Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал), 2013, № 3 (спецвып.)

ПРОБЛЕМЫ
ПОДЗЕМНОЙ
РАЗРАБОТКИ
РУДНЫХ
МЕСТОРОЖДЕНИЙ
КМА

В.И. Голик
О.Н. Полухин

УДК 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Г 60 

504.55.054:622(470.6) 
Г 60 
 
 
 
Книга соответствует «Гигиеническим требованиям к изданиям книжным для взрослых» СанПиН 1.2.1253-03, утвержденным Главным государственным санитарным врачом России 30 марта 2003 г. (ОСТ 
29.124—94). Санитарно-эпидемиологическое заключение Федеральной 
службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия
человека № 77.99.60.953.Д.014367.12.12 
 
 
 
 
 
Голик В.И., Полухин О.Н. 

Проблемы подземной разработки рудных месторождений 

КМА // Горный информационно-аналитический бюллетень
(научно-технический журнал). Отдельные статьи (специальный 
выпуск).— №ОС4. — 2013. — № 3. — 56 с.— М.: издательство 
«Горная книга» 

ISSN 0236-1493 
 
Показана роль Белгородской области в добыче железных руд. Произведена оценка перспектив добычи подземным способом с закладкой
пустот твердеющими смесями. Сформулирована концепция утилизации
хвостов: некондиционное минеральное сырье при использовании эффективных технологий обеспечивает эколого-экономический эффект. Приведены сведения о технологиях приготовления закладочных смесей с использованием техногенных компонентов. Рекомендована технология извлечения металлов из хвостов обогащения путем механохимической активации в аппаратах. Сформулированы задачи развития механохимической технологии и указаны защищенные патентами  направления
решения проблемы. 

УДК 504.55.054:622(470.6)

©  В.И. Голик, О.Н. Полухин, 2013 
©  Издательство «Горная книга»,  
2013 

ISSN 0236-1493 

©  Дизайн книги. Издательство  
«Горная книга», 2013 

 
 

УДК  504.55.054:622(470.6)                  © В.И. Голик, О.Н. Полухин, 2013 
 
ПРОБЛЕМЫ ДИВЕРСИФИКАЦИИ  
ГОРНОГО ПРОИЗВОДСТВА  
ПРЕДПРИЯТИЙ КМА 
 
Охарактеризована роль Белгородской области в обеспечении национальной 
безопасности России. Освещены перспективы технологической диверсификации горного производства на подземный способ добычи металлических руд. Показана важность проблемы обеспечения конверсионной технологии твердеющими смесями для управления состоянием массива. Приведены сведения о технологиях приготовления закладочных смесей с использованием техногенных 
компонентов. Рекомендована технология извлечения металлов из хвостов обогащения путем механохимической активации в аппаратах. В качестве критерия эффективности технологии предложена ее корректность по отношению  
к природе. Приведены сведения о подготовке горных инженеров для области. 
Ключевые слова: диверсификация, горное производство, подземный способ, добыча, руда, технология, твердеющая смесь, техногенные компоненты, извлечение металлов, хвосты обогащения, механохимия, активация, горные инженеры. 
 
Минерально-ресурсная позиция Белгородской области 
От 16 % до 26 % мировых запасов железных руд находятся в 

России. По этому показателю на существенно опережает Украину, занимающую второе место, но по объему добычи находится 
на пятом месте, уступая Китаю, Бразилии, Австралии и Индии. 
Доля России в мировой добыче, составляя в начале тысячелетия 
более 8 %, к настоящему времени  снизилась до 6 %  на фоне увеличения объем производства Китая почти в три раза доли [1]. 

В Китае, Австралии и Бразилии железные руды отличаются 

высоким качеством: среднее содержание железа достигает 67 % и 
нередко не нуждается в обогащении. В России же запасы богатых 
руд не превышают 13 %, а в остальных запасах содержание железа не превышает 40 %.  Бразилия и Австралия обеспечивают около двух третей объема мировой торговли железорудным сырьем, 
в то время как  доля России в объеме мировых поставок составляет не более 3 %.  

