На правах рукописи АНДРЕЕВ Максим Николаевич ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ РАЗРАБОТКИ
реклама
На правах рукописи АНДРЕЕВ Максим Николаевич ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ РАЗРАБОТКИ ПОДКАРЬЕРНЫХ ЗАПАСОВ КИМБЕРЛИТОВЫХ ТРУБОК В УСЛОВИЯХ МГОК АК «АЛРОСА» Специальность 25.00.22 - Геотехнология (подземная, открытая и строительная) Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 2011 Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Санкт-Петербургском государственном горном университете. Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Богуславский Эмиль Иосифович Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Ломоносов Геральд Георгиевич кандидат технических наук Ковтун Николай Викторович Ведущее предприятие - ОАО АК «АЛРОСА» Защита диссертации состоится 01 июля 2011 г. в 13 ч 15 мин на заседании диссертационного совета Д 212.224.06 при Санкт-Петербургском государственном горном университете по адресу: 199106, Санкт-Петербург, 21-линия, д. 2, ауд. 1160. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного горного университета. Автореферат разослан 31 мая 2011 г. Ученый секретарь диссертационного совета д.т.н., профессор 2 В.П. ЗУБОВ ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность работы. В подкарьерных запасах кимберлитовых трубок МГОК АК «АЛРОСА» сосредоточены значительные объемы алмазоносной руды. Горно-геологические условия этого участка месторождения осложнены наличием водоносного горизонта. Руда и вмещающие породы характеризуются малой крепостью. С учётом сложности перехода от открытых горных работ к подземным, задача отработки подкарьерных запасов является весьма актуальной. Исследованиями в этом направлении в разное время занимались: член. корр. РАН, проф., д.т.н. Каплунов Д.Р., проф., д.т.н. Айнбиндер И.И., Крамсков Н.П., Замесов Н.Ф., Клишин Е.Р., Ломоносов Г.Г., д.т.н., Волков Ю.В., Савич Н.И., Шахиров Н.Х., к.т.н., Ковтун Н.В., Блюм Е.А. Однако до сих пор не разработана эффективная технология выемки подкарьерных запасов в условиях МГОК АК «АЛРОСА», поэтому необходимы дальнейшие исследования для решения технологической задачи по отработке значительных объемов руды в границах подкарьерных запасов. Цель работы. Разработка технологии выемки подкарьерных запасов кимберлитовых трубок в зоне водоносного горизонта. Задачи, решению которых посвящена работа: 1. Анализ и обобщение зарубежного и отечественного опыта разработки подкарьерных запасов кимберлитовых трубок и рудных залежей в сложных гидрогеологических условиях. 2. Разработка предложений по новой технологии, обеспечивающей безопасную и экономически эффективную выемку подкарьерных запасов кимберлитовых трубок. 3. Определение усадки, прочностных и фильтрационных свойств образцов твердеющей смеси. 3 4. Определение оптимального состава твердеющей смеси на разной глубине формирования искусственного гидроизолирующего целика. 5. Оценка устойчивости искусственного гидроизолирующего целика сформированного по контуру кимберлитовой трубки и состоящего из твердеющей смеси. 6. Определение технико-экономических параметров предлагаемой технологии разработки подкарьерных запасов и подготовка рекомендаций. Идея работы. Для полной выемки подкарьерных запасов кимберлитовых трубок в условиях МГОК АК «АЛРОСА» необходимо применение технологии, включающей создание искусственного цилиндрического гидроизолирующего целика по контуру рудного тела в зоне водоносного горизонта и двух упрочняющих целиков по простиранию. Методы проведения исследований. Для решения поставленных задач использован комплексный метод исследований, включающий: анализ и обобщение данных, опубликованных в горнотехнической литературе по проблеме разработки подкарьерных запасов кимберлитовых трубок; создание экспериментального стенда и изучение с его помощью влияния расширяющих добавок на снижение усадки твердеющей смеси; определение прочностных и фильтрационных свойств твердеющей смеси для получения оптимальных составов; создание методики расчёта прочности и параметров искусственного гидроизолирующего целика. Научная новизна: Установлено, что применение многофункциональных добавок в составе твердеющей смеси искусственного цилиндрического гидроизолирующего целика в количестве 1,5-2,3% от массы цемента незначительно уменьшает прочность, снижает усадку и увеличивает противофильтрационные свойства, что обеспечивает безопасность ведения горных работ. Определена зависимость толщины стенки искусственного цилиндрического гидроизолирующего целика от сечения очистной заходки. 