Разработка комбинированной геотехнологии выемки запасов в основании бортов карьеров: На примере медноколчеданных месторождений Урала тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.15.02, кандидат технических наук Зинуров, Анвар Вакильевич

• Зинуров, Анвар Вакильевич
• кандидат технических наук
• 1999

Оглавление диссертации кандидат технических наук Зинуров, Анвар Вакильевич

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

3.1. Результаты инструментальных замеров параметров полей напряжений в

прикарьерных массивах исследуемых месторождений

3.2. Методика оценки напряжённо-деформированного состояния прикарьерного массива

3.3. Изучение закономерностей формирования поля напряжений

в прибортовом массиве

3.4. Исследование влияния геометрических параметров карьера

на напряжённо-деформированное состояние массива

3.5. Интегральная оценка влияния природных и горнотехнических факторов на устойчивость прибортового массива

Выводы

Глава 4. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ РАСЧЁТА ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕМЕНТОВ ГОРНОЙ КОНСТРУКЦИИ И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕХНОЛОПТЧЕСКИХ РЕИШНИЙ

4.1. Методика оценки устойчивости подрабатываемого борта карьера

4.2. Методика расчёта параметров элементов систем разработки

4.2.1. Общие положения обоснования параметров систем разработки

4.2.2. Обоснование длины подработки и ширины опорных целиков

4.2.3. Расчёт параметров крепления массива тросовыми анкерами

4.2.4. Определение высоты пригрузки

4.3. Методика оценки экономической эффективности технологии освоения запасов

4.4. Сопоставимая оценка эффективности технологических схем

4.5. Рекомендации по технологии отработки прибортовых запасов Учалинского и Сибайского карьеров

Выводы

Заключение

Список использованных источников

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка комбинированной геотехнологии выемки запасов в основании бортов карьеров: На примере медноколчеданных месторождений Урала»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы.

Медноколчеданным месторождениям Урала принадлежит ведущее место в сырьевом балансе цветной металлургии России. Крутое и наклонное падение залежей на глубину 500м и более определяют применение открыто-подземного способа разработки.

При выемке запасов открытым способом за предельными контурами в основании карьера практически всегда остаются запасы полезных ископаемых. Значительная их часть для медноколчеданных месторождений Урала, 15-20% от общего количества балансовых запасов, залегает в основании бортов в виде так называемых рудных треугольников. Освоение этих запасов, особенно при разработке ценных руд, имеет существенное экономическое значение для горнодобывающих предприятий.

Анализ отечественного и зарубежного опыта разработки показал, что выемка прибортовых запасов осуществляется системами разработки с обрушением руды, реже с закладкой и открытым очистным пространством. При этом всегда отработка запасов в бортах, непосредственно прилегающих к контуру карьера сопряжена с повышенными потерями руды, низкой интенсивностью выемки и повышенными эксплуатационными расходами. Малая ширина берм при предельном положении контура карьера не позволяет обеспечить технологического сочетания элементов открытых и подземных горных работ на стадии очистной выемки запасов в основании бортов.. Отсутствие технологических решений, обеспечивающих эффективную выемку запасов в основании бортов, объясняется в первую очередь сложностью решения геомеханических задач.

Рудные треугольники расположены в призме упора бортов, преимущественно глубоких карьеров, где наиболее сильно проявляется действие гравитационных и тектонических сил. Поэтому выемка их сопряжена с нарушением

сложившегося равновесия в массиве борта близком к предельному состоянию, а конструктивные элементы систем разработки находятся в сложных условиях нагружения, зависящих от пространственных геометрических параметров борта и полного тензора первичного и вторичного сформированного карьерной выемкой полей напряжений. Разработка эффективной технологии выемки запасов руды в основании бортов карьера должна быть основана на рациональном сочетании элементов технологии и техники различных способов разработки, изыскании инженерных мероприятий по управлению напряжённо-деформированным состоянием подработанного борта карьера.

Создание и обоснование эффективных технологий в сложных геомеханических условиях с надёжными и относительно недорогими способами управления состоянием массива представляет актуальную задачу.

Цель работы. Разработка эффективной геотехнологии освоения запасов в основании бортов карьера и инженерных методов расчёта параметров её элементов.

Идея работы состоит в использовании рационального сочетания произ-

>

водственных процессов открытых, подземных и физико-химических работ при контролируемом состоянии подрабатываемого массива.

Задачи исследований:

- формирование и систематизация технологических схем для выбора эффективных технологий в конкретных горно-геологических условиях;

- оценка влияния естественного поля напряжений, прочностных и деформационных характеристик массива, геометрических параметров карьера, высоты подработки, радиуса кривизны откоса борта на напряжённо-деформированное состояние массива;

- разработка инженерных методов расчета параметров элементов систем разработки, обеспечивающих устойчивость подработанного борта;

- изыскание рациональных технологий отработки запасов в основании бортов Учалинского и Сибайского карьеров.

Методы исследований: Исследования проводились комплексным методом, включающим обобщение и анализ отечественного и зарубежного опыта, натурные замеры по определению напряжений и деформаций в прикарьерном массиве, математическое моделирование напряжённо-деформированного состояния массива в плоской и объёмной постановке задач, технико-экономические расчёты, математическую и статистическую обработку результатов на ЭВМ.

Научные положения, представленные к защите:

• Рациональное сочетание производственных процессов открытой, подземной и физико-химической геотехнологий в прикарьерной зоне обеспечивает повышение эффективности и улучшение показателей качества извлечения запасов в основании бортов карьера по сравнению с традиционными способами добычи.

• Предложенная классификация комбинированных технологических схем по способу управления состоянием массива обеспечивает возможность выбора рациональной технологии освоения запасов в различных горно-геологических условиях.

• Объёмное напряжённое состояние массива оказывает существенное влияние на устойчивость откоса борта, степень влияния определяется радиусом кривизны откоса, величиной и ориентацией тектонических сил относительно поверхности борта.

• Подземная добыча рудных залежей в основании борта ограниченными по размерам выемочными участками приводит к формированию локальных зон обрушения при сохранении общей устойчивости подрабатываемого массива, формы и размеры зон обрушения определяются длиной и высотой подработки, углом откоса борта, параметрами первичного силового поля.

