У дисертаційній роботі розв'язано актуальну наукову проблему створення науково-методичних основ проектування комплексної відкрито-підземної розробки рудних родовищ з внутрішнім відвалоутворенням, що враховують напружено-деформований стан єдиного виробленого простору, утвореного відкритими і відкрито-підземними роботами, параметри відкрито-підземного ярусу, оптимальний режим і межі відкритого, підземного й відкрито-підземного способів розробки. Найбільш істотні наукові та практичні результати дисертації полягають у наступному. 1. Установлено, що розробку крутоспадних та похилих рудних родовищ з глибиною простягання понад 350 м необхідно проводити комплексно відкритим, відкрито-підземним і підземним способами на повну глибину і за всією площею. Раціональний порядок відпрацювання родовища передбачає одночасний початок відкритих і підземних робіт, а при досягненні ділянкою кар'єру оптимальної межі уведення відкрито-підземного ярусу, при цьому розкривні породи і хвости збагачення складують спочатку в підземному виробленому просторі, потім у вироблених просторах ВПЯ і кар'єру. Геомеханічне керування виробленим простором здійснюється технологічними прийомами, заданим режимом відкритих, підземних і відкрито-підземних робіт, а також режимом відсипанням і швидкістю посування внутрішніх відвалів. 2. Уперше розроблено методи розрахунку параметрів відкрито-підземного ярусу на основі геомеханічних та еколого-економічних чинників. Запропонований графоаналітичний метод визначення його граничної глибини з урахуванням стійкості й кута природного скачування відбитої руди, визначених у натурних умовах. При розробці покладів потужністю 10-500 м максимальна глибина ярусу змінюється від 40 до 290 м, а кути стійких укосів – відповідно від 90 до 52. Установлено, що гранична глибина ВПЯ для покладів потужністю понад 500 м дорівнює 290 м при рівності кутів стійкості та зовнішнього тертя, що дорівнюють 52. Оптимальна глибина ВПЯ за еколого-економічними чинниками рівна максимальній його глибині, визначеній за умовою стійкості. 3. На основі досліджень напружено-деформованого стану в натурних умовах і використання комплексу методів моделювання встановлено, що найбільш стійкий стан неробочих бортів кар'єру і ВПЯ зберігається при розробці крутоспадних родовищ, при цьому глибина ярусу складає 70-210 м з кутами стійких укосів відповідно 79-60. Кут неробочого борту ВПЯ з лежачого боку формують таким, щоб він дорівнював куту падіння покладу, з висячого боку – за умови граничної стійкості. Установлено, що з висячого боку відбуваються зрушення ділянок бортів кар'єру і ВПЯ під кутом 102-106. Для запобігання обваленням у варіантах збільшення кутів вище граничних між неробочими бортами ВПЯ залишають розпірні та підпірні прибортові цілики. Уперше розроблено методику розрахунку параметрів ціликів. Установлено, що при заповненні виробленого простору розкривними породами напружено-деформований стан гірського масиву за контурами ВЯ та ВПЯ зменшується в 1,7-3,4 рази, при цьому для керування стійким станом бортів змінюють напрям відсипання відвалу і його швидкість посування. 4. Теоретично обґрунтовано принципи технологічної взаємоув’язки режимів відкритих, підземних, відкрито-підземних робіт і внутрішнього відвалоутворення на одному родовищі. Розроблено методику визначення оптимального режиму відпрацювання ВПЯ, що включає аналітичні залежності за визначенням його можливої та оптимальної продуктивності у варіантах діючого й відпрацьованого кар'єрів. Установлено, що на продуктивність ВПЯ в першому варіанті переважно впливає горизонтальна швидкість посування і кут робочого борту кар'єру. При його збільшенні з 10-12 до 22-25 продуктивність ВПЯ зростає на 8-14 %. У варіанті відпрацьованого кар'єру, з метою інтенсифікації відпрацювання підкар'єрних запасів руди, фронт робіт ярусу доцільно розвивати від центру дна кар'єру до торців покладу, що апробовано у промислових умовах кар'єру «Головний» Салаїрського ГЗК. 5. Розроблено графоаналітичний метод визначення технологічної можливості