4 Основные положения, выносимые на защиту: 1. Для обеспечения безопасной и экономически эффективной отработки подкарьерных запасов следует применять разработанную технологию ведения очистных работ, включающую создание под защитой рудной корки перед началом очистных работ искусственного цилиндрического гидроизолирующего целика и искусственных упрочняющих целиков по простиранию кимберлитовой трубки. 2. При закладке выработанного пространства на алмазодобывающих рудниках Якутии следует в составе закладочной смеси применять расширяющую воздухововлекающую добавку (типа ЛАД-6) в количестве 2-3% от массы цемента. Создание искусственного цилиндрического гидроизолирующего целика необходимо производить твердеющей смесью, включающей многофункциональную герметизирующую добавку (типа МСФ-М3) в количестве 1,5-2,3% от массы цемента. 3. Толщину стенки искусственного цилиндрического гидроизолирующего целика, обеспечивающую безопасность ведения горных работ, следует определять при помощи разработанной методики, основанной на условиях устойчивости вертикальной выработки. Оптимальный состав твердеющей смеси целика с учётом усадки, прочности, фильтрационных свойств и стоимости целесообразно находить на основе экономико-математической модели, содержащей указанные факторы. Практическая значимость работы. выданы рекомендации по проектированию новой технологии разработки подкарьерных запасов алмазоносных трубок МГОК АК «АЛРОСА»; разработаны составы твердеющей смеси для безусадочной закладки выработанного пространства, создания искусственного цилиндрического гидроизолирующего целика и упрочняющих целиков, включающие многофункциональную добавку расширяющего и герметизирующего действия; рассчитаны параметры системы разработки подкарьерных запасов кимберлитовых трубок в сложных гидрогеологических условиях. 5 Достоверность и обоснованность научных положений и рекомендаций подтверждается детальным анализом мирового опыта разработки подкарьерных запасов рудных месторождений в сложных гидрогеологических условиях; значительным объемом экспериментальных исследований прочностных и фильтрационных свойств твердеющей смеси с применением современного оборудования и рядом исследований других авторов. Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на LX Международном форуме горняков и металлургов (Фрайберг, Германия, 2010 г.); ежегодных научных конференциях молодых ученых СПГГИ (ТУ) «Полезные ископаемые России и их освоение» (Санкт-Петербург, 2009 г., 2010 г.); международной конференции молодых ученых «Проблемы недропользования» (Санкт-Петербург, 2009 г., 2010 г.); 5-ой международной научно-технической конференции «Современные проблемы освоения минеральных ресурсов Севера» (г. Воркута, 2010 г.); научном симпозиуме «Неделя горняка – 2010» (МГГУ, г. Москва); международной конференции «Школа подземной разработки-2010» (Украина, Ялта, 2010 г.); научных семинарах кафедры Разработки месторождений полезных ископаемых СПГГИ (ТУ), работа получила Премию Правительства Санкт-Петербурга, автор удостоен Стипендии Правительства Российской Федерации. Личный вклад автора: сформулированы цель, идея и задачи исследований; создана технология полной отработки подкарьерных запасов кимберлитовых трубок в условиях МГОК АК «АЛРОСА»; разработана методика и проведены экспериментальные исследования по определению усадки, прочностных и фильтрационных свойств твердеющей смеси; получен оптимальный состав твердеющей смеси для создания искусственного цилиндрического гидроизолирующего целика и упрочняющих целиков; сформулированы основные защищаемые положения и выводы, разработаны практические рекомендации. 