Научная новизна работы:

• сформированы технологические схемы выемки запасов в основании откосов бортов на основе комбинации производственных процессов открытой, подземной и физико-химической геотехнологий и осуществлена их систематизация по способу управления состоянием массива в различных горногеологических условиях;

• установлены эмпирические зависимости коэффициентов влияния на напряжённое состояние подработанного массива тектонического поля напряжений, радиуса кривизны борта в основании карьера и угла откоса, высот борта и подработки;

• предложена инженерная методика расчета параметров элементов систем комбинированной геотехнологии в основании откоса: длины и высоты подработки борта, ширины опорных целиков, высоты пригрузки, элементов анкерного крепления откоса тросами;

• разработана методика оценки устойчивости подработанного откоса с учетом объемного фактора, обусловленного радиусом кривизны борта и действием тектонических сил.

Достоверность научных положений, выводов и результатов обеспечивается надёжностью и представительностью исходных данных, сопоставимостью результатов математического моделирования, лабораторных и натурных исследований, удовлетворительной сходимостью результатов расчётов устойчивости различными методами.

Практическая значимость работы состоит в формировании технологических схем выемки запасов в основании бортов карьера, обеспечивающих высокую эффективность и качество выемки запасов, требуемую безопасность и экологичность горных работ, создании методики расчёта параметров конструктивных элементов систем разработки и устойчивости подработанного борта карьера.

Реализация работы: результаты работы использованы при составлении проекта отработки запасов в основании северного и юго-восточного борта Учалинского карьера и в предпроектных проработках технологии освоения законтурных запасов Сибайского карьера на основе физико-химической геотехнологии.

Апробация работы: Результаты работы опубликованы в печати, апробированы на международной научно-технической конференции: "Экологические проблемы промышленных зон Урала", Магнитогорск, 1997, международных научных симпозиумах "Неделя горняка", Москва 1997, 1998; на международной конференции "Горные науки на рубеже 21 века", Москва-Пермь, 1997, на международной конференции «Проблемы геотехнологии и недроведения», Екатеринбург, 1998; на ежегодных научно-технических конференциях МГТУ и технических совещаниях Учалинского ГОКа и БМСК (г. Сибай).

Публикации: По результатам выполненных исследований опубликовано 9 работ.

Объём и структура работы: Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, библиографического списка из 116 наименований и содержит 179 стр. машинописного текста, 50 рисунков, 11 таблиц.

Работа выполнена в Магнитогорском государственном техническом университете им. Г.И. Носова на кафедре «Подземная разработка месторождений полезных ископаемых». Исследования, представленные в диссертации, выполнялись в рамках госбюджетной и хоздоговорных НИР.

Автор выражает глубокую благодарность преподавателям и сотрудникам кафедр подземной и открытой разработки месторождений полезных ископаемых, а также работникам Учалинского ГОКа и Башкирского МСКа за постоянное внимание, ценные советы и оказанную помощь при выполнении работы.

1.СОСТОЯНИЕ ИЗУЧЕННОСТИ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1. Анализ горно-геологических условий залегания запасов в бортах карьеров (на примере медноколчеданных месторождений Урала)

Анализ практики отработки полезных ископаемых открытым способом показывает, что за предельным контуром в бортах карьеров остаются значительные запасы ценных руд. Так, в Уральском регионе, на Учалинском месторождении общий объём прибортовых запасов составляет более 5 млн.т, Сибай-ском 12,5 млн.т, Молодёжном 4,5 млн.т, Гайском 18 млн.т медно-цинковых

РУД-

Вытянутые по периметру основания борта или маломощные выклинивающиеся участки залежи не попадают в контур карьера, ввиду нецелесообразности отработки их открытым способом из-за высокого значения коэффициента вскрыши. Несмотря на их условия залегания, высокая ценность минерального сырья предопределяет необходимость вовлечения этих запасов в разработку.

По форме месторождения разделяются на линзообразные, жилоообраз-ные и неправильной формы. Залежи осложнены «раздувами, пережимами», апофизами, множеством тектонических подвижек с разрывом и без разрыва сплошности рудных тел, «зеркалами скольжения» и другими характерными нарушениями, которые снижают устойчивость руд и пород [55].

Исследуемые в работе месторождения сложены массивными сульфидами и вкрапленными рудами. По минералогическому составу они представляют собой средне- и мелкозернистый агрегат зёрен пирита, халькопирита, сфалерита и в меньшем количестве - теннантита, ковелина, халькозина. Нерудные минералы представлены кварцем, хлоритом и серицитом. Вкрапленные руды имеют,

в основном, тот же минералогический состав, но от массивных отличаются сланцевой текстурой и более низким содержанием сульфидов.

Все медноколчеданные месторождения можно разделить на три класса: крутопадающие средней мощности, крутопадающие мощные, пологие мощные [8]. При разработке крутопадающих месторождений, как правило, в основании бортов остаются запасы руды, так называемые рудные треугольники.

Рассмотрим особенности геологического строения медноколчеданных месторождений Урала, разрабатываемых открытым способом и имеющих значительные прибортойые запасы (Учалинского, Сибайского, Молодёжного).

Учалинское медно-цинковое месторождение, разрабатываемое одноимённым карьером, представлено крупным линзообразным рудным телом, приуроченных к контакту альбитофиров и миндалекаменных диабазов, превращенных гидротермальными процессами в серицитовые, хлорито-серицитовые и хлорито-кварцево-серицитовые породы.

Скальные вмещающие породы месторождения характеризуются средней крепостью (11-14) и представлены риолитовыми порфиритами, рассечёнными дайками габбро-диоритов (рис. 1.1). Дайки габбро-диоритов мощностью 10-20 м простираются в северо-западном направлении с падением к северо-востоку под углом 60-80°, устойчивые, слабо трещиноватые, весьма упругие.

