Анотація до роботи:

Шуригін В.Д. Обґрунтування раціональних параметрів відкритої розробки розсипних родовищ у складних гірничо-геологічних умовах (на прикладі Малишевського родовища). – Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за фахом 05.15.03 – “Відкрита розробка родовищ корисних копалин”. Національний гірничий університет, Дніпропетровськ, 2004.

Проаналізований сучасний стан технології і перспективи відкритої розробки розсипних родовищ корисних копалин і виявлені характерні чинники, які обумовлені складними і суттєво змінними гірничо-геологічними умовами розробки, що істотно впливають на ефективність ведення відкритих гірничих робіт.

Розроблена методика обґрунтування стійкості бортів кар’єру і відвалів у складних гірничо-геологічних умовах розсипних родовищ, реалізація якої фактично припинило зсуви гірських порід на кар’єрі №7 ВДГМК.

Теоретично обґрунтований вибір ефективних параметрів гідротранспортного комплексу у взаємозв’язку з раціональними параметрами видобувних робіт.

З використанням виявлених залежностей встановлені раціональні параметри ведення розкривних робіт роторними комплексами.

У дисертації, що є завершеною науково-дослідною роботою, поставлена і вирішена актуальна науково-практична задача, яка полягає в обґрунтуванні методик визначення параметрів гірничих робіт у залежності від істотно змінних гірничо-геологічних умов і розробці технологічних рішень з удосконалення технологічних схем відробки розкривних і видобувних уступів із забезпеченням стійкості бортів кар'єрів і відвалів у складних гірничо-геологічних умовах освоєння розсипних родовищ.

Найбільш важливі наукові і практичні результати та рекомендації:

1. Стала робота гірничо-металургійних підприємств у значній мірі залежить від стану і перспектив розвитку мінерально-сировинної бази, залучення в експлуатацію ділянок зі складними гірничо-геологічними умовами, які характеризуються підвищеною небезпекою при виконанні основних технологічних процесів на кар'єрах у зв'язку з виникненням зсувів. Тільки за останні роки мали місце 10 зсувів гірських порід на кар'єрах ВДГМК. Об’єми додаткових робіт на цих ділянках досягають 15...18% від загального об’єму розкривних робіт. Витрати на розкривні роботи зростають на 5...10%, що є результатом відхилення фактичних гірничо-геологічних умов розробки від середніх прийнятих у робочих проектах. Тому актуальними є питання удосконалення технологічних схем і визначення раціональних параметрів основних технологічних процесів у кар'єрі.

Одним з найбільш перспективних для подальшого розвитку видобутку рідкісних металів в Україні є Малишевське розсипне родовище. Воно характеризується складними й істотно змінними гірничо-геологічними умовами, що обумовлюють виникнення зсувів і підвищену небезпеку виробництва гірничих робіт. У цьому зв’язку є актуальним обґрунтування методик визначення параметрів гірничих робіт у залежності від істотно змінних гірничо-геологічних умов і розробці технологічних рішень з удосконалення технологічних схем відробки розкривних і видобувних уступів із забезпеченням стійкості бортів кар'єру та відвалів у складних гірничо-геологічних умовах освоєння розсипних родовищ.

2. Розроблена методика розрахунку стійкості укосів, в основу якої покладено класичний метод алгебраїчного додавання сил, котрий відрізняється від відомих тим, що поверхня ковзання не задається заздалегідь, до рішення задачі, а знаходиться в процесі обчислень. При цьому сімейство потенційних поверхонь (ліній) ковзання не обмежується класом плоских чи круглоциліндричних поверхонь (ліній), а формується на множині поверхонь (кривих) другого порядку. Це положення є складовою частиною обґрунтування наукової ідеї «Про місце розташування і форму поверхні зрушення в масивах ґрунту і гірських порід», підтвердженою Міжнародною асоціацією авторів наукових відкриттів (реєстраційний номер 288 від 23 жовтня 2003 року).

3. Для одержання достовірних вихідних даних про фізико-механічні характеристики гірських порід Малишевського родовища проаналізовані результати визначення цих властивостей по раніше виконаних роботах для кар'єрів №4 і №6, а також за розробленою методикою проведені експериментальні дослід-ження для порід кар'єру №7. Теоретичне узагальнення всіх наявних по родовищу даних дозволило встановити достовірні прогнозні показники для всіх виділених типів гірських порід у стані природної вологості і при повному водонасиченні.

4. На підставі проведених різноманітних розрахунків за розробленою методикою для умов Малишевського родовища обґрунтовані результуючий кут нахилу борту кар'єру (a=22^о) і параметри його окремих елементів при проектній глибині кар'єру (раціональні параметри стійких уступів та відвалів, величини призм можливого обвалення і безпечних відстаней їх від брівки), що забезпечують ефективну і безпечну роботу гірничо-транспортного устаткування в кар'єрі.

