Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса, цель и задачи исследования 12
1.1. Анализ литературных источников по вопросу проектирования транспортных схем с применением ЦПТ отработки глубоких карьеров 12
1.2. Анализ практики проектирования транспортных схем 17
1.3. Тенденции развития транспортных схем при эксплуатации и реконструкции глубоких карьеров, применяющих ЦПТ 29
1.4. Цель и задачи исследования 36
2. Методика обоснования параметров технологического модуля 39
2.1. Определение, принципы и критерии формирования технологического модуля 39
2.2. Методика формирования технологического модуля 43
2.3. Обоснование параметров технологического модуля 60
2.4. Выводы по главе 72
3. Методика формирования транспортной схемы глубоких карьеров технологическими модулями 75
3.1. Принципы и критерии формирования транспортной схемы глубоких карьеров 75
3.2. Методика формирования транспортных схем глубоких карьеров технологическими модулями при применении мобильных дробильно-перегрузочных комплексов 81
3.3. Обоснование параметров транспортной схемы технологическими модулями при применении мобильных дробильно-перегрузочных комплексов и КНК 88
3.4. Выводы по главе 111
4. Апробация методики формирования транспортных схем при отработке месторождения Мурунтау 114
4.1. Общая характеристика месторождения и карьера Мурунтау 114
4.2. Расчет транспортной схемы карьера Мурунтау 125
4.3. Выводы по главе 130
5. Оценка технико-экономической эффективности формирования транспортных схем глубоких карьеров 132
5.1. Технолого-экономическая оценка формирования транспортной схемы глубоких карьеров 132
5.2. Экологическая оценка формируемой транспортной схемы при применении мобильных дробильно-перегрузочных комплексов и КНК при отработке глубоких карьеров 136
Заключение 138
Список использованной литературы 142
- Анализ практики проектирования транспортных схем
- Обоснование параметров транспортной схемы технологическими модулями при применении мобильных дробильно-перегрузочных комплексов и КНК
- Общая характеристика месторождения и карьера Мурунтау
- Технолого-экономическая оценка формирования транспортной схемы глубоких карьеров
Введение к работе
Актуальность работы. Анализ современного состояния разработки месторождений открытым способом свидетельствует об увеличении глубины действующих крупных карьеров до 400м и более, вследствие чего резко ухудшаются технико-экономические показатели работы карьеров Особенно актуальны вопросы отработки глубинной части месторождения
При отработке месторождений глубокими карьерами горные работы ведутся на ограниченных площадках, это приводит к снижению интенсивности горных работ и производительности карьера, усложнению вскрытия рабочих горизонтов При этом увеличение высоты подъема и расстояния транспортирования горной массы ведет к росту себестоимости добычи полезного ископаемого
Удельный вес транспортных расходов в общих затратах на добычу руд при глубине карьеров 200-300м составляет 55-60%, а при достижении глубины 400-500м увеличивается до 65-70% Поэтому дальнейшее повышение эффективности открытых горных работ неразрывно связано с решением проблемы транспорта глубоких карьеров
Известно, что применение комплексов циклично-поточной технологии (ЦПТ) в глубоких карьерах с большими производственными мощностями ведет к значительным положительным технико-экономическим эффектам по сравнению с транспортированием горной массы автотранспортом Но в настоящее время внутренние резервы повышения эффективности ЦПТ с конвейерами традиционного исполнения исчерпаны и наблюдается даже определенный спад Этому способствовали большие объемы горноподготовительных работ, сроки строительства и эксплуатации стационарного дробильно-перегрузочного пункта (ДГГП), что предопределяет работу сборочного автотранспорта в нерациональных условиях и снижает его эксплуатационные показатечи и ЦПТ в целом
Для компенсации быстрого темпа углубления карьеров, использующих комплексы ЦПТ, разработано новое специализированное оборудование К такому типу оборудования относятся ленточные крутонаклонные конвейеры (КНК), передвижные дробилыго-передвижные пункты (ПДПП), дробилки с загрузкой на горизонте их установки и др Более того, научными и проектными институтами уже разработаны КНК и ПДПП применительно к карьерам СНГ
