Разработка и внедрение технологии твердеющей закладки при освоении обширных пологопадающих месторождений высокоценных руд в условиях Крайнего Севера тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.15.11, доктор технических наук в форме науч. докл. Кравченко, Владимир Трофимович

• Кравченко, Владимир Трофимович
• доктор технических наук в форме науч. докл.
• 1998

Заключение диссертации по теме «Физические процессы горного производства», Кравченко, Владимир Трофимович

Заключение

В диссертации изложены научно-обоснованные технические и технологические решения, внедрение которых вносит значительный вклад в ускорение научно-технического прогресса, имеющие важное народно-хозяйственное значение и представляющие собой разработку новой технологии закладочных работ при выемке мощных пологопадающих месторождений, основанную на использовании природных и техногенных ресурсов для приготовления новых вяжущих и составов твердеющей закладки» ее подачу на большие глубины и расстояния, обеспечивающую требуемые физико-механические свойства закладочного массива, наиболее полно отвечающую горно-техническим условиям разработки пологопадающих месторождений, климатическим и географическим условиям Крайнего Севера и значительно повышающую. технико-экономические показатели горна-го производства.

1. Установлены зависимости активности гидравлических минеральных новобразований на основе местных, природных материалов и отходов горно-металлургического производства от соотношения компонентов и использования доли клинкерсо-держащих катализаторов, позволившие разработать новые экономичные низкомарочные вяжущие, обеспечивающие в составах твердеющих смесей с определенными заполнителями необходимые физико-механические свойства закладочного массива. Применение этих вяжущих в составах твердеющей закладки обеспечило многократное сокращение потребления дефицитного и дорогостоящего цемента, позволило избежать капиталоемкого строительства мощностей по его производству на месте или его завоз в объеме до 1,5 млн.т в год речным (морским) путем в навигационный период, исключить создание специальных складских помещений и дополнительные транспортные расходы.

2. Разработана методика оценки транспортабельности твердеющих смесей, позволяющая определять их реологические свойства в зависимости от применяемых составов, водовяжуще-го отношения, начальной температуры смеси и времени ее транспортирования и производить расчеты параметров самотечного и самотечно-пневматического транспортирования по трубам твердеющей закладки, осуществлять ее подачу на глубину до 1,2 км с центральнорасположенного на шахтном поле закладочного комплекса на расстояния до 3,5 км, исключить, в противном случае, строительство дополнительных закладочных мощностей, бурение скважин (стволов) и создание другой промышленной инфраструктуры.

3. Установлены зависимости физико-механических и структурных свойств закладочного массива (обусловленных составом твердеющей смеси, ее реологическими свойствами и условиями твердения) от технологических параметров его возведения способ и режим подачи, интенсивность закладки, длина и углы растекания смеси и др.), учет и соблюдение которых, обеспечивает наибольшую однородность закладки.

Разработана номограмма для определения параметров формирования закладочного массива в зависимости от углов и длины растекания смеси, ее подвижности и интенсивности производства закладки.

4. Установлены зависимости экзотермического разшрева и тепловыделения закладочных массивов от технологических и пространственно-временных факторов, влияние температурного и теплового воздействия на окислительные процессы в сульфидных рудах^ прочностные свойства закладочного массива и рудничную атмосферу, позволившие производить учет и регулирование этими процессами и снизить их негативные последствия за счет: применения разработанных низкоэкзотермичных вяжущих, технологического регулирования начальной температуры смеси (не более 15°С) и применения систем разработки, исключающих магазинирование сульфидных руд в очистном пространстве.

5. Разработан способ дистанционного контроля заполнения выработанного пространства, основанный на принципе создания твердеющей смесью электрической цепи между контактами уровнемера, погруженными в смесь, сопротивление которой на 1-2 порядка ниже, чем между контактами, последней, не замкнутыми и позволяющий по углам растекания смеси между установленными уровнемерами и данными маркшейдерской съемки кровли определять расположение, форму и величину пустот и своевременно производить по скважинам их дозакладку до отработки вторичных камер (слоев).

