Основные направления модернизации технологии подземной разработки многолетнемерзлых россыпей

смонтировали более тщательно, а время их монтажа составило 40 минут. Воду заливали в пространство между торцом выработки и оболочкам.

Следует отметить, что трудоемкость установки деревянной перемычки составляет 16 чел./смен, что во много раз больше, чем монтаж пневматической перемычки.

По водопроводу за перемычку начали подавать воду и наблюдать за ее дренажом. Дренаж воды происходил на стыках оболочек и в незначительной степени между оболочками.

В мягкие оболочки подавалось давление, равное 0,1 МПа. При нагружении перемычки до 0,1 МПа, а затем и до 0,2 МПа, происходила деформация несущих стоек - две из них были погнуты.

Было принято решение усилить стойки.

После усиления стоек испытания перемычки были продолжены. Перемычка выдержала давление 0,25 МПа, соответствующее давлению жидкой закладки 12,5 м.

Перемычка устанавливалась в стенде 15 раз. Трудоемкость монтажа перемычки составляет, ориентировочно, 4 чел/см. За время испытаний перемычка находилась в рабочем положении более 30 суток. Редуктор давления за время испытаний работал надежно, позволяя осуществить плавную регу-

лировку давления сжатого воздуха. Общий вид перемычки в стенде представлен на рис. 3.

В процессе испытаний выявлены следующие конструктивные недостатки:

• недостаточная прочность несущих распорных стоек, выполненных в соответствии с чертежами;

• штуцера мягких оболочек расположены в ее торце по центру. При заполнении мягких оболочек сжатым воздухом, торец вместе со штуцером выгибается и последний контактирует с соседней оболочкой, что может привести к потере герметичности;

• слабое крепление штуцера к оболочке;

• к каждому торцу оболочки, для удобства монтажа, прикреплены ручки. При заполнении оболочки сжатым воздухом ручки плотно прилегают к ней и за них трудно взяться;

• герметичность перемычки в местах закругления ее элементов недостаточна и требует дополнительной герметизации.

Комиссия по испытаниям констатировала, что перемычка работоспособна, герметична, имеет малую трудоемкость монтажно-демонтажных работ и рекомендовала провести шахтные испытания после устранения выявленных недостатков.

------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Деклараційний патент на винохід 39483А, Україна (иА), Е 21 А 17/103, ил., Перемичка для перекриття гірничих виробок / В. С. Рахутін та інш. (Україна) - 2000095200. Заявлено 08.09.2000; Опубл. 15.06.2001. Бюл. №5.

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ

Рахутин В. С., Русских В.В. - Национальная горная академия Украины.

© В.А. Шерстов, 2003

УЛК 622.272

В.А. Шерстов

ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ МОАЕРНИЗАЦИИ ТЕХНОЛОГИИ ПОАЗЕМНОЙ РАЗРАБОТКИ МНОГОЛЕТНЕМЕРЗЛЫХ РОССЫПЕЙ*

Подземная разработка многолетнемерзлых россыпных месторождений впервые была начата в Магаданской области с 1939 г., в Якутии - с

1942 г. и получила наибольшее распространение в золотодобывающей промышленности Северо-Востока СССР в 1950-1980 гг. В этот период удельный вес до-

бычи металла подземным способом из россыпей в общем объеме золотодобычи Северо-Востока достигал 30-15% [1]. В этот период в Якутии подземную разработку многолетнемерзлых россыпей в ПО "ЯкутЗолото" осуществляли 8 приисков с общим объемом добычи подземных песков 1,2-2,0 млн м3/год, в Магаданской области в ПО «Северо-ВостокЗолото» - более 16 приисков с общим объемом добычи подземных песков 2,5-3,5 млн. м3/год. В среднем, по ПО "Якут-золото" на рассматриваемый период ежегодно эксплуатирова-

*Работа выполнена при поддержке РФФИ - код проекта №00-05-96210р98 Арктика.

