Технологии горного направления

Разработка технологических регламентов на отработку месторождений подземным способом

ПРИМЕР: Технологический регламент на вскрытие и отработку рудных тел в этажах 830-1070 м и 1070-1310 м Гайского месторождения.

По технологическому регламенту разработано ТЭО (проект) на отработку глубоких горизонтов Гайского подземного рудника. При одновременной работе в двух ярусах производительность на подземным рудником составит 7,0 млн. тонн руды в год. За последние годы выполнены технологические регламенты для проектов на разработку месторождений: Юбилейное, Подольское, Сафьяновское, Новый Сибай, Ново-Учалинское, Озерное и др.

Разработка методик на проведение опытно-промышленных испытаний новых технологий

ПРИМЕР: Методика на проведение опытно-промышленных испытаний отработки запасов Северной выклинки в отметках 260- 300 м Учалинского месторождения.

В результате внедрения предложенных для опытно – промышленных испытаний (ОПИ) новых технологических вариантов камерной системы разработки с закладкой выработанного пространства на ОАО «Учалинском ГОК» только в 2011 году дополнительно добыто 540 тыс. тонн медно-цинковой руды.

Разработка методик ОПИ новых технологических вариантов отработки отдельных рудных тел позволяет горным предприятиям вести разработку сложных участков месторождений с минимальными потерями руды в недрах. Только за последние годы целый ряд методик ОПИ разработан для отработки месторождений Учалинское, Узельгинское, Молодежное, Гайское, Сибайское и др.

Технология отработки законтурных запасов руды в бортах Сибайского карьера.

Открытые горные работы в карьере завершены. Борта карьера поставлены в предельное положение. При этом в бортах карьера остались значительные запасы руды, отработка которых ограничивается необходимостью сохранения наклонного съезда и невозможностью транспортировки отбитой руды из чаши карьера. Разработана технология отработки законтурных запасов руды с сохранением устойчивости бортов карьера. Выемка руды осуществляется так называемыми рудными «прирезками» (открытыми камерами) вдоль борта карьера. Выпуск руды производится только из подземных выработок. Добыто около 280 тыс. тонн руды.

Районирование карьерного поля месторождения «Юбилейное» по наличию содержания серы для обеспечения безопасного ведения взрывных работ.

Данные исследования выполняются с целью повышения безопасности ведения взрывных работ на горных предприятиях. Работа заключается в предварительном составление погоризонтных планов распределения содержаний серы по данным опробования рудных интервалов эксплуатационных и разведочных скважин, что позволяет прогнозировать наиболее взрывоопасные участки на горизонтах, подготавливаемых к отработке.

Технология отработки придонных и прибортовых запасов разделительного рудного целика Молодёжного месторождения.

Отработка ведется в два этапа. Первый этап — отработка придонных запасов расположенных в рудном целике ниже дна карьера. Второй этап - отработка прибортовых запасов рудного целика в северо-восточном борту карьера. Выемка придонных запасов осуществляется единой камерой, с выходом очистного пространства этой камеры в карьер. Второй этап начинается с возведения вдоль рудной части борта карьера комбинированного целика из комбинации породная насыпь – твердеющая закладка. Формирование целика осуществляется в восходящем порядке «ступенями» высотой по 5 метров. Отработка прибортовых запасов ведется под пригрузкой комбинированного целика подэтажно-камерной системой разработки, с последующей закладкой камер твердеющей смесью. Предложенная технология отработки позволит безопасно, эффективно и с наименьшими потерями и разубоживанием добыть около 500 тыс. тонн руды из разделительного рудного целика Молодежного месторождения.

Технология камерной выемки запасов руды с подэтажной отбойкой и «шахматным порядком отработки» для глубоких горизонтов Гайского месторождения.

Разработанная технология камерной выемки запасов руды с подэтажной отбойкой и с шахматным порядком отработки позволит обеспечить безопасную и производительную (до 7,0 млн. тонн в год) отработку глубоких горизонтов месторождения с минимальными потерями и разубоживанием руды.

Технология отработки Озерного месторождения подэтажно-камерной системой разработки с восходящей выемкой запасов.

Технология подэтажно-камерной системой разработки с восходящей выемкой запасов позволит безопасно отработать месторождение Озерное с производительностью 400–500 тыс. тонн в год и значительной экономией материалов на производство закладочных работ.

Оценка сейсмического воздействия на законтурный массив Юбилейного карьера после предварительного щелеобразования.