Практика работы глубоких карьеров показывает, что рациональная область применения комплексов ЦПТ с конвейерами традиционного исполнения находится на глубине до 150-200м Дальнейшее увеличение глубины карьера ведет к резкому росту себестоимости транспортирования с колоссальными капитальными и эксплуатационными затратами
Проблема сформировалась из-за отсутствия эффективных методов проектирования транспортных схем карьеров, со значительными сроками эксплуатации Не учтены сложности формирования транспортных схем глубоких карьеров, разрабатывающих наклонные и крутопадающие месторождения этапами
Представляется, что решение задачи формирования транспортной схемы карьера возможно с использованием технологических модулей
Технологический модуль - это перемещаемое звено транспортной схемы карьера, определяющее последовательность выполнения технологических процессов и направленность грузопотоков в ограниченной по высоте и в плане зоне карьера с параметрами горно-транспортного оборудования, выбранными в соответствии с экономически обоснованными и рациональными границами его применения
Транспортная схема глубокого карьера формируется путем последовательного перемещения технологического модуля по мере понижения горных работ
Основным технологическим оборудованием, формирующим
технологический модуль, является мобильный дробильно-перегрузочный комплекс (МДТЖ), состоящий из крутонаклонного перегружателя (КНП) и
пдпп
Параметрами технологического модуля являются глубина ввода МДГТК, высота подъема и расстояние транспортирования горной массы автотранспортом, глубина зоны технологического модуля, производительность МДПК, производительность и количество экскаваторно-автомобильных комплексов, высота подъема горной массы с КНП, месторасположение ПДПП и КНП, направление грузопотоков и др
Но, в настоящее время в странах СНГ нет опыта применения КНП, КНК и ПДПП Переход на новые транспортные схемы в процессе разработки карьера затруднен еще и в связи с допущенными ошибками на стадиях предпроектных и проектных работ формирования транспортной схемы карьера и планов отработки месторождения, так как в развитие и формирование существующих транспортных схем вложены огромные деньги, а с увеличением глубины карьера они непременно возрастут Реконструкция карьерного транспорта и переход на новые, экономически обоснованные транспортные схемы требуют времени и больших капитальных затрат
Поэтому разработка метода формирования транспортных схем глубоких карьеров является актуальной научной задачей
Целью диссертационной работы является разработка метода формирования транспортных схем, позволяющего на стадиях предпроектных и проектных работ формировать варианты и оценивать эффективность применения транспортной схемы при отработке наклонных и крутопадающих месторождений глубокими карьерами на весь период их существования
Идея работы заключается в том, что формирование транспортных схем глубоких карьеров эффективно осуществлять технологическими модулями с параметрами, учитывающими сценарии отработки верхней, средней и глубинной зон карьера
Объектом исследования являются транспортные схемы глубоких карьеров, разрабатывающие наклонные и крутопадающие месторождения этапами
Предметом исследования являются технологические модули, формирующие транспортную схему глубоких карьеров с применением мобильных дробильно-перегрузочных комплексов и крутонаклонных конвейеров
Научные положения, выносимые на защиту:
1. Выбор рациональных параметров технологического модуля при
применении мобильных дробилыю-перегрузочных комплексов осуществляется
на основе выявления закономерностей их изменения с глубиной отработки
карьера по критерию минимума затрат на транспортирование горной массы
различными вариантами комплексов оборудования
Формирование транспортной схемы глубоких карьеров эффективно осуществлять технологическими модулями путем последовательного их перемещения по мере углубления карьера с параметрами, учитывающими изменения технико-экономической ситуации
Технико-экономические закономерности формирования и изменения параметров транспортной схемы технологическими модулями формируют границы верхней, средней и глубинной зон карьера, влияющих на стратегию и тактику разработки месторождения
Для достижения цели исследований в диссертационной работе требовалось решение следующих задач:
Анализ научно-исследовательской литературы и практики открытых горных работ по формированию транспортных схем глубоких карьеров.