Таблица 1

ИЗМЕНЕНИЕ УЛЕЛЬНОГО ВЕСА ПОАЗЕМНОЙ АОБЫЧИ ПЕСКОВ ПО ПЯТИЛЕТКАМ, %

Комбинат Год

1965 1970 1975 1980 1985 1990

Джугджурзолото 23 21 19,3 8,5 5 3

Индигирзолото 36,5 28,7 11,8 10 7 5

Куларзолото (Заполярье) 98 73 65,4 54,9 35,1 27

лось 35-40 шахт, с учетом старательского способа добычи подземных песков, общее количество работающих шахт достигало 50-55. Рост объемов добычи подземных песков с 1965 по 1975 гг. объясняется вводом и эксплуатацией новых месторождений в Заполярье (Якутия - Кулар, Магаданская область - Чукотка). После относительно интенсивной отработки и истощения сырьевой базы не только в старых горнопромышленных районах, но и в новых, с 1976 г. наметилась тенденция к снижению добычи подземных песков.

Так, в ПО "СевероВостокЗо-лото" и ПО "ЯкутЗолото" из-за значительного снижения качества запасов с этого периода стали сокращаться объемы добычи подземных песков. В 1988 г. прекратили добычу подземных песков ряд приисков: "Ягодинского" и "Среднеканского" ГОКов, прииск "Отрожный".

В 1990 г. по сравнению с 1975 г. объемы добычи песков на россыпных шахтах ПО "ЯкутЗо-лото" снизились почти в 2,0 раза. Ввиду снижения с 1980 г. объемов добычи подземных песков и резкого уменьшения среднего содержания металла в 2,2-3 раза уже и во вновь осваиваемых районах удельный вес подземного способа разработки в 1990 г. в целом по объединению "ЯкутЗо-лото" снизился почти в 3 раза и составил в 1990 г. около 6,4%.

За 25 лет подземной разработки многолетнемерзлых россыпей Якутии удельный вес подземного способа разработки снизился с 24,7% в 1965 г. до 6,4% в 1990 г. и по пятилеткам представляется следующим образом: 1965 г. - 24,7%; 1970 г. -19,7%; 1975 г. - 19,3%; 1980 г. -10,8%; 1985 г. - 7,3%; 1990 г. -6,4% [1].

Динамика изменения удельного веса подземной добычи металла из россыпей по предприятиям объединения "ЯкутЗолото" приведена в табл. 1.

Из таблицы видно, что наибольший удельный вес подземной добычи песков приходился на комбинат "Куларзолото", при этом если в 1965 г. на предприятиях комбината подземные ра-

боты были основными, то с 1985 г. они уступили место открытому способу разработки россыпей. Следует отметить, что если в 1975 г. ПО "ЯкутЗолото" добывало около 35 т золота, то около 7 т золота приходилось на подземную разработку россыпных месторождений ГОК "КуларЗоло-то", при этом объем добычи подземных песков составлял 12001000 тыс. м3/год. Удельный вес подземного способа разработки россыпных месторождений Якутии за 25-летний период снизился по комбинату "Джугджурзоло-то" почти в 8 раз, по комбинату "Индигирзолото" - почти в 7 раз, по комбинату "Куларзолото" - в 3 раза, что, как уже было отмечено выше, объясняется снижением среднего содержания металла в песках и объемов добычи [1].

С 1985 по 1990 гг. значительно увеличилась доля вовлечения в эксплуатацию техногенных россыпей (выемка междукамер-ных целиков из ранее отработанных шахт). Удельный вес подземной добычи песков из техногенных россыпей по ГОКу "Кулар-Золото" составлял 30-45% от общего объема подземной добычи (табл. 2).

Из таблицы видно, что на шахтоуправлении "Центральное" объемы добычи песков из техногенных россыпей составляли 4050%, "Омолой" в пределах 30%, "Энтузиастов" увеличились с 32% в 1985 г. до 45% в 1990 г. Тенденция добычи подземных песков из техногенных россыпей, вероятно, сохраняется и на ближайшую перспективу.

Таким образом, тенденция снижения удельного веса подземной разработки многолетнемерзлых россыпей обусловлена истощением минерально-

сырьевой базы россыпной золотодобычи. Повышение его возможно только за счет ввода новых перспективных месторождений, а также вовлечения в эксплуатацию техногенных россыпей.