6. Впервые в отечественной практике разработана технология мокрого помола клинкера, используемого в качестве катализатора твердения многокомпонентных вяжущих для составов твердеющих смесей, позволяющая использовать помольные мощности закладочных комплексов, исключить применение цемента, и за счет разницы в стоимости цемента и клинкера снизить себестоимость твердеющей закладки.

7. Разработана и внедрена технология возведения закладочного массива дифференцированной прочности с заданными деформационными свойствами, позволяющая снизить усредненно по мощности возводимого массива расход вяжущего до 40 кг/м3, подработку и разубоживание закладкой руды на 25-30% (при производстве БВР и погрузочно-транспоргных операций).

8. Разработан новый способ приготовления твердеющих смесей в одно- и двухкамерных шаровых мельницах в открытом цикле, основанный на совместном мокром помоле дозированных компонентов вяжущего и заполнителя и позволяющий:

- осуществлять в одном агрегате функции измельчения и перемешивания;

- изменять фракционный состав компонентов, особенно, граншлака, из мономерного грансостава в растянутый диапазон;

- обеспечивать гранулометрический состав смеси максимальной плотности по твердому с постоянной консистенцией с влажностью 24-27%;

- обеспечивать дополнительную механическую и химическую активацию продуктов диспергации, особенно, компонентов вяжущего;

- обеспечивать получение гомогенных, устойчивых к расслоению смесей, обладающих пониженным предельным напряжением сдвигу и вязкостью, практически исключающих аварийные ситуации при транспортировке смесей и обеспечивающих хорошее растекание в выработанном пространстве, однородность закладочного массива и его необходимую прочность и плотность.

9. На основе дифференциации механизма взаимодействия закладочного массива с вмещающими породами разработана методика определения нормативной прочности твердеющей закладки для камерно-целиковых и сплошных слоевых систем разработки, применение которой позволило снизить требования к нормативной прочности в 3-4 раза по сравнению с проектными.

10. На основе результатов исследований и разработки нового способа совместного приготовления вяжущих и твердеющих смесей в шаровых мельницах создан закладочный комплекс нового технического уровня, позволяющий втрое уменьшить капвложения, снизить численность персонала и эксплуатационные расходы, по сравнению с традиционными технологическими схемами аналогичной мощности, резко повысить надежность технологии приготовления и трубопроводного транспорта смесей, в целом, технологии закладочных работ.

11. На основании разработок, изложенных в диссертации, на рудниках Норильского горно-металлургического комбината осуществлена реконструкция закладочных комплексов и построен комплекс нового типа, в основу которых положен новый способ совместного приготовления вяжущих и твердеющих смесей (на основе местных материалов и отходов производства) в шаровых мельницах в мокром режиме. Годовой объем производства более 3 млн.м3 в год, обеспечивается подача закладки на глубину до 1,2 км и на расстояния до 3,5 км.

Сокращены финансовые, материальные и эксплуатационные затраты на производство закладочных работ: экономия цемента составила более 500 тыс.т, а фактический экономический эффект от внедрения результатов исследований составил более 30 млн.руб (цены 1990г).

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Самотечно-пневматическая закладка рудника "Маяк" //Цветная металлургия. - № 16, 1967, с.4-6 (соавторы Кравченко В.П., Королев В.Ф.).

2. Повышение прочности бетонной закладки на руднике "Маяк" //Цветная металлургия. - N° 22, 1967, с.6-9 (соавторы Кравченко В.П., Великосельский O.JI., Колегов A.A.).

3. Контроль полноты заполнения камер твердеющей закладкой //Горный журнал. - № 4, 1966, с.41-42

4. Контроль температурного режима твердения бетонных целиков на руднике "Маяк" //Цветная металлургия. - № 15, 1968, с.14-15

5. Закладка камер песчано-цементным раствором на руднике "Маяк" //Горный журнал. - № 7, 1968, с.30-31 (соавтор Кравченко В.П.)

6. Температурный режим твердения искусственных целиков //Горный журнал. - № 11. 1968, с.38-39

7. Буровзрывные работы при выемке камер между бетонными целиками //Цветная металлургия. - № 6. 1969. с.8-9 (соавторы Смирнов A.A., Дудкин Н.К., Кравченко В.П.).