Моделирование транспортных схем глубоких карьеров для получения зависимости изменения удельных затрат на транспортирование горной массы различными видами транспорта
Разработка методики формирования технологических модулей
4 Разработка методики формирования транспортных схем глубоких
карьеров технологическими модулями
5 Апробация разработанной методики для условий действующего карьера
Мурунтау
6 Оценка экономической эффективности формирования транспортных
схем глубоких карьеров технологическими модулями при применении
мобильных дробилыю-перегрузочных комплексов
Методы исследований. Работа выполнена с применением комплексного метода исследований, включающего обобщение и анализ научно-технической информации, практики отработки глубоких карьеров, графо-аналитические расчеты и исследования по формированию схем транспортирования горной массы, технико-экономический анализ, математическое моделирование транспортной схемы глубоких карьеров, статистический анализ результатов работ по формированию удельных затрат на транспортирование горной массы цикличными и циклично-поточными видами транспорта
Научная новизна работы:
- установлена рациональная область применения автомобильного
транспорта при использовании МДПК,
- введено новое понятие - технологический модуль, позволяющий на
основе учета последовательности выполнения процессов и направленности
грузопотоков, закономерности изменения затрат в ограниченной зоне выделить
элементарное транспортное звено схемы, являющееся основой ее
формирования и моделирования,
разработан метод формирования транспортных схем глубоких карьеров технологическими модулями при применении МДПК,
выявлена и обоснована рациональная область применения МДПК, в сочетании с автомобильным и КНК транспортом для верхней, средней и глубинной части месторождения
ан алитически обоснованы схемы транспортирования горной массы по горизонтам с прогнозированием значения удельных затрат на транспортирование по глубине карьера,
установлены закономерности изменения параметров технологического модуля с глубиной карьера и обоснованы границы верхней, средней и глубинной частей карьера,
Научное значение работы заключается в установлении взаимосвязей и закономерностей формирования транспортной схемы глубоких карьеров технологическими модулями, параметры которых зависят от зоны отработки карьера
Практическое значение работы заключается в разработке методики формирования транспортных схем глубоких карьеров технологическими модулями при применении МДПК и КНК, позволяющей визуализировать варианты расчетов, обеспечивая привязку размещаемых транспортных коммуникаций в пространстве проектируемого карьера
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций работы подтверждается применением современных методов исследования, анализом и обобщением научно-технической информации, графо-аналитическими расчетами с использованием ЭВМ, математической статистики, технико-экономическим анализом
Реализация выводов и рекомендации: основные выводы и рекомендации будут учтены при проектировании V-очереди карьера Мурунтау Навоийского ГМК, а также могут быть использованы при реконструкции транспортных схем Михайловского и Лебединского ГОКов Результаты диссертационной работы будут использованы при чтение лекций в Навоийском государственном горном институте (Узбекистан)
Апробация работы. Основные научные положения и результаты диссертации доложены и обсуждены на научных симпозиумах «Неделя горняка-2006», «Неделя горняка-2007» (Москва, МГГУ), заседаниях кафедры ТО МГГУ (2005-2007 гг) и на совещании у главного инженера Центрального рудоуправления Навоийского ГМК (2006 г)
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано две научные статьи
Объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения, содержит 42 рисунка, 30 таблиц, список литературы из 85 наименований
Автор выражает благодарность научному руководителю, докт техн наук Филиппову С А, глубокую признательность за полезные консультации и поддержку на разных этапах работы, преподавателям кафедры ТО МГГУ в лице зав кафедрой докт техн наук, проф Коваленко В С , главному инженеру ЦРУ Навоийского ГМК докт. техн наук, проф Сытенкову В Н и научным сотрудникам ВНИПИпромтехнологии
Анализ практики проектирования транспортных схем
Анализ тенденции развития открытых горных работ в странах СНГ и за рубежом показывает, что в ближайшее время глубина многих карьеров составит 400-500 м, а в более отдаленной перспективе может достигнуть 700-1000 м. При этом годовые объемы горной массы составляют порядка 30-50 млн. м3.
Основная задача при разработке мощных глубоких карьеров -обоснование и выбор рационального сочетания основного оборудования в комплектах, формирующих структуру общего технологического процесса карьера. В частности, это в полной мере относится к одной из самых затратных карьерных систем - транспортированию руды и вскрышных пород.
Существует непосредственная связь между размерами карьеров и структурой транспортных схем. Ранее было установлено, что основным фактором, способствующим выполаживанию постоянного борта на карьерах стран СНГ при разработке крутопадающих месторождений, является проходка капитальных траншей для расположения коммуникаций железнодорожного транспорта. Отсюда можно было бы сделать вывод о нецелесообразности применения на глубоких карьерах железнодорожного транспорта. Этот факт подтверждается зарубежным опытом открытой разработки месторождений, где железнодорожный транспорт применяется в основном на поверхности для перевозки горной массы на большие расстояния.
Исследованиями ИГД УрО РАН, ИГТМ НАН Украины, Горного института КФ РАН, ДФ ВНИПИрудмаш, проектными институтами Гипроруда, Южгипроруда, Кривбасспроект, Уралгипроруда, а также практикой работы ряда предприятий доказано, что в условиях интенсивного роста глубины карьеров существенное улучшение их работы возможно на основе применения циклично-поточной технологии в различных вариантах и сочетаниях [55, 59,67, 82,83,84].
