gscienceMining Science and Technology (Russia)Горные науки и технологии2500-0632The National University of Science and Technology MISiIS (NUST MISIS)10.17073/2500-0632-2022-11-21gscience-507Research ArticleMINING MACHINERY, TRANSPORT, AND MECHANICAL ENGINEERINGГОРНЫЕ МАШИНЫ, ТРАНСПОРТ И МАШИНОСТРОЕНИЕDevelopment and substantiation of an improved version of a main drainage facility classical scheme at a kimberlite mine developed by block caving methodРазработка и обоснование усовершенствованного варианта классической схемы главного водоотлива кимберлитового рудника с этажным обрушением рудыhttps://orcid.org/0000-0002-4355-5028ОвчинниковН. П.OvchinnikovN. P.

Николай Петрович Овчинников – кандидат технических наук, доцент, директор Горного института

Scopus ID 57191629443

г. Якутск

Nickolay P. Ovchinnikov – Cand. Sci. (Eng.), Associate Professor, Director of the Mining Institute

Scopus ID 57191629443

Yakutsk

ovchinnlar1986@mail.ruСеверо-Восточный федеральный университет им. М. К. АммосоваРоссияNorthEastern Federal University named after M. K. AmmosovRussian Federation20231807202382162–172Copyright © Ovchinnikov N.P., 20232023Овчинников Н.П.Ovchinnikov N.P.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://mst.misis.ru/jour/article/view/507

Evidence demonstrates that as the production capacity of a kimberlite mine increases, there is a corresponding increase in the volumetric concentration of suspended solids in the mine water extracted from its watercollecting workings. The Udachny mine, known for its high productivity in comparison to other domestic kimberlite mines, experiences a higher concentration of suspended solids in the mine waters, leading to significant sludge settling within the primary drainage facility’s water-collecting workings. This determinal effect adversely affects the operational efficiency of pumping equipment and the reliability of LHDs. To address these issues, an enhanced version of the conventional main drainage facility scheme, specifically designed for kimberlite mine utilizing the block caving method, is proposed. This modified scheme aims to provide improved clarification of the mine water in the water-collecting workings and facilitate more efficient dewatering of the settled slurry sludges. Furthermore, a methodology has been developed to determine the time required for slurry sludge removal, the sedimentation characteristics of the solid phase, and the rheological properties of the liquid phase of the mine water. 

Практика показывает, что с ростом производственной мощности кимберлитового рудника отмечается увеличение объемного содержания твердых частиц в шахтных водах, откачиваемых из его водосборных горных выработок. На руднике «Удачный» в связи с высокой производительностью по сравнению с другими отечественными кимберлитовыми рудниками отмечаются более высокая концентрация взвешенных твердых частиц в шахтных водах, а также интенсивное заиление водосборных горных выработок системы главного водоотлива. Данные обстоятельства крайне негативно влияют на эффективность эксплуатации насосного оборудования и надежности погрузочно-доставочных машин. Для обеспечения более качественного осветления шахтных вод в водосборных горных выработках и дальнейшего в них обезвоживания осевшей ило-шламовой пульпы предложен усовершенствованный вариант классической схемы главного водоотлива кимберлитового рудника, где применяется технология этажного обрушения руды. Кроме того, разработана методика по обоснованию рабочих параметров водосборных горных выработок, учитывающая их продолжительность нахождения в процессе очистки от ило-шламовых отложений, седиментационные характеристики твердой фазы, а также реологические характеристики жидкой фазы шахтных вод.

