Анотація до роботи:

Андрєєв Б.М. Наукове обґрунтування технології і параметрів вибухової відбійки при підземному добуванні руд в умовах техногенезу надр. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.15.02 – підземна розробка родовищ корисних копалин. – Криворізький технічний університет, Кривий Ріг, 2006.

Дисертація присвячена розв’язанню проблеми наукового обґрунтування технології і параметрів вибухової відбійки при підземному добуванні руд в умовах техногенезу надр шляхом теоретичного узагальнення особливостей впливу антропогенних морфоструктур на об’єкти і технологію вибухової відбійки і встановлення закономірностей руйнування техногенно навантажених руд.

Визначено технологічні параметри відбійки шарів руди свердловинними зарядами ВР, що відповідають оптимальним значенням потрібного рівня їхнього насичення енергією вибуху. Обґрунтовано параметри БВР, що сприяють зниженню збіднювання руд матеріалами техногенного походження. Виявлено умови підвищення частки енергії вибуху, що трансформується у рудний масив, за рахунок газодинамічної локалізації продуктів детонації ВР у свердловинах. Розроблено технологічні схеми відбійки в умовах техногенезу надр, які випробувані і впроваджені на шахтах Криворізького басейну при добуванні руд.

Дисертація є завершеною науково-дослідною роботою, в якій виконано теоретичне узагальнення особливостей вибухового руйнування руд в умовах антропогенних змін геологічного середовища і на основі уперше встановлених закономірностей взаємодії елементів системи "геотехногенні формування - рудний масив" розв’язана актуальна науково-технічна проблема обґрунтування технології і параметрів вибухової відбійки при підземному добуванні руд в умовах техногенезу надр, яка має важливе значення для гірничорудної промисловості України.

Основні наукові і практичні результати роботи:

1. Встановлено, що основні родовища залізорудної сировини України експлуатуються в умовах техногенних змін геологічного середовища. Обсяги придатних до підземного видобутку запасів залізних руд середньої цінності, що залягають поблизу антропогенних морфоструктур на верхніх горизонтах шахт і в міжрудникових ділянках, складають близько 20,0 млрд. т. Залишення зазначених запасів у надрах приведе до їх утрати внаслідок зростаючого техногенного впливу випереджаючого підземного виймання багатих руд і відкритих гірничих робіт.

2. Для умов вибухового руйнування рудних масивів при підземному відпрацюванні покладів, розташованих поблизу антропогенних морфоструктур, розроблено єдиний концептуальний підхід і загальну методику вибору оптимальних технологічних рішень, що відповідають ступеню і характеру геомеханічного і геотехнологічного впливу техногенних об'єктів на масиви, що руйнуються.

3. Виявлено закономірності зміни геомеханічних параметрів залізорудних масивів у межах ділянок впливу потужних антропогенних морфоструктур – зон обвалення і чаш кар'єрів. Вони характеризуються істотним відхиленням фактичних величин коефіцієнта бічного розпору від початкових значень у недоторканому масиві, який під впливом інженерно-геологічних властивостей і геометричних параметрів техногенно порушених ділянок варіює в інтервалі 0,16…0,8.

4. Комплексними дослідженнями визначено залежності зміни глибини зони розвантаження в приконтурних масивах очисних камер, що розширяються при вибуховому відбиванні руди, від конфігурації очисного простору і фактичної величини коефіцієнта бічного розпору. При цьому встановлено, що мінімізація витрат енергії вибуху на відбійку шарів руди забезпечується при їхній товщині, що складає 0,35…0,38 глибини зони розвантаження в приконтурному масиві очисної камери. З урахуванням цього розроблено методику розрахунку параметрів БВР, що дозволяє встановлювати оптимальний рівень витрат енергії вибуху на відбійку кожного шару руди.

5. Уперше запропоновано при керованому вибуховому енергонасиченні відбиваних шарів руди визначати параметри зарядів ВР і сітки їхнього розташування в масиві, що руйнується, а також прогнозувати якість вибухового дроблення руди на основі принципу дискретизації енергетичного поля вибуху. Відповідно до нього розміри зон руйнування, що утворюються при вибуху заряду ВР, пропорційні радіусу джерела випромінювання хвилі напружень, у ролі якого приймається гідродинамічна зона руйнування, із кратністю , де k - числа натурального ряду.

6. Для умов підземного добування руд під чашами кар'єрів, заповненими дробленими скельними породами, визначені оптимальні технологічні режими вибухової відрізки "плаваючих" стелин і їхній взаємозв'язок із властивостями налягаючих внутрішніх відвалів. При цьому передбачено використання технологій контурного і секційного підривання, а також арсеналу засобів і способів керування енергетичними характеристиками свердловинних зарядів ВР у сполученні з удосконаленою за рахунок введення показника щільності енергії ВР методикою розрахунку параметрів БВР при щілиноутворенні.

7. Доведена можливість керування результуючою дією вибуху за рахунок локалізації газоподібних продуктів детонації в зарядних порожнинах. Установлено, що зменшення радіуса устя свердловин до 0,464 від номінального значення приводить до газодинамічної локалізації продуктів детонації ВР. З урахуванням цього розроблено запірні газодинамічні пристрої (ЗГДП), що дозволяють збільшити більш ніж у 1,5 раза частку енергії вибуху, яка трансформується в масив, який руйнується, і підвищити стійкість детонації в подовжених зарядах.

8. Вибрано ефективні технологічні схеми вибухової відбійки при підземному видобутку руд в умовах геотехногенезу й обґрунтовано їхні параметри, що оптимально відповідають характеру впливу техногенних формувань на масив, що руйнується. Запропоновано технологію керованого насичення енергією вибуху відбиваних рудних шарів, що передбачає послідовне ініціювання в межах шару декількох груп свердловин з недозарядами, обумовленими часткою енергії вибуху, що трансформується в масив, який руйнується, і яка забезпечує зниження витрат ВР та обсягів глибокого буріння на 22…25 %.

9. Уперше запропоновано способи: комбінованої розробки крутоспадних родовищ корисних копалин; розробки рудних тіл, що містять включення пустих порід; вибухового дроблення негабаритних кусків породи (патенти України 33955 А, 37982 А і 54078 А). Обґрунтовано параметри й область застосування зазначених способів.

10. Обґрунтовано технічну можливість створення під дном і бортами діючих кар'єрів підземних рудників, здатних завдяки використанню нових науково обґрунтованих технологічних рішень і параметрів вибухової відбійки, а також прогресивних технологій випуску і доставки руди конкурувати з показниками відкритих гірничих робіт.

11. Проведено дослідно-промислові випробування нових технологічних рішень БВР й оцінено їхню економічну ефективність. В умовах шахт Кривбасу доведено принципову можливість зниження об’ємів буріння і питомої витрати ВР на відбійку відповідно в 1,23 і 1,45 раза, витрати ВР на вторинне дроблення більш ніж у 2 рази при підвищенні продуктивності праці на випуску руди в 1,23 раза;

12. Технологічні рішення вибухової відбійки, розроблені в цій дисертаційній роботі, впроваджено на шахтах Криворізького басейну при повторному підземному відпрацюванні родовищ, здійснюваному з метою видобутку залізистих кварцитів і гранітів, а також при видобутку багатих руд. Фактичний економічний ефект від впровадження у виробництво нової технології – 341,28 тис. грн. Очікуваний річний економічний ефект від впровадження на гірничодобувних підприємствах Кривбасу становить 2,75 млн. грн.