Производство закладочных работ. На примере Таштагольского подземного рудника
Покупка
Основная коллекция
Издательство:
Сибирский федеральный университет
Год издания: 2023
Кол-во страниц: 136
Дополнительно
Вид издания:
Учебное пособие
Уровень образования:
ВО - Специалитет
ISBN: 978-5-7638-4719-2
Артикул: 814352.01.99
Рассмотрены способы приготовления и транспортирования закладочных смесей и возведения закладочных массивов с заданными характеристиками несущей способности, обеспечивающей добычу полезных ископаемых в сложных геомеханических условиях.
Предназначено для студентов специальности 130404 «Горное дело».
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Сибирский федеральный университет А. Н. Анушенков ПРОИЗВОДСТВО ЗАКЛАДОЧНЫХ РАБОТ НА ПРИМЕРЕ ТАШТАГОЛЬСКОГО ПОДЗЕМНОГО РУДНИКА Учебное пособие 2-е издание, переработанное и дополненное Красноярск СФУ 2022
УДК 622.273.21(07) ББК 33.144я73 А735 Р е ц е н з е н т ы: Г. Г. Крушенко, доктор технических наук, профессор, главный научный сотрудник ФГБУН Института вычислительного моделирования СО РАН; Н. И. Сартаков, кандидат технических наук, заведующий лабо раторией геомеханики и инженерных исследований АО «Полюс» Анушенков, А. Н. А735 Производство закладочных работ. На примере Таштагольского подземного рудника : учеб. пособие / А. Н. Анушенков. – 2-е изд., перераб. и доп. – Красноярск : Сиб. федер. ун-т, 2022. – 136 с. ISBN 978-5-7638-4719-2 Рассмотрены способы приготовления и транспортирования закладочных смесей и возведения закладочных массивов с заданными характеристиками несущей способности, обеспечивающей добычу полезных ископаемых в сложных геомеханических условиях. Предназначено для студентов специальности 130404 «Горное дело». Электронный вариант издания УДК 622.273.21(07) см.: http://catalog.sfu-kras.ru ББК 33.144я73 ISBN 978-5-7638-4719-2 © Сибирский федеральный университет, 2022
Оглавление
3
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ .......................................................................................................... 5
ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ ................................................................................... 6
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ .............................................................................. 11
1.1. Горно-геологические условия отработки
Таштагольского месторождения и нарушений
горных пород .......................................................................................... 11
1.2. Выбор и подготовка систем разработки рудных тел .......................... 24
1.3. Производство закладочных работ ........................................................ 30
1.4. Закладочный трубопровод .................................................................... 34
Контрольные вопросы и задания ................................................................. 38
2. ТРЕБОВАНИЯ К ЗАКЛАДОЧНОМУ МАССИВУ ................................ 39
2.1. Выбор систем разработки ...................................................................... 39
2.2. Подготовка камер к закладке ................................................................ 42
2.3. Закладочный массив .............................................................................. 44
2.4. Сроки и порядок формирования закладочного массива .................... 47
Контрольные вопросы и задания ................................................................. 48
3. ЗАКЛАДОЧНАЯ СМЕСЬ ........................................................................... 49
3.1. Требования к материалам и составам для закладочной смеси ......... 49
3.2. Состав и виды закладочной смеси ....................................................... 54
Контрольные вопросы и задания ................................................................ 56
4. ПРИГОТОВЛЕНИЕ ЗАКЛАДОЧНЫХ СМЕСЕЙ НА РУДНИКЕ ...... 57
4.1. Технологическая схема ......................................................................... 57
4.2. Определение расхода материалов ........................................................ 61
4.3. Подача расходных материалов и дозирование ................................... 62
4.4. Запуск оборудования в работу ............................................................. 64
4.5. Процесс производства закладочных смесей на руднике ................... 65
4.6. Последовательность остановки закладочного комплекса ................. 67
4.7. Ликвидация закупорок трубопроводов ............................................... 68
Контрольные вопросы и задания ................................................................ 69
5. ТРАНСПОРТИРОВАНИЕ ЗАКЛАДОЧНЫХ СМЕСЕЙ ........................ 70
5.1. Условия транспортабельности твердеющих смесей
и критическая скорость транспортирования ...................................... 70