6 Публикации. Основные результаты исследований опубликованы в 9 печатных работах, из них 3 статьи - в изданиях, рекомендуемых ВАК Минобрнауки России, получен 1 патент. Структура и объем работы. Диссертационная работа общим объемом 138 страниц состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы из 115 источников, включает 20 рисунков и 17 таблиц. Автор выражает благодарность научному руководителю профессору, д.т.н. Эмилю Иосифовичу Богуславскому за постоянное внимание к данной работе, помощь в определении общей идеи работы, направлений исследований и интерпретации полученных данных; сотрудникам кафедры РМПИ за полезные замечания и ценные советы; сотрудникам лаборатории свойств горных пород НЦ Геомеханики и проблем горного производства СПГГИ (ТУ) за содействие в проведении экспериментов. ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Первая глава диссертации посвящена анализу опыта разработки подкарьерных запасов кимберлитовых трубок. Проведен обзор известных систем разработки рудных месторождений в сложных гидрогеологических условиях в переходной зоне. Выполнена оценка рациональных областей применения различных технологий перехода от открытых горных работ к подземным, расположенных в зонах водоносных слоев. Определены достоинства и недостатки применяемых технологий, принятых на отечественных и иностранных алмазодобывающих предприятиях. Вторая глава посвящена описанию предлагаемой технологии отработки подкарьерных запасов кимберлитовых трубок, включающей создание искусственного гидроизолирующего целика сформированного по контуру алмазоносной трубки и состоящего из твердеющей смеси, а также упрочняющих целиков. Третья глава посвящена теоретическим и лабораторным исследованиям прочностных и фильтрационных свойств различных составов твердеющей смеси. Приведены методики проведения исследований, а также результаты анализа полученных данных. 7 Разработан и обоснован оптимальный состав смеси, необходимой при создании искусственных целиков. В четвертой главе представлена оценка устойчивости и фильтрационных свойств искусственного гидроизолирующего целика создаваемой по контуру рудного тела. Приведены методика и результаты расчётов. В пятой главе приведены рекомендуемые технологические схемы и технико-экономические параметры проекта отработки подкарьерных запасов кимберлитовых трубок в условиях МГОК АК «АЛРОСА». Выполнена экономическая оценка эффективности разработанных рекомендаций. Основные результаты исследований отражены при доказательстве следующих защищаемых положений: 1. Для обеспечения безопасной и экономически эффективной отработки подкарьерных запасов следует применять разработанную технологию ведения очистных работ, включающую создание искусственного цилиндрического гидроизолирующего целика под защитой рудной корки перед началом очистных работ и искусственных упрочняющих целиков по простиранию кимберлитовой трубки. В настоящее время на кимберлитовой трубке "Интернациональная" работы ведутся открытым и подземным способами параллельно, причём подземные работы ведутся под водоносным горизонтом. Рудное тело представлено субвертикальной трубкой овальной формы, выполненной алмазосодержащими кимберлитовыми породами. Они однообразны по составу и состоят на 93% из порфировых кимберлитов и автолитовых кимберлитовых брекчий, с неравномерно распределенными среди них столбами неизмененных кимберлитов массивной текстуры (7%). Автором разработан способ выемки обводнённых подкарьерных запасов алмазоносных месторождений Якутии (рис.1), позволяющий решить перечисленные автором актуальные задачи. Способ включает одновременную отработку карьерного поля до экономически целесообразной глубины, проходку 8 подземных вскрывающих выработок и отработку подкарьерных запасов полезного ископаемого ниже предельного положения дна карьера. Сущность технологии отработки подкарьерных запасов кимберлитовых трубок заключается в следующем. Месторождение отрабатывается одновременно открытым и подземным способами. Причём после отработки карьера до максимальной глубины на дне карьера 1 с помощью бетонной смеси и изолирующей плёнки формируется герметичная подушка 11, после чего ведется отсыпка карьера вскрышными породами. Затем рудное тело вскрывается вертикальными стволами и квершлагами, разделяется на этажи при проведении откаточных штреков 5. По центру рудного тела проходится