8. Закладка выработанного пространства через скважины большого диаметра //Горный журнал. - № 6, 1969, с.30-32 ( соавторы Хасдан М.Б., Пилюгин Ю.С., Кравченко В.П.).

9. Освоение технологии закладки выработанного пространства на руднике "Маяк" //Цветная металлургия. - № 5, 1970, с.8-12 (соавторы Кравченко В.П., Иванов В.К. и др.).

10. Нормативная прочность бетона для закладки и опенка прочностных свойств искусственных целиков //Горный журнал. - № 6, 1970, с. 30-34 (соавторы Палий В .Д., Колегов A.A., Кравченко В.П.).

11. Методика оценки транспортабельности твердеющих закладочных смесей //Горный журнал, Изв. ВУЗов. - № 9, 1970, с.37-41 (соавторы Кравченко В.П., Штсрнбск Э.О.).

12. Влияние температурного режима твердения закладочных массивов на окислительные процессы сульфидных руд //Сб. "Исследование технологии и определение параметров разработки рудных месторождений". - М.: ИФЗ АН СССР, 1971, с.77-83 (соавторы Бронников Д.М., Кириченко Г.С.).

13. Перспективы применения гидроопалубки на рудниках Талнахского месторождения //Сб. научных трудов, № 8, Норильск, 1970, с.198-203 (соавторы Скуба В.Н., Иванов О.Н., Смирнов A.A.).

14. Транспортирование твердеющей закладки на большие расстояния //Горный журнал. - № 10, 1971. с.31-33 (соавторы Кравченко В.П., Вяткин А.П.).

15. Разработка технологии закладки выработанного пространства //Сб. "Вопросы совершенствования горной технологии и механизации на глубоких горизонтах Талнахского и Октябрьского месторождений". - Л.: Гипроникель, 1971, с.63-69 (соавторы Рубцов В.А., Студзинский С.А., Вяткин А.Л. и др.).

16. Рациональная организация закладочного хозяйства на рудниках Норильского комбината //Сб. "Вопросы совершенствования горной технологии и механизации на глубоких горизонтах Талнахского и Октябрьского месторождений". - Л.: Гипроникель, 1971, с.151-157 (соавторы Штсрнбск Э.О. Малетин Л.В.).

17. Исследование формирования и несущей способности искусственных опор при разработке пологопадающих залежей системами с закладкой //Брошюра. М., ИФЗ АН СССР, 1972,

44 с. (соавторы Бронников Д.М., Кириченко Г.С., Колегов

A. А.).

18. Исследование основных вопросов самоггечно-пневматического транспорта и эффективности твердеющей закладки //Сб. "Вопросы повышения эффективности разработки месторождений полезных ископаемых". - Т.266, Новочеркасск,

1972, с.23-38 (соавторы Кравченко В.П., Вяткин А.П., Студзин-ский С.А. и др.).

19. Эксплуатация закладочных трубопроводов на рудниках Талнахского месторождения //Цветная металлургия. - № 19,

1973, с.12-16 (соавторы Кравченко В.П., Малетин Л.В., Штерн-бек Э.О).

20. Исследование экзотермических процессов в твердеющих закладочных массивах //Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых, № 1, 1974, с.28-32 (соавторы Кравченко В.П., Штернбек Э.О.).

21. Применение закладочных смесей на основе природного ангидрита на руднике "Маяк" //Цветная металлургия. - № 21,

1974, с.20-22. (соавторы Кравченко В.П., Штернбек Э.О.).

22. Применение никелевых шлаков для приготовления закладочных смесей //Горный журнал. - № 2, 1974, с.38-39 (соавторы Чалый Л.В., Штернбек Э.О.).

23. Состояние и перспективы совершенствования технологии закладки выработанного пространства твердеющими смесями на рудниках Норильского комбината //Сб. "Совершенствование технологических процессов на предприятиях цветной металлургии Красноярского края". Материалы конференции. - Красноярск, 1974, с.1-2 (соавторы Малетин Л.В., Григорьянц ЭА, Горбачев В.Г. и др.).

24. Технологическая инструкция по применению камерно-целиковой системы разработки на рудниках Талнахского месторождения //Норильск. НГМК, 1974, 34 с. (соавторы Кириченко Г.С., Палий В.Д. и др.).

