WAP
PDA
Важные кубики, и не только
НАУКА НА ПРОИЗВОДСТВЕ
|
19 мая 2016 года, 15:15 Фото: Николай ЩИПКО Текст: Татьяна РЫЧКОВА
|
Горным давлением можно управлять. Занимается этим один из отделов центра геодинамической безопасности Заполярного филиала. Он так и называется – отдел управления горным давлением.
| Горное давление – это силы (напряжения), возникающие в массиве пород, окружающих горную выработку, в процессе добычи полезных ископаемых. Перед началом отработки месторождения выбирается система его разработки, в основе которой лежит способ управления горным давлением, рассказывает начальник отдела Максим Сергунин. На руднике «Заполярный» горным давлением управляют с помощью системы обрушения руды и вмещающих пород. На шахтах «Известняков» и «Ангидрит» – естественным образом, оставляют целики, чтобы поверхность не садилась. На всех талнахских рудниках принята система разработки с искусственной закладкой выработанного пространства, эта технология и управляет горным давлением. – Грубо говоря, большие полости, которые образовались после извлечения руды, потом заполняются закладкой, – поясняет Максим. – Основные требования, предъявляемые к ней, – это прочностные характеристики. На прочность все новые виды закладочных смесей испытывают как раз в лаборатории отдела управления горным давлением ЦГБ. Кроме того, специалисты отдела проверяют на соответствие нормативным документам закладочные смеси, изготавливаемые на пяти поверхностно-закладочных комплексах (ПЗК) Талнаха. Существует регламент, в котором прописаны их состав и рецептура, поясняет ведущий инженер отдела Ангелина Лытнева. Традиционные ингредиенты закладки для талнахских рудников – цемент, речной енисейский песок, щебень, ангидрит, гранулированный шлак с никелевого и Надеждинского заводов, образующие твердеющую закладочную гидравлическую смесь. Испытано в лаборатории Закладка – материал недешевый, поэтому весьма актуален вопрос уменьшения ее стоимости, например, с помощью введения в рецептуру каких-либо неликвидных отходов производства. Так, недавно появилась идея ввести в состав нашей смеси золо-шлаки. Новый тип закладки весьма опасно и неразумно сразу пускать в промышленное применение. Сначала предлагаемое разработчиками ноу-хау прошло лабораторные испытания в ЦГБ. – Мы эти золошлаки опробовали, и такая закладочная смесь не прошла у нас апробирование по первой, основной характеристике – прочности, – рассказывает об итогах эксперимента Ангелина Лытнева. Зато в лаборатории успешно завершили многолетние испытания составов, содержащих отходы (породные хвосты) обогатительных фабрик – тонкоизмельченную руду в виде пульпы, из которой извлечены полезные компоненты до степени, позволяющей относить эти хвосты к пустым породам. Такое применение хвостов-неликвидов позволяет не наращивать экологически вредные скопления отходов. Но прежде чем их пустили в дело, прошло много времени. – Мы с ними работали лет десять, пока перешли к производственному использованию, – рассказывает главный специалист по закладке Павел Гузанов. – По хвостам было несколько смесей, десятки марок, очень разных по составу. Все испытывали во всех диапазонах. – А нельзя ли добавить в смесь такой неликвид, как сера? – Нельзя, – отвечает на вопрос Павел, – не все материалы, требующие утилизации, можно добавить в закладку. Сама физика с этим не соглашается. – В данный момент в лаборатории испытывают пластификаторы. Белые кристаллы в бутылочках – зачем они нужны? – Закладку подают в шахту сверху, с ПЗК, – объясняет Павел. – Она проделывает по трубопроводу очень долгий – до 3,5 километра – путь. Чтобы за это время раствор не схватился, он должен быть достаточно жидким и подвижным. Но чем больше воды, тем дольше потом идет набор прочности закладки в шахте, да и сама прочность снижается. Химические добавки, пластификаторы, меняющие пластические свойства закладки, позволяют снизить в растворе количество воды. Пластификаторы дорогие, в основном импортного производства, но на рудниках НПР их не применяют не по этой причине. – Сейчас не апробирована ни одна добавка, они с нашими смесями не работают, – поясняет Ангелина. – Раз их выпускают, значит это кому-нибудь нужно? На материке эти добавки используются в основном в строительных растворах, – отвечает на вопрос Павел Гузанов. – Туда они хорошо подходят. А поскольку таких объемов производства, добычи, закладки, как в НПР, в стране нигде больше нет, то фирмы, выпускающие пластификаторы, предлагают их Заполярному филиалу. На материке не много специалистов, которые представляют, что такое закладочные смеси, тем более с хвостами. Если мегапаскалей маловато… Главный продукт, получаемый в лаборатории ЦГБ, – кубики затвердевшего закладочного раствора размером 10х10х10 см. Крупные ингредиенты составов измельчаются в лабораторной дробилке и мельнице, затем согласно рецептам замешивается и разливается в формочки жидкое закладочное «тесто», откуда