Политические и структурные перестройки в России в 1991-92 гг. разрушили централизирован-ное государственное управление золотодобывающей отраслью, обеспечивавшее четкую координацию действий внутри отрасли и на межотраслевом уровне. В результате потери контроля со стороны государства в 19921992 гг. начался спад добычи золота. В 1991-1993 гг. в ходе приватизационных процессов произошло акционирование государственных горнодобывающих

предприятий, в отрасли стала доминировать коллективно-кооперативная собственность.

Крупные ГОКи, входившие в состав бывшего объединения "ЯкутЗолото" были ликвидированы, а предприятия, составляющие их основу, преобразованы в самостоятельные, как в финансовом, так и в организационном плане, в многочисленные АО, ООО, МП, ТОО и т.д.

В условиях перехода добывающих предприятий к рыночным отношениям из-за перевода ранее отработанных и стоящих на балансе запасов в забалансовые или резервные в виду их нерентабельной разработки, с 1991 по

Таблица 2

ОБЪЕМЫ АОБЫЧИ ПЕСКОВ ИЗ ТЕХНОГЕННЫХ РОССЫПЕЙ

ОТ ОБЩЕГО ОБЪЕМА ПОАЗЕМНОЙ АОБЫЧИ В 1985-1990 ГГ., %

Шахтоуправление Год

1985 1986 1987 1988 1989 1990

Центральное 48 44 50 42,8 36,5 40

Омолой 16,2 19 25,1 30,4 30,6 28,8

Энтузиастов 32 36,1 41,2 49,3 41,8 45,4

2000 гг. объем добычи подземных песков по республике снизился с 760 тыс. м3 до 50 тыс. м3, т.е. практически уменьшился почти в 15 раз. Если в Оймяконском улусе в основном велась отработка целиковых россыпей, то в Усть-Янском и Усть-Майском районах проводилась подземная отработка техногенных россыпей, т.е. выемка ранее оставленных междукамерных (междулав-ных) целиков и доработка контуров из отработанных шахт в период 1965-1970 гг. В целом, объем добычи металла из россыпей подземных способом за 19962000 гг. не превышал 1-1,5%.

Касаясь подземной разработки многолетнемерзлых россыпей в Магаданской области и Чукотке, следует отметить, что по имеющейся информации небольшой объем добычи, порядка 150180 тыс. м3/год, производится малыми формами собственности на территории Магаданской области и порядка 100-120 тыс. м3/год на Чукотке (на предприятиях бывшего Билибинского и Полярнинского ГОКа). При этом если в центральной Колыме в основном производится разработка техногенных россыпей (доработка отработанных ранее шахт), то в Чукотском национальном округе преобладает разработка целико-вых месторождений.

С учетом приведенной ранее динамики изменения объектов добычи и удельного веса подземного способа разработки многолетнемерзлых россыпей с 1965 по 1985 гг., можно выделить 2 следующих основных направления научно-исследовательских и опытно-поисковых работ (НИОКР) в области повышения эффективности и совершенствования технологии подземной разработки многолетнемерзлых россыпей [2, 3, 4].

Первое направление - совершенствование существующей технологии подземной разработки многолетнемерзлых россыпей (период 1965-1975 гг.); второе -изыскание принципиально новых технологий добычи подземных песков с учетом использования передовых технологий проходческих и очистных работ и технических решений, заимствованных

из других смежных отраслей горной промышленности (19751985 гг.). Вопросами совершенствования подземной разработки россыпных месторождений в рассматриваемой период времени занимался ряд отраслевых и академических институтов, а также высших учебных заведений горного профиля. Головными институтами в области ускорения научно-технического прогресса в области подземной разработки многолетнемерзлых россыпей являлись институт ВНИИ-1 (Постановлением ГКНТ СССР в 1966 г. определен головным отраслевым институтом Министерства цветной металлургии по решению основных научнотехнических проблем в области разработки вечномерзлых россыпей) и институт горного дела Севера СО АН СССР, который с 1970 г. приступил к исследованиям, направленным на совершенствование технологии подземной разработки многолетнемерзлых россыпей на россыпных шахтах ПО "ЯкутЗолото". На эти институты приходился основной объем всех выполненных исследований. Подробный анализ результатов выполненных исследований различными научными учреждениями по вопросам совершенствования технологии и повышения безопасности подземной разработки многолетнемерзлых россыпей приведен в работах [2, 3, 4]. С учетом обобщения результатов ранее выполненных исследований, осветим содержание каждого выделенного научного направления.

