Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка инновационной технологии разрушения горного массива при освоении пластовых месторождений полезных ископаемых.

Аннотация скачать
Постер скачать
Презентация скачать
Ключевые слова:
разрушение, горная порода, горные работы, пластовые месторождения, смесевой состав, эмульсионный состав, аммиачная селитра.

Цель проекта:
Разработка и научное обоснование технологии взрывной подготовки горного массива повышающей эффективность освоения пластовых месторождений полезных ископаемых, учитывающей ограничения по воздействию взрывных импульсов на подземные выработки, ведущиеся в непосредственной близости от границ карьеров.

Основные планируемые результаты проекта:
1) Методика управляемого взрывного дробления горных пород на пластовых месторождениях полезных ископаемых.
2) Алгоритм расчетов взрывного разрушения горных пород на пластовых месторождениях.
3) Проект методических рекомендаций по использованию поризованной аммиачной селитры для повышения экономической эффективности освоения пластовых месторождений.
4) Методика сравнительной оценки эффективности применения поризованной аммиачной селитры в составах взрывчатых веществ.
5) Методические рекомендации по обеспечению требуемой пористости аммиачной селитры на основании закономерностей изменения ее структуры при термическом воздействии.
6) Лабораторный регламент технологии получения поризованной аммиачной селитры.
7) Эскизная конструкторская документация на пилотную установку (устройство термической обработки с контрольно-измерительной аппаратурой) по получению поризованной аммиачной селитры.
8) Пилотная установка по получению поризованной аммиачной селитры, включающая устройство термической обработки селитры с контрольно-измерительной аппаратурой.
9) Экспериментальная партия образцов поризованной аммиачной селитры в объеме не менее 100 кг.
10) Проект ТЗ на ОКР по теме: «Создание опытного образца установки по получению поризованной аммиачной селитры в условиях горного предприятия».
11) Проект методических рекомендаций по использованию отработанного моторного масла в качестве горючего компонента при изготовлении составов с использованием поризованной аммиачной селитры в условиях горных предприятий.
12) Предложения и рекомендации по обеспечению сохранности выработок вблизи границ карьеров от сейсмического действия взрывов.
13) Технико-экономическая оценка эффективности применения разработанной технологии подготовки горного массива при освоении пластовых месторождений.