внутрішнього відвалоутворення у виробленому просторі кар'єру та ВПЯ на основі взаємозв'язку довжини покладу, довжини дна кар'єру й параметрів розвалу відбитої руди у межах ВПЯ. Розроблено методику визначення оптимальних параметрів внутрішнього відвалу при різних стадіях відпрацювання кар'єру; складено економіко-математичну модель визначення його економічної ефективності з урахуванням екологічних чинників. Установлено, що при зміні ширини покладу від 50 до 500 і відповідно глибини ВПЯ від 80 до 180 м довжина дна кар'єру за умовою відвалоутворення складає 215-600 м. При довжині дна, меншій від 215 м, внутрішнє відвалоутворення можливе тільки при досягненні кар'єром оптимальної глибини й повного відпрацювання ВПЯ. Розроблено на рівні винаходів нові технологічні схеми відвалоутворення, апробовані в промислових умовах. 6. Уперше на основі результатів дослідження напружено-деформованого стану та стійкості неробочих бортів кар'єру складної форми розроблено методики визначення головних параметрів кар'єру і ВПЯ та виявлено економічні й екологічні критерії ефективності комплексної розробки крутоспадних родовищ за схемою ВЯ-ВПЯ-ПЯ. При досягненні кар'єром оптимальної глибини та подальшому поглибленні його відкритим і відкрито-підземним способами при однакових запасах, що розробляються, глибина кар'єру при відкрито-підземній розробці збільшується на 51-83 м, а площа відпрацювання й розміри кар'єру в плані зменшуються відповідно на 18-35 га і за поверхнею на 37-226 м при зміні глибини кар'єру від 225 до 450 м. 7. Розроблено науково-методичні основи визначення меж відкритого, від-крито-підземного й підземного способів при комплексному освоєнні родовищ з урахуванням еколого-економічних показників і охорони надр. Для оптимізації меж на передпроектному рівні запропоновано комплексний коефіцієнт розкриття, який враховує співвідношення запасів руди та собівартості її видобування відкритим, підземним і відкрито-підземним способами у неробочих бортах нижче за дно і за контурами кар'єру. 8. Апробацію комплексної відкрито-підземної розробки здійснено рядом проектних організацій: «Центрогипроруда», «Гипроруда», «Південгіпроруда», «Кривбаспроект», «ВНИПИгорцветмет», проектним відділом Салаїрського ГЗК, гірничим департаментом Лаосу. Економічний ефект при комплексній розробці Південно-Лебединського, Приоскольського та Аннівського родовищ склав відповідно 52,5; 133,4 і 21,8 млн. грн. Промислову та проектну апробацію запропонованої технології реалізовано на кар’єрах «Лавриківський» ПГЗК і №1 ЦГЗК. ОСНОВНІ ПОЛОЖЕННЯ І РЕЗУЛЬТАТИ ДИСЕРТАЦІЇ
ОПУБЛІКОВАНО У НАСТУПНИХ ПРАЦЯХ: 1. Черных А. Д., Гушко П. И. Комплексная открыто-подземная разработка железорудных месторождений. – К.: Техника, 1990. – 314 с. 2. Черных А. Д., Брюховецкий О. С., Логинский А. П. Доработка руд за контурами карьеров с закладкой выработанного пространства // ВИНИТИ АН СССР, – М., 1987. – Т. 43: Итоги науки и техники. – 126 с. 3. Черных А. Д., Маевский А. М., Гордин Д. В. Параметры комплексной разработки рудных месторождений. – Днепропетровск: Сич, 1993. – 318 с. 4. Черных А. Д., Балашов В. В. Комплексная открыто-подземная разработка рудных месторождений системами с обрушением // ВИНИТИ АН СССР. – М., 1988. – Т. 47: Итоги науки и техники. – 192 с. 5. Терентьев В. И., Черных А. Д. Комплексная открыто-подземная разработка прибортовых и подкарьерных запасов рудных месторождений. – М.: ИПКОН АН СССР, 1988. – 244 с. 6. Комплексная разработка рудных месторождений / Черных А. Д., Колосов В. А., Брюховецкий О. С., Галецкий Л. С., Гожик П. Ф., Щелканов В. А., Ошмянский И. Б., Демидов Ю. В., Андреев Б. Н., Сазонов В. А., Секисов А. Г., Сахновский В. Л. / Под ред. Черных А. Д. – К.: Техника, 2005. – 376 с. 7. Комплексный трехъярусный открыто-подземный способ разработки мощных рудных месторождений (методические указания) / Агошков М. И., Терентьев В. И., Черных А. Д. – М.: ИПКОН АН СССР, 1985. – 47 с. 8. Рекомендации по открыто-подземной разработке прибортовых запасов руд на карьерах Кривбасса / Терентьев В. И., Щелканов В. А., Черных А. Д., Юхименко В. Д. – Кривой Рог: НИГРИ, 1988. – 30 с. 9. Черных А. Д. Определение основных параметров комплексной открыто-подземной разработки рудных месторождений. – К.: ИГН НАНУ, 1988. – 54 с. 10. Черных А. Д., Брюховецкий О. С. Эффективность открыто-подземной разработки месторождений полезных ископаемых. – М.: ЦНИИцветмет, 1988. – 52 с. 11. Chernykh А. D. Основные технологические принципы комплексной разработки месторождений полезных ископаемых // Second World congress on non-metallic minerals. – Pekin, China, 1989. – P. 134-142. 