Выбор рациональных режимов возведения льдопородных закладочных массивов в очистных камерах россыпных шахт криолитозоны
Хохолов Ю.А., Курилко А.С., Киселев В.В.
Институт горного дела Севера им. Н.В. Черского Сибирского отделения Российской академии наук, Якутск
Ключевые слова: льдопородный закладочный массив, послойное намораживание, очистная камера, теплообмен, фазовый переход, математическое моделирование, россыпная шахта, криолитозона.
Аннотация. Статья посвящена решению вопросов теплофизического плана формирования льдопородных закладочных массивов в очистных камерах россыпных шахт криолитозоны. Предлагаемая система подземной разработки золотороссыпных глубокопогребенных месторождений с закладкой выработанного пространства замороженной льдопородой позволяет существенно снизить потери и разубоживание ценных песков при их добыче. Возведение льдопородных закладочных массивов отличается низкозатратной технологией, надежностью и экономичностью. В статье приведены результаты расчетов по разработанной на основе математического моделирования методике температурных параметров формирования льдопородных закладочных массивов методом послойного намораживания с учетом теплообмена их поверхностей с шахтным воздухом, скорости воздушного потока, фазовых переходов влаги, толщины и продолжительности намораживания единичного слоя, нестационарности мощности возводимого льдопородного массива. Подчеркивается, что только при оптимальном соотношении всех этих параметров возможно соорудить монолитный льдопородный закладочный массив за заданный период времени. Представленный на рисунках графический материал отражает зависимость продолжительности формирования закладочного массива от времени замораживания и толщины единичного слоя, а так же динамику формируемого температурного режима, включая окружающий очистную камеру породный массив. Приведены расчетные значения оптимальной продолжительности промораживания единичного льдопородного слоя определенной мощности при различных значениях его увлажненности и температуры замораживания, которые имеют практическую значимость и могут быть использованы при выполнении проектов. Внедрение льдопородных закладочных массивов на горных предприятиях Севера возведенных в соответствии с предлагаемыми режимами позволит обеспечить высокую скорость отработки месторождений; круглогодичную занятость горнорабочих россыпных шахт; значительно увеличить размеры шахтных полей, отработать «обратным ходом» ранее оставленные естественные целики с получением дополнительного металла, обеспечить целостность и естественный температурный режим техногенно нарушенного горного массива, предотвратить антропогенное опускание земной поверхности, в значительной степени восстановить первозданный рельеф местности; освободить земную поверхность от породных отвалов использовав их в качестве закладочного материала в отработанных камерах россыпных шахт.
Selection of rational modes for the construction of ice-rock stopping massifs in the cleaning chambers of placer mines the criolitozone
Khokholov Yu.A., Kurilko A.S., Kiselev V.V.
Chersky Mining Institute of the North of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, Yakutsk
Keywords: ice-rock filling massif, layer-by-layer freezing, cleaning chamber, heat exchange, phase transition, mathematical modeling, alluvial mine, permafrost.
Abstract. The article is devoted to solving the issues of the thermo physical plan for the formation of ice rock backfill massifs in the treatment chambers of alluvial mines in the permafrost zone. The proposed system of underground mining of gold-placer deep-buried deposits with backfilling of the goaf with frozen ice rock can significantly reduce the loss and dilution of valuable sands during their extraction. The construction of ice backfilling massifs is characterized by low-cost technology, reliability and economy. The article presents the results of calculations based on the method developed on the basis of mathematical modeling of the temperature parameters of the formation of ice-rock filling massifs by the method of layer-by-layer freezing, taking into account the heat exchange of its surface with mine air, air flow velocity, phase transitions of moisture, the thickness and time of freezing of a single layer, the non-stationary of the thickness of the ice-rock mass being built. It is emphasized that only with the optimal ratio of all these parameters is it possible to build a monolithic ice-rock backfill massif for a given period of time. The graphic material presented in the figures reflects the dependence of the duration of backfill formation on the freezing time and the thickness of a single layer, as well as the dynamics of the formed temperature regime, including the rock mass surrounding the treatment chamber. The calculated values of the optimal duration of freezing of a single ice layer of a certain thickness at various values of its moisture content and freezing temperature are given, which are of practical importance and can be used in the implementation of projects. The introduction of ice backfilling massifs at the mining enterprises of the North, built in accordance with the proposed regimes, will ensure a high speed of mining deposits; year-round employment of placer miners; significantly increase the size of the mine fields, work out the "reverse motion" of the previously left natural pillars with the production of additional metal, ensure the integrity and natural temperature regime of the technogenically disturbed mountain range, prevent anthropogenic subsidence of the earth's surface, and to a large extent restore the original terrain; free the earth's surface from rock heaps by using them as backfill material in the worked-out chambers of alluvial mines.