кимберлитовый рудникглавный водоотливэффективностьмеханические примесиводосборникосветление водыобезвоживаниеметодикаkimberlite minemain drainage facilityefficiencysuspended solidswater collectorwater clarificationdewateringtechniqueReferencesАнисимов К. А. Геомеханические проблемы при разработке подкарьерных запасов алмазосодержащих месторождений в условиях рудника «Удачный». Успехи современного естествознания. 2020;(5):29–36. https://doi.org/10.17513/use.37388Anisimov K. A. Geomechanical problems in the development of under-pit reserves of diamondiferous deposits in the conditions of the Udachny Mine. 2020;(5):29–36. Advances in Current Natural Sciences. (In Russ.) https://doi.org/10.17513/use.37388Коваленко А. А., Тишков М. В. Оценка подземного способа отработки месторождения трубки «Удачная» с применением системы с самообрушением. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2016;(12):134–145. URL: https://giab-online.ru/files/Data/2016/12/134_145_12_2016.pdfKovalenko A. A., Tishkov M. V. The evaluation of the Udachnaya pipe deposit underground mining using caving system. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2016;(12):134–145. (In Russ.) URL: https://giab-online.ru/files/Data/2016/12/134_145_12_2016.pdfЗельберг А. С., Зырянов И. В., Бондаренко И. Ф. Современные и перспективные технологии при разработке месторождений алмазов. Горная промышленность. 2019;(3):26–31. https://doi.org/10.30686/16099192-2019-3-145-26-31Zelberg A. S., Zyrianov I. V., Bondarenko I. F. Current and emerging technologies in development of diamond deposits. Russian Mining Industry. 2019;(3):26–31. (In Russ.) https://doi.org/10.30686/1609-91922019-3-145-26-31Овчинников Н. П. Оценка влияния твердой фазы шахтных вод на эффективность секционных насосов при разработке месторождений кимберлитовых руд. Горные науки и технологии. 2022;7(2):137–147. https://doi.org/10.17073/2500-0632-2022-2-150-160Ovchinnikov N. P. Assessment of mine water solid phase impact on section pumps performance in the development of kimberlite ores. Mining Science and Technology (Russia). 2022;7(2):150–160. https://doi.org/10.17073/2500-0632-2022-2-150-160Тимухин С. А., Угольников А. В., Петровых Л. В. и др. Шахтная водоотливная установка. Патент РФ № 2472971 от 20.01.2013.Timukhin S. A., Ugol’nikov A. V., Petrovykh L. V. et al. Shaft  pumping  plant. Patent of the Russian Federation No. 2472971 dated 20.01.2013.Тимухин С. А., Долганов А. В., Петровых Л. В. К вопросу обоснования параметров гидроэлеваторных установок насосных станций главного водоотлива шахт. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2011;(2):118–120. URL: https://giab-online.ru/files/Data/2011/2/Timuhin_2_2011.pdfTimuchin S. A., Dolganov A. V., Petrovyh L. V. To a question of a background hidroelevators installations the ore’s drainages stations. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2011;(2):118–120. (In Russ.) URL: https://giab-online.ru/files/Data/2011/2/Timuhin_2_2011.pdfКим Ч. Х. Разработка технологической схемы водоотливной установки с самоочищающимися водосборниками: (КНДР). [Автореф. дис. ... канд-та. техн. наук]. Донецк; 1990. 20 с.Kim Ch. Kh. Development of a process flow diagram for a drainage facility with self-cleaning water collectors: (DPRK). [Ph.D. thesis in Eng. Sci.]. Donetsk; 1990. 20 p. (In Russ.)Корпачев В. В., Харьков А. В., Березин С. Е. Технология очистки шламоотстойников с использованием погружных насосов. Горная промышленность. 2013;(1);58–59.Korpachev V. V., Kharkov A. V., Berezin S. Е. Slurry settler cleaning technique using submersible pumps. Russian Mining Industry. 2013;(1):58–59. (In Russ.)Мингажев М. М. Совершенствование технологии водоотведения при подземной разработке медно-колчеданных месторождений системами с твердеющей закладкой. [Автореф. дис. ... канд-та. техн. наук]. Магнитогорск; 2012. 