По результатам исследований по направлению совершенствования существующей технологии подземной разработки многолетнемерзлых россыпей применявшейся в 1965-1970 гг., сплошные системы были заменены на более эффективные и безопасные столбовые с креплением очистных выработок стоечной крепью вместо костровой и камерно-лавные для условий россыпных шахт Заполярья; предложены и внедрены способы вскрытия россыпей наклонными стволами, оборудованными ленточными конвейерами; разработаны типовые паспорта крепления горных

выработок; предложены новые типоразмеры шахтных скреперов и самоходных лебедок; предложены более эффективные паспорта буровзрывных работ на проходческих работах и испытана скважинная отбойка на очистной выемке; предложены и внедрены эффективные способы и схемы проветривания и регулирования теплового режима шахт, основанные на применении комбинированных схем проветривания и использования теплоаккумулирующих выработок; разработаны способы борьбы с пылью при бурении шпуров в условиях отрицательных температур; апробирована в производственных условиях технология подземной разработки мерзлых россыпей и отвалообразования с применением автотранспорта.

В связи с вовлечением в 1973-75 гг. в эксплуатацию крупных, глубокозалегающих россыпей в Якутии и Магаданской области с повышенным содержанием металла в песках, возникла необходимость в изыскании принципиально новых технологий добычи, основанных на бесцеликовой выемке, применении современных средств механизации производственных процессов и поточной технологии, позволяющих сократить до минимума (3%) потери металла в недрах, повысить в 1,5-2 раза производительность труда.

В этом направлении за 197585 гг. ВНИИ-1 и ИГДС получены следующие результаты, имеющие научную ценность и практическую значимость. Институтом ВНИИ-1 проведены испытания новой технологии очистной добычи с применением угольного комбайна ГК-52 и механизированной крепи "Спутник", для ограничения разброса песков при взрывной отбойке разработан и испытан предохранительный экран из капроновых делей, проведены исследования по изучению возможности и расширению области механического разрушения мерзлых песков очистными комбайнами со шнековым исполнительным органом с использованием механизированных крепей. Проведены испытания погрузочной машины типа 2ПНБ-2 и

скребковых конвейеров на проходческих работах, в 1972-77 гг. на россыпных шахтах Заполярья испытан и внедрен комплекс зарубежного самоходного оборудования (буровая каретка "Айр-Мини-Бур" и погрузочно-доста-вочная машина СБТ-2), испытаны и рекомендованы к серийному выпуску малогабаритные самоходные буровые каретки. С целью повышения полноты выемки песков проведены исследования по применению искусственных ледяных целиков, разработана и апробирована технология послойного намораживания ледяных целиков.

Институт горного дела Севера СО РАН. Разработаны научные основы бесцеликовой выемки песков, базирующейся на использовании механизированных крепей и очистных породоразрушающих машин. Успешно проведены промышленные испытания механизированной крепи Т-13К при отработке глубокозалегающей и высокольдистой россыпи ГОКа "Ку-ларЗолото". Определена рациональная область применения механизированных крепей,

предложены и испытаны рациональные способы искусственного управления кровлей. Для разрушения мерзлых крупнообломочных пород разработан проходческий комбайн и очистной механизированный комплекс с комбинированным (ударно-режущим) исполнительным органом. В качестве ударного рабочего органа предложены пневмомолоты конструкции ИГДС СО РАН, испытание которых, непосредственно в шахтных условиях, показало принципиальную возможность их применения в качестве породоразрушающего механизма.