Верхняя часть месторождения практически к настоящему времени отработана карьером, проектная глубина которого составляет 324 м. Угол откоса бортов карьера - 33-37°, в основании 43°. Профиль борта выпуклый. Угол откоса уступов составляет 40-45° на верхних горизонтах, а на нижних увеличивается до 60-65°. Наибольший объём прибортовых запасов сосредоточен в северном, южном и юго-восточном бортах карьера. Одновременно с доработкой карьера осуществляется отработка законтурных запасов на северном фланге месторождения в борту на горизонтах 180-200м и в основании борта карьера (горизонты 340-380м). Выемка законтурных запасов в северном борту ведётся

камерами высотой 20м и размерами в плане 8 х 20-30 м. Очистные работы производятся по камерно-целиковой схеме при двухстадийном и трёхстадийном порядке отработке с последующим заполнением выработанного пространства твердеющей закладкой. Отработка запасов ведётся с оставлением несущего рудного прибортового целика шириной 15м. Проводимый институтом "Унипромедь" систематический контроль за устойчивостью северного борта карьера значимых деформаций не выявил [33],

О

120

240

360

400

Щрут J метасо-

* и

риолитовые порфириты

г г< габбро-

матиты порфириты диориты

Рис. 1.1 Геологический разрез -4 Учалинского месторождения

Выемка запасов в юго-восточном борту наиболее сложна в технологическом отношении. Рудная залежь вытянута вдоль борта карьера, имеет длину по простиранию 220 м, высоту 70 м, уходит в массив на ширину 50 м. Рудный массив контактирует с метасоматитами. Эти породы имеют слабые механические свойства и характеризуются высокой влагоёмкостью. При обнажении под воздействием воздуха и воды быстро разрушаются. Руды месторождения со-

держат более 39% серы, что предопределяет их склонность к окислению и самовозгоранию. Массив характеризуются чётко выраженной трещиноватостью. Основные системы трещин южного фланга Учалинского месторождения представлены в табл. 1.1.

Таблица 1.1

Основные системы трещин горного массива южного фланга Учалинского месторождения

Азимут падения, Угол падения,

град град

. № Направление Падение интервал из- среднее интервал из- среднее

системы простирания трещин менения значение менения значение

трещин

I юго-восток крутое 120-140 130 50-60 55

70-90 80

IV запад-восток пологое и 270-300 280 30-40 35

крутое 65-75 70

V северо-запад пологое и 320-350 330 15-30 20

крутое 65-85 75

VIII северо-восток пологое и 40-360 30 10-30 20

крутое 50-70 60

В большинстве случаев трещины заполнены кальцитом, гематитом, карбонатом, кварцем. Наиболее нарушены руды и породы вблизи контактов тектонических трещин, местами превращены в рыхлую массу. Количество трещин вблизи контактов достигает 30-40 шт. на 1 м, по мере удаления на 30-50 м их число уменьшаются до 20-25 шт. на 1 м.

Натурными замерами природного поля напряжений установлено действие в массиве тектонических сил. В широтном направлении величина тектонических сил составляет 6,6 МПа, в меридиональном - 4,4 МПа [32].

Прочность руд и пород в массиве характеризуется следующими показателями: асж=13,9-80,6 МПа, ор=4,2-15,6 МПа. Модуль упругости руд и пород Е=0,91 • 10"4-9,81 -10"4 МПа. Сведения о физико-механических свойствах горного массива по литологическим разностям представлены в табл. 1.2.

Таблица 1.2

Физико-механические характеристики горного массива Учалинского месторождения

№ Наименование пород Прочность пород в массиве на растяжение [(Траст-], МПа Прочность пород в массиве на сжатие [стсж.],МПа Коэффициент структурного ослабления, Ке Сцепление руд и пород в массиве, См, МПа Угол внутреннего трения ср, град. Коэффици -ент поперечной деформации, (I Модуль деформации, ЕдефХ ю-4 Модуль упругости массива ЕхЮ"4 МПа

1 Липарит- дацитовый порфирит 14,3 80,6 0,31 2,03 45 0,25 9,70 9,81

2 Миндалекамен-ный диабаз 15,2 74,9 0,46 2,11 41 0,24 4,51 4,74

3 Диабазовый порфирит 8,9 44,9 0,35 1,81 44 0,25 6,47 6,65

4 Габбро-диорит 11,2 49,4 0,46 1,09 37 0,245 3,22 3,68

5 Габбро-диабаз 13,1 78,0 0,46 1,78 45 0,215 3,31 4,32

6 Метасомаюты 4,2 13,9 0,18 0,32 36 0,209 1,30 1,55

7 Медно-цинковый колчедан 17,2 84,5 0,57 2,06 36 • 0,20 7,81 8,61

8 Туфы смешанного состава 7,8 36,3 0,25 0,93 40 - ■ - 3,79

9 Метасоматиты с вкрапленником 5,6 16,7 0Д8 0,42 34 0,288 0,72 0,91

10 Липарит-дацит хлоритизиров-ый 8,3 49,0 0,31 1,43 44 0,207 5,09 6,42

Анализ горно-геологических условий залегания Учалинского месторождения показал:

1. Руды и породы имеют высокую устойчивость и малую трещинова-тость, что обеспечивают возможность выемки запасов в основании откосов без дополнительной разноски бортов.

2. Высокие упругие характеристики руд и пород, большая глубина карьера, наличие тектонического поля напряжений определяют высокий уровень напряжений в основании бортов.

3. Медноколчеданные руды содержат более 39% серы, что предопределяет их склонность к окислению и самовозгоранию.

4. Рудные тела в бортах практически вскрыты карьером и имеется возможность использования при отработке запасов элементы технологии и технику открытых горных работ.

5. Высокая ценность руды обуславливает необходимость применения технологии, обеспечивающей высокие качественные показатели извлечения.

Сибайское медно-цинковое колчеданное месторождение отрабатывается карьером, предельная глубина которого определена проектом в 489 м (рис. 1.2). Форма карьера в плане - близкая к круговой. Угол наклона бортов 38-42°.

В районе Сибайского месторождения распространены вулканогенно-осадочные, осадочные образования, представленные кварцевыми альбитофи-рами, спилитами, туфами, их вулканическими брекчиями, которые окаймляют толщу альбитофиров с запада, севера, северо-востока. Верхняя часть геологического разреза представлена конгломератами с прослоями известняков, глинистыми сланцами, туфопесчаниками и туфами.