Применение ЦПТ в условиях постоянного увеличения глубины горных работ позволяет достичь высокой концентрации производства, улучшить показатели использования горнотранспортного оборудования, обеспечить высокую степень автоматизации технологических процессов и повысить эффективность работы предприятия в целом. Распределение энергопотребления по основным технологическим процессам ЦПТ в среднем составляет: транспортирование горной массы - 75-80 %; дробление - 8-Ю %; экскавация - 16-18 % [85]. Ниже в таблице 1.2. приведены обеспеченность ЦПТ оборудованием, выпускаемым в СНГ.
В настоящее время имеется большой практический опыт применения автомобильно-конвейерного транспорта на СНГ и зарубежных карьерах. Сведения по ряду карьеров России и стран СНГ, где действуют или запроектированы комплексы ЦПТ, приведены в таблице 1.3.
Большие объемы горно-капитальных работ предопределяют длительные сроки строительства дробильно-конвейерных комплексов, составляющие, как правило, не менее 3-5 лет. Сроки эксплуатации ДПП на одном концентрационном горизонте достигают не менее 8-10 лет. Это приводит к нерациональному использованию сборочного автомобильного транспорта, фактическое расстояние транспортирования которым на участке забой - ДПП превышает 3 км. При понижении горных работ и удлинении конвейерного подъемника возникают значительные дополнительные затраты, связанные с ликвидацией ранее эксплуатировавшегося ДПП, так как его стационарность позволяет демонтировать для дальнейшего использования только механическую часть (дробилки и питатели), что составляет не более 28 % общей стоимости ДПП.
В таблице 1.4. приведены основные показатели работы комплексов ЦПТ на горных предприятиях.
Проектные институты выполнили достаточно много проектов, по которым построены, реконструированы и стабильно действуют горные предприятия с относительно высокими технико-экономическими показателями [20].
Развитие схем транспортирования горной массы на глубоких карьерах при использовании автомобильно-конвейерного транспорта осуществляется в результате реконструкции транспортной системы. Качественный скачок здесь связан с передвижением дробильно-перегрузочного пункта. Он занимает ключевое место в структуре транспортной системы, так как соединяет различные виды, типы и марки геотехнических средств. При передвижении перегрузочного пункта происходит их частичная или полная замена. Реконструкция транспортной системы предполагает частичную замену автомобильного транспорта конвейерным на участке подъема груза.
Строительство мощных предприятий и их реконструкция требуют огромных капиталовложений. Они должны быть не только принципиально правильными, но и реализуемыми, с получением проектных технико-экономических показателей.
Радикальным способом организации производства была полная конвейеризация процессов перемещения горной массы после ее выемки из природного массива. Для ее реализации предусматривалось включение в состав транспортных систем забойных и магистральных конвейеров, дробильных агрегатов, перегружателей, отвалообразователей в передвижном и самоходном исполнении. Их испытания проводились в 1983-1985 гг. на двух опытно-промышленных участках (ОПУ). Первый, производительностью 4 млн. т руды в год, был построен на промежуточной залежи Главного и Северного карьеров Качканарского ГОКа. Второй, производительностью до 15 млн. т скальных вскрышных пород в год, построен на карьере № 1 Центрального ГОКа. Суммарная сметная стоимость строительства двух участков составила 23,6 млн. руб. [77].
В целом испытания оборудования прошли успешно. По их результатам СДА-3, ДПА-2000, ОШС-2000/60 были приняты Межведомственной комиссией в эксплуатацию и рекомендованы для серийного единично-повторяющегося производства, но главная задача получение эффективных способов организации производства на рабочих уступах - не была решена. В результате возникла парадоксальная ситуация, когда никто не мог ответить на вопрос, где и как следует использовать новое оборудование [57].
В 1993 году фирмой «Такраф» было разработано ТЭО применения крутонаклонного конвейера на железорудном карьере Полтавского ГОКа. Это обеспечивало существенное сокращение расстояния транспортирования при подъеме раздробленной руды на высоту 92 м до рабочей площадки, где она перегружалась на типовую ленточную конвейерную установку с углом наклона 15. Максимальный размер куска при этом не должен превышать 300 мм.