застывшие кубики извлекают, и приступают к их проверке на прочность. – Все формочки заливаются одним раствором, потому что он испытывается на разные сроки: 3, 7, 28, 90, 180 суток, – поясняет Ангелина Лытнева, – затем они отправляются в хранилище. Вместе с сотрудниками лаборатории мы заглядываем туда – в выгороженную часть помещения с целлофановым покрытием. Здесь пахнет сыростью. Нам поясняют: так и задумано, поддоны с мокрыми опилками поддерживают нужную влажность, важна и температура. Кубики находятся в хранилище нужный срок (3, 7, 28, 90, 180 суток) и отправляются под пресс. По три штуки каждого «возраста». Прессом подается разрушающая нагрузка, и по формуле определяют прочность данной закладочной смеси. Мы просим рассказать про один из кубиков, прочность которого – четыре мегапаскаля. – Хватит ее, чтобы в шахте не случилось каких-нибудь неприятных инцидентов? – Если закладка идет в кровлю, то там должно быть не меньше шести, – отвечает на вопрос Максим Сергунин. – Если в бок выработки, то сгодится и три. Мы ее испытываем для того, чтобы знать, можно ли рядом с ней проводить новые выработки. – Если мегапаскалей маловато, – поясняет главный специалист по закладке Павел Гузанов, – значит нужно изменить расход материалов или добавить цемента. – Рецептуру другую задаем, опять месим. Цемент, песок, щебень, ангидрит, гранулированный шлак, высушенные хвосты (их сушат для определения удельного веса) имеются в лаборатории в различных емкостях. На полочке рядком выстроились образцы вяжущего материала – ангидрита. Он пошел иного качества, что может повлиять на прочностные свойства закладки, узнаем мы. Поэтому в лаборатории ждут геолога с «Ангидрита» с пояснениями по данному факту. Лаборатория оснащена всем необходимым оборудованием. Ее сотрудники мечтают лишь о более мощном гидравлическом прессе. У имеющегося в наличии не всегда хватает запаса прочности. Нужен как минимум на порядок больше. Чтобы управлять горным давлением, нужно давить не только кубики-закладку, но еще и образцы горных пород, поясняет Максим Сергунин. Модуль Юнга и коэффициент Пуассона Отдел управления горным давлением занимается не только закладкой, рассказывает Максим Сергунин. Вообще-то, в отделе ЦГБ волею судеб оказались сотрудники приказавшего долго жить ГМОИЦ (горно-металлургического опытно-исследовательского центра), в свое время специализировавшиеся каждый по своей теме. Павел Гузанов пришел из лаборатории закладочных работ, Максим – из лаборатории горного давления. – Закладка – один из способов управления горным давлением, есть много других направлений, – поясняет начальник отдела, – а в закладке меня интересуют только физико-механические свойства, я занимаюсь чисто геомеханикой. На наш отдел возложены функции по определению параметров системы разработки: какими должны быть очистные камеры, расстояние между основными выработками, какое сечение и какое крепление, через какое расстояние устанавливать анкера, какой глубины. Я сначала считаю эти параметры. После того как их определил, идет стадия промышленных испытаний. Этим другой отдел занимается – совершенствования технологий горных работ. Они ходят смотрят, что по факту, есть ли осложнения. Если выработка разрушается, рассказывает Максим, нужно определить, что тому причиной: сейсмическое воздействие взрывов, горное давление, не соответствует крепь, сложная геология и так далее. Чтобы правильно поставить диагноз, приходится спускаться под землю. Отдел тесно работает с маркшейдерами и геологами рудников и сотрудниками участков прогнозирования и предотвращения горных ударов. На основании всех полученных данных делается аналитика. – Мы же еще математическим моделированием занимаемся: как будет вести себя выработка в реальных условиях, – говорит начальник отдела и достает одну из своих работ, выполненных им в соавторстве с главным инженером ЦГБ Юрием Наговициным. Многочисленные формулы и уравнения на нескольких страницах, а также понятия «цилиндр Мизеса», «модуль Юнга», «коэффициент Пуассона» способны ввести журналиста, не имеющего никакого отношения к физике твердого тела, в состояние транса. Чуть-чуть понятно только местами: вот здесь, в искусственных бетонных целиках из закладочного бетона М-30 и М-60, возможно разрушение, а здесь – образование трещин, одна из причин – влияние взрывных работ. Впрочем, выводы и рекомендации ученых центра геодинамической безопасности пригодятся тем, для кого они сделаны, – специалистам по горному делу. Сотрудникам ЦГБ очень кстати оказался опыт, полученный в ГМОИЦ. Что-то можно смоделировать, сделать не выходя из кабинета, – говорит Павел Гузанов. – Если ошибемся, то не намного. ФАКТ Главный продукт – кубики затвердевшего раствора размером 10х10х10 см ЦИФРА Закладка в шахте проделывает долгий путь – до 3,5 километра |
Новые добавки проходят апробирование в ЦГБ 
Испытание на прочность 
Максим Сергунин: “Я занимаюсь чисто геомеханикой” |
| 0 | Твитнуть |