5. Визначено обмеження на глибину розміщення забійної гідротранспортної установки, дотримання яких у залежності концентрації гідросуміші, гранулометричного складу матеріалу, що транспортується, і параметрів усмоктувального трубопроводу забезпечує безкавітаційну роботу насоса у надкритичному режимі течії.

6. Доведено, що між припустимою довжиною трубопроводу і глибиною розміщення насосної станції існує лінійна залежність. При цьому припустима глибина розробки прямопропорційна куту укосу борту кар'єру і напору насоса на гідросуміші і обернено пропорційна довжині трубопроводу на горизонтальних його ділянках у кар'єрі. Використання даної залежності дозволяє визначати діапазони зміни глибини розміщення забійної гідротранспортної установки і довжини трубопроводу всередині кар'єрного поля від уступу до насосної станції, при яких забезпечується експлуатація відцентрових насосів у безкавітаційний і надкритичних режимах.

7. Удосконалено гідродинамічну модель процесу транспортування гідросуміші з кар'єру на збагачувальну фабрику, що вперше враховує як параметри трубопроводу, насоса і гідросуміші, так і параметри гірничих робіт. Це дозволило розробити методику розрахунку параметрів кар'єрного гідротранспортного комплексу, а її використання для цього в умовах виробництва видобувних робіт на кар'єрах ВДГМК забезпечило зниження питомих енерговитрат при напірному гідротранспортуванні на 3,7 кВт*год/м³ (за рахунок надкритичних безкавітаційних режимів роботи). Підтверджений економічний ефект склав більш 100 тис. грн у рік.

8. Для умов кар'єрів Малишевського родовища, з використанням виявлених залежностей максимальної глибини блоку G_max, ширини розкривної західки А і коефіцієнта продуктивності екскаватора к_о від висоти уступу Н і кута укосу вибою a встановлені раціональні параметри виробництва розкривних робіт роторним екскаватором КU-800.

9. Для умов відпрацьовування Східної ділянки Малишевського родовища доведена доцільність створення нового роторного екскаватора СРс(ш)–2000 спільного виробництва фірми MAN TAKRAF (Німеччина) і АТ «НКМЗ» (Україна), що поєднає у собі достоїнства верхньої будівлі екскаватора SRs–2000 і рейко-крокуючого ходу екскаватора ЕРШР-4500/30.

10. Для екскаватора СРс(ш)–2000, що проектується, розроблені методика й алгоритм установлення раціональних параметрів його роботи у взаємозв'язку з фізико-механічними властивостями і структурними особливостями порід Малишевського родовища, які використані «УкрНДІпроектом» при розробці технічних вимог на розробку екскаватора.

11. Запропоновані технічні рішення з удосконалення технології відпрацювання високих уступів з м'якими розкривними породами шляхом формування кута укосу тимчасово стійким і подальшого формування на цьому укосі напівтраншеї, що забезпечить різке зменшення обсягів екскавації порід в окремому вибої та наступної їх переекскавації. Новизна технічного рішення підтверджена патентом України на винахід №42993А. Упровадження даної технології на ділянках, де Ну>Н_ч.mах, дозволить знизити витрати на розкривні роботи й одержати економічний ефект у розмірі 1,1 млн. грн у рік.

Основні положення і результати дисертації опубліковані в роботах:

1. Ресурсозберігаючі технології видобутку корисних копалин на кар’єрах України / А.Г. Шапарь, А.Ю. Дриженко, С.З. Поліщук, В.Ф. Бизов, М.М. Надточенко, О.М. Сокіл, В.П. Мартиненко, К.Н. Ткачук, В.Д. Шуригін. – К.: Наук. думка, 1998. – 92 с.

2. Проблемы разработки россыпных месторождений / И.Л. Гуменик, А.М. Сокил, Е.В. Семененко, В.Д. Шурыгин. – Днепропетровск: Січ, 2001. – 224 с.

3. Шурыгин В.Д., Семененко Е.В. Обоснование рационального размещения насосного оборудования по магистрали гидротранспортного комплекса // Геотехническая механика: Сб. научн. тр. ИГТМ НАН Украины – Днепропетровск, 1998. - Вып. 7. - С. 13 - 19.

4. Шурыгин В.Д., Руденко В.Л., Лычагин Н.Н. Определение коэффициентов трения при движении гидросмеси в канале бесконечной ширины // Геотехническая механика: Сб. научн. тр. ИГТМ НАН Украины – Днепропетровск, 1997. – Вып. 2. – С. 98 - 100.

5. Шевелев Г.А., Фитерер Б.Н., Шурыгин В.Д. Использование результатов лабораторных экспериментов для расчета критических параметров гидротранспортных комплексов промышленных предприятий // Геотехническая механика: Сб. научн. тр. ИГТМ НАН Украины – Днепропетровск, 1997. – Вып. 2. – С. 118-122.