С приближением места производства взрывных работ к предельному контуру карьера Юбилейного, для обеспечения устойчивости Юго-Западного борта карьера предусматривается применение специальной технологии БВР, позволяющей максимально уменьшить остаточные деформации горных пород за предельным контуром. Инструментальные сейсмометрические наблюдения проводились для оценки сейсмического воздействия при взрывных работах на Юго-Западный борт Юбилейного карьера. Для определения эффективности предварительного щелеобразования и оценки уровня воздействия взрывных работ на законтурный массив Юго-Западного борта, при производстве замеров, сейсморегистраторы Уран-Интелекон были установлены в зоне отсутствия контурной щели, и непосредственно за контурной щелью.

По результатам проведенных сейсмометрических исследований установлено, что фактические скорости сейсмических колебаний, при ведении взрывных работ, не превышают допустимую скорость 9,3 см/с, как за зоной предварительного щелеобразования, так и вне этой зоны. За зоной предварительного щелеобразования отмечено резкое снижение сейсмического воздействия на массив и подтверждена эффективность предварительного щелеобразования:

На основании приведенных выше исследований, для обеспечения общей устойчивости бортов Юбилейного карьера и предотвращения накопления остаточных деформаций массивов, при ведении взрывных работ, рекомендовано: в зонах слабоустойчивых пород и особо охраняемых участков проводить контурное взрывание методом предварительного щелеобразования.

Камерная система разработки с расположением камер ромбической формы в «шахматном» порядке и закладкой выработанного проастранства.

Вариант нисходящей выемки руды камерной системы разработки с расположением камер ромбической формы в «шахматном» порядке разработан для отработки запасов рудника «Айхал» АК «АЛРОСА» с учетом конкретных горно-геологических условий. Прилегающие к очистному пространству рудные блоки при неблагоприятной (естественной) трещиноватости и слабых прочностных свойствах под воздействием собственного веса отслаиваются в очистную камеру. Образуется камера своей формой близкая к эллиптической.

Устойчивая высота вертикальной стенки, представленной кимберлитом, по опыту ведения горных работ на руднике составляет 5 – 6 метров, при наклоне обнажения под углом 75° и угле внутреннего трения кимберлитов равном 25 градусам, устойчивая высота обнажения увеличивается до 9-10 метров.

В связи с этим следующим этапом развития «шахматной» выемки запасов для условий рудника «Айхал» стало формирование камер ромбовидной формы. При этом высота наклонного обнажения рудного массива уже на данной стадии горных работ (до проверки расчётов на практике) увеличена до 9 метров, а общая высота камер до 18 м.

В верхней части камеры формируются крутонаклонные (под углом 750) стенки, а так же горизонтальное обнажение закладочного массива с пролётом около 5 метров. Устойчивость этих обнажений закладочного массива в верхней части очистного пространства камеры не вызывает опасений, так как геометрические параметры камер, а так же взаимное расположение закладки в трёх вышележащих заложенных камерах, примыкающих к очистному пространству формируют замковую конструкцию, в которой практически исключаются сдвиговые и срезающие деформации. Закладочный массив в этих трёх камерах в целом может быть представлен как арочная конструкция, работающая на сжатие под воздействием веса вышерасположенного закладочного массива. По предварительным расчётам в данных условиях при прочности закладки не менее 3 МПа обеспечивается устойчивость закладочного массива и безопасность производства работ.

Прогнозное математическое моделирование напряжённо-деформированного состояния массива горных пород

Основным критерием при определении оптимального порядка выемки камерных запасов является изменение напряжённо-деформированного состояния (НДС) массива в процессе ведения горных работ. Применение математического моделирования изменения НДС массива позволяет решить данную задачу.

Одним из таких примеров может служить выполненное математическое моделирование различных схем отработки запасов руды северного фланга пятого рудного тела, расположенного в верхнем ярусе Узельгинского месторождения в этаже 200/140м.

В математическую модель были заложены физико-механические свойства вмещающих пород и руд Узельгинского месторождения. По результатам проведённого математического моделирования камерно-целикового порядка сделан вывод, что рассмотренные схемы 1-2-3-1 и 1-2-1 могут быть признаны полностью удовлетворительными. Исходя из критерия оценки двух сравниваемых вариантов, более безопасным с точки зрения управления горным давлением, является двухстадийная очередность выемки камер по схеме 1-2-1.

Геомеханическая классификация устойчивости массива при выборе крепи выработок

В геомеханической классификации рудного массива и вмещающих пород месторождения использован рейтинговый критерий устойчивости массива (RMR), разработанный профессором З.Т. Бенявски. В данной классификации предложено при оценке устойчивости руд и вмещающих пород учитывать такие геомеханические и технологические факторы как: напряженно-деформированное состояние массива при ведении очистных работ; сейсмическое действие массовых взрывов при ведении очистных работ. В работе отражены основные решения вопроса по снижению показателя устойчивости массива (RMR) в зависимости от влияния внешних условий, таких как буровзрывные работы, выветривание горных пород, изменения напряжений под влиянием очистных работ и качество обнаженной поверхности пройденной выработки. Итог - определение вида и конструкции крепи для подготовительных и нарезных в зависимости от класса горного массива по методике разработанной Бартоном.