17 с.Mingazhev M. M. Improvement of drainage technique in the underground development of sulfide copper deposits with the use of solid stowing. [Ph.D. thesis in Eng. Sci.]. Magnitogorsk; 2012. 17 p. (In Russ.)Плеханова В. А. Новая технология очистки шахтных вод. European Research. 2016;(4):57–60.Plekhanova V. The new technology of mine water purification. European Research. 2016;(4):57–60. (In Russ.)Touahria S., Hazourli S., Touahria K. et al. Clarification of industrial mining wastewater using electrocoagulation. International Journal of Electrochemical Science. 2016;(11):5710–5723. https://doi.org/10.20964/2016.07.51Touahria S., Hazourli S., Touahria K. et al. Clarification of industrial mining wastewater using electrocoagulation. International  Journal  of  Electrochemical  Science. 2016;(11):5710–5723. https://doi.org/10.20964/2016.07.51Sunka P., Babický V., Clupek M. et al. Generation of chemically active species by electrical discharges in water. Plasma Sources Science and Technology. 1999;8(2):258–260. https://doi.org/10.1088/0963-0252/8/2/006Sunka P., Babický V., Clupek M. et al. Generation of chemically active species by electrical discharges in water. Plasma Sources Science and Technology. 1999;8(2):258–260. https://doi.org/10.1088/0963-0252/8/2/006Ovchinnikov N. P. Removal of mechanical admixture from the mine waters of the underground kimberlite mine “Udachy” by their deposition. In: IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. V International Workshop on Innovations in Agro and Food Technologies (WIAFT-V-2021). 17–18 June 2021, Volgograd, Russian Federation. 2021;848(1):012122. https://doi.org/10.1088/1755-1315/848/1/012122Ovchinnikov N. P. Removal of mechanical admixture from the mine waters of the underground kimberlite mine “Udachy” by their deposition. In: IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. V International Workshop on Innovations in Agro and Food Technologies (WIAFT-V-2021). 17–18 June 2021, Volgograd, Russian Federation. 2021;848(1):012122. https://doi.org/10.1088/1755-1315/848/1/012122Мазо А. Б. Моделирование турбулентных течений несжимаемой жидкости. Казань: КГУ; 2007. 106 с.Mazo A. B. Simulation of turbulent incompressible fluid flows. Kazan: KGU Publ.; 2007. 106 p. (In Russ.)Сенкус В. В., Стефанюк Б. М. Исследование процесса осаждения шлама в отстойниках. Известия вузов. Горный журнал. 2006;(5):54–62.Sencus V. V., Stefanyuk B. М. Investigation of slurry sedimentation in settling reservoirs. News of the Higher Institutions. Mining Journal. 2006;(5):54–62. (In Russ.)Сенкус В. В., Стефанюк Б. М., Буторин В. К. Моделирование процессов осаждения шлама в отстойниках угольных шахт. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2007;(7):102–109.Sencus V. V., Stefanyuk B. M., Butorin V. К. Simulation of slurry sedimentation processes in coal mine’s settling reservoirs. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2007;(7):102–109. (In Russ.)Олизаренко В. В., Мингажев М. М. Определение времени заиливания и периодичности очистки главных водосборников подземных рудников. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2010;(7):27–30.Olizarenko V. V., Mingazhev M. M. Determination of sludge settling time and cleaning frequency for underground mine main water collectors. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2010;(7):27–30. (In Russ.)Овчинников Н. П., Зырянов И. В. Комплексная оценка последствий влияния загрязненных шахтных вод на эффективность системы водоотведения из рудника «Удачный». Горный журнал. 2022;(7):95–99. https://doi.org/10.17580/gzh.2022.07.16Ovchinnikov N. P., Zyryanov I. V. Integrated assessment of mine water pollution influence on water removal efficiency in Udachny Mine. Gornyi Zhurnal. 2022;(7):95–99. (In Russ.) https://doi.org/10.17580/gzh.2022.07.16

The authors declare that there are no conflicts of interest present.