12. Черных А. Д., Дмитриенко А. И., Дудниченко Л. И., Бондаренко Л. П., Харитонов Э. В., Козырь Н. И. Комплексная открыто-подземная разработка железистых кварцитов месторождений ЦГОКа // Горный журнал. – 2001. – № 4. – С. 6-11. 13. Черных А. Д. Комплексная разработка рудных месторождений – основной путь эффективного освоения минеральных ресурсов // Сучасні економічні можливості розвитку та реалізації мінерально-сировинної бази України і Росії в умовах глобалізації ринку мінеральної сировини: Зб. наук. пр.. ІГН НАН України. – К., 2005. – С. 286-288. 14. Черных А. Д. Подземная отработка руд под дном карьеров системой подэтажного обрушения // Горный журнал. – 1986. – № 2. – С. 57-60. 15. Черных А. Д., Гушко П. И., Юхименко В. Д. Определение комплексного коэффициента вскрыши при открыто-подземной разработке // Основные направления развития комплексного открыто-подземного способа разработки. – М.: ИПКОН АН СССР, 1988. – С. 127-136. 16. Черных А. Д., Брюховецкий О. С. Способы разработки глубоких горизонтов карьеров с опережающим формированием распорных призм // Повышение эффективности комплексного открыто-подземного способа разработки месторождений. – М.: ИПКОН АН СССР, 1988. – С. 146-150. 17. Черных А. Д. Классификация способов открыто-подземной разработки месторождений по направлению и времени выемки полезных ископаемых // Комплексная переработка железных руд КМА. Труды ВЗПИ. – Белгород, 1982. – С. 142-145. 18. Черных А. Д. Подземная разработка медных залежей за контурами карьеров // Горный журнал. – 1989. – № 5. – С. 55-57. 19. Черных А. Д., Пхичит Симон. Особенности открыто-подземной разработки оловорудных месторождений Лаоса // Разработка рудных месторождений: Межресп. сб. трудов. – К.: Техника, 1990. – С. 85-90. 20. Черных А. Д.. Эколого-экономическая эффективность комплексной открыто-подземной разработки рудных месторождений // Юбил. сб. наручных трудов. – Кривой Рог: КТУ, 2007. – С. 26-29. 21. Черных А. Д., Гушко П. И., Юхименко В. Д. К вопросу открыто-подземной разработки рудных месторождений КМА и Кривбасса// Теория и практика разработки месторождений. – Кривой Рог, 1985. – С. 26-29. 22. Черных А. Д., Пхичит Симон. Способы открыто-подземной разработки оловорудных месторождений Лаоса // Разработка рудных месторождений: Межресп. сб. трудов. – К.: Техника, 1989. – С. 41-44. 23. Черных А. Д., Кучер В. М. Кривенко Ю. Ю. Определение параметров междукамерных целиков при открыто-подземной разработке рудных залежей // Разработка рудных месторождений: Межреспубл. сб. трудов. – К.: Техника, 1991. – С. 14-18. 24. Черных А. Д., Кучер В. М., Пхичит Симон. Методика определения границы перехода на открыто-подземную разработку рудных залежей с ограниченным простиранием // Открытая и подземная разработка рудных месторождений. – Кривой Рог: НИГРИ, 1989. – С. 86-89. 25. Котельников В. М., Черных А. Д., Щавинский Г. В. Целесообразность доработки и комплексного использования богатых руд, залегающих вне контуров Лебединского карьера // Комплексное использование минерального сырья. – 1984. – № 12. – С. 12-15. 26. Черных А. Д., Гушко П. И. Методика определения параметров открыто-подземной доработки прибортовых запасов руд на карьерах // Разработка рудных месторождений: Межреспубл. сб. трудов. – К.: Техника, 1988. – С. 24-28. 27. Черных А. Д., Гушко П. И., Юхименко В. Д. Вскрытие и транспорт при открыто-подземном способе разработки рудных месторождений СевГОКа // Перспективная технология открытой разработки рудных месторождений. – Кривой Рог: НИГРИ, 1987. – С. 26-30. 