Однако в связи с отсутствием опыта строительства и эксплуатации КНК в 1996 году на карьере был введен в эксплуатацию дробильно-конвейерный комплекс на базе типового конвейерного подъёмника, рассчитанный на переработку и транспортирование 2500 тонн руды в час. До ввода ЦПТ добываемая руда вывозилась большегрузными автосамосвалами. Решение о строительстве линии ЦПТ было принято в связи с резким ростом затрат на автоперевозку при достижении горными работами глубины 280 м, что требовало значительного увеличения парка автосамосвалов. Все расчеты проводились по мировым ценам. Они показали [45], что капиталовложения будут примерно одинаковы, а эксплуатационные расходы на перемещение 1 т руды при замене автосамосвалов конвейером уменьшаются с 1,26 до 0,66 нем. м., т. е. почти в 2 раза.
В таблице 1.5 приведены место эксплуатации и год ввода КНК конвейеров работающих на горных предприятиях. Как видно из таблицы, в настоящее время КНК на горных предприятиях СНГ практически не применяются.
Обоснование параметров транспортной схемы технологическими модулями при применении мобильных дробильно-перегрузочных комплексов и КНК
На условном примере нами рассмотрена возможность и эффективность применения автомобильного и крутонаклонного конвейерного транспорта при использовании базового технологического модуля в транспортных схемах и формирования принципиальной схемы отработки месторождения на весь период его отработки.
Для этого месторождение по вертикали разделено на уступы одинаковой высоты - 15 м. В качестве исходных принимаем данные, приведенные в главе 2.
При формировании транспортной схемы в верхней и средней зонах глубоких карьеров используется технологический модуль. Формирование технологического модуля заканчивается вскрытием концентрационного горизонта для КНК.
Карьер отрабатывается этапами, с применением ЭАК, состоящего из экскаватора ЭКГ-12,5 и автосамосвалов САТ-785В, МДПК и КНК. транспортная схема отработки карьера формируется с использованием технологического модуля и на основании модульного принципа проектирования.
1-й этап отработки. На первом этапе горная масса транспортируется на поверхность автомобильным транспортом (рис. 3.2). Первый этап заканчивается вскрытием 4-го уступа, (так как у нас одинаковые исходные данные с главой 2) и строительством МДПК, следовательно, г =4. При этом рациональная высота подъема горной массы автотранспортом равна 4-м уступам и равняется 60 м, а рациональная глубина ввода МДПК начинается с 4-го уступа и равняется 60 м. 1-й этап отработки карьера соответствует 1-му этапу формирования технологического модуля. Переход с автомобильного транспорта на автомобильно-конвейерный транспорт с использованием МДПК осуществляется по мере выполнения условий (73), (74) и (75).
На графиках (рис. 2.2, 2.3, 2.4) приведены зависимости изменения количества автосамосвалов, расхода дизельного топлива и производительности ЭАК от высоты подъема горной массы. На рис. 3.3 представлены зависимости изменения удельных затрат на транспортирование горной массы автомобильным и автомобильно-конвейерным транспортом от глубины карьера, рассчитанные с использованием методики, приведенной в главе 2.
2-й этап отработки. С запуском МДПК начинается 2-этап отработки карьера (формирования технологического модуля). Горная масса с трех верхних уступов транспортируется автосамосвалом на ППК. Начиная с 4-го уступа, автосамосвал работает в качестве сборочного транспорта для концентрационного горизонта МДПК находящего на 4-м уступе. По мере выполнения условия (76)
Формирование технологического модуля и, соответственно, 2-й этап отработки карьера заканчивается со строительством сплошной линии КНК-1. Расчеты (рис. 3.3) показывают, что при /=4 и и=3 уступа и соответственно концентрационный горизонт для ППК-1 находится на уступе К1=і+п=4+3=7. Высота КНК-1 равна 105 м (рис 3.4.).
3-й этап отработки. С запуском ППК-1 и КНК-1 начинается 3-й этап отработки карьера. В случае, если ППК-1 принимаем за ППК для второго технологического модуля, тогда глубина 3-го этапа отработки карьера ограничивается 4 уступами, так как это рациональная область применения автосамосвалов. При отработке 3-го этапа карьера, МДПК стационарен и через него транспортируется горная масса с двух уступов (рис. 3.5. и 3.6.).
Значит, горная масса с трех верхних уступов транспортируется автотранспортом вверх, а с 4-го и 5-го уступов автотранспортом до ПДПП и через КНП на ППК. Начиная с 6-го уступа, горная масса транспортируется автотранспортом до ППК-1 и через КНК-1 подается на ППК.
С вскрытием горизонта -165 м, МДПК с горизонта -60 м демонтируется и монтируется на горизонте -165 м, тем самым заканчивается третий этап отработки карьера. 3-й этап отработки карьера соответствует первому этапу формирования второго технологического модуля, который ограничивается горизонтами -105 м и -165 м.