Будучи крупной сырьевой державой, Россия пока не преодо
лела опасности стать сырьевым придатком развитых стран. Она  
нередко экспортирует не рафинированные металлы, а продукцию 
первого передела сырой руды.  

Некоторые российские металлургические комбинаты ввозят 

железную руду из-за высоких затрат на транспортировку российской руды (Магнитогорский металлургический комбинат ввозит 
концентрат и окатыши из Казахстана). Импорт сырья достигает 
половины экспорта.  

По ряду видов минерального сырья: бокситы, цинк, хромо
вые и марганцевые руды, молибден, свинец и др.  доля России в 
мировой добыче не превышает 3 %. Российские бокситы низкого 
качества позволяют удовлетворить не более 27 % потребностей 
металлургического производства, еще 18 % глинозема получают 
из нефелиновых руд, остальное сырье ввозится из-за рубежа. Доля России в мировом производстве алюминия снижается: в 1990 
г. она составляла 15 %, в 2000 г. — чуть больше 13%, в 2006 г. – 
11 %, в 2009 г. – 10 %  не из-за снижения производства алюминия 
в России, а за счет  увеличения выпуска китайского металла: за 
последние двадцать лет в 15 раз. 

Низкая  эффективность использования отечественной мине
рально-сырьевой базы и устаревшие технологии не позволяют 
решать проблемы полноты извлечения сырья из недр и комплексности его использования. Однако модернизация добывающих отраслей не входит в приоритеты развития сегодняшней 
экономики, хотя сырьевые отрасли являются базовыми в России.  

Выход  сырьевых отраслей на принципиально иной техноло
гический уровень возможен при диверсификации горного производства. Применительно к условиям Белгородской области – это 
конверсия технологий добычи руд на подземный способ.  
Белгородская область играет важную роль в обеспечении национальной безопасности России, обеспечивая добычу железных 
руд из месторождений Курской магнитной аномалии (КМА), которая при простирании 850 км и ширине до 200 км располагает 
18 месторождениями железа с запасами 850 млрд. т железистых 
кварцитов и 80 млрд т богатых железных руд, что  составляет 60 % 
запасов железных руд России или 20 % мировых [2]. 
На территории области находятся месторождения бокситов 
высокого качества,  содержащие богатые железные руды и железо-алюминиевыми руды. Бокситовое сырье содержит промышленные концентрации особо дефицитных для России  редких и 
рассеянных химических элементов. 

Наиболее крупное Висловское комплексное месторождение 
железных руд и бокситов расположено в юго-восточной части 
Белгородского железорудного района. Залежи богатых железных 
руд имеют протяженность до 15 км, ширину от 300 до 2000 м, 
мощность от 6 до 225 м. Бокситы образуют пластообразные залежи протяженностью от 1–7 км при ширине до 1000 м и мощности от малой до средней. 
 
Перспективы диверсификации горного производства 
В Белгородской области запасы богатых железных руд на 
глубине до 150 м разрабатываются открытым способом: Лебединское, Южно-Лебединское и Стойленское месторождения. На 
сравнительно небольшой глубине в Новооскольском железорудном районе залегают и запасы Погромецкого и Чернянского месторождений. 
Но основные запасы железных руд предстоит добывать подземным способом разработки не только потому, что увеличивается глубина локализации месторождений, например, Белгородское 
месторождение богатых железных руд расположено уже на глубинах 400-700 м, а потому, что открытый способ разработки 
вступил в антагонистические противоречия с жизненными интересами области, обладая экономическими и экологическими недостатками.        
Большинство запасов месторождений региона не может извлекаться открытым способом по экономическим соображениям. 
Поэтому в ближайшей перспективе региону предстоит технологическая диверсификация: освоение технологий разработки месторождений подземным способом. 
Среди технологий подземной разработки до недавнего времени лидировали варианты с обрушением налегающих пород, 
обеспечивающие высокие темпы разработки и сравнительно небольшие затраты на добычные процессы (рис. 1).  
Для Белгородской области эти технологии неприемлемы априори, так как Центральный черноземный район, на территории 
которого расположена КМА, характеризуется высокой плотностью населения и располагает основными запасами черноземных 
пахотных земель, которые являются основой продовольственной 
безопасности России [3]. 