Запасы подлежащие отработке, располагаются как в бортах по всему периметру карьера, так и в дне карьера. На долю руд в бортах приходится около 50% законтурных запасов. Главными рудными минералами на месторождении

Рис. 1.2

являются: пирит, халькопирит, сфалерит, и пирротин. Среди руд выделяются следующие разновидности: цинковые, медно-цинковые, серные, медные, медно - пирротиновые. Анализ геологических данных [26, 65] показывает, что руды месторождения в западном борту представлены в основном медно-пирротиновыми рудами (95%) и медными вкрапленниками. Эти руды наиболее крепкие и устойчивые, мало-трещиноватые. В южной части распространены медно-цинковые и цинковые руды, которые характеризуются как трещиноватые, рыхлые и слабоустойчивые. Руды в восточном борту карьера также характеризуются весьма низкой устойчивостью. Серная руда трещиноватая, сыпучая и неустойчивая. Физико-механические характеристики руд в бортах представлены в табл. 1.3. Все руды склонны к самовозгоранию. Содержание серы более 36%.

Руды западного, северо-западного и северного бортов карьера разбиты трещинами на среднеблочную структуру (размер блоков 20x30 см, 30x40 см), на отдельных участках - мелкоблочную (10x15см, 15x20см). В восточном направлении трещиноватость руды увеличивается, образуя мелкоблочную структуру с размером блоков 10x15; 15x20; 20x30 см. Отдельные участки представлены сыпучими рудами (серный колчедан). Трещины раскрытые, заполненные глинкой трения.

Прочность пород прикарьерного массива и его сопротивляемость действующим напряжениям определяются степенью его нарушенное™ тектоническими, генетико-термальными и химическими процессами. Трещины, заполненные продуктами низкотемпературных щдротерм, имеют низкое сцепление. Породы характеризуются высокой структурной раздробленностью. В прикон-тактной зоне структура массива мелкоблочная (5x10, 10x15 см). Количество трещин на 1 п.м.-8-10, а на отдельных участках до 16 штук. Преобладание крутопадающих трещин значительно снижает устойчивость обнажений [27]. Ха-

Таблица 1.3

Физико-механические характеристики массива в бортах Сибайского месторождения

Шифр профиля Борт карьера Тип руды Плотность, т/м3 . Предел прочности на сжатие, [стсж.], МПа Предел прочности на растяже-ние[араст.], МПа Сцепление, МПа Угол трения, град. Коэффи циент Пуассо на Модуль деформации 103, МПа

I-I Северный Медно- пирротиновый колчедан 4,35 22 1,81 1,84; 39,6 0,24 9,15

II-II Северозападный Медно- пирротиновый колчедан 4,38 15 1,5 1,46 39,4 0,2 5,7

III-III Западный Медно-пирротиновые 4,3 17 1,46 1,52 40,2 0,26 11,93

IV-IV Юго-западный Медно-цинковые, цинковые 4,1 12 0,906 1,32 39,6 0,23 5,02

v-v Южный Медно-цинковые, цинковые 4,0 15 1,51 1,47 39,6 0,23 5,25

VI-VI Юго-восточный Цинковые, медно-цинковые,серные 4,2 6 0,456 0,59 40,0 0,24 7,6

VII-VII Восточный Серные, медноцинковые 4,55 8 0,498 0,68 39,6 0,23 5,7

VIII-VIII Северовосточный Медно-серные, серные 4,2 17 1,5 1,55* 39,4 0,20 7,8

рактеристика параметров структурной нарущенности массива приведена в табл. 1.4.

Таблица 1.4.

Характеристика структурной нарушенности массивов пород Сибайского месторождения

Интенсивность Характеристика систем трещин

Разновидность пород трещиноватости,

шт/м азимут паде- Угол падения,

ния,:Град. град.

Кварцевые альбитофиры, изменённые 80-95 65-70

до серицит-кварцевых метасоматитов 7-9 110-115 65-78

95-100 40-45

Серицит-кварцевая порода по дацито- 100-110 40-50

вым порфиритам 6-8 260-270 60-70

110 75

Серицит кварцевая порода по туфо- 200-220 50-60

песчаникам. 8-12 70-80 60-80

310-330 80

200-220 50-60

Серицитовая порода по туфам дацито- 6-8 70-80 60-80

вого состава 150 60-70

65 50-55

60-80 50-60

Лавобрекчия дацитового состава 4-7 140 70

180 70

320-340 60-70

К зонам структурной нарушенности приурочены деформации бортов карьера, наиболее часто отмечаемые на южном и восточном бортах, имеющие преимущественно локальный характер и активизирующиеся в весенне-летний период в связи с притоком паводковых и ливневых вод.

Для отработки законтурных запасов в бортах карьеров по проекту института Унипромедь были рассмотрены варианты выемки для разных участков бортов слоевой и камерной системой разработки с твердеющей закладкой с оставлением барьерного рудного целика между открытыми и подземными работами мощностью 15-20м. По фактору устойчивости подработанного руд-

ного массива выемка камер должна вестись подэтажами небольшой высоты с пролётами камер 8-1 Ом и длиной до 40м.

Согласно заключения института Унипромедь, устойчивость южного и восточного борта при отработке прибортовых запасов значительно снижается и находится в пределах 1.1-1.16, т.е. борт будет находится практически в условиях предельного равновесия, при этом, прогнозируемая зона деформации на поверхности составляет 60-190м.

Выполненные в 1992 г. технико-экономические расчёты себестоимости добычи руды различными системами разработки с применением самоходного и переносного оборудования показали, что суммарные издержки добычи, транспортировки руды до фабрики и обогащение руды значительно превышают стоимость товарной продукции в существующей конъюнктуре цен, т.е. выемка законтурных запасов системами разработки с твердеющей закладкой нерентабельна [27].

Из анализа горно-геологических и горно-технических условий разработки Сибайского месторождения можно сделать следующие выводы:

1. Руды и породы характеризуются высокой структурной нарушенно-стью, низкими прочностными характеристиками, вследствие высокой степени метаморфизации, что существенно снижает устойчивость целиков и обнажений и осложняет проходку подготовительно-нарезных выработок.

2. Растянутость запасов по всему периметру бортов в основании карьера усложняет их отработку подземным способом из-за необходимости подработки борта на больших по размерам участкам, необходимости оставления значительных объёмов руды в барьерных целиках. Оставление барьерного целика мощностью 15-20м и более не отвечает требованиям комплексного освоения запасов и снижает экономические показатели разработки.