Разработка руководства по креплению и поддержанию капитальных, подготовительных и очистных выработок

После изучения инженерно-геологических условий месторождения дают оценку устойчивости горного массива. Оценку проводят в два этапа: предварительная оценка на стадии проектирования проходки и окончательная оценка на стадии осуществления проходки выработок. По условиям устойчивости массива горных пород производят выбор вида и конструкции крепи для капитальных, подготовительных и очистных выработок. Затем, для каждой выработки и их сопряжений составляется паспорт крепления и управления кровлей. Все работы по проектированию крепей, составлению паспортов крепления и производству работ по креплению подземных горных выработок осуществляются в соответствии с требованиями ЕПБ.

Разработка технологических регламентов закладочных комплексов для отработки месторождений подземным способом

В регламенте разрабатываются и выбираются:

• Технология и оборудование для подачи исходных материалов в технологический процесс приготовления смесей;
• Технология и оборудование для приготовления закладочных смесей;
• Просчет материальных потоков исходных материалов применительно к различным составам закладочных смесей, на основе этого рекомендации по дозирующей аппаратуре;
• Технология подачи готовой смеси к закладочной скважине, в том числе устройство, позволяющее переключаться с закладки одной камеры на другую без остановки, обеспечивающее непрерывную работу комплекса в течение нескольких суток;
• Технологическая схема цепи аппаратов, позволяющая готовить смесь на основе различных исходных компонентов, а также при их одновременном использовании с различным соотношением друг к другу.

Пастовые закладочные смеси для закладки выработанного пространства

Разработаны составы пастовых закладочных смесей на основе хвостов обогащения и комбинации хвосты + щебень (фракция —20 мм). Установлено, что прочности пастовых смесей в 1,3-1,5 раза больше, чем у литых смесей аналогичного состава. Прошли испытания составы пастовых смесей полностью исключающих водоотдачу смеси. Ввод в состав закладки на основе хвостов крупного материала в количестве 30% и 50% от веса заполнителя позволял увеличить прочность в среднем на 25%.

Технология использования хвостов обогащения для закладки выработанного пространства

В связи с ограниченной возможностью складирования хвостов обогащения фабрики проводятся исследования по изысканию методов их утилизации. Утилизация хвостов обогащения в составе закладочной смеси является одним из путей частичного решения проблемы размещения отходов производства. Разработанные составы закладочных смесей с использованием в качестве заполнителя хвостов обогащения ОФ Учалинского ГОКа прошли промышленные испытания на рудниках комбината. Результаты испытаний показали возможность и целесообразность использования хвостов обогащения для закладки выработанного пространства. Затраты на производство закладочных смесей снижены на 12%.

Технология отстройки нерабочего борта карьера

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при открытой разработке месторождений полезных ископаемых. Цель изобретения заключается в сокращении горноподготовительных и вскрышных работ и увеличении числа примыканий предохранительных берм к транспортному съезду.

Поставленная цель достигается тем, что в способе отстройки нерабочего борта карьера, включающем сооружение транспортного съезда, горизонтальных и наклонных предохранительных берм, наклонные предохранительные бермы отстраивают в местах их примыкания к транспортному съезду, а уклон наклонных предохранительных берм ограничивают в соответствии с техническими характеристиками машин и механизмов, применяемых для очистки берм от осыпей.

Результат внедрения:

• Уменьшение объемов горноподготовительных работ за счет сокращения наклонных берм в общем объеме берм при формировании нерабочего борта карьера;
• Уменьшение объемов вскрышных работ за счет замены горизонтальных берм на наклонные на участках примыкания к транспортному съезду.

Разработка проектов наблюдений за деформациями бортов карьеров и сдвижением земной поверхности

Проекты наблюдений необходимы для контроля процессов деформирования бортов карьеров и земной поверхности при открытом и подземном способе добычи полезных ископаемых.

Мониторинг позволяет обеспечить своевременность разработки мероприятий по обеспечению устойчивости бортов карьеров, предупреждать о возникающих деформациях, вести корректировку углов откосов в зависимости от изменяющейся горно-геологической обстановки, как в процессе ведения горных работ, так и при достижении карьером предельного контура и постановки бортов в предельное положение.

