Горно-геологическая характеристика рудника

Для богатых руд – от 5 до 10;

Для медистых руд – от 5 до 16;

Для вкрапленных руд – от 5 до 10;

Для вмещающих пород – от 5 до 10.

Сульфидные руды склонны к окислению, разогреву, спеканию, самовозгоранию и слеживанию с выделением тепла (от 3400 до 4700 ккал на 1 м3 поглощенного кислорода). Температура пород в поле рудника колеблется в пределах от 23 до 36оС. В породах свободная кремнекислота отсутствует. Влажность руды в естественном залегании составляет от 1 до 4 %, в отбитой массе – до 7 %.

Качественная характеристика руд и рудных минералов

Норильские медно-никелевые руды являются комплексными, из них современными технологическими методами добывают цветные металлы: никель, медь, кобальт; благородные металлы: золото, серебро и главные элементы платиновой группы; кроме этого попутно получают селен, теллур и серу.

Помимо названных компонентов, руды содержат целый ряд других элементов, из которых важно отметить железо, уходящее в шлаки и вредные примеси, из которых главными являются, селен цинк и мышьяк, спорадически встречающиеся в рудах.

К числу шлакообразующих компонентов в первую очередь относятся окислы кремния, железа, алюминия, магния, кальция и некоторые другие.

Сульфидное оруденение генетически связано с крупной дифференцированной интрузией габбро-долеритов и представлено тремя основными типами руд:

·        Сплошными (наиболее богатыми)

·        Вкрапленными и прожилково-вкрапленными в породах нижней части интрузии

·        Вкрапленными и прожилково-вкрапленными в породах, вмещающих интрузию (медистые)

Минералы, слагающие норильские руды делятся на следующие четыре группы:

·        Главные: пирротин, троилит, пентландит, халькопирит, талнахит, моикухит, путоранит, кубанит, магнетит.

·        Второстепенные: борнит, марказит, миллерит, сфалерит, халькозин, минералы группы валерита.

·        Редкие: алабанит, виоларит, годлевскит, ковеллин, маухерит, никелин, молибденит, станин.

·        Минералы благородных металлов: сперрилит, урванцевит, самородные золото и серебро, минералы платины и палладия.

Рудник "Таймырский" эксплуатируется на базе запасов богатых и медистых руд, расположенных в центральной части Октябрьского месторождения и восточной части первой Хараелахской (основной) залежи, расположенных в Дудинском районе Таймырского автономного округа Красноярского края.

Геологический разрез в районе месторождения представлен кембрийско-ордовикскими карбонатными осадками, чередованиями морских (известняки, доломиты) и лагунных (ангидриты, глины) отложениями силура, девона, терригельными углекислыми образованиями перитриаса, туфолавовой толщей триаса и четвертичными отложениями.

Оруденение пространственно и генетически связано с природной центральной частью Хараелахской ветви Талнахского рудоносного интрузива, который локализуется в глинисто-карбонатной толще девонских отложений и погружается в северо-восточном направлении под углом от 12 до 18° до глубины 1700 м и имеет в поперечных разрезах форму плоской линзы.

Ширина интрузива колеблется от 700 до 900 м на западе и до 1900 м на востоке, мощность его изменяется от 100 до 160 м.

В центральной части залежь разбита серией субмеридиальных и субширотных дизьюнктивов, называемой зоной Большого Горста. На отдельные блочные структуры, которые по тектоническим параметрам группируются в четыре клиновидных рудных тела длиной до 800 м в меридиональном направлении и смещенных относительно друг друга по вертикали от 7 до 60 м. Общая амплитуда смещения рудных тел Большого Горста составляет от 100 до120 м в северной части зоны и до 160 м – в южной.

Зона Большого Горста разделяет Хараелахскую залежь в шахтном поле рудника на верхний западный (горизонт –1050 м и –1100 м) и нижний восточный (горизонты –1200 м, -1300 м, -1400 м) блоки.         Угол падения залежи в западном блоке составляет от 14 до 22°, в восточном от 12 до 20°. Мощность колеблется в пределах от 5 до 43 м.