Рис. 1. Система разработки этажным принудительным обрушением со 
сплошной выемкой: 1 — штрек откаточный; 2, 3 — соответственно, квершлаг 
блоковый и вентиляционный; 4 — орт подсечный; 5 — восстающий отрезной; 6 — 
заходка буровая; 7 — ходок вентиляционный; 8 — дучка; 9 — воронка выпускная 
 
Размеры и форма рудных тел, слагающих месторождения, их 
расположение в геомеханической системе и другие параметры 
позволяют прогнозировать в качестве основной технологии будущего камерную систему разработки с закладкой пустот твердеющими смесями (рис. 2).  
Эта технология характеризуется хорошими показателями качества руд, полнотой использования недр и высокой производительностью добычи, но требует высоких эксплуатационных затрат на изготовление твердеющих закладочных смесей, что увеличивает стоимость товарной продукции. 
В рамках программы модернизации горнодобывающей отрасли 
региона горные предприятия наращивают производственную мощность. «Лебединский ГОК» с целью увеличения производства концентрата к  2016 г. до 24 млн т/г. улучшает технологии обогащения 
руд. «Стойленский ГОК» увеличивает производственную мощность  
с 32 до 42 млн т/г. «Комбинат КМА руда» занимается техническим 
перевооружением дробильно-обогатительной фабрики для увеличения производственной мощности до 7 млн т/г.  

Рис. 2. Камерно-целиковая система разработки с закладкой: 1 – вентиляционный штрек; 2 – камера; 3 – междукамерный целик; 4 – буровой восствющий; 5 
– доставочный штрек; 6, 7 – заезды; 8 – закладка; 9 – скважины 
 
«Металл-групп» на базе Яковлевского месторождения строит 
предприятие по добыче 4,5 млн т/г. богатых железных руд подземным способом. 
Критическим звеном диверсификации производства является 
решение проблем обеспечения конверсионной технологии твердеющими смесями для заполнения технологических пустот. 
Считается, что регион ими располагает в достаточном количестве [4]. Область располагает значительными запасами цементного сырья – мела, глин, суглинков, выветрелых сланцев и 
т.п. Для добычи перспективны Белгородское и Стойленское месторождения. В качестве карбонатной составляющей при производстве цемента пригоден мел Приоскольского месторождения. 
Запасы пригодных для горного производства  песков учтены в 
пределах 15 месторождений.  

Но добыча компонентов твердеющих смесей в объемах, 
сравнимых с объемами добычи руд, еще более усугубит экологическую ситуацию  в регионе, которая и сейчас уже квалифицируется как катастрофическая. 

Пионерными исследованиями условий формирования закла
дочных массивов в подземных очистных выработках установлено, что параметры набора прочности закладочными смесями  соответствуют требованиям к строительным бетонам. Разогрев 
твердеющей закладки за счет химических процессов гидратации 
цемента происходит до 72 °С и улучшает параметры термообработки закладочного массива. Вслед за повышением температуры 
тепловой режим закладочного массива стабилизируется в течение 
1-2 с. с сохранением температуры в нужных пределах [5].  

При переработке 1 т концентрата образуется около 1,5 т от
ходов, что увеличивает техногенные запасы хвостохранилищ 
КМА на 60 млн т/г. С учетом же объемов вскрыши при производстве 1 т концентрата образуется 3-5 т отходов. 

