Источник: Вісті Донецького гірничого інституту: Всеукраїнський науково-технічний журнал гірничого профілю/ Донецьк: ДонНТУ, 2005. – №1 – С.82-86
Результаты проведенных авторами исследований направлены на повышение промышленной безопасности разработки полиметаллических месторождений с одновременным увеличением экономической эффективности их освоения
При исчерпании богатых и легкообогатимых руд горное предприятие ( рудник ) закрывается ( консервируется ) или перепроектируется на шахтное подземное выщелачивание ( ШПВ ). Эта система обладает высокой экономической эффективностью и способствует рентабельной разработке бедных и убогих, забалан¬совых руд. Одновременно снижается риск возникновения аварийных ситуаций, обусловленный как уменьшением общего количества персонала, работающего в подземных условиях, так и собственными свойствами объема добычных выработок с неподдерживаемым выработанным пространством, магазинированием выщелачиваемой руды и т. д.
Внедрение результатов исследований особенно актуально в условиях недостаточности геологической информации и неопределенности залегания руд, что свойственно полиметаллическим сложно-структурным месторождениям. При этом определяют оптимальную производственную мощность геотехнологического рудника исходя из планируемых экономических показателей: объема первоначальных инвестиций, периода их окупаемости, прибыли, получаемой по годам, периода функционирования предприятия. Проводят детальный анализ минерально-сырьевой базы предприятия ( горно-геологических характеристик ), включая абсолютное и удельное содержание металлов, формы их нахождения, показатели их сквозного извлечения и т. д.
Обеспечивают ( в соответствии с показателями двух предыдущих этапов ) выбор технологического проекта разработки сложно-структурного полиметаллического месторождения. Технологический проект разработки месторождения должен предусматривать возможность необременительного ( по времени, затратам и технологической увязке ) изменения ( в случае существенного изменения исходной горно-геологической информации ).
Проводятся выбор, расчет и организация горнопроходческих, горнодобычных и рекультивационных работ на руднике ШПВ ( включая буровзрывные работы, проходку горных выработок, откатку горнорудной массы, магазинирование руды, ее обработку технологическими растворами, выщелачивание полиметаллов, направленную миграцию продуктивных растворов на поверхностный комплекс, выделение полиметаллов из растворов и рекультивацию недр ).
В соответствии с результатами анализа рынка существующего специального оборудования определяется его оптимальная спецификация и обеспечивается совместимость различных установок между собой.
По характеру организации освоения сложно-структурных полиметаллических месторождений методами ШПВ основные горно-подготовительные и добычные процессы должны рассматриваться как единый производственный цикл с определенно заданной последовательностью.
При формировании организационно-технологической схемы освоения сложно-структурного полиметаллического месторождения методами ШПВ устанавливают возможные варианты производственной мощности геотехнологического предприятия. На основе анализа горно-геологических показателей определя ется вероятностный диапазон возможных объемов добычи полиметаллов ( промышленных продуктов ). Для каждого из диапазонов строится свой вариант организационно-технологической схемы, со своими набором и количеством технологического оборудования, кото¬рые определяют исходя из его максимально возможной производительности.
Существенное влияние на конструкцию блоков ШПВ и их параметры оказывает изменение таких характеристик месторождения полезных ископаемых, как мощность, протяженность, угол падения рудного тела и содержание полезного ископаемого компонента ( полиметаллов ).
Помимо изменения геометрических параметров ( высота, длина, ширина ) блока ШПВ изменение характеристик рудного тела также влияет на их конструкцию. В частности, важным параметром является угол наклона рудного тела, который обусловливает использование двух вариантов конструкций блока ШПВ — с мага зинированием руды или с ее обрушением.
При этом характер изменения исходной проницаемости руд позволяет применять взрывное дробление. Причем сложная морфология рудного тела, а также настоятельная необходимость в качестве дробления полиметаллических руд предопределяют взрывание на зажатую маломощную среду, с обязательным учетом эффекта «наведенной микротрещиноватости». Однако технологически наиболее легко изменяются гидродинамические параметры выщелачивания, реальные значения которых определяются в зависимости от вида и значения кольматирования руд.
Значительное внимание авторов уделено вопросам управления риском возникновения аварийных ситуаций на геотехнологических рудниках. Для этой цели использовались математическое моделирование и специальный аналитический аппарат, сложившийся в данной области.
Анализ причин несчастных случаев от обрушений и падений кусков горной массы позволил констатировать, что основные из них носят организационный характер и выражаются в невыполнении требований правил и норм безопасности, направленных на соблюдение принятых проектно-технических решений и технологических регламентов.
Результаты исследования авторов по обеспечению безопасности от обрушений пород кровли показали тенденцию изменения количества обрушений в зависимости от типа взрывания пород горного массива. При этом для снижения сейсмического воздействия взрывов на окружающий выработку горный массив было предложено проводить комплекс мероприятий, включая :
— сокращение количества шпуров на забой в целях доведения линий наименьшего сопротивления вспомогательных и отбойных шпуров до 600 – 800 мм, а расстояний между верхними оконтуривающими шпурами до 500 мм;
— уменьшение количества ВВ, взрываемого в одной ступени замедления, до 2 – 4 кг;
— использование в верхних оконтуривающих шпурах рассредоточенных воздушными промежутками зарядов аммонита 6 ЖВ, инициируемых ДШ, в зависимости от устойчивости пород;
— применение в боковых оконтуривающих шпурах уменьшенных зарядов аммонита 6 ЖВ в зависимости от устойчивости и коэффициента крепости пород;
— проходку выработок с опережающим забоем и последующим расширением их до проектного сечения. При этом величина опережения забоя равна двум ходкам;
— использование комбинированного взрывания за¬рядов ВВ электродетонаторами ЭДКЗ -153 Н и ЭДЗД при максимальном количестве ступеней замедления;
— взрывание зарядов ВВ в последнюю очередь в верхних оконтуривающих шпурах;
— повышение эффективности размещения шпуров в забое.
Кроме технологических рисков, исследовали риск управленческий и влияние законодательства на риск возникновения аварийной ситуации. Было установлено, что обеспечение технологической безопасности находится в области снижения разности рассогласования между фактическим состоянием объекта и требованиями безопасности, что достигается вводом в систему безопасности блока обратных связей.
Кроме того, рассчитано математическое ожидание потерь ( ущерба ) от возникновения технологического риска, основанное на учете вероятности появления аварий и зависящее от периода деятельности объекта. Выявлена математическая зависимость индивидуального риска для персонала, описываемая посредством координат нахождения, типа аварии, возможной частоты аварии и вероятности гибели работников.
Авторами подготовлен комплекс мероприятий, внедрение его позволяет понижать уровень отрицательного воздействия взрыва на горный массив и устойчи¬вость выработок, который разработан на основе установленной взаимосвязи между несчастными случаями со смертельным исходом и авариями I – II категорий.
В качестве замечания по работе члены комиссии и независимые эксперты отметили, что проведенные исследования ограничены разработкой рекомендаций только для полиметаллических месторождений, хотя их можно было распространить и на другие объекты цветной металлургии, и прежде всего на меднорудные.