28. Черных А. Д., Юхименко В. Д. Применение систем с подэтажным обрушением для доработки руд под дном карьера // Перспективная техн. подземной разработки железных руд. – Кривой Рог: НИГРИ, 1986. – С. 46-49. 29. Терентьев В. И., Черных А. Д. Внутреннее отвалообразование при доработке подкарьерных запасов руд системами с подэтажным обрушением // Труды ВЗПИ. – Губкин, 1984. – С. 85-89. 30. Куликов В. В. Черных А. Д. О возможности применения карьерной техники в шахтных условиях при открыто-подземной разработке руд // Труды ВЗПИ. – Губкин, 1982. – С. 50-53. 31. Галецкий Л. С., Черных А. Д. Комплексная открыто-подземная разработка железорудных месторождений Кривбасса // Материалы VII Международной конференции «Наука, техника, технология в современных условиях». – Славское, 2007. – С. 32-37. 32. Способ комбинированной разработки месторождений полезных ископаемых. А. с. СССР 1461930, Е 21С 41/02/ Черных А. Д. – №4290008; Заявл. 27.07.87; Опубл. 28.02.89, Бюл. №8. – 4 с: ил. 33. Способ доработки полезных ископаемых в бортах карьера. А. с. СССР 1469135, Е 21С 41/02/ Черных А. Д. – №4290434; Заявл. 27.07.87; Опубл. 30.03.89, Бюл. №12. – 4 с: ил. 34. Способ отбойки блоков при разработке месторождений полезных ископаемых. А. с. СССР 1668665, Е 21С 41/02/ Черных А. Д. – №4628297; Заявл. 29.12.88; Опубл. 07.08.91, Бюл. №29. – 4 с: ил. 35. Способ доработки подкарьерных запасов руд. А. с. СССР 1478733, Е 21С 41/02/ Черных А. Д. – №4205742; Заявл. 04.03.87; Опубл. 28.02.87, Бюл. №28. – 4 с: ил. 36. Способ комбинированной разработки месторождений полезных ископаемых. А. с. СССР 1439240, Е 21С 41/02/ Черных А. Д. – №4159636; Заявл. 11.12.86; Опубл. 23.11.88, Бюл. №43. – 4 с: ил. 37. Способ разработки месторождений полезных ископаемых. А. с. СССР 1305347, Е 21С 41/02/ Черных А. Д. – №3951869; Заявл. 26.07.85; Опубл. 23.04.87, Бюл. №15. – 4 с: ил. 38. Способ комбинированной разработки месторождений полезных ископаемых. А. с. СССР 1420160, Е 21С 41/02/ Черных А. Д. – №4155-9369; Заявл. 10.12.86; Опубл. 30.08.88, Бюл. №32. – 4 с: ил. 39. Способ доработки руд в бортах карьера. А. с. СССР 1420159, Е 21С 41/02/ Черных А. Д. – №4146031; Заявл. 13.11.86; Опубл. 30.08.88, Бюл. №32. – 4 с: ил. 40. Способ комбинированной разработки м-ий полезных ископаемых. А. с. СССР 1314061, Е 21С 41/02/ Черных А. Д. – №4014434; Заявл. 28.01.86; Опубл. 30.05.87, Бюл. №20. – 4 с: ил. 42. Способ комбинированной разработки месторождений полезных ископаемых. А. с. СССР 1314060, Е 21С 41/02/ Черных А. Д. – №4014440; Заявл. 28.01.86; Опубл. 30.05.87, Бюл. №20. – 4 с: ил. 43. Способ доработки руд в бортах карьера. А. с. СССР 1420159, Е 21С 41/02/ Черных А. Д. – №4146031; Заявл. 13.11.86; Опубл. 30.08.88, Бюл. №32. – 4 с: ил. 44. Комплексная открыто-подземная разработка месторождений полезных ископаемых: Свидетельство Украины ПА № 3685 на государственную регистрацию прав авторов на труд / Черных А. Д., Мовчан В. П., Дмитриенко А. И., Оселедько В. А., Дудниченко Л. И., Харитонов Э. В. Опубл. 19.12.2000. – 56 с. Особистий внесок автора в роботах, опублікованих у співавторстві, полягає у розробці: [4, 5, 6] – методичних основ визначення параметрів відкрито-підземного ярусу; [32-43] – нових способів комплексної відкрито-підземної розробки; [4, 6, 30, 26] – методичних основ визначення оптимальних меж відкритого, відкрито-підземного і підземного ярусів при комплексній розробці крутоспадних родовищ; [3, 17] – класифікації способів відкрито-підземної розробки за часом і напрямом відпрацювання родовищ; [28, 29, 23] – технологічних принципів закладення вироблених просторів розкривними породами кар'єрів і нових способів внутрішнього відвалоутворення; [4, 6] – еколого-економічних критеріїв ефективності комплексної розробки рудних родовищ; [1, 2, 3, 7] – у формулюванні понять і дослідженні режиму відкритих, відкрито-підземних і підземних робіт, що створюють взаємопов'язаний технологічний комплекс. | 