Совместно с Якутской лабораторией охраны труда ВЦНИ-ОТ ВЦСП проведены промышленные испытания различных комплексов самоходного оборудования; выполнена эргономическая оценка рабочих мест машинистов самоходных машин и определена рациональная область применения различных комплексов; проведены испытания опытного образца отече-

ственной ПДМ ПД-5А, предназначенной для отработки пластов мощностью до 1,6-1,8 м, которая с учетом выявленных незначительных недостатков была рекомендована к серийному выпуску. ИГДС разработана технология бесцеликовой выемки песков с использованием сухой сыпучей закладки и метательных машин. Якутский госуниверситет провел исследования, обосновал и внедрил новую технологию проходки наклонных стволов с применением проходческого комбайна ГПК на россыпных шахтах Заполярья (ГОК "Куларзолото"), которая в 1980-85 гг. нашла широкое применение и на шахтах Магаданской области (Билибинский и Полярнинский ГОКи - Чукотка). Проведены исследования и созданы опытно-экспериментальные образцы бороздового пробоотбойника и актировоч-ной машины на основе использования СВЧ-энергии. Результаты исследований других научных учреждений (отраслевые институты и высшие учебные заведения) достаточно подробно приведены в работах [3,4].

С 1985 по 1990 гг. институтом ВНИИ-1, ИГДС СО РАН и ЯГУ с целью широкой практической реализации предложенных новых технических решений по механизации производственных процессов занимались в основном разработкой технических заданий на изготовление опыт-но-промыш-0ленных образцов проходческих комбайнов и очистных комплексов, адаптированных к специфичным условиям многолетнемерзлых россыпей.

В связи с переходом в 199293 гг. золотодобывающей промышленности на рыночные отношения и резким сокращением объемов подземной добычи песков и переводом ряда перспективных крупных месторождений в забалансовые запасы, передовые разработки головных институтов перестали представлять для производственников интерес и оказались не востребованными.

Потенциал отраслевой науки был резко сокращен - институты перешли в статус ОАО с от-

носительно небольшим количеством сотрудников и с 1994-95 гг. стали заниматься чисто прикладными частными задачами, в основном проводили исследования и опытно-конструкторские работы по заказам (заявкам) предприятий.

Касаясь оценки минеральносырьевой базы россыпной золотодобычи на перспективу, следует отметить, что основные запасы россыпного золота на 01.01.1997 г. (около 65% от всех разведанных россыпных запасов - более 2000 месторождений) сосредоточены в Дальневосточном регионе, в том числе в Якутии - 17%, Магаданской области - 15%, в Чукотском автономном округе - 12% [5]. Удельный вес запасов подземного способа разработки в общих разведанных запасах россыпей России составляет около 10%, при этом на Дальневосточный регион приходится 8,5% количества разведанных месторождений (практически все разведанные запасы находятся на территории Якутии, Магаданской области и Чукотского автономного округа), на Восточно-Сибирский - 1,5%.

Количество россыпных месторождений Дальневосточного региона, предназначенных для подземного способа разработки составляет более 250, при этом имеется более 20 крупных глу-бокозалегающих россыпей, разработку которых целесообразно производить круглогодичными шахтами с применением высокопроизводительного самоходного оборудования.

Практически все разведанные запасы олова РФ (95%) сосредоточены в Дальневосточном регионе, при этом на Республику Саха (Якутия) приходится более 42% общероссийских запасов олова, при этом 15 крупных россыпей олова Якутии заключают в себя более 90% ресурсных потенциалов россыпного металла страны [6]. Среди них на балансе ОАО "Де-путатсколово" находится уникальная как по запасам, так и по качеству песков россыпь "Тирехтях", не имеющая аналогов в России и мире. Освоение

ее начато в 1997-1998 гг. подземным способом, при глубине разработки 40 м, мощность продуктивного пласта оловоносных песков достигает 15-20 м, обеспеченность запасами при существующих темпах освоения - 25 лет [6].

Таким образом, минеральносырьевая база россыпей золо-то-оловодобычи Северо-Востока РФ располагает достаточным количеством разведанных месторождений, пригодных для подземного способа разработки.