3. Низкая стоимость товарной продукции вследствие невысокой ценности руд в условиях сложившегося на рынке конъюнктуре цен не может окупить за-

трат на отработку законтурных запасов системами разработки с твердеющей закладкой.

4. Склонность руд к окислению и самовозгоранию ограничивают возможности применения для доработки запасов систем разработки с обрушением руды.

5. Занятость территории на поверхности вокруг карьера промышленными зданиями, шахтными стволами и близкое к предельному по устойчивости состояние бортов карьера предопределяют необходимость отработки запасов технологией, исключающей существенные деформации бортов и поверхности.

Медноколчеданное месторождение Молодежное (рис. 1.3). Преобладающая часть запасов месторождения сосредоточена в двух параллельно залегающих рудных телах (№1 и №2). Рудные тела имеют очень сложную линзо-или пластообразную форму, залегают согласно с вмещающими их породами. Для месторождения характерно наличие многочисленных раздувов и пережимов мощности, участков или прослоев пустых вмещающих пород и некондиционных руд. Контакты рудных тел с вмещающими породами со стороны висячего бока довольно четкие и резкие, со стороны лежачего бока» наоборот, представляют постоянный переход от сплошных руд к вкрапленным, сопровождающиеся широким ореолом некондиционной сульфидной минерализации. Все сплошные руды Молодёжного месторождения склонны к окислению и обладают высокой скоростью сорбции кислорода, что позволяет их считать склонными к самовозгоранию. Рудовмещающая толща состоит, в основном, из кварц-дацйтовых порфиритов, туфов и известняков. Породы слагающие месторождение интенсивно рассечены многочисленными крутопадающими дайками диоритового и габбро-диабазового состава, имеющих субмеридиональное простирание и крутое восточное падение (угол до 60°). Вмещающие породы характеризуются высокой трещиноватостью. Выделено 5 систем трещин с углами

Геологический разрез по месторождению Молодёжное

ю о

Рис. 1.3

падения от 10 до 90°. Массив разбит на блоки с размерами: по восточному борту 7 - 12 см, на ослабленных участках 2-3 см, по южному 7-12 см. Физико-механические свойства пород различаются в широких пределах и характеризуются следующими показателями: сцепление С=2,75-21,4 МПа, угол внутреннего трения ф=28-40°. Прочность руд и пород: Сок^ 10,9-140,6 МПа, <тр=5,7-21 МПа. Коэффициент крепости по шкале Протодьяконова 9-14.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Зинуров, Анвар Вакильевич, 1999 год

Список использованных источников

1. Агошков М.И., Козаков Е.М. Учёт фактора времени в горно-экономических расчётах // Вопр. экономики. - 1985. -№11.- С.72-76.

2. Андросов А.Д. Технология разработки глубоких карьеров Якутии-Новосибирск: Наука, 1996. - 215 с.

3. Астафьев Ю.П., Попов Р.В., Николашин Ю.М. Управление состоянием массива горных пород при открытой разработке месторождений полезных ископаемых. - Киев, 1986. - 272 с.

4. Астахов A.C. Динамические методы оценки эффективности горного производства. - М.: Недра, 1973. - 272 с.

5. Байконуров O.A. Классификация и выбор методов подземной разработки месторождений. - Алма-Ата: Наука, 1969. - 606 с.

6. Боголюбов A.A., Ермолаева JI.A. Опыт применения комбинированной системы разработки и показатели работы крупнейших подземных рудников за рубежом / ЦНИИ Черметинформация. - М., 1991. - 64 с.

7. В лох Н.П., Сашурин А.Д. Измерение напряжений в массиве крепких пород. - М.: Недра, 1970.

8. Волков Ю.В., Камаев В.Д. Совершенствование систем разработки на рудниках цветной металлургии Урала // Известия ВУЗов. Горный журнал. -1997.-№5-6.-С, 124-131.

9. Володин А.П., Прилипенко Е.Д., Бахтин В.Н. Экономическая оценка рудных месторождений // Горный журнал. - 1970. - №12. - С. 15-20.

10. Волошенко В.П., Третьяков Л.И., Гушко П.И., Юхименко В.Д., Холошина В.П. Определение устойчивости бортов открыто-подземного яруса в условиях Анновского карьера СевГока // Повышение эффективности комплексного открыто-подземного способа разработки месторождений: Сб. научн. тр. - М.: ИПКОН АН СССР, 1988. - С. 137-145.

11. Геомеханическое обоснование параметров очистной выемки при доработке Учалинского месторождения подземным способом. Отчёт по НИР / МГМА. - Магнитогорск, 1997. - 42 с.

12. Гзовский М.В. Основы тектонофизики. - М.: Наука, 1975.

13. Голубко Б.П., Заславская C.B. Решение задач устойчивости бортов карьеров на математических моделях // Изв. Вузов. Горный журнал.- 1983. - №3. - С. 26-28.

14. Гордин Д.В. Обоснование высоты открыто-подземного яруса при комплексном способе разработки протяжённых железорудных месторождений: Автореф. дис.... канд. техн. наук. - М., 1988. - 18 с.

15. Городецкий П.И. Основы проектирования горнорудных предприятий. - М.: Металлургиздат, 1955. - 416 с.

16. Дёмин А.М. Устойчивость открытых горных выработок и отвалов. - М.: Недра, 1973.

17. Доработка Молодёжного месторождения подземным способом. Технико-экономическое обоснование.-Екатеринбург: Унипромедь, 1997.

18. Ефимов Ю.Н., Сапожников Л.Б. Программный комплекс расчёта сооружений и оснований методом конечных элементов (шифр MFE). -Л.: РТП ВНИИГ, 1987.-129 с.

19. Заславская C.B. Метод оценки влияния упругого восстановления скальных пород на состояние и устойчивость прибортового массива: Дис. ... канд. техн. наук. - Свердловск, 1986. - 163 с.

20. Зайцев В.Ф. Выемка запасов в бортах карьера Тулукуй // Материалы Меж-дунар. симпоз.: Проблемы открытой разработки глубоких карьеров. -Удачный, 1991.-С. 51-53.

21. Зинуров A.B. Оценка устойчивости откоса борта Учалинского карьера, подрабатываемого подземными работами // Перспективные материалы:

получение и технологии обработки: Тез. докл. зональной науч.-техн. конф.

- Красноярск, 1998. - С. 52-53.