25. Экзотермия твердеющих закладочных смесей //Кн. "Применение твердеющей закладки при разработке рудных месторождений". -М.: Недра, 1974, с.92-97 (соавторы Кравченко

B.П., Куликов В.В.).

26. Тепловые процессы при формировании искусственных целиков//Кн. "Применение твердеющей закладки при разработке рудных месторождений". - М.: Недра, 1974, с.132-142 (соавторы Кравченко В.П., Куликов В.В.).

27. Выбор эффективных составов закладочных смесей для условий разработки Талнахского месторождения //Кн. "Применение твердеющей закладки при разработке рудных месторождений".- М.: Недра, 1974, с.78-92 (соавторы Кравченко В.П., Куликов В.В.).

28. Основные направления совершенствования закладочных работ на рудниках Норильского ГМК //Горный журнал, № 8, 1975, с.8-9 (соавторы Григорьянц Э.А., Мохов А.И. и др.).

29. Методические указания по определению нормативной прочности твердеющей закладки и оценке прочностных свойств искусственных массивов. - Ленинград: ВНИМИ, 1975, 39 с. (соавторы Палий В.Д., Смелянский Е.С., Малетин Л.В.).

30. Технологическая инструкция по производству закладочных работ на рудниках Норильского комбината. - Норильск: НГМК, 1975, 32 с. (соавторы Штернбек Э.О., Малетин Л.В., Палий В.Д.).

31. Технологическая инструкция по применению сплошной системы разработки слоями снизу вверх с твердеющей закладкой и использованием самоходного оборудования на руднике "Комсомольский". - Норильск: НГМК, 1976, 54с. (соавторы Палий В.Д., Мезенцев К.Т., Малетин Л.В. и др.).

32. Приборы и методика определения параметров транспорта монолитной закладки по трубопроводам //Сб. "Подземная разработка мощных рудных месторождений". - Свердловск: УПИ, вып.6, 1976, с.132-138 (соавторы Вяткин А.П., Иванцов Л.М.).

33. Тепловыделение твердеющей закладки при разработке сульфидных руд //Сб. "Разработка месторождений полезных ископаемых и рациональное использование природных ресурсов".- Новочеркасск: НПИ, 1977. с.99-103

34. Армировка искусственной кровли при нисходящей и хмм&хннрсзанкой слоевой выемке //Сб. "Добыча и переработка руд цветных металлов". - Норильск: НВИ, 1978. с.28-31 (соавторы Малетин Д.В., Журавель М.О., Старухин В.И.).

35. Устройства для изучения тепловых процессов в твердеющей закладке //Сб. "Добыча руд и охрана природы".- Новочеркасск: НПИ. 1978. с. 104-110 (соавторы Штернбек Э.О., Кравченко В.П.).

36. Промышленные испытания способов изоляции выработок от закладки //Сб. "Добыча и переработка руд цветных металлов". -Норильск: НВИ, 1979, с.46-49 (соавторы Малетин JI.B., Карпов А.Т. Журавель М.О.).

37. Технологическая инструкция по применению сплошной системы разработки с нисходящим и комбинированным порядками выемки слоев с твердеющей закладкой на рудниках Норильского ГМК. - Норильск: НГМК, 1980. 57 с. (соавторы Палий В.Д., Рева В.Н. и др.).

38. Методические указания по управлению горным давлением при сплошных слоевых и камерных системах разработки с твердеющей закладкой на рудниках Норильского ГМК. - Ленинград: ВНИМИ, 1981, 96 с. (соавторы Палий В.Д., Рева В.Н. и др.).

39. Технологическая инструкция по производству закладочных работ на рудниках Норильского комбината. - Норильск: НГМК, 1981, 41 с. (соавторы Малетин Л.В., Палий В.Д. и др.).

40. Безопасный способ ликвидаций аварий на закладочных трубопроводах //Бюл. "Безопасность труда в промышленности. - № 10, 1982, с.12-15 (соавторы Байконуров O.A., Мельников В.А., Малетин Л.В.).

41. Определение нормативной прочности твердеющей закладки. - Горный журнал, № 3, 1983, с.25-28 (соавторы Палий В.Д., Смелянский Е.С.)