Оглавление
4
5.2. Доставка твердеющей смеси до мест укладки ................................... 74
Контрольные вопросы и задания ................................................................ 82
6. ВОЗВЕДЕНИЕ ЗАКЛАДОЧНОГО МАССИВА ...................................... 83
6.1. Технологические схемы укладки литых
и пластичных закладочных смесей ...................................................... 83
6.2. Контроль за полнотой заполнения камер
и углами растекания смеси ................................................................... 86
6.3. Укладка жестких смесей с дозакладкой камер ................................... 92
6.4. Закладка на Таштагольском руднике .................................................. 93
Контрольные вопросы и задания ................................................................ 95
7. СИСТЕМЫ И СТАДИИ ПОДЗЕМНОЙ РАЗРАБОТКИ,
ОЧИСТНЫЕ РАБОТЫ
ПРИ ЭТАЖНО-КАМЕРНОЙ СИСТЕМЕ РАЗРАБОТКИ
С ЗАКЛАДКОЙ ............................................................................................. 96
7.1. Стадии разработки ................................................................................. 96
7.2. Рудник как система, производящая ценность .................................... 98
7.3. Очистные работы как стадия горных работ
при этажно-камерной системе разработки ......................................... 99
Контрольные вопросы и задания .............................................................. 100
8. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ
НАД ПРИГОТОВЛЕНИЕМ, ПОДАЧЕЙ
ЗАКЛАДОЧНОЙ СМЕСИ И КАЧЕСТВОМ ВОЗВЕДЕНИЯ
ЗАКЛАДОЧНОГО МАССИВА ................................................................. 101
8.1. Контроль процесса приготовления смесей ....................................... 101
8.2. Контроль дозировки компонентов смеси ......................................... 106
8.3. Контроль качества трубопроводной транспортировки
закладочных смесей ............................................................................ 113
8.4. Контроль качества закладочного массива ........................................ 113
Контрольные вопросы и задания .............................................................. 117
9. ТРЕБОВАНИЯ К БЕЗОПАСНОСТИ ПРОИЗВОДСТВА
ЗАКЛАДОЧНЫХ РАБОТ ......................................................................... 118
9.1. Требования к безопасности
при производстве закладочной смеси ............................................... 118
9.2. Требования к безопасности при производстве
закладочных работ в шахте ................................................................ 122
9.3. Требования к персоналу на закладочных работах ........................... 123
Контрольные вопросы и задания .............................................................. 125
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК .......................................................... 126
Введение 5 ВВЕДЕНИЕ В данном учебном пособии использованы проектные решения и научные исследования Института горного дела Сибирского отделения Российской академии наук, открытого акционерного общества «Институт по проектированию предприятий горнорудной промышленности «Сибгипроруда», Восточного научно-исследовательского горнорудного института, а также теоретический и практический опыт подземных рудников цветной и чёрной металлургии по применению систем отработки с закладкой выработанных пространств, ведению закладочных работ, применяемому оборудованию, технологии выполнения отдельных производственных процессов при этажной и подэтажно-камерной системах разработки с закладкой. Здесь рассмотрены способы и приёмы приготовления и транспортирования закладочной смеси, возведения закладочных массивов с заданными характеристиками устойчивости и несущей способности, обеспечивающие отработку богатых легкообогатимых магнетитовых руд на участках Восточный и Северо-Западный системами этажного и подэтажно-камерного обрушения с закладкой в общем количестве 36,717 млн т со средним содержанием железа 47,4 %, оставленных в охранных целиках под р. Кондомой, железнодорожным мостом, железнодорожными путями МПС, станцией Таштагол-1, а также объектами промплощадки и жильем. В настоящем учебном пособии изложены основные характеристики месторождения, технологические процессы, выполняемые при производстве закладочных работ, на закладочном комплексе и в руднике при транспортировании закладочной смеси и формировании закладочного массива. Обоснованы требования безопасности и охраны труда при выполнении этих процессов. Рассмотрены технологические аспекты закладочных работ, рецептуры составов закладочных смесей, способы их приготовления и транспортировки, конструкции перемычек и процессы формирования возводимого искусственного массива в выработанных массивах Таштагольского рудника.