Проанализировав исходные данные, формируются перспективные направления исследования. Для отработки запасов месторождения, исходя из горно-геологических условий, ценности руды наиболее перспективной видится слоевая и камерная система разработки с закладкой сформированных пустот твердеющими смесями. Исходя из заданной, очень высокой годовой производительности для подземных рудников, видится наиболее целесообразным применение на основных технологических процессах высоко производительного самоходного оборудования. Так же для обеспечения заданной годовой производительности с целью обеспечения фронта работ определяется камерно-целиковый порядок выемки запасов.

Необходимо определиться с технологией отработки, средствами механизации, аспектами управления горным давлением, нормативной прочностью закладочного материала, конструкцией принятой системой разработки, а также оценить эффективность предлагаемой технологии.

Для того чтобы решить поставленные задачи, первой частью исследования ставится провести крупномасштабный анализ разработки месторождений с закладкой в целом. Следующей честью, необходимо выполнить конструирование отобранных конкурирующих вариантов систем разработки, где будет произведено обоснование подготовки и нарезки выемочной единицы, обоснование параметров закладки, отбойки, доставки. Далее для сравнения и отбора наиболее эффективного варианта системы будет выполнена технико-экономическая оценка сравниваемых вариантов систем разработки.

1.2 Технология добычи руды

1.2.1 Система разработки

Добыча руды производится с применением: сплошной слоевой системы разработки с закладкой выработанного пространства твердеющими смесями; с применением самоходного оборудования на доставке горной массы и бурении шпуров (скважин большого диаметра).

Система разработки применяется в трех вариантах:

- Выемка слоями сверху вниз под защитным слоем (панели 7 - 11 западный фланг гор. -1050 м, панель 9 - 11 гор. - 1100 м, панели12 - 15 западного и 12, 13 восточного флангов гор. -1300 м) – нисходящий порядок выемки;

- Выемка слоями снизу вверх под защитным слоем (панель 8 гор. -1100м, панели 9 – 11 западного и 9 – 11, 14,15 восточного флангов гор.-1300 м) – комбинированный порядок выемки;

-                     Восходящая выемка по восстанию залежи (панели 12 гор. -1100 м) – восходящий порядок выемки.

Удельный вес применяемых вариантов сплошной слоевой системы разработки в 2004 году составил:

Таблица 1 – Удельные веса применяемых систем

Слоевая система разработки с восходящим порядком выемки слоев в защищенных зонах

Сущность восходящего порядка выемки слоев состоит в разделении рудной залежи на вертикальные ленты, которые отрабатывают слоями снизу вверх с оставлением между кровлей слоя и закладкой свободного технологического пространства. На удароопасных участках месторождений, очистные работы ведутся с расположением очистных выработок в пределах защищенных зон, образованных бурением разгрузочных скважин (шпуров), при систематическом контроле напряженно-деформированного состояния руды и пород в призабойной зоне.

Восходящий порядок выемки слоев может применяться при разработке руд слабой и средней нарушенности.

Допускается применять восходящий порядок выемки слоев, если в отрабатываемой ленте встречаются участки сильно нарушенных руд длинной не более 14м, при расстоянии между такими участками не менее 16м.

Условия отработки средне нарушенных руд с включениями ксенолитов пород с ослабленными контактами с рудой, ксенолитов сильно нарушенных пород, участков сильно нарушенных руд длинной более14м при расстоянии между ними менее 16м, при наличии в пределах ленты (слоя) тектонических нарушений аналогичны условиями системы с комбинированным порядком выемки слоев (см ниже).

Высоту вертикальных рудных обнажений очистных выработок в основных слоях принимают с учетом нарушенности руд:

-для руд слабой и средней нарушенности до 12м;

-для руд сильной нарушенности до 10м;

-для руд весьма сильной нарушенности до 6м.

При применении на отгрузке горной массы дистанционно-управляемой ПТМ, параметры нижнего, основного и верхнего слоев принимают в соответствии с "Временной технологической инструкцией по разработке сплошных сульфидных руд слоевыми и камерными системами с использованием ДУ ПТМ на рудниках НГМК".

