Разработка и внедрение технологии твердеющей закладки при освоении обширных пологопадающих месторождений высокоценных руд в условиях Крайнего Севера

• Автор: Кравченко, Владимир Трофимович
• Шифр специальности: 05.15.11
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 71 с. : ил.; 20х14 см

Общая характеристика работы
В диссертации, представленной в виде научного доклада, дается краткое содержание и анализ выполненных автором в 1967-1993 г.г. опубликованных работ и изобретений по результатам научных исследований.
Актуальность проблемы: Повышение эффективности подземной добычи полезных ископаемых сводится, в первую очередь, к изысканию рациональных способов управления горным давлением, определяющим разработку новых производительных систем и механизацию технологических процессов очистной выемки. Эти обстоятельства приобретают первостепенное значение при разработке обширных пологопадающих месторождений разносортных, совместно залегающих руд и разновременности их отработки, склонности сплошных руд к слеживанию и самовозгоранию, наличии вышележащих водоносных горизонтов, газоносности, больших глубин залегания рудных залежей и большой их мощности.
Таковыми условиями характеризуются крупнейшие в мире и одни из самых богатых Талнахское и Октябрьское полиметаллические месторождения Норильского промышленного района. Рудные тела сплошного и вкрапленного сульфидного оруденения, каскадно погружающиеся со 150 м до 1600 м, образуют обширные пологопадающие залежи больших размеров, пространственно отстоящие друг от друга до 3,5 км, мощностью до 50 м (средняя - 20 м) -по богатым рудам, до 80-100 м - по, вышерасположенным, вкрапленным рудам, подлежащим сохранению для последующей выемки. Форма залежей пластообразная, с плавно изменяющейся мощностью. Углы падения залежей - от 0° до 20 °. Над значительной площадью Тал нахского месторождения расположено месторождение питьевой воды в объеме около 10 млн.м3. Склонность сплошных сульфидных руд к самовозгоранию в 2 раза выше, чем известных руд Дсггярско-го месторождения.
Совокупность сложных горно-геологических и горнотехнических условий разработки месторождений и высокая 'ценность руд обусловили необходимость полной закладки вымотанного пространства твердеющими смесями в качестве ; ' "особа управления горным давлением.
5 Отсутствие отечественного и мирового опыта разработки
аналогичных месторождений, особенно, в части производства огромных объемов (до 4 млн.м3 в год) твердеющей закладки в условиях Крайнего Севера, отсутствие- железнодорожного сообщения, исключающего по экономическим соображениям завоз вяжущих (до 1,5 млн.т в год цемента) и части материалов для ее производства, а также опыта трубопроводного транспорта закладки на большие расстояния, вызвало необходимость организации и проведения широкого комплекса научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ.
Решению проблемы "Разработка и внедрение технологии твердеющей закладки при освоении обширных пологопадающих месторождений высокоценных руд в условиях Крайнего Севера" посвящена совокупность выполненных работ. Исследования проводились в соответствие с Программой, утв. 31.01.1968г. Главникелькобальтом Минцветмета СССР, Решением координационного совещания по Талнахской проблеме, утв. 27.03.1969г. Минцветметом СССР, Программой научнокоординационного совещания по проблеме разработки Талнах-ского и Октябрьского месторождений, утв. 10.05.1971г. Минцветметом СССР, Программой НИР и ОКР, утв. ГКНТ 26.08.80г и АН СССР 21.11.80г.
Цель работы заключается в разработке научно-обоснованного комплекса технических, технологических и организационных решений технологии твердеющей закладки, включающих создание новых вяжущих и составов, способа их приготовления и транспортирования, возведения закладочных массивов с заданными свойствами для выемки обширных пологопадающих месторождений.
Идея работы состоит в минимизации потребления производственных и сбережении природных ресурсов за счет применения твердеющей закладки из отходов производства и местных материалов на основе разработки соответствующих способов, методов и процессов ведения закладочных работ.
Методы исследований. В работе использован комплексный метод исследований, включающий научный анализ теории и практики применения твердеющей закладки, аналитические и лабораторные разработки, широкие промышленные испытания, технико-экономические анализы и расчеты.

Интенсивность и режим закладки, ее подвижность предопределяют углы, длины растекания смеси, слоистость массива ш его физико-механические свойства.
При разработке пологопадающих рудных тел с параметрами, выработанного пространства 8x120 м. (при слоевых системах разработки) и 8x50 м. (при камерно-целмковых системах) основными мерами по обеспечению заданных параметров закладочного массива являются:
- производительность (интенсивность) закладки должна быть не менее 80-100 м3/час;
- длина растекания смеси не должна превышать 40-50 м. (при слоевых системах разработки - обеспечивается установкой поперечных слоевых перемычек и бурением не менее 2-х закладочных скважин);
- подвижность смеси - не более 12-13 см осадки конуса СтройЦНИИЛа, коэффициент расслаиваемое™ смеси - не более 1,3 ;
- исключение попадания промывочной воды трубопроводов в закладываемое пространство с помощью разработанных водоотводящих устройств;
- применение способа дистанционного контроля полноты закладки с помощью уровнемеров;
- применение разнопрочной закладки, когда это целесообразно и возможно по горно-геологическим и горнотехническим условиям.
Разработанная номограмма определения параметров формирования закладочного массива в зависимости от углов и длины растекания смеси, ее подвижности и интенсивности закладки и их выполнение позволяют обеспечить наибольшую однородность закладочного массива и его нормативные прочностные и деформативные свойства.
Тепловые процессы в закладочном массив®
(4, 6, 12, 13, 20, 25, 26, 27, 33, 35, 47, 50, 51, 56, 57)
Процессы взаимодействия компонентов вяжущего с водой в составах твердеющих смесей сопровождаются экзотермической реакцией гидратации, в результате которой образуются устойчивые соединения и выделяется значительное количество тепла.