22. Зинуров A.B., Охотникова O.A. Физико-химическая геотехнология освоения прикарьерных запасов Сибайского месторождения // Перспективные материалы: получение и технологии обработки: Тез. докл. зональной науч.-техн. конф - Красноярск, 1998. - С. 53-54.

23. Зурков П.Э. Классификация открыто-подземных методов разработки переходных этажей // Действие промышленных взрывов на массив горных пород и сооружения. - 1965. - Вып.51. - С. 49-55.

24. Зубков A.B., Пятков Ю.Ф., Соколова Е.П. Исследование влияния первоначальных гравитационно-тектонических напряжений на напряжённо-деформированное состояние бортов карьеров округлой формы // Проблемы геотехнологии и недроведения: Сб.науч.тр. Междунар. науч.-технич. конф.

- Екатеринбург, 1998. - С. 114-121.

25. Зубков A.B. Основные направления совершенствования открытых горных работ на больших глубинах // Уголь. - 1993. - №10. - С. 43-45.

26. Изыскание и разработка эффективных методов выемки запасов при переходе с открытого на подземный способ разработки Сибайского месторождения: Отчёт по НИР/МГМИ - №Г.Р.01880014359. -Магнитогорск, 1988. -105 с.

27. Изыскание эффективной технологии подземной разработки Сибайского месторождения: Отчёт по НИР / Унипромедь - Тема №287 - 91. -Екатеринбург, 1992.

28. Иливицкий A.A. Расчёт междукамерных целиков при разработке небольших крутопадающих залежей // Устойчивость бортов карьеров и горное давление: Сб. научн. тр. - М.: Недра, 1966. - 107 с.

29. Ильин А.И., Гальперин A.M., Стрельцов В.И. Управление долговременной устойчивостью откосов на карьерах. - М., 1985. - 248 с.

30. Инструкция по креплению горных выработок на железорудных месторождениях Урала и Казахстана. - Свердловск: ИГД МЧМ, 1980.

31. Исомов Р.Д. Оценка и прогноз устойчивости прибортового массива карьера с учётом особенностей его напряжённого состояния: Дис. ... канд. техн. наук. - Ташкент, 1987. - 137 с.

32. Исследование геомеханического состояния массива горных пород Учалин-ского и Узельгинского месторождений. Разработка рекомендаций по выемке запасов переходного этажа Учалинского месторождения с целью повышения безопасности работ: Отчёт / МГМИ, -Магнитогорск, 1990. - 125 с.

33. Исследование устойчивости северного борта Учалинского карьера при доработке запасов подземными горными работами: Отчёт по НИР / Унипро-медь - Тема №92-13.- Екатеринбург, 1992.

34. Кавтаськин A.A. Применение методов экономико-математического моделирования на ЭВМ для выбора систем разработки и оптимизации их параметров // Организация и управление горным производством. -Свердловск, 1973.-С. 59-60.

35. Казикаев Д.М. Совместная разработка рудных месторождений открытым и подземным способами. -М.: Недра, 1967. - 156 с.

36. Казикаев Д.М. Геомеханические процессы при совместной и повторной разработке руд. - М.: Недра, 1981.

37. Казикаев Д.М. Особенности геомеханических задач при открыто -подземной разработке месторождений // Основные направления развития открыто - подземного способа разработки месторождений: Сб. науч. тр. -М.: ИПКОН АН СССР, 1987. - С. 30-33.

38. Калмыков В.Н., Рыльникова М.В., Харин А.П. Особенности физико-механических характеристик и напряжённого состояния горных пород в приконтурной зоне карьера // Подземная разработка мощных рудных ме-

сторождений: Межвуз. сб. науч. трудов / МГМИ - Свердловск: Изд. УПИ, 1987. -С.22-28.

39. Калмыков В.Н. Классификация способов отработки приконтурных запасов // Подземная разработка мощных рудных месторождений. - Екатеринбург: Изд-воУПИ, 1993.-С. 5-8.

40. Калмыков В.Н. Обоснование параметров выемки запасов прикарьерных зон системами разработки с закладкой: Дис.... д-ра. техн. наук. -М., 1995.

41. Каплунов Д.Р., Левин В.И., Болотов Б.В. Развитие подземной добычи при комплексном освоении месторождений. - М.: Наука, 1992. -256 с.

42. Каплунов Д.Р. О принципах проектирования комбинированной разработки месторождений при комплексном освоении недр // Актуальные проблемы освоения месторождений и использования минерального сырья. - М.: МГГУ, 1993.-С. 133-147.

43. Кашников Ю.А. Научные основы разработки методов прогноза параметров деформирования подработанных скальных массивов мощных крутопадающих месторождений: Дис.... канд. техн. наук. - Пермь, 1992. - 162 с.

44. Козаков Е.М. Об экономической оценке систем разработки рудных месторождений // Горный журнал. - 1970. -№11. - С. 17-18.

45. Колбенков С.Т., Митичкин Н.И. Подработка склонов и рек на Ткварчель-ском угольном месторождений. - М.: Углетехиздат, 1966.

46. Крутова С.Н. Разработка методики оценки сохранности инженерных сооружений, расположенных вблизи подработанных бортов карьера: Дис. ... канд. техн. наук. - Екатеринбург, 1992. - 140 с.

47. Куваев Н.И., Можжерин В.М. Причины оползневых явлений на бортах карьера // Металлургическая и горнорудная промышленность. -1960. - №4. -С. 17-18.

48. Куликов A.B., Куликов В.В., Милешкин С.М. Разработка железорудных месторождений за рубежом. - М.: Госгортехиздат, 1960. - 488 с.

49. Куликов B.B. Совместная и повторная разработка рудных месторождений. -М.: Недра, 1972. -328 с.

50. Мельников Н.В. Минерально-сырьевые ресурсы и комплексное их освоение. - М.: Наука, 1987.

51. Методические указания по применению измерительного гидроразрыва скважин. - Новосибирск: СО ИГД РАН, 1992.

52. Методическое пособие по искусственному укреплению откосов скальных и полускальных пород на карьерах. - JL: ВНИМИ, 1967.

53. Методические рекомендации по оценке эффективности инвестиционных проектов и их отбору для финансирования. Официальное издание. - М., 1994.-8 с.