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
1) Разработанные алгоритм расчетов взрывного разрушения горных пород и методика управляемого взрывного дробления горных пород на пластовых месторождениях полезных ископаемых позволят снизить размер среднего куска отбитой горной массы не менее чем на 10% и уменьшить выход негабарита не менее чем в 2 раза по сравнению с существующими показателями. Выполненное имитационное моделирование позволило раскрыть механизм термического воздействия для изменения структуры аммиачной селитры. Результаты теоретических исследований взрывного разрушения горных пород с учетом ограничений сейсмического действия взрыва для охраняемых подземных сооружений на пластовых месторождениях позволяют оценивать и выбирать методы ограничений сейсмического действия взрыва для охраняемых подземных сооружений на пластовых месторождениях. На основании этих исследований намечен план проведения экспериментальных исследований на горных предприятиях ОАО «СУЭК-КУЗБАСС». Проект методических рекомендаций по использованию поризованной аммиачной селитры ориентирован на повышение экономической эффективности освоения пластовых месторождений: увеличение параметров сетки скважин на 8% и уменьшение безопасного расстояние по сейсмическому воздействию взрыва до охраняемого объекта на 1,7%.
Программа и методика экспериментальных исследований стабильности составов взрывчатых веществ с использованием поризованной аммиачной селитры и отработанного моторного масла в качестве горючего компонента позволит экспериментально проверить удерживающую способность поризованной аммиачной селитры по отношению к дизельному топливу и определить устойчивость детонации в бумажной оболочке, размер среднего куска отбитой горной массы и выход негабарита.
Результаты испытаний, выполненных на полигоне ОАО «Разрез Тугнуйский» по разработанной Индустриальным партнером программе и методике экспериментальных исследований стабильности составов взрывчатых веществ с использованием поризованной аммиачной селитры подтвердили целесообразность использования взрывчатых веществ на ее основе в связи с неизменным качеством показателей дробления разрушенной горной массы.
2) Новизна научных подходов и технологических решений подтверждается подачей 2-х заявок на получение патента (заявка на изобретение № 2014145754 от 14.11.2014 г. «Способ получения поризованной гранулированной аммиачной селитры и устройство для его реализации», РФ; заявка на регистрацию программы ЭВМ № 2014661500 от 13.11.2014 г. «Расчет параметров поризации аммиачной селитры», РФ) и 2-мя научными статьями, опубликованных в научных изданиях, индексируемых в базе данных Scopus или в базе данных Web of Science. В этих статьях представлена идеология нового подхода к проблеме совершенствования технологии взрывной отбойки при разработке пластовых месторождений и заключается в решении следующих задач:
- управление взрывными импульсами в горной породе, ограничивающее их воздействие на подземные выработки в непосредственной близости от границ карьеров;
- алгоритм расчетов взрывного разрушения горных пород на пластовых месторождениях;
- разработка методики управляемого взрывного дробления горных пород различной крепости в сложноструктурных условиях пластовых месторождений полезных ископаемых.
3) Сопоставление с результатами аналогичных работ, определяющих мировой уровень было выполнено в патентном поиске, в результате которого были отобраны и проанализированы наиболее эффективные отечественные (РФ) и зарубежные (США, Канада, Австралия, ЮАР, КНР, Япония.) технические решения, содержащие сведения о последних научно-технических достижениях в следующих областях:
- получение пористой гранулированной аммиачной селитры;
- обеспечение сохранности выработок вблизи границ карьеров от сейсмического воздействия взрывов;
- использование отработанного моторного масла в качестве горючего компонента при изготовлении составов с использованием поризованной гранулированной аммиачной селитры в условиях горных предприятий.
Результаты патентных исследований говорят о необходимости совершенствования технологий разрушения горных пород, которые бы учитывали ограничения по сейсмическому воздействию на прилегающие горные выработки, а также обеспечение более эффективного и экологически безопасного освоения пластовых месторождений полезных ископаемых. Особое внимание следует уделить технологиям получения поризованной гранулированной аммиачной селитры на основе термической обработки гранул нитрата аммония и управления взрывным дроблением горных пород изменением конструкции скважинных зарядов, а также использованию отработанного моторного масла в качестве горючей добавки в составе взрывчатых смесей местного изготовления.
4) ИПКОН РАН и Индустриальный партнер ОАО "Разрез Тугнуйский" имеют четкое представление о способах достижения заявленных результатов. Ограничения и риски минимальны.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
1 Результаты теоретических исследований будут востребованы в научно-исследовательских и учебных институтах горного профиля. Основными потребителями результатов являются горные предприятия СУЭК, применяющие взрывчатые составы на базе гранулированной аммиачной селитры.
2 Потенциальными потребителями результатов работы по проекту являются практически все горнодобывающие предприятия РФ (горнодобывающие предприятия, работающие при открытом и открыто-подземном способах добычи минерального сырья), ведущие разработку угольных и рудных месторождений полезных ископаемых с применением буровзрывных работ на базе комплексов местного изготовления взрывчатых составов.
3 Экономическая эффективность разработки пластовых месторождений полезных ископаемых повышается за счет ранее неиспользованных резервов технического характера с учетом ограничений, связанных с безопасным ведением работ в непосредственной близости от границ карьеров и воздействием взрывных импульсов на подземные выработки и включает в себя:
- выбор методов повышения эффективности и безопасности взрывного нагружения горного массива с учетом имеющихся ограничений при освоении пластовых месторождений;
- выбор вида взрывчатого вещества и конструкции зарядов, обеспечивающих повышение эффективности освоения пластовых месторождений.
4 Результаты исследований данного проекта неоднократно были представлены на различных российский и зарубежных выставках и научных конференциях с целью международного сотрудничества, развития системы демонстрации и популяризации науки, обеспечения развития материально-технической и информационной инфраструктуры.

Текущие результаты проекта:
Выполнен аналитический обзор современной научно-технической, нормативной, методической литературы, затрагивающей научно-техническую проблему, исследуемую в рамках ПНИ и научных информационных источников: статьи в ведущих зарубежных и российских научных журналах, монографии и патенты за период 2010 – 2014 гг. Проведены патентные исследования в соответствии с ГОСТ Р 15.011-96. Обоснованы возможные направления теоретических и экспериментальных исследований на основе анализа состояния исследуемой проблемы, в том числе результатов патентных исследований и сравнительной оценки вариантов возможных решений с учетом результатов прогнозных исследований, проводившихся по разрушению горного массива при освоении пластовых месторождений полезных ископаемых. Разработаны алгоритм расчетов взрывного рушения горных пород и методика управляемого взрывного дробления горных пород на пластовых месторождениях полезных ископаемых. Выполнено имитационное моделирование термического воздействия для изменения структуры аммиачной селитры.
За счет внебюджетных средств выполнены работы по исследованию горно-геологических условий для выбора блоков в карьере пластовых месторождений для бурения скважин и проведена оценка эксплуатационных характеристик оборудования по загрузке, получению двухкомпонентной смеси и разгрузке в транспортные емкости на существующем смесительном пункте Индустриального партнера.
Проведены теоретические исследования взрывного разрушения горных пород с учетом ограничений сейсмического действия взрыва для охраняемых подземных сооружений на пластовых месторождениях. Разработан проект методических рекомендаций по использованию поризованной аммиачной селитры для повышения экономической эффективности освоения пластовых месторождений. Разработана программа и методика экспериментальных исследований стабильности составов взрывчатых веществ с использованием поризованной аммиачной селитры и отработанного моторного масла в качестве горючего компонента. Разработан лабораторный регламент технологии получения поризованной аммиачной селитры.
За счет внебюджетных средств разработана программа и методика экспериментальных исследований стабильности составов взрывчатых веществ с использованием поризованной аммиачной селитры, которая направлена на установление взрывчатых характеристик смеси поризованной аммиачной селитры с дизельным топливом. С использованием разработанной Программы и методики были проведены экспериментальные исследования на полигоне ОАО «Разрез Тугнуйский».