рудных тел. /Богуславский Э.И., Минаев Д.Ю. // Успехи современного естествознания, 2004, №4. с. 56-57.
5. Минаев Д.Ю. Определение размеров искусственных целиков при восходящей двухстадийной камерной системе разработки // Полезные ископаемые России и их освоение / СПГГИ (ТУ), СПб, 2003 (Записки горного института, т. 155, ч.1), с. 69-72.
6. Богуславский Э.И. Определение размеров искусственных целиков и пролетов камер при различных горногеологических условиях / Богуславский Э.И., Минаев Д.Ю. // Материалы межвузовской научно-практической конференции «Актуальные проблемы науки в России» Выпуск 2, Кузнецк, 2004, с. 396-400.
7. Minaev D. Technology Of Up-Way Development Deep Ore Mines // Материалы научно-практической конференции в Краковской горно-металлургической Академии, Краков, 2004, с. 76.
8. Минаев Д.Ю. Технология восходящей отработки глубокозалегающих рудных месторождений / Минаев Д.Ю., Богуславский Э.И. // Материалы VII Международной конференции «Новые идеи в науках о Земле», Москва, МГГУ, 2005, с. 117-122.
9. Богуславский Э.И. Технология восходящей отработки месторождений на больших глубинах / Богуславский Э.И., Минаев Д.Ю. // Горный Информационно-Аналитический Бюллетень, 2005, №2. с. 161-165.