54. Мещеряков Э.Ю. Совершенствование способа управления состоянием при-карьерного массива при поземной разработке ценных руд. Дис. ... канд. техн. наук. - Магнитогорск, 1998. - 153 с.

55. Миняев Б.К. Разработка медноколчеданных месторождений. - М.: Недра, 1980.-232 с.

56. Морозов В.Д., Байков В.Н., Ковтун A.A. Напряжённое состояние пород бортов карьеров. - Ташкент: Изд-во ФАН СССР, 1970.

57. Мочалов A.M. Расчёт устойчивости откосов плоского профиля в однородной среде. - Л.: ВНИМИ, 1976.-С. 117-121.

58. Мухтаров Т.М. Комбинированный способ разработки месторождений полезных ископаемых. - М.: Наука, 1988. - 231 с.

59. Напряжённое состояние земной коры по данным измерений в горных выработках и тектонофизического анализа / Турчанинов И.А., Марков Г.А., Гзовский М.В. и др. - Тез.докл.15 Генер. Ассамб. МГТС. - М.: ВНИИТИ, 1971.

60. Напряжённое состояние земной коры. - М.: Наука, 1973. - 180 с.

61. Никитин С.Н. Распределение напряжений в бортах карьеров // Научн. докл. высшей школы. Горное. - №2. - М.: Высшая школа, 1959.

62. Новожилов М.Г., Куценко В.Н., Дриженко А.Ю. Оптимизация параметров высоких уступов при разработке глубоких горизонтов карьеров // Горный журнал. - 1983. - №3. - С. 14-19.

63. Ножин А.Ф., Зотеев В.Г. Расчет напряжённо-деформированного состояния трещиноватого скального массива вокруг горных выработок // Физ.-техн. проблемы разработки полезных ископаемых. - 1978. - №5. - С. 9-14.

64. Ножин А.Ф. Разработка методов расчёта параметров зоны разгрузки в скальных откосах глубоких карьеров: Дис.... канд. техн. наук. -Свердловск, 1987.- 153 с.

65. Обоснование технологии выемки законтурных запасов Сибайского карьера: Отчёт по НИР / МГМИ-№ Г.Р.018601300202. - Магнитогорск, 1987.

66. Открыто-подземный способ освоения месторождений крепких руд. М.И. Агошков, Д.Р. Каплунов, В.И. Шубодёров, Д.В. Гордин / Отв. редактор Д.М. Бронников. - М.: ИПКОН АН СССР, 1992. - 188 с.

67. Пермяков Г.А., Озеров Ю.П., Аглюков Х.И. Подземная разработка законтурных запасов сидеритов Бакальского рудоуправления // Горный журнал. -1987. -№3.~ С. 22-23.

68. Печёнкин В.Д., Пятков А.Ф., Ларичев H.H. Исследование напряжённого состояния горных массивов методом спектрального анализа сейсмических колебаний при взрывах // Подземная разработка мощных рудных месторождений: Межвуз. сб. науч. тр. Вып.7. - Свердловск: УПИ, 1977. - С. 123-130.

69. Пирожок П.И. Учалинская структура // Геология и генезис рудных месторождений Южного Урала. - Уфа: ВФАН СССР, 1978. - С. 13-20.

70. Попов Г.Н. Разработка месторождений полезных ископаемых. - М.: Метал-лургиздат, 1953. - 531 с.

71. Попов С.И., Посохов Ю.Н., Карпов А.П. Основные вопросы открытой разработки мощных крутопадающих залежей // Горный журнал. - 1969. - №12. -С. 9-12.

72. Прокушев Г.А. Разработка эффективных технологий выемки ценных руд под искусственным ограждением очистного пространства: Дис.... д-ра техн. наук. - Алма-Ата, 1991. - 457 с.

73. Пушкарёв В.И., Сапожников В.Т. Предельное равновесие откосов круглых выемок: Сб. науч. тр. ВНИМИ, 1966.

74. Пушкарёв В.И. Расчёт устойчивости откосов криволинейных в плане // Маркшейдерское дело в социалистических странах: Сб.науч.тр. - Л.: ВНИМИ, 1979. - С. 234-242.

75. Разработка и внедрение эффективных способов управления горным давлением, прогнозирование и профилактика горных ударов на месторождениях Учалинского ГОКа: Отчёт по НИР / МГМИ - Тема 90 - 06. -Магнитогорск, 1991.

76. Рачковский С.Я. Экономика горнорудной промышленности. - М.: Недра, 1965.-315 с.

77. Руппенейт К.В. Деформируемость массивов трещиноватых горных пород. -М.: Недра, 1975.-223 с.

78. Рыльникова М.В. Обоснование критерия экономической эффективности . отработки запасов, прилегающих к контуру карьера // Подземная разработка мощных рудных месторождений. - Свердловск: УПИ, 1982. - С. 142-145.

79. Рыльникова М.В. Оценка устойчивости подработанных бортов карьера в природном поле напряжений // Подземная разработка мощных рудных месторождений: Межвуз. сб. науч. тр. - Магнитогорск: МГМИ, 1990. - С 42 -46.

80. Рыльникова М.В., Зинуров A.B. Систематизация и методика экономической оценки технологических схем выемки прикарьерных запасов комби-

нированными горными работами // Горные науки на рубеже XXI века: Сб. науч. тр. - Пермь: УрО РАН, 1997. - С. 97-101.

81. Рыльникова М.В., Калмыков В.Н., Зинуров A.B. Оценка устойчивости откосов карьера при выемке залежей в основании бортов комбинированной геотехнологией // Проблемы геотехнологии и недроведения: Сб.науч.тр. Междунар. науч.-техн. конф. - Екатеринбург, 1998. - С. 137-143.

82. Рыльникова М.В., Зинуров A.B. Экономическая оценка экологического ущерба при выборе технологической схемы освоения запасов месторождения// Экологические проблемы промышленный: зон Урала: Сб. науч. тр. Междунар. науч.-техн. конф. - Магнитогорск, 1998. - С. 117-121.

83. Рыльникова М.В., Зинуров A.B. Технология комплексного освоения запасов комбинированными горными работами // Экологические проблемы промышленных зон Урала: Сб.науч.тр. Междунар. науч.-техн. конф. - Магнитогорск, 1998. - С. 75-79.