42. Влияние горно-геомеханических факторов на выбор вариантов систем разработки и параметров на рудниках Талкаха //Сб. "Геомеханическое обоснование технологических решений при разработке руд подземным способом. - Новосибирск: ИГД СО АН СССР, 1984, с.41-46 (соавторы Палий В.Д., Смелянский Е.С. и др.).

43. Технологическая инструкция по производству закладочных работ на комбинате "Ачполиметалл". - Ленинград: ВНИМИ, 1986, 32 с. (соавторы Орлов Ю.Д., Гердт В.К., Севастьянов Б.Н.)

44. Состояние и развитие технологии закладочных работ на рудниках Норильского комбината //Цветная металлургия. - № 6, 1986, с.7-12. (соавторы Малетин Л.В., Мохов А.И., Горбачев В.Г.).

45. Перспективы развития технологии подземной добычи с закладкой //Сб. "Изыскание эффективной и безопасной технологии добычи руд на больших глубинах. - М.: ИПКОН АН СССР, 1987, сЛ 18-123

46. Устойчивость закладочного массива в конструктивных элементах систем разработки //Сб. "Научные проблемы разработки твердых полезных ископаемых". - М.: ИПКОН РАН, 1993, с.99-111 (соавторы Малетин Л.В., Семенов A.B.).

47. Тепловой режим глубоких рудников. - М.: Недра, 1993, 159 с. (соавтор Шувалов Ю.В.).

48. Руководство по определению нормативной прочности твердеющей закладки на рудниках цветной металлургии. - СПБ: ВНИМИ, 1993, 40 с. (соавторы Смелянский Е.С., Палий В.Д., Трофимов И.М.).

49. Выемка целиков на отработанных рудных месторождениях. - М.: Недра, 1993, 240 с. (соавторы Битимбаев М.Ж., Бекба-ев С.М., Гердт В.К. и др.).

50. А/с № 316856 "Вяжущее для закладочного материала" //соавторы: Гертман Л.К., Миняев Б.К., Рублев В.А. и др., 1971.

51. А/с № 454185 "Вяжущее" (соавторы Штернбек Э.О., Чалый Л.В., Елясов В.И.), 1974.

52. А/с № 605001 "Способ выемки полезного ископаемого с закладкой выработанного пространства (соавторы Смирнов A.A., Иванов В.К., Федоров В.Л. и др.), 1978.

53. А/с № 863886 "Способ возведения перемычки" (соавторы Байконуром O.A., Мельников В.А., Малетин Л.В. и др.), 1981.

54. А/с № 883522 "Способ возведения шахтных перемычек" (соавторы Река В.Н., Афанасьев Ю.С., Палий В.Д. и др.), 1981.

55. А/с М? 909180 "Способ охраны выработок" (соавторы Афанасьев Ю.С., Великосельский О.Л., Палий В.Д. и др.), 1981.

56. А/с № 956793 "Способ разработки мощных рудных зале-жей"(соавторы Антонов A.A., Афанасьев Ю.С., Пащенко A.B. и др.), 1982.

57. А/с № 928011 "Способ разработки мощных пол отпадающих залежей" (соавторы Афанасьев Ю.С., Палий В.Д., Смелянский Е.С. и др.), 1982.

58. А/с № 1051275 "Способ определения максимального главного нормального напряжения в закладочном массиве" соавторы Смелянский Е.С., Палий В.Д., Афанасьев Ю.С.) 1983.

59. Опыт регулирования теплового режима рудников Севера. - Бр. М.: ЦНИИцветмет, 1987, вып.2, 44 с. (соавторы Шувалов Ю.В., Смирнов Ю.С., Бобровников В.Н.).

60. Контроль за температурным режимом твердения закладочных смесей //Кн. "Применение твердеющей закладки при разработке рудных месторождений. - М.: Недра. 1974, с. 132-134 (соавторы Кравченко В.П., Куликов В.В.).

61. Влияние экзотермических процессов на окисление сульфидных руд //Кн. "Применение твердеющей закладки при разработке рудных месторождений. - М.: Недра, 1974, с.138-142 (соавторы Кравченко В.П., Куликов В.В.).