Основные термины 6 ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ Балансовые запасы – это запасы, которые при существующем уровне техники и технологии экономически выгодны для разработки. Бремсберг – наклонная горная выработка, не имеющая выхода на земную поверхность, оборудованная механизированным подъемом и служащая для подъема или спуска полезного ископаемого, материалов и др. Гидравлическая закладка закладка, представляющая собой влажный сыпучий материал, поданный в выработанное пространство в виде гидросмеси. Гидравлическая закладочная смесь смесь заполнителя и воды, которая в выработанном пространстве создаёт гидравлическую закладку. Горная выработка – сооружение в недрах земли или на ее поверхности, созданное в результате ведения горных работ. В зависимости от назначения различают выработки капитальные, эксплуатационные и разведочные. Капитальные выработки – все выработки, пройденные в период строительства рудника до пуска его в эксплуатацию, обслуживающие горные предприятия в течение всего срока его работы или значительной части его жизненного цикла. Обычно к капитальным выработкам относятся стволы, околоствольные дворы, капитальные квершлаги, штреки, восстающие и рудоспуски. Эксплуатационные выработки – подразделяются на подготовительные и очистные. Подготовительные выработки – для подготовки отдельных участков шахтного поля к очистной выемке. Очистные выработки – предназначены для непосредственной выемки полезных ископаемых. Забой – передвигающаяся в пространстве поверхность полезных ископаемых или вмещающих их пород, с которой непосредственно осуществляется выемка. Призабойное пространство (непосредственно примыкающий к забою участок) – основное рабочее место при выполнении проходческих и добычных процессов. Выработки делятся на вертикальные, наклонные и горизонтальные. Вертикальные выработки – шахтный ствол, слепой ствол, шурф, восстающий и рудоспуск.
Основные термины 7 Восстающий – вертикальная горная выработка, служащая для проветривания, передвижения людей, разведки, доставки материалов и т. д. Горный отвод – часть недр, предоставляемая организации для промышленной разработки содержащихся в ней залежей полезных ископаемых. Горная порода – природное образование минералов, слагающих самостоятельные геологические тела. Забалансовые запасы – это запасы, которые в настоящее время по экономическим соображениям непригодны для разработки, но в будущем могут являться объектом промышленного освоения (разграничение балансовых и забалансовых запасов осуществляется на основе промышленных кондиций). Закладка материал, поданный в выработанное пространство и заполняющий его. Закладочные материалы материалы, используемые для заполнения выработанного пространства. Закладка выработанного пространства – совокупность процессов по заполнению выработанного пространства закладочными материалами. Закладочный массив массив, представленный закладкой в пределах камеры и обладающий определенными физико-механическими свойствами. Закладочный трубопровод трубопровод, служащий для транспортирования закладочных смесей от закладочного комплекса до закладываемого выработанного пространства (состоит из магистрального закладочного трубопровода, который стационарно проложен по скважинам, горизонтальным и наклонным выработкам и служит для доставки смесей к участку ведения закладочных работ, и участковых закладочных трубопроводов, которые переносятся по мере развития очистных и закладочных работ и служат для доставки смесей непосредственно в выработанное пространство). Закладочная перемычка конструкция, служащая для ограждения закладываемого выработанного пространства и предотвращения попадания закладочной смеси в соседние выработки. Запасы – объемное или весовое скопление полезных ископаемых и их компонентов, заключенное в недрах на определенной площади (все запасы полезных ископаемых, выявленные на определенной площади, называются геологическими; по экономическим и технологическим возможностям извлечения из недр геологические запасы, подлежащие отдельному учету, делятся на балансовые и забалансовые). Квершлаг – горизонтальная горная выработка, пройденная по пустым породам вкрест простирания рудной залежи (в зависимости от назначения различают квершлаги капитальные; погоризонтные, или этажные).
Основные термины 8 Комбинированный закладочный массив закладочный массив в пределах камеры, образованный различными видами закладки в различных сочетаниях. Кондиции – это граничные параметры месторождения, ниже которых разработка полезных ископаемых становится экономически невыгодной. Коэффициент компрессии относительное уменьшение высоты образца закладки под давлением в условиях трехосного напряженного состояния. Коэффициент усадки закладочной смеси уменьшение объема затвердевшего закладочного массива по сравнению с объемом поданной закладочной смеси, образующееся за счет дренажа избыточной воды из закладки и выраженное в процентах или долях единицы. Кубиковая прочность закладки прочность, определяемая по образцам кубикам, приготовленным из закладочной смеси в лаборатории закладочного комплекса в контрольные сроки твердения. Месторождение – естественное скопление в земной коре полезных ископаемых органического и неорганического происхождения (понятие геолого-географо-экономическое). Нормативная прочность закладки прочность на одноосное сжатие, при которой возможно ее безопасное обнажение горной выработкой заданных размеров в принятые проектом сроки (определяют расчетным способом). Околоствольный двор – совокупность камерных выработок, пройденных в районе ствола (штольни, уклона), предназначенных для обслуживания горных работ, приема и выдачи полезных ископаемых на поверхность (в нем размещаются дробильный комплекс, электроподстанции, вагонное и электровозное депо, камеры водоотлива, противопожарного оборудования и т. д.). Орт – горизонтальная горная выработка, пройденная вкрест простирания рудной залежи (предназначена для доставки руды, людей, материалов и проветривания рабочих забоев). Плотность закладочной смеси масса единицы объема закладочной смеси (количественно равна сумме удельных расходов ее компонентов). Поверхностный закладочный комплекс (ПЗК) совокупность сооружений и установленного в них оборудования, служащего для приготовления закладочных смесей. Полнота закладки выработанного пространства степень заполнения выработанного пространства закладкой, выраженная в процентах или долях единицы от его объема. Промышленные запасы – часть балансовых запасов, подлежащих излечению из недр. Устанавливаются при выполнении проектных работ.