автоуклон 10, служащий для транспортирования горного оборудования. Для подачи закладки в отработанные очистные заходки 3 в верхней части блока проходится вентиляционнозакладочный штрек 2. С помощью проходческого комбайна под защитой рудной корки 14 отрабатываются кольцевой участок на контуре рудного тела (рис.2) и часть рудного массива по длинной оси трубки, которые заполняются твердеющей смесью, формируя тем самым искусственный гидроизолирующий 4 и упрочняющий целики 12 соответственно. Отработка каждого из этих участков начинается снизу-вверх слоевой системой с твердеющей закладкой. После создания искусственных цилиндрического гидроизолирующего 4 и упрочняющих целиков 12, делящих блок на камеры, начинается их отработка. Работы ведутся снизу-вверх слоевой системой разработки с твердеющей закладкой. После проведения подготовительно-нарезных работ начинается очистная выемка руды в камерах с применением очистного комбайна и самоходной доставочной техники. Отбитая комбайном руда из очистной заходки доставляется с помощью самоходного вагона до рудоспуска 8 по рудному заезду 6. Выемка очистных заходок ведётся по чередующемуся порядку через одну закладываемую и одну неотработанную. Отработанная очистная заходка заперемычивается и заливается твердеющей закладкой поступающей из закладочных скважин 13. После выемки и закладки 9 всех очистных заходок 3 в слое, горное оборудование транспортируется по автоуклону 10 на следующий слой, где очистной цикл повторяется. Эффект от применения способа достигается тем, что отрабатываются подкарьерные запасы месторождений кимберлитовых трубок в сложных горно-геологических условиях с наличием агрессивного водоносного горизонта без оставления целиков ценного полезного ископаемого. 2. При закладке выработанного пространства на алмазодобывающих рудниках Якутии следует в составе закладочной смеси применять расширяющую воздухововлекающую добавку (типа ЛАД-6) в количестве 2-3% от массы цемента. Создание искусственного цилиндрического гидроизолирующего целика необходимо производить твердеющей смесью, включающей многофункциональную герметизирующую добавку (типа МСФ-М3) в количестве 1,5-2,3% от массы цемента. В настоящее время на рудниках АК «АЛРОСА» на участках вне зоны водоносного горизонта используются различные пропорции закладочного материала, в основе которого: портландцемент М400, песок, пластифицирующая добавка ЛСТ и вода. Плотность данной закладки в зависимости от состава 17801880 кг/м3, прочность на 28-ые сутки от 0,7 до 10,1 МПа, усадка с учётом водоотдачи составляет в среднем 12-17%. Данные составы имеют высокий процент усадки, что приводит к образованию пустот и как следствие возможности обрушений и прорывов рассолов из водоносного горизонта. Во избежание негативных последствий усадки возможно применение расширяющих добавок в составе закладочной смеси. Для определения усадки закладочного материала проведены экспериментальные исследования с использованием специально сконструированного и изготовленного стенда. Для получения зависимости усадки и прочностных свойств испытуемой смеси при использовании различных добавок и их количества, создавались серии образцов с различными составами. Испытания проводились 10 (рис. 3) в соответствии с нормативами, указанными в ГОСТ 2857090, ГОСТ 10180-90, ГОСТ 22685, ГОСТ 18105. а) б) в) Рис. 3. Экспериментальный стенд по определению усадки: а) заливка образца; б) твердение образца; в) усадка образца. Исследования 32 образцов показали, что при увеличении количества расширяющих добавок выпускаемой фирмой «ХимМодификатор» достигается различное снижение усадки закладочного материала (рис. 4). Минимальная усадка 4,3% обеспечивалась при добавке МСФ-М3 при количестве добавки 1,75% от массы цемента. В то время как при использовании добавки ЛСТ, применяемой на рудниках АК «АЛРОСА», усадка составила 15,5%. Рис. 4. Зависимость усадки твердеющей смеси от количества добавки. 