Аралбекова М.А., Кузембаев Б.С.

Пастообразная закладочная смесь с применением сгустителя фирмы westech и перспективы применения в ТОО «Корпорация казахмыс»

Одной из основных систем разработки рудника ХХI века следует считать систему разработки с закладкой выработанного пространства в различных вариантах. Неотъемлемой частью технологии при таких системах является закладка выработанного пространства [1]. Применение закладки выработанного пространства позволяет управлять горным давлением, что повышает безопасность ведения горных работ, а также снизить негативное влияние горного производства на окружающую среду.

- обеспечение наиболее полного извлечения полезного ископаемого;

- уменьшение оседания земной поверхности под влиянием горных пород;

- обеспечение безопасной и эффективной технологии очистной выемки богатых руд;

- сохранение для последующей выемки других промышленных типов руд, залегающих выше отрабатываемых богатых руд;

- управление горным давлением при очистной выемке;

- возможность подработки охраняемых объектов.

При использовании систем разработки с закладкой значительная доля затрат (до15-25 %) в добыче руды приходится на закладочные работы.

Технология с применением пастообразной закладкой обеспечивает  полноту извлечения запасов и сохранность подрабатываемых объектов, однако как инструмент  управления горным давлением, особенно при отработке пологопадающих и наклонных  рудных месторождений,  остаётся в «тени». Искусственный массив находится фактически в зоне разгрузки даже при полной подработке. В силу особенностей технологии возведения монолитной закладки, податливости искусственного массива, при пологом и наклонном падении залежи закладка не является полноценным инструментом управления горным давлением. Естественное напряжение перераспределяется и концентрируется в опорных зонах – рудных и породных разделительных целиках, концентрация напряжений в которых достигает 3и более, создавая тяжелые условия поддержания подготовительных выработок. Выработки, пройденные в разделительных и околоствольных целиках или в зонах их влияния на уровне вентиляционно-закладочных и откаточных горизонтов, испытывают прогрессирующее влияние опорного давления по мере сокращения целиков. В зависимости от прочности и структурного строения пород и руд слагающих целики, выработки на одних участках оказываются в условиях сильной концентрации напряжений, когда их величина  приближается к мгновенной прочности руд или пород (создаётся удароопасная ситуация), на других, если массив представлен сильно нарушенными породами и рудами, разрушение выработок главным образом связано с неустойчивостью обнажений, склонностью массива к «расползанию» по тектоническим трещинам под действием опорных нагрузок [3].

Пастообразная закладка транспортируется в виде потока со структурным ядром, когда центральное ядро материала транспортируется по трубопроводу с определенной скоростью. Вне этого ядра скорость материала уменьшается с приближением к стенкам трубы. Основой материала, двигающегося с меньшей скоростью, являются тонкие фракции, которые служат в качестве смазочного материала для центрального ядра более крупных частиц. Считается, что для образования пасты необходимо, чтобы в смеси было не менее 15 % (по массе) частиц крупностью минус 20 мкм. Вода в пасте гидравлически связана с прослойкой воды между частицами в ядре. Согласно теории, скорость потока со структурным ядром является постоянной по ширине ядра, в то время, как наблюдается перепад скорости поперек смазочного слоя до нулевого значения на стенках трубопровода [1].

Для увеличения дальности транспортирования закладочной смеси и повышения устойчивости транспортирования в трубопровод можно дополнительно подавать сжатый воздух в одной или нескольких точках. В этом случае на пневматическом участке транспортного трубопровода поток закладочной смеси разбивается на отдельные «пробки», разделенные между собой «пробками» сжатого воздуха [2].

Пастообразные закладочные смеси  обладают рядом преимуществ по сравнению с традиционно используемыми материалами в основном за счет более низкого содержания воды и возможности утилизировать хвосты флотации обогатительных фабрик. В частности только 2,5-3,0% обрабатываемого сырья обогатительных фабрик используется в металлургическом переделе, остальное количество складируется в мелко дисперсном состоянии в хвостохранилищах, которые наносят непоправимый ущерб окружающей природной среде, ухудшая ее качество и являясь одной из причин обострения экологической обстановки промышленного региона.

На территории г.Жезказгана в хвостохранилищах обогатительных фабрик №1,2  сосредоточено больше 1 млрд. т. флотационных отходов. В результате ветровой и водной эрозии мелко - дисперсные частицы хвостов обогащения рассеиваются в окружающую среду вредно влияя, как загрязнители окружающей среды.

Сокращение содержания воды улучшает прочность закладки, ее однородность, связность, минимизируя расслоение закладочного материала в выработанном пространстве после его укладки, резко снижается давление на изолирующие перемычки, что позволяет снизить затраты на возведение перемычек, дренаж и отвод воды, очистку горных выработок от заиливания. Утилизация хвостов флотации в закладку позволяет сократить размер бассейна хвостохранилищ и снизить отрицательное экологическое воздействие на окружающую среду.

1. Улучшенное качество:

• минимальные потери цемента при дренировании;

• однородная масса закладочной смеси без расслаивания в результате агрегации.

2. Пониженная стоимость материалов:

• сокращение потребления цемента на 40-60 %;

• сокращение расхода материалов для возведения перемычек до 80 %;

• широкое использование твердых отходов горнообогатительного производства.

3. Повышенная продуктивность:

• повышение интенсивности ведения закладочных работ, благодаря непрерывной подаче закладочной смеси в выработанное пространство, и связанное с этим сокращение времени на закладку до 20 %;

• сокращение объема очистки выработок до 80 %.

4. Охрана окружающей среды:

• снижение объемов хвостохранилищ;

• пониженные требования к гидротехническому комплексу;

• снижение требований по рекультивации.

Существует ряд ограничений технологического и экономического характера:

- закладочные смеси с однородным гранулометрическим составом крайне трудно транспортировать по трубам за счет недостаточного содержания в них тонкой фракции, которая формирует по граничные условия потока для ядра;

- повышение объема тонкой фракции требует больших усилий по обезвоживанию закладочного материала, что в свою очередь требует повышенных расходов на оборудование и электроэнергию.

Для приготовления пастовой закладки можно применить технологию сгущения предлагаемой фирмой WesTech. Сгустители WesTesh HiFloтм используется в различных видах производственных циклов. Они высокоэффективны в случаях, допускающих использование флоккулянта в технологическом процессе, а именно хвосты сгущения, циклы противоточной деканации, концентратные и щелочные сгустители. Высокоскоростные сгустители созданы для работы на высоких пропускных способностях с меньшей площадью поверхности в сравнении с обычными сгустителями.

Деаэратор помогает минимизировать вспенивание питания путем извлечения лишнего воздуха из подаваемого в сгуститель материала. Множественные точки добавки [4].

Учитывая большой объем флотационных отходов, загрязняющих окружающую среду,  на территории Жезказгана целесообразно использовать пастообразную закладочную смесь на шахтах ПО ЖЦМ ТОО «Корпорация Казахмыс».

Список использованной литературы:

1. Крупник Л.А., Соколов Г.В. Закладочные смеси высокой плотности, их свойства и перспективы применения. Доклад в семинаре №13 симпозиума Горный информационно-аналитический бюллетень.- 2005. - № 11. - С. 237-240.

2. К.т.н. Шапошник С.Н., д.т.н. Шапошник Ю.Н., Болатова А.Б. Выбор способа подачи литых закладочных смесей на рудниках Восточного Казахстана

3. Аглюков Х.И. Управление геомеханическими процессами при разработке рудных месторождений. Технологией с высокоплотной закладкой. Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

4. Рекламные буклеты фирмы WesTesh.