Искусственные потолочины при подземной добыче руд как альтернатива рудным целикам

Abstract

Актуальность работы обусловлена необходимостью минимизации потерь руды в оставляемых для различных целей целиках, как условия удовлетворения неуклонно возрастающей потребности в сырье для производства металлов при ухудшении условий разработки рудных месторождений. Цель работы: обоснование технической возможности и экономической целесообразности использования дифференцированных по прочности и функциям искусственных бетонных потолочин взамен рудных целиков. Методы исследования: анализ теоретического наследия российской и зарубежной геомеханических школ, передового опыта разработки сложноструктурных месторождений и проектные проработки на основе теории жестко защемленной в опорах плиты с максимальной нагрузкой в опорах и шарнирах. На примере разработки месторождения Северного Казахстана системой подэтажных ортов в пределах структурно-неоднородного горного массива описана возможность комбинирования конструкций и технологий возведения потолочин: сплошной несущей потолочины и сопряженной с ней «облегченной» потолочины над остальной частью блока; упрочнение замагазинированной руды подачей на нее твердеющей смеси, с получением экономического эффекта. Результаты. Предложены варианты искусственной потолочины на основе твердеющих бетонных смесей, дифференцированно учитывающие механизм проявления горного давления в разрабатываемых участках рудного поля. Доказано, что искусственные потолочины способны конкурировать с рудными целиками, особенно при разработке ценных металлических руд. Выводы. При отработке запасов ценных руд в геологически нарушенных и дезинтегрированных массивах строительство искусственных потолочин, как альтернативы рудным целикам, является способом уменьшения опасности горных работ и повышения качества извлекаемых руд, что является резервом оздоровления экономики современного горного производства.

Relevance of the research is caused by the necessity to minimize ore losses in pillars, left for different purposes, for meeting a steadily increasing demand for raw materials to produce metals when ore field development conditions deteriorate. The aim of the research is to study the feasibility and economic viability of using strength and function differentiated faux concrete ceiling instead of ore pillars. Methods: analysis of theoretical heritage of Russian and foreign geomechanical schools, advanced experience in developing complex fields and design studies based on the theory of a plate clamped rigidly with maximum load in the bearings and hinges. The paper describes the possibility of combining ceiling construction design and technologies: solid carrier ceiling and «lite» ceiling conjugated to the latter over the rest part of the block by the example of the Northern Kazakhstan field development by the system of axes sublevel within the structurally inhomogeneous rock mass; hardening the left in store ore by feeding hardening mixture to it for obtaining economic benefits. Results. The authors have proposed the variants of faux ceiling based on hardening concrete mixtures, taking into account the mechanism of rock pressure in the developed areas of the ore field. It is proved that the faux ceiling can compete with the ore pillars, especially at development of valuable metal ores. Conclusions. When developing the valuable ore reserves in geologically disturbed and disintegrated arrays the construction of faux ceiling, as an alternative to ore pillars, is a way to reduce the risk of mining operations and improve the quality of the extracted ore. This is the reserve of economic recovery in current mining.