Технология очистной выемки предусматривает выполнение следующего комплекса работ в слое: бурение, заряжание и взрывание шпуров и скважин, осмотр и оборка кровли и бортов, погрузка и доставка руды к рудоспускам, крепление, подготовка к закладке (зачистка почвы, сооружение перемычек), закладка выработанного пространства.

Сплошная слоевая система разработки с комбинированным порядком выемки слоев

Сущность комбинированного порядка выемки слоев заключается в том, что верхний слой отрабатывается с опережением, а основная часть рудного тела в защищенной зоне извлекается слоями снизу вверх сплошным фронтом или с оставлением временных надработанных целиков.

Комбинированный порядок выемки слоев применяется для отработки слабо- и средне нарушенных руд.

Допускается выемка руды в защищенной зоне слоями снизу вверх, если в защищенной зоне встречаются участки сильно нарушенных руд длиной не более 14м при расстоянии между такими участками не менее 16м. Такие же условия распространяются и на отработку руд с вкючениями ксенолитов пород с ослабленными контактами с рудой или ксенолитов сильно нарушенных руд.

Способы отработки и управления кровлей таких участков должны предусматриваться в локальных проектах, паспортах крепления, паспортах БВР, утверждаемых главным инженером рудника.

К таким способам относятся:

- отбойка участков сильнонарушенных руд ксенолитов пород предохранительной рудной корки толщиной не менее 2м при ослабленном и 1м при спаянном контакте между предохранительной коркой и вышележащими породами с последующей отбойкой рудной корки совместно с сильнонарушенной рудой и ксенолитами пород крутонаклонными, горизонтальными или слабонаклонными шпурами;

- применение для отгрузки и зачистки слоя погрузочно-транспортных машин с ДУ;

- увеличение количества одновременно взрываемых зарядов в слое с целью погашения одного или нескольких таких участков за один взрыв.

При наличии в пределах ленты двух или более тектонических нарушений, заполненных ослабляющими минералами, продуктами дробления или представленных "зеркалами" скольжения субпараллельного между собой простирания и составляющих с осью ленты в плане угол менее 30º, очистные работы ведут по технологическим схемам, применяемым при нисходящей слоевой выемке, или вариантами камерной системы разработки.

Сплошная слоевая система разработки с нисходящим порядком выемки слоев

При сплошной слоевой системе разработки с нисходящим порядком выемки слоев рудное тело по мощности разделяют на горизонтальные слои, которые отрабатывают с опережением верхними слоями нижних.

Нисходящий порядок выемки слоев может применяться при разработке руд любой нарушенности, залегающих на любых глубинах.

Очистные работы в основных слоях ведут либо тупиковыми заходками на все сечение, либо с предварительной проходкой разрезной выработки (штрека, орта). Разрезную выработку можно проходить параллельно с отработкой соседней заходки при опережении ее забоем фронта отбойки в заходке не менеечем на 10м, и ширине рудного целика между ними не менее 3м. Допускается одновременное проведение двух разрезных выработок в защищенной зоне в смежных заходках при опережении забоя разрезной выработки, смежной с отрабатываемой заходкой не менее чем на 5м и ширине целика между разрезными выработками не менее 3м.

Ширина очистных выработок в основных слоях определяется структурой и прочностными свойствами твердеющей закладки в искусственной кровле в соответсвии с требованиями действующей "Технологической инструкцией по производству закладочных работ…".

Толщину рудной потолочины разрезных выработок в заходках под заложенной вышележащей заходкой в слабо- и средненарушенных рудах при ширине разрезных выработок до 4 и 6м принимают соответственно не менее 2 и 2,5м.

В сильнонарушенных рудах при ширине разрезной выработки до 4м толщину рудной потолочины принимают не менее 2,5м, а при ширине разрезной выработки до 6м толщина рудной потолочмны должна быть не менее 3м.

В весьма сильнонарушенных рудах разрезную выработку проходят под искусственной кровлей.

Технологические схемы очистной выемки определяются в зависимости от нарушенности отрабатываемых руд, прочности и структуры искусственной кровли.

При отработке основных слоев предпочтительными являются технологические схемы, обеспечивающие максимально возможное снижение сейсмического воздействия взрывных работ на искусственные обнажения выработок и исключающие цикличное ведение очистных работ. Этим требованиям отвечают технологические схемы с отбойкой веерными скважинами, пробуренными из разрезной выработки в кровле или почве заходки, с отбойкой руды по сечению заходки в одну или две стадии.