Поэтому заслуживает развития направление изготовление 

закладочных смесей с заменой дорогостоящего и дефицитного 
промышленных вяжущих и природных заполнителей техногенными компонентами, в том числе: доменный гранулированный 
шлак, доломитовый щебень, известняковый щебень, отходы обогащения железистых кварцитов, алюмотермический шлак, известково-гипсовые смеси, шлаки и др. 

Крупность материалов от 200 нм до 71 мкм обеспечивает не
обходимую активность частиц в процессе взаимодействия, но 
увеличивает потребность закладочных смесей в воде, что ослабляет прочность искусственных массивов.  

Технологически и экономически целесообразнее использо
вание текущих хвостов обогащения металлических руд с увязкой 
процессов обогащения и приготовления смесей в единую систему. 

Белгородскими учеными установлено, что измельчение хво
стов обогащения железистых кварцитов до образования тонкодисперсной фракции сопровождается изменением активности 
хвостов обогащения с повышением их дисперсности. Увеличивается однородность распределения компонентов смесей, что 
улучшает параметры закладочных смесей.  

Рис. 3. Схема приготовления твердеющей смеси на основе хвостов обогащения 
 
Предел прочности при сжатии образцов через 90 с. составля
ет 6-13 МПа, что отвечает максимальным требованиям к искусственным массивам. При этом доля утилизации техногенных отходов превышает 94 % в пересчете на сухое вещество [6].  

Однако, массовому использованию хвостов обогащения в 

качестве компонентов твердеющих смесей препятствует наличие 
не извлекаемых традиционными технологиями металлов. 
В настоящее время перспективным направлением извлечения металлов из хвостов обогащения является механохимическая 
активация их в аппаратах, где выщелачивающий раствор запрессовывается в образующиеся трещины, и извлечение металлов 

Хвосты 

Классификация

Механохимическая активация 

Классификация

Мелкая фракция 

Обезвоживание 

Крупная фракция

Обезвоживание 

Смешивание

происходит одновременно с разрушением кристаллов. Технология обеспечивает извлечение металлов в интервале от 50 до 80 % 
от исходного содержания в хвостах со снижением остаточного 
содержания до норм ПДК [7]. 
После извлечения металлов и солей хвосты обогащения могут быть использованы в составе смеси не только в качестве 
инертных заполнителей, но и вяжущих, обеспечивая необходимую прочность смеси (рис. 3).  
Классификация хвостов по крупности увеличивает прочность 
смеси на величину в 2 раза. Это в особенности относится к карбонатным компонентам размером до 0.074 мм. Активация в дезинтеграторе 
повышает прочность твердеющих смесей еще на 40%.  

Направления развития горных предприятий 
Концепция освоения разведанных и обладающих развитой 

инфраструктурой месторождений реализуется решением инновационных технологических задач, в том числе: 

• освоение новых технологии разработки месторождений, 

например, выщелачивания металлов как альтернативы традиционным технологиям с потерями металлов в недрах и при пирометаллургическом переделе; 

• освоение технологий глубокой переработки отходов произ
водства с полной реабилитацией нанесенного окружающей среде 
ущерба. 

Преобладающей в настоящее время практике прекращения 

эксплуатации нерентабельных для традиционной технологии разработки месторождений может быть противопоставлен курс конверсии действующих месторождений на новые технологии с увеличением количества запасов в разы без больших затрат. Среди 
комплекса положительных эффектов конверсии одним из основных является возможность охраны геологической среды от полной деградации при техногенной агрессии. 

Важным экономическим аспектом перспектив развития гор
нодобывающей отрасли Белгородской области является возможность утилизации попутных металлов в процессе приготовления 
твердеющих смесей из хвостов обогащения.  

Добыча редких металлов (тантала, ниобия, бериллия, лития, 

цезия, редкоземельных металлов) а также рассеянных элементов 
(рения, германия, гафния и др.) в России практически не осуще