Основные термины 9 Пустая порода – горные породы, окружающие месторождение (или включенные в него), которые не содержат полезных компонентов или содержат их в недостаточных для промышленного использования количествах. По промышленному назначению руды подразделяются на металлические и неметаллические. Металлические руды – черные (железо, титан, хром, марганец); легирующие (никель, кобальт, молибден, вольфрам); цветные (алюминий, медь, цинк, свинец, олово, ртуть); благородные (золото, серебро, платина, палладий); редкие и рассеянные (висмут, цирконий, ниобий, тантал, германий, галлит); редкоземельные (иттрий, цезий, семорий). Неметаллические полезные ископаемые – строительные горные породы (пески, глины, гранит, мрамор и т. д.), индустриальное сырье (алмазы, графит, слюда, драгоценные камни, кристаллы), химические и агрохимические (сера, флюорит, барит, апатит, фосфориты, калийные соли). По количеству полезных компонентов различают руды монометаллические (или мономинеральные), биметаллические и полиметаллические. Последние наиболее часто встречаются в природе рудных месторождений. По химико-минералогическому составу металлические руды делятся на руды самородных металлов (золото (Au), медь (Cu) и др.); сернистые (представлены сульфидными формами соединений цветных и редких металлов – халькопирит (CuFeS), галенит (PbS), сфалерит (ZnS) и др.); окисленные (представлены окислами, карбонатами и сульфатами многих черных, цветных и редких металлов – гематит (Fe2O3), касситерит (SnO2) и др.); силикатные (в них рудный минерал является силикатом или алюмосиликатом (берилл (Be3Al2), циркон (Zn SiO4) и др.)); смешанные (представлены смесью руд предыдущих основных типов). Руда – скопление природного минерального сырья, содержащего полезные компоненты в количестве, достаточном для их промышленного извлечения при современном состоянии технологии, техники и экономики. Рудная масса – смесь полезных ископаемых с породой, которая попадает в руды в процессе их выемки. Рудное тело (рудная залежь) – ограниченное со всех сторон естественное скопление руды, приуроченное к определенному структурногеологическому элементу или комбинации таких элементов. Рудоспуск – то же, что и породоспуск (для перепуска полезного ископаемого или пустой породы). Уклон – наклонная горная выработка, предназначенная для вскрытия части шахтного поля или подготовки отдельного его участка к очистной выемке, передвижения самоходной техники, людей, доставки руды и породы. Уклоны бывают капитальные и участковые.
Основные термины 10 Твердеющая закладка закладка, в процессе нахождения в выработанном пространстве приобретающая определенную прочность и образующая устойчивые боковые и горизонтальные (в кровле) обнажения. Твердеющая закладочная смесь смесь вяжущего, заполнителя и воды, которая в выработанном пространстве после твердения создает твердеющую закладку. Фактическая прочность закладки реальная прочность массива в каждый конкретный момент времени. Шахтный ствол – вертикальная или наклонная выработка, имеющая выход на земную поверхность и предназначенная для обслуживания подземных работ в пределах шахтного поля. Слепой ствол не имеет выхода на земную поверхность. Верхняя часть ствола – устье, нижняя (ниже уровня последнего горизонта) – зумпф. Главный ствол служит для подъема на поверхность полезных ископаемых, вспомогательный – для спуска, подъема людей, оборудования, материалов, вентиляции. Шахтное поле – месторождение или его часть, отрабатываемые одним предприятием (рудником, шахтой), входящие в границы горного отвода. Штольня – горизонтальная горная выработка, проведенная к месторождению с поверхности и служащая для тех же целей, что и шахтный ствол. Штрек – горизонтальная горная выработка, пройденная по простиранию залежи (по руде – рудный, по породе – полевой). В зависимости от назначения штреки бывают откаточные (доставочные), вентиляционные, закладочные, этажные и подэтажные. Шурф – вертикальная (редко наклонная) выработка, пройденная с поверхности и служащая для выполнения геологоразведочных и эксплуатационных работ. На действующих неглубоких рудниках шурфы используются для спуска оборудования, материалов и в качестве запасного выхода на поверхность.