При подземном способе отработки месторождений инструментальные наблюдения позволяют отслеживать влияние отработки на подземные выработки и земную поверхность, а также предупреждать об опасных для подземных и наземных объектов деформациях. Наблюдательные станции закладываются в виде системы опорных и рабочих реперов, которые располагаются на земной поверхности, в толще горных пород и в конструктивных элементах зданий и сооружений (специальные наблюдательные станции).

Технология определения максимальных углов наклона бортов карьеров

Суть технологии в многовариантной оценке устойчивости бортов карьеров с учетом всех факторов с детализацией до отдельного уступа.

Область применения: стадия проектирования горных работ, эксплуатация карьеров, оценка возможности выемки законтурных запасов, расконсервация карьеров. Объекты исследований: в мире — Чили, Монголия, Ангола; по СНГ — Блявинский, Сибайский, Бурибаевский, Учалинский, Гайский, Акжальский, Загликский, Тасеевский ГОКи и др.

Результат: увеличение проектных углов карьеров при обеспечении безопасности горного производства с вовлечением дополнительного объема полезных ископаемых и уменьшении вскрышных работ, выемка законтурных запасов, возобновление работ на законсервированных карьерах.

Результат: увеличение проектных углов карьеров при обеспечении безопасности горного производства с вовлечением дополнительного объема полезных ископаемых и уменьшении вскрышных работ, выемка законтурных запасов, возобновленТехнология лазерного сканирования промышленных и гражданских объектов

Технология лазерного сканирования промышленных и гражданских объектов

Технология наземного лазерного сканирования заключается в измерении расстояний до большого количества точек, расположенных на снимаемом объекте. Измерения происходят со скоростью до 122 000 точек в секунду. В результате сканирования практически мгновенно снимаются координаты десятков тысяч точек, расположенных на сканируемом объекте. Для этого не нужны непосредственный доступ к объекту и отражатели, а необходима прямая видимость.

Применение методики на Сибайском, Учалинском и Юбилейном карьерах позволило провести объемный анализ деформационных процессов в бортах карьеров.

Область применения:

• Высокодетализированная съемка опасных и недоступных объектов;
• Лазерное сканирование местности;
• Сохранение архитектурного наследия;
• Детальное обследование фактических параметров уступов и бортов карьеров;
• Тоннельная съемка;
• Архитектурная съемка, обследование зданий и сооружений;
• Мониторинг состояния промышленных и гражданских объектов;
• Обеспечение маркшейдерских работ;
• Съемка линий ЛЭП и линейных объектов.

Результат: высокодетальная трехмерная компьютерная модель миллиметровой точности.
Технология безотражательных наблюдений за деформирующимися участками бортов карьеров опробована в промышленных условиях на Сибайском, Учалинском, Юбилейном и Султановском карьерах. Внедрение высокопроизводительного сканера Riegl VZ-1000, позволило создать высокодетальную модель Екатеринбургского цирка.

Технология формирования нерабочего борта карьера в глинистых породах

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке открытым способом обводненных месторождений полезных ископаемых.

Способ включает отработку приконтурной полосы наклонными слоями, формирование водоотводящих сооружений и засыпку создаваемого нерабочего уступа между смежными горизонтами внутренним отвалом скальных пород.

Использование способа позволяет увеличить устойчивость откосов уступов и бортов карьера за счет сокращения разупрочняющего воздействия воды на глинистые породы и улучшить условия работы горнодобывающих машин и оборудования.

Новизна и практическое значение изобретения заключается в повышении устойчивости откосов глинистых пород за счет скальной пригрузки и интенсификации сброса воды с берм в систему карьерного водоотлива.

Изобретение внедрено на карьере «Юбилейный» (республика Башкортостан) и может использоваться на многих других.

Результат внедрения: уменьшение вскрышных пород при обеспечении безопасности горных работ.

Методика безотражательных наблюдений за деформирующимися участками бортов карьеров и отвалов

Суть наблюдений сводится к координатной привязке и сканировании участка исследований (зоны деформаций) с достаточной для обеспечения адекватности моделирования плотностью наблюдений. Периодичность сканирования определяется исходя из стадии деформационных процессов. По результатам каждой серии сканирования рассчитывается трехмерная модель исследуемого участка. Поскольку координаты участка известны, при совмещении моделей нескольких серий наблюдений можно проследить динамику развития оползневых процессов. Для наглядности выбирается несколько параллельных смещению профильных линий, по которым оценивается скорости и величины смещений. Кроме того по результатам моделирования рассчитывается объем (м3) деформаций между исходной серией и последующими наблюдениями.

Применение методов лазерного сканирования является одним из наиболее эффективных и безопасных способов проведения инструментальных наблюдений на деформирующихся участках бортов карьеров и отвалов.