6. Шурыгин В.Д., Полищук С.З., Голуб В.В. Основные направления геомеханических исследований по обоснованию рациональных конструктивных параметров бортов карьеров / Геотехническая механика: Сб. научн. тр. ИГТМ НАН Украины – Днепропетровск, 1999. – Вып. 12. – С. 66-69.

7. Шурыгин В.Д., Гуменик И.Л., Панасенко А.И. Изыскание условий эффективной работы роторных экскаваторов верхнего и нижнего черпания при освоении Самотканского месторождения // Металлургическая и горнорудная промышленность. – 2000. - №1(195). – С. 65 – 67.

8. К вопросу повышения эффективности производства вскрышных работ на карьере №7 Вольногорского ГГМК / И.Л. Гуменик, С.З. Полищук, В.Д. Шурыгин, Н.А. Емец // Науковий вісник Національної гірничої академії України. – 1999. - №6. - С. 32-35.

9. Шурыгин В.Д. Выявление путей повышения эффективности технологии производства добычных работ на карьерах Вольногорского государственного горно-металлургического комбината // Сб. науч. тр. НГА Украины.– Днепропетровск: НГА Украины. - 2002. - №13, т. 1. – С. 200 – 205.

10. Шурыгин В.Д. Особенности развития технологии открытой разработки Самотканского месторождения // Металлургическая и горнорудная промышленность. – 2002. - № 4. – С. 73 – 75.

11. Шурыгин В.Д., Семененко Е.В. Исследование возможных схем гидротранспортирования россыпей Малышевского месторождения // Металлургическая и горнорудная промышленность. – 2003. - №6. – С. 76 - 79.

12. Виноградов В.В., Сокил А.М., Шурыгин В.Д. Факторы, влияющие на производительность и режим работы гидротранспортной системы // Гірнича електромеханіка та автоматика: Наук. - техн. зб. – Дніпропетровськ: НГА України. – 1999. – Вип. 2(61).- С. 158-161.

13. Пат. № 42993А Україна. МПК 7 Е21С41/26. Спосіб розробки уступу на ділянці з висотою, яка перевищує допустиму висоту черпання екскаватора / І.Л. Гуменик, А.І. Панасенко, В.Д. Шуригін, Г.Д. Пчолкін, В.П. Шпортько, Г.Г. Хачхарджі, В.Б. П’ятигорець /Україна/. - №2000127535; Заявлен. 26.12.2000; Опубл. 15.10.2001, Бюл. № 9.

14. Сокил А.М., Шурыгин В.Д. Эксплуатационная надежность гидротранспортных комплексов горных предприятий // Матеріали наук.-практ. наради “Екологічні проблеми і перспективи розвитку магістральних трубопроводів”. – К.: Т-во “Знання України”, 1997. – С. 75-76.

15. Шурыгин В.Д., Семененко Е.В. Предупреждение оползневых процессов при работе передвижной пульпонасосной станции карьерного гидротранспорта // Матеріали міжнар. наук.-практ. конференції “Інженерний захист територій і об’єктів у зв’язку з розвитком небезпечних геологічних процесів”. – К.: Т-во “Знання України”, 1999. – №3. - С. 19 - 22.

16. Полищук С.З., Голуб В.В., Шурыгин В.Д. Геомеханические аспекты ресурсосберегающих технологий открытой разработки полезных ископаемых // Материалы V междунар. симп. «Освоение месторождений минеральных ресурсов и подземное строительство в сложных гидрогеологических условия». Ч.1. Вопросы осушения и экология. Специальные горные работы и геомеханика. – Белгород: ВИОГЕМ, 1999. – С. 188 – 195.

17. Шурыгин В.Д., Семененко Е.В. Перспективы повышения надежности работы магистральных гидротранспортных комплексов // Матеріали наук.-практ. наради “Екологічні проблеми і перспективи розвитку магістральних трубопроводів”. – К.: Т-во “Знання України”, 1997. - С. 73 – 75.

Особистий внесок автора в роботи, написані у співавторстві: [1, 6] – розробка методики визначення стійкості уступів борту кар'єру; [2, 15] – постановка мети і задач досліджень, виконання теоретичних і експериментальних досліджень роботи гідротранспортних комплексів на кар'єрах, які розробляють розсипні родовища; [2, 7, 8, 13] – обґрунтування і розробка технологічних схем гірничих робіт; [3, 4, 6, 14, 16] – виконання теоретичних досліджень, розрахунок і аналіз отриманих результатів; [5, 12] – установлення факторів, що впливають на продуктивність і режим роботи гідротранспортного комплексу; [2, 11, 17] – виконання теоретичних досліджень і розробка методики визначення раціональних параметрів видобувних робіт з використанням гідротранспортного комплексу.