11 Испытания предела прочности на одноосное сжатие, проведенные с применением современного пресса компании REMAC на 30 образцах показали незначительное снижение прочности при увеличении количества добавки (рис. 5). Прочность закладочной смеси с добавкой МСФ-М3 изменяется от 8,4 до 7,5 МПа. Максимальное значение достигается при 1,75% от количества цемента. Следовательно, по технологическим свойствам добавка МСФ-М3 является наиболее применимой. Этот состав закладочной смеси практически не уступает по своим прочностным качествам, применяемым на руднике «Интернациональный». Для обеспечения безопасности ведения горных работ в районе водоносного горизонта цилиндрический искусственный целик должен иметь гидроизолирующие свойства. Для решения этой задачи предложено применение многофункциональных герметизирующих добавок. Рис. 5. Зависимость предела прочности образцов твердеющей смеси от количества добавки В практике проектирования состава твердеющей смеси возможно использование двух нормативных характеристик водонепроницаемости: 12 наибольшего давления воды (МПа), которое могут выдержать стандартные образцы без появления на их открытой стороне признаков просачивания воды. коэффициента фильтрации, характеризующего количество воды, проникающее через единицу сечения в единицу времени, при градиенте (отношении напора в м. водяного столба к толщине конструкции в м.) равном 1. Для этого образцы в обойме (рис. 6. a) устанавливают в пресс (рис. 6. б) для обжатия и надежно закрепляют. Вода подается через патрубок в крышке 4, ее давление повышается ступенями по 0,2 МПа в течение 1-5 мин и выдерживается на каждой ступени в течение определённого времени. Воду (фильтрат), прошедшую через образец и патрубок в нижней крышке 5 собирают в приемный сосуд. а) 1 4 б) 3 5 Рис. 6. Экспериментальный стенд для определения фильтрационных свойств образцов: а) обойма, где: 1 — образец смеси; 2 — испытательная обойма; 3 — набор резиновых и металлических колец; 4 — съемная крышка для подачи воды; 5 — нижняя крышка с патрубком для сбора фильтрата; 6-верхняя крышка с патрубком; б) испытательный пресс. Коэффициент фильтрации Кф, см/с, образца определяется по формуле: Кф = Q (1) S где — коэффициент, учитывающий вязкость воды при комнатной температуре, 1,13; Q — масса фильтрата, кг; — толщина образца, м; S — площадь образца, м2; — время испытания образца, в 13 течение которого измеряют вес фильтрата, с. — избыточное давление в установке, МПа. Минимальный коэффициент фильтрации 2,4*10-12 м/с обеспечивает добавка МСФ-М3 при содержании 2,35% от массы цемента. Максимальный коэффициент фильтрации равный 5*10-12 м/с при использовании пластифицирующей добавки ЛСТ. 3. Толщину стенки искусственного цилиндрического гидроизолирующего целика, обеспечивающую безопасность ведения горных работ, следует определять при помощи разработанной методики, основанной на условиях устойчивости вертикальной выработки. Оптимальный состав твердеющей смеси целика с учётом усадки, прочности, фильтрационных свойств и стоимости целесообразно находить на основе экономико-математической модели, содержащей указанные факторы. По гидрогеологическим данным трубки «Интернациональная», проведены расчёты физических параметров искусственного гидроизолирующего целика. Инженерногеологические условия месторождения характеризуются различной прочностью вмещающих пород 2-6 и рудного тела 2-4 по М.М. Протодьяконову, их соленасыщенностью, трещиноватостью и обводненностью. Толщина монолитного искусственного цилиндрического гидроизолирующего целика (бетонной стенки) определяется из условия состояния устойчивости горных пород. Величина критерия устойчивости этого целика определяется аналогично критерию устойчивости пород вертикальной выработки: С k Г kСБ k Ц kt Н Р 26,3 k RC 5,25 0,0056k RC , (2) где: k Г коэффициент, учитывающий взвешивающее действие воды, для участков вне водоносных горизонтов, 1,0; для пород водоносного горизонта k Г определяется по формуле 14 kГ h1 PВ П В H 1 h2 1 (3) где: h1 высота толщи пород от почвы водоупора до земной поверхности, м; h2 высота толщи пород от рассматриваемого участка в водоносном горизонте до почвы водоупора (до кровли водоносного горизонта), м; П , В соответственно, плотность пород водоносного горизонта и плотность воды, кг/м3; коэффициент пористости пород водоносного горизонта, принимаемый как отношение объема пор к объему скелета, определяемый по данным гидрогеологических изысканий; H высота толщи пород от рассматриваемого сечения до земной поверхности, м; PВ давление подземных вод с учетом kФП / kФКР 100 ; k СБ коэффициент воздействия на целик выработок равен 1,0; kt коэффициент водопонижения, МПа, при влияния времени k коэффициент эксплуатации проектируемого целика, 1,0; влияния угла залегания пород , град; Н Р проектная глубина размещения целика, м; RC расчетное сопротивление пород, МПа; k Ц коэффициент воздействия на искусственный целик очистных работ определен по статистическим данным: kЦ S оч.