84. Сапожников В.Т., Пушкарёв В.И., Голицин В.В., Бряков С.П., Ганичева Т.Н. Структура и прочность подработанного массива и влияние их на устойчивость бортов карьера при комбинированном способе разработки // Современные проблемы механики горных пород: Сб. науч. тр. - Л.: Наука, 1972.-С. 81-84.

85. Серавкин И.Б., Знаменский С.Е., Гаврилов В.А. Структура Учалинского месторождения и направление поисковых работ на северном фланге Учалинского рудного поля. - Уфа: АН СССР, Уральское отделение. Башкирский научный центр. Институт геологии, 1989.

86. Сергеев A.A. Рациональное использование рудных месторождений. - М.: Металлургиздат, 1964. - 248 с.

87. Соколовский В.В. Статика сыпучей среды. -М.: Гостехиздат, 1954.

88. Состояние устойчивости и борьба с деформациями откосов бортов на карьерах цветной металлургии / Обзорная информация. - М., 1977.

89. Способ укрепления откосов: A.c. 812922 СССР; Е 21 С 41/00. / И.Р. Поляков, Н.И. Охрименко, В.Д. Морозов, А.Н. Охрименко. Опубл. 26.09.81.-2 с.

90. Степанов В.Я., Вдовин Г.К., К вопросу изучения напряжений в склонах речных долин // Геомеханическая интерпретация результатов научного эксперимента. - Новосибирск: ИГД СО АН СССР, 1983. - С. 55-61.

91. Терентьев В.И, Черных А.Д. Комплексная открыто-подземная разработка прибортовых и подкарьерных запасов рудных месторождений. - М.: ИП-КОН АН СССР, 1988. - 244 с.

92. Технико-экономическая оценка извлечения полезных ископаемых из неДр / Под редакцией М.И. Агошкова. - М.: Недра, 1974. - 312 с.

93. Трубецкой К.Н., Пешков A.A., Мацков H.A. Методы оценки инвестиций горных предприятий // Известия ВУЗов. Горный журнал. - 1993. - №2.

94. Туринцев Ю.И. Разработка, исследование и внедрение инженерных методов управления и способов контроля устойчивости бортов медно-рудных карьеров: Дис.... д-ра техн. наук. - Свердловск, 1975.

95. Фисенко Г.Л., Ревазов М.А., Галустьян Э.Л. Укрепление откосов в карьерах. -М.: Недра, 1974.

96. Хохряков B.C. Проектирование карьеров. -М.: Недра, 1992.

97. Цветков В.К. Оценка и прогноз устойчивости оползневых массивов горных пород на основе анализа их напряжённого состояния // Горный журнал. -1997. - №8. - С. 10-13.

98. Черенев С.С., Шмонин А.Б., Константинов Б.Н. Изучение трещиноватости и напряжённого состояния пород для оценки устойчивости уступов карьеров // Совершенствование технологии разработки железорудных месторождений. - Иркутск: Изд-во ИЛИ, 1981. - С. 17-24.

99. Черных А.Д., Брюховецкий O.C., Лосинский А.П. Доработка запасов руд за контурами карьеров с закладкой выработанного пространства // Разработка

месторождений твердых полезных ископаемых: Итоги науки и техники. -М.: ВИНИТИ АН СССР, 1987. - 128 с.

100. Черных А.Д. Классификация способов открыто-подземной разработки месторождений по направлению и времени выемки полезных ископаемых // Комплексная переработка железных руд КМА. — Белгород, 1982. - 254 с.

101. Черных А.Д., Балашов В.В. Комплексная открыто-подземная разработка рудных месторождений системами с обрушением. Разработка месторождений твердых полезных ископаемых // Итоги науки и техники. - М.: ВИНИТИ АН СССР, 1988. - 52 с.

102. Чёрный Г.И. Устойчивость подрабатываемых бортов карьеров. -М.: Недра, 1980.-216 с.

103. Шапарь А.Г. Управление состоянием массивов горных пород при открытой разработке // Напряжения и деформации в массивах горных пород при разработке месторождений полезных ископаемых: Сб. науч. тр. - М.: ИП-КОН АН СССР, 1988. - С. 158-164.

104. Шевяков Л.Д. О расчёте прочных размеров и деформаций опорных целиков//Изв. АН СССР, ОТН. - 1941. - №7-8,9.

105. Шестаков В.А. Проектирование горных предприятий. - М.: Изд-во МГГУ, 1995.-508 с.

106. Широков А.П., Лидер В.А., Писляков Б.Г. Расчёт анкерной крепи для различных условий применения. - М.: Недра, 1976. - 208 с.

107. Шпаков П.С., Поклад Г.Г., Ожигин С.Г. Выбор расчётной модели прибор-тового массива при оценке устойчивости карьерных откосов // Сдвижение горных пород и земной поверхности при разработке месторождений полезных ископаемых: Сб. науч. тр. - Караганда, 1989. - С. 14-20.

108. Шпаков П.С., Омаров С.Т. Оценка устойчивости реальных откосов // Сдвижение горных пород и земной поверхности при разработке месторождений полезных ископаемых: Сб. науч. тр. - Караганда, 1989. -С. 21-26.

109. Шнайдер М.Ф., Вороненко В.К. Совмещение подземных и открытых разработок рудных месторождений. - М.: Недра, 1985. - 132 с.

110. Щелканов В.А. Комбинированная разработка рудных месторождений. -М.: Недра, 1974.-250 с.

111. Щелканов В.А., Кушнеров Н.П., Калмыков В.Н. Подземная отработка маг-нетитовых кварцитов в борту карьера // Подземная разработка мощных рудных месторождений: Сб. науч. тр. - Свердловск, 1987. - С. 16-21.

112. Щелканов В.А., Денисов Е.М. Влияние климатических условий на эффективность подземной разработки приграничных участков //'Горный журнал: - 1968. -№ 9. - С. 29-31.

113. Юматов Б.П. Технология открытых работ при комбинированной разработке рудных месторождений. - М.: Недра, 1966. - 147 с.

114. Institution of mining and metallurgy, Transacticus, section A. - 1972. Vol. 91, №1.-P. 122-124.

115. Mining magazine.-l987.-№2. - P. 120-125.

116. Rock products.-l986 - №9. - P. 48-51.