С учетом сложившейся ситуации с подземной разработкой многолетнемерзлых россыпей, тенденция которой направлена главным образом на отработку техногенных россыпных (выемка междукамерных целиков, доработка контуров ранее отработанных шахт), на предстоящем пятилетнем этапе (2001-2005 гг.) основным направлением модернизации существующей технологии подземной разработки многолетнемерзлых россыпей следует считать обеспечение полной механизации основных производственных процессов - внедрение различных комплексов самоходного оборудования на буровых работах и доставке горной массы; для разработки крупных целиковых россыпей -комплексов самоходного оборудования и проходческих комбайнов.

В зависимости от выемочной мощности и годовой производительности россыпных шахт, последние можно условно разделить на 4 группы:

- шахты с годовой производительностью до 30 тыс. м3 и выемочной мощностью 1,8 м;

- шахты с годовой производительностью 30-60 тыс. м3 и выемочной мощностью 2,0 м;

- шахты с годовой производительностью более 60 тыс. м3 и выемочной мощностью 2,0 м;

- шахты с годовой производительностью более 100 тыс. м3 и выемочной мощностью более 2,0 м.

Для шахт первой группы целесообразно применение переносного оборудования (ручные перфораторы и скреперные лебедки), а также комплекса мобильного оборудования, используемого в оборонной промышленности [7]. Мобильный механизированный горнопроходческий комплекс (ММГПК) представляет комплекс серийных, выпускаемых отечественной промышленностью машин, механизмов, предназначенных для проведения горных выработок, составляющих в совокупности подземные сооружения различного назначения.

Для шахт с годовой производительностью 30-60 тыс. м3 целесообразно применение комплексов отечественного самоходного оборудования (буровые

каретки - УБШ-221П и погрузоч-но-доставочные машины ПД-3).

Для условий подземной разработки россыпей с годовой производительностью шахт от 60-100 тыс. м3 и более при выемочной мощности более 2м, рекомендуется применение отечественных и импортных комплексов самоходного оборудования, а также проходческих комбайнов.

Касаясь применения бесцели-ковой выемки песков с использованием механизированных крепей и очистных комплексов, то, как показали ранее выполненные технико-экономические расчеты, область их рационального использования - это россыпные шахты с годовой производительностью не менее 100 тыс. м3 и содержанием золота в песках не менее 2,5-3,0 г/м3. Рекомендовать эту технологию для разработки оловоносных россыпей, которая требует больших первоначальных капитальных вложений и специальных инвестиций на приобретение очистных комплексов даже с учетом высокого содержания металла песков весьма затруднительно, так как нестабильность мировых цен на олово и сурьму в условиях рыночных отношений в случае их резкого снижения может привести к нерентабельности производства и невозможности погашения полученных кредитов на их приобретение.

1. Шерстов В.А. Анализ, оценка и прогноз показателей технического уровня при подземной разработке многолетнемерзлых россыпей - Якутск, ЯНЦ СО РАН, 1991.- 42 с.

2. Шерстов В.А. Направления исследований, подготовка научных кадров и задачи научно-технического прогресса в области разработки россыпных месторождений - Якутск, ЯФ сО аН СССР, 1988.- 33 с.

3. Шерстов В.А. Подземная разработка россыпных месторождений в условиях многолетней мерзлоты- М., ВИНИТИ, 1994.- 90 с.

------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

4. Шерстов В.А., Сигаев А. И, Кивилева Н.М, Хор Я.М. Совершенствование подземной разработки талых и мерзлых россыпей- Якутск, ЯНЦ СО АН СССР, 1989.162 с.

5. Россыпные месторождения России и других стран СНГ - М., 1997.- 380 с.

6. Наумов Г.Г., Дьяконов В.А., Безносов Г.Ф, Шерстов В.А. и др. Состояние и проблемы освоения минерально-сырьевой базы сурьмы и олова в Республике Саха (Якутия)// Горная промышленность.- 2000.- №4.- С. 34-40.

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ ---------------------------------------------------------------------

Шерстов В.А. - доктор технических наук, главный научный сотрудник института горного дела Севера СО РАН.