в ыр. G ц kп , (4) где S оч.в ыр. -площадь сечения очистной выработки; G - боковое давление горных пород; ц - предел прочности целика на сжатие; kп –переходный коэффициент, 1,2. На рис.7 приведена зависимость значений коэффициента воздействия площади сечения очистной заходки на искусственный цилиндрический гидроизолирующий целик. 15 Рис.7. Зависимость значений коэффициента воздействия очистных работ на цилиндрический гидроизолирующий целик. Расчет толщины монолитного искусственного целика ц ,мм, производится по формуле: mБ1mБ 3 mБ 7 RПР 1 ПБ ,мм (5) mБ1mБ 3 mБ 7 RПР 2k P P где: r0 радиус вертикальной стенки в свету, м; mУ коэффициент ц mУ r0 условий работы, 1,25; mБ1 , mБ 3 mБ 7 коэффициенты, учитывающие длительную нагрузку, условие для нарастания прочности и температурные колебания, принимаемые в соответствии с главой СНиП по проектированию бетонных и железобетонных конструкций; RПР расчетное сопротивление бетона сжатию, принимаемое в соответствии с главой СНиП по проектированию бетонных и железобетонных конструкций, кПа; k P коэффициент концентрации напряжений в конструкции, принимаемый равным 1,0- на протяженных участках целика, P горизонтальное давление в кПа, определяемое как суммарное от давления пород РП и подземных вод Р Г ; ПБ толщина породозакладочной оболочки, образующейся за счет проникновения твердеющей смеси в окружающие нарушенные породы, мм. Результаты расчётов приведены в таблице 1. 16 Таблица 1. Толщина цилиндрического гидроизолирующего целика на разной глубине формирования Глубина, м Состав закладки Толщина стенки,мм От отм. +115 м. до +60 м. Содержание добавки МСФ-М3 сост.2,35% от количества цемента 2700 От отм. +60 м. до 130 м. (водоносный горт) Содержание добавки МСФ-М3 сост.2,3% от количества цемента 3200 От отм. -130 м. до -200 м. Содержание добавки МСФ-М3 сост.2% от количества цемента 2800 Для получения оптимального состава закладочного материала и твердеющей смеси искусственного гидроизолирующего целика был применен метод экономико-математического моделирования, предложенный профессором Дворкиным О.Л., с учётом усадочных, прочностных, фильтрационных свойств смеси и её стоимости (рис.8). Для получения зависимости рассчитаны относительные значения свойств состава к максимальным их данным по всем сериям образцов. Оптимизирующим фактором для решения данной задачи служит расход добавки. В частности расширяющие добавки позволяют достичь оптимальных критериев прочности и стоимости. Таким образом, критериями оптимизации выбраны усадка, прочность на сжатие, коэффициент фильтрации и стоимость. 17 Рис.8. Зависимость относительных значений усадки, прочности, фильтрации и стоимости твердеющей смеси цилиндрического целика от количества добавки МСФ-М3, где: Х1 и Х2 значения минимума и максимума количества добавки в смеси, отвечающие требованиям задачи. Анализ экспериментальных данных и экономикоматематическая модель дали возможность определить вид и оптимальное количество расширяющей добавки для применения в закладочной смеси. В качестве оптимальной добавки в закладочных смесях предлагается использовать ЛАД-6, количество которой зависит от расхода вяжущего (портландцемента), и определяется по формуле: QД Qц 43,25 , кг, (7) где: Qд – расход добавки в сухом состоянии, кг; Qв – расход вяжущего в составе смеси, кг. В качестве многофункциональной добавки в составе твердеющей смеси искусственного целика применима добавка МСФ-М3 в количестве 1,5-2,3% от массы цемента. В сводной таблице 2 приведены полученные с помощью экономико-математического моделирования оптимальные составы твердеющей смеси 18 Таблица 2. Сводная таблица по оптимальным составам испытанных твердеющих