Лаборатория подземной разработки рудных месторождений

Основана в 1953 г. д.т.н., проф. Н. Г. Дубыниным. С 1975 г. по 1985 г. лабораторию возглавлял к.т.н. Е. П. Рябченко; с 1986 г. по 2005 г. — д.т.н., проф. А. М. Фрейдин; с 2006 г. по 2016 г. — д.т.н. А. П. Тапсиев. В настоящее время заведующим лабораторией является д.т.н. С. А. Неверов. Наиболее известными результатами работы коллектива были освоенная на рудниках Горной Шории и Хакасии система этажного принудительного обрушения с вибровыпуском, получившая признание как Сибирская технология добычи руд, сплошная камерная система разработки с обрушением кровли на больших глубинах.

Основные направления деятельности

• развитие научных основ и создание ресурсосберегающих малоотходных технологий подземной разработки рудных месторождений, склонных к горным ударам;
• разрушение горных пород под воздействием флюидов при статических и динамических нагружениях.

Важнейшие результаты фундаментальных исследований

• Обоснована концепция развития ресурсосберегающих экологически безопасных геотехнологий подземной разработки рудных месторождений Сибири, сочетающая принципы полноты и качества извлечения запасов, минимизацию объемов ручного труда, комплексного использования и воспроизводства природных ресурсов.
• Установлено, что время устойчивого состояния горных пород (t_у) находится в гиперболической зависимости от скорости смещения контура горной выработки (V_к).
• Определены поля напряжений в зоне очистных работ в зависимости от параметров геотехнологии, последовательности и порядка выемки залежей в разнообразных геомеханических условиях при различных классах систем разработки.
• Исследовано влияние ориентированных флюидоразрывов (ОФР) на напряженное состояние горного массива, возможности приведения его в неударноопасное состояние. Установлено, что трещина ОФР (1) уменьшает сцепление по образованной плоскости щели и, соответственно, изменяет векторы тензора напряжений в массиве. На флангах искусственного разрыва концентрация напряжений τ_max возрастает, увеличивается разность (σ₁-σ₂).
• Выведены уравнения параметров гравитационного флюидоразрыва и флюидоразчленения в зависимости от плотности флюида, прочности горных пород на растяжение и глубины осуществления процесса.
• Установлено, что нагнетание флюида в более вязкое вещество (а) сопровождается образованием в теле последнего протяженных «рукавов». В случае нагнетания высоковязкого флюида в менее вязкий (б), первый из них вытесняет и замещает второй, образуя круг, симметричный скважине нагнетания. Обнаруженный эффект позволяет: управлять свойствами трещины флюидоразрыва, придавая ей различные функции путем композиции нагнетательных материалов; объяснить природу воздействия воды при заводнении нефтяных скважин, а также некоторых типов рудообразований.

Важнейшие результаты прикладных исследований

• Разработана новая технология переработки отходов железорудного производства, отличающаяся тем, что гравитационное обогащение их осуществляют сегрегацией «хвостов» по фракциям крупности и затем используют многостадийно низкоградиентную и высокоградиентную магнитную сепарацию (попеременно) с выделением магнитного продукта и строительного щебня. Выполнен инвестиционный проект строительства установки применительно к отвалам Шерегешского рудника. Показано, что при капиталовложении около 20 млн.руб. на строительство, срок окупаемости инвестиций — 2.5 года. Реализация проекта позволит ОАО «Шерегешское РУ» ежегодно получать дополнительно 100–140 т кондиционного концентрата. Чистый прирост денежных средств после выплаты ссуды в зависимости от выхода концентрата (10–14%) ожидается на уровне 13.9–20.4 млн.руб. в год.
• Выполнено обоснование технического перевооружения и реконструкции рудника Заполярный ОАО «ГМК „Норильский никель“» с освоением технологии добычи руды на базе комплексов самоходного оборудования. Применительно к горнотехническим и геотехническим условиям месторождения «Норильск-1» разработан вариант этажно-камерной системы с выпуском руды из подконсольного пространства. По сравнению с одностадийной выемкой под обрушенными породами предложенная технология позволяет повысить производительность труда забойной группы рабочих в 1.4 раза и снизить себестоимость металла в руде (по прямым затратам) на 29.4%.
• Проанализировано состояние рудной базы и технический уровень технологии добычи руды на подземных рудниках Западно-Сибирского металлургического комплекса. Установлено, что при существующих темпах проходческих и очистных работ на применяемом переносном горном оборудовании с ростом глубины горных работ, усложнением горнотехнической и геомеханической обстановки рудники к 2012–2015 гг., вполне вероятно, прекратят свое существование. Доказано, что радикальным решением проблемы является техническое перевооружение и реконструкция рудников с освоением технологии добычи руд комплексами самоходного оборудования. В этой связи, применительно к условиям месторождений Горной Шории, обоснован новый вариант системы разработки подэтажным обрушением пород и площадно-торцовой технологией выпуска руды (патент РФ № 2208162).
• Создана ресурсовоспроизводящая геотехнология выемки рудных тел под охраняемыми объектами. Поддержание подработанного массива обеспечивается барьерными целиками в сочетании с закладкой некондиционными рудами, добываемыми из отработанных блоков. Выполнено геомеханическое и технико-экономическое обоснование освоения этой технологии применительно к участку «Подрусловый» Шерегешского рудника.
• В целях поддержания текучести и вяжущих свойств литой твердеющей закладки в трубопроводе созданы и испытаны устройства, резко увеличивающие градиент деформаций в потоке смеси и, тем самым, повышающие ее транспортабельность. Разработанные устройства обеспечивают параметры текучести литой твердеющей смеси при максимальном содержании воды 22.5% на расстояние 3–4 и более км. Подготовлена техническая документация для изготовления аппаратов.

  Версия для печати