Ведение горных работ под искусственной кровлей предъявляет жесткие требования к взрывной отбойке руды. Обязательными являются: составление паспартов буровзрывных работ с продольными разрезами по слою и попикетными разрезами с учетом фактической конфигурации почвы и стенок смежных лент, проведение каротажа и забойки перебуренных в закладку концов шпуров (скважин). Для этого необходимо выполнять фотопланиметрическую съемку очистного пространства перед закладкой и попикетные разрезы в принятом на руднике маркшейдерскими службами масштабе 1:200.

1.2.3 Закладочные работы

Закладка обеспечивает безопасную и эффективную эксплуатацию месторождения с наибольшей полнотой извлечения полезного ископаемого и управление горным давлением.

Приготовление закладочной смеси осуществляется на поверхностном закладочном комплексе.

Общая технологическая схема приготовления закладочной смеси выглядит следующим образом: доставка сыпучих материалов осуществляется железнодорожным (ангидрит, граншлак) и автомобильным (цемент М-300, щебень) транспортом на открытый склад (ангидрит, граншлак, щебень) далее материалы подаются бульдозером и погрузо-доставочной машиной в сырьевые бункера через колосниковые решетки (300х300 мм). Дозирование материалов из бункеров осуществляется питателями (КТ-8) на общий сборный транспортер с шириной ленты (1000 мм) и с его помощью в мельницу (МШР 4500х5000 мм). Цемент из силосных банок подают барабанными питателями на дозаторы непрерывного действия, и далее в мельницу (на ПЗК рудника ''Таймырский'' 3 мельницы, (производительность каждой 120 м3 в час)).

В мельницах происходит измельчение и перемешивание материала с водой (не более 28%) далее готовая закладочная смесь подается в смеситель, откуда начинается ее транспортирование в горные выработки.

Движение закладочной смеси осуществляется за счет естественного напора, при движении по вертикальным скважинам (Ø-273 мм L=1000 м) и далее по бетоноводам проложенным по вент-закладочным горизонтам в скважины непосредственно забуренные в закладываемые горные выработки, изолируемые закладочными перемычками S= 5÷30 м2.

Основными требованиями к закладочному массиву как средству управления горным давлением – сохранение устойчивости при его обнажении. Устойчивость закладки в обнажениях определяется ее технической прочностью, способной противостоять воздействию статических и динамических нагрузок.

В соответствии с технологическими требованиями все закладочные смеси разделяются по прочности на марки: М-10, М-20, М-30, М-40, М-60, М-80, М-100.

Рудник ''Таймырский'' в 2003 году изготовил более 838 тыс.м3 закладочной смеси, план 2005 года – 860 тыс.м3. В условиях применения системы разработки с твердеющей закладкой выработанного пространства, когда до 70% в структуре затрат на закладочный передел составляют материалы, то проекты направленные на их экономию и удешевление становятся наиболее актуальными.

Одним из самых дешевых и технологичных материалов, получивших широкое применение в мировой практике, являются хвосты обогащения (ОФ).

В связи с этим было принято решения по реконструкции закладочных комплексов рудников ''Октябрьский'' и ''Таймырский''. Проведен тендер и принято решение для дальнейшей работы по проектированию принять за основу технологическую схему закладочного комплекса для утилизации хвостов в закладку выработанного пространства рудников ''Октябрьский'' и ''Таймырский'', предложенную фирмой ''Инжиниринг Доберсек'' (протокол № ЗФ-11/154-пр от 29.03.2002 года заключение, утвержденное первым зам. Генерального директора А.А. Рюминым от 13.05.2002 г.).

1.2.4 Управление горным давлением

Управление горным давлением включает в себя создание защищенных зон, разгруженных от действующих в массиве напряжений до безопасного уровня, в которых ведутся очистные работы, закладку выработанного пространства твердеющими смесями, соблюдение оптимальной конфигурации фронтов защитного слоя. К управлению горным давлением относится также крепление горных выработок.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9