смесей Состав Состав №1 - без добавки Состав №2 - ЛАД-6 Состав №3 - ЛCT Состав №4 - МСФ-М3 Состав №5 - МСФ-М3-с Усадка Предел прочности на одноосное сжатие Коэфф-т фильтрации Cтоимость см 5,67 3,58 6,42 2,84 4,52 мПа 10,15 7,63 6,48 7,90 7,42 м/с*10-12 5,60 4,10 5,00 2,40 2,60 руб/кг 9,97 11,43 14,20 14,03 14,26 ЗАКЛЮЧЕНИЕ Выполненная диссертация является законченной научноквалификационной работой, в которой содержится решение актуальной задачи – вовлечения в эксплуатацию подкарьерных запасов кимберлитовых трубок в зоне водоносного горизонта за счёт создания искусственного цилиндрического гидроизолирующего целика. 1. Предложена и обоснована новая технология отработки подкарьерных запасов кимберлитовых трубок, позволяющая отработать подкарьерные запасы руды в зоне водоносного горизонта практически без потерь. 2. Разработаны процессы очистной выемки при создании искусственного цилиндрического гидроизолирующего целика. 3. По результатам лабораторных экспериментов выбраны: а) для создания цилиндрического гидроизолирующего целика состав твердеющей смеси, включающий многофункциональную герметизирующую добавку (типа МСФ-М3); б) для закладки выработанного пространства состав закладочного материала, включающий расширяющую воздухововлекающую добавку (типа ЛАД-6). 4. Предложена методика, базирующаяся на схеме определения толщины бетонной крепи вертикальной выработки для определения параметров искусственного цилиндрического гидроизолирующего целика. Методика применима к различным 19 месторождениям, находящимся в аналогичных гидрогеологических и технологических условиях. 5. Анализ экспериментальных данных и применение экономико-математического моделирования дали возможность определить типы и оптимальные количества расширяющей добавки в составе закладочного материала и многофункциональной добавки в составе твердеющей смеси искусственного цилиндрического гидроизолирующего целика. 6. Определена зависимость толщины стенки искусственного цилиндрического гидроизолирующего целика от площади сечения очистной заходки. 7. Результаты исследований рекомендуются к использованию при проектировании алмазодобывающих рудников. ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ В изданиях, рекомендованных ВАК России: 1. Андреев М.Н. Технология разработки подкарьерных запасов кимберлитовых трубок в сложных гидрогеологических условиях / Э.И. Богуславский, М.Н. Андреев // Записки Горного института – 2011-Том 188-с. 12-15. 2. Андреев М.Н. Разработка состава закладочного материала и испытания его прочностных свойств / Э.И. Богуславский, М.Н. Андреев // Записки Горного института – 2011-Том 189-с. 125-130. 3. Андреев М.Н. Методика расчёта физических параметров искусственного барьерного целика // Записки Горного института – 2011-Том 189-с. 130-134. В прочих изданиях: 1. Андреев М.Н. Патент РФ № 2400625, Бюллетень №10, 2010 год «Способ комбинированной разработки месторождений полезных ископаемых» / Э.И. Богуславский, М.Н. Андреев // Федеральная служба по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам. 2. Андреев М.Н. Технология разработки подкарьерных запасов кимберлитовых трубок в сложных гидрогеологических условиях // В мире научных открытий - 2009-№9-с. 65-69. 3. Андреев М.Н. Технология отработки подкарьерных запасов кимберлитовых трубок // Труды 8-ой международной научно-практической конференции «Освоение минеральных ресурсов севера: проблемы и решения», филиал СПГГИ (ТУ) «Воркутинский горный институт» - 2010 -с. 120-123. 4. Andreyev M.N.. Technology of kimberlitic tubes mining / E.I. Boguslavskiy, M.N. Andreyev // Scientific Reports on Resource Issues, Freiberg, Germany - 2010-с. 55-59. 20 5. Андреев М.Н. Технология отработки подкарьерных запасов кимберлитовых трубок в сложных гидрогеологических условиях» // Сборник статей научно-практической конференции «Трансферт технологий – от идеи к прибыли», Украина - 2010 - с. 78-81. 6. Андреев М.Н. Технология отработки подкарьерных запасов кимберлитовых трубок в сложных гидрогеологических условиях» / Э.И. Богуславский, М.Н. Андреев // Сборник статей Международной научнопрактической конференции «Школа подземной разработки-2010», Украина - 2010 с. 96-102. 21