4-й этап отработки. С запуском МДПК на горизонте -165 м начинается 4-й этап отработки карьера (2-й этап формирования второго технологического модуля). Горная масса с четырех верхних уступов транспортируется автосамосвалом на ППК, начиная с 5-го по 10-й уступ. Транспортировка осуществляется автосамосвалами до ППК-1 и через КНК-1 подается на ППК, что экономически целесообразно исходя из графиков, приведенных на рис. 3.3. и 3.5. Начиная с 11-го уступа по К2-Й уступ, горная масса до ППК транспортируется по схеме автосамосвал —+ МДПК — КНК-1.
Значение К2-ТО уступа определяется из условия (78)
Результаты расчетов представим в виде графиков изменения удельных затрат на транспортирование горной массы на 4-м этапе (3.7). Расчеты показывают, что при стационарном КНК глубина КНК-2 составляет 240 м. При этом глубина 2-го этапа составит 75 м (от -165 м до -240 м), а глубина второго технологического модуля составит 135 м (от -105 м до -240 м).
5-й этап отработки. С запуском ППК-2 и КНК-2 начинается 5-й этап отработки карьера. Если ППК-2 принимаем за ППК для третьего технологического модуля, тогда глубина 5-го этапа отработки карьера ограничивается 4 уступами, так как это рациональная область подъема горной массы автосамосвалом. При отработке 5-го этапа карьера, МДПК не переносится и через него транспортируется горная масса с двух уступов (рис. 3.9. и ЗЛО.).
6-й этап отработки. С запуском МДПК на горизонте -300 м начинается 6-й этап отработки карьера (2-й этап формирования третьего технологического модуля). На рис. 3.11 представлен график изменения удельных затрат от глубины карьера в шестом этапе отработки. Концентрационный горизонт для КНК-3 определяется из условия (79)
На рис. 3.12 показано распределение грузопотоков на 6-м этапе отработки карьера. Нижняя часть (шестой этап отработки карьера) соответствует 2-му этапу формирования технологического модуля. Шестой этап заканчивается со строительством КНК-3 и ППК-3, которые расположены на 23-м уступе карьера. При этом 1-й этап формирования технологического модуля ограничится горизонтами -240 м и -300 м, а 2-й этап - от -300 м до 345 м, глубина третьего технологического модуля при этом равна 105 м и ограничивается горизонтами от -240 м до -345 м.
7-й этап отработки. С запуском ППК-3 и КНК-3 начинается 7-й этап отработки карьера. ППК-3 становится ППК для четвертого технологического модуля. На 7-м этапе отработки карьера МДПК, как на 3-м и 5-м этапах отработки карьера, не переносится и через него транспортируется горная масса с двух уступов, которые показаны на рис. 3.13. и 3.14.
8-й этап отработки. С запуском МДПК на горизонте -405 м начинается 8-й этап отработки карьера (2-й этап формирования четвертого технологического модуля), параметры которого показаны на рис. 3.15 и 3.16.
Восьмой этап заканчивается строительством КНК-4, соединяющего ППК-2, находящийся на горизонте -240 м, и ППК-4 на горизонте -480 м. Тем самым формирование четвертого по счету технологического модуля заканчивается.
9-й этап отработки. На 9-м этапе отработки карьера предусмотрено применение автосамосвалов с дальнейшей заменой на МДПК, что экономически выгодно (рис. 3.17.).
Девятый этап заканчивается строительством МДПК на глубине 60 м от ППК-4 (ДНІ 1-4). Пока МДПК не перенесен и работает на горизонте -405 м, он обслуживает горизонты -405 м и -420 м.
На рис. 3.18 показана принципиальная схема распределения грузопотоков во время девятого этапа отработки карьера. 1-й этап формирования пятого технологического модуля ограничится от горизонта -480 м до горизонта -540 м.
Дальше начинается отработка глубинной части месторождения.
Общая характеристика месторождения и карьера Мурунтау
Месторождение Мурунтау расположено в центральной части рудного поля между мощными крутопадающими сублимированными тектоническими зонами, южным и структурным разломами. В его пределах широко распространены небольшие разрывные нарушения протяженностью в сотни метров, имеющие субширотную, меридиональную, северо-восточную и северо-западную ориентации, а также трещины, сколы и отслоения.
Ближайшие населенные пункты: г. Зарафшан (в 35 км к западу), г. Навои (210 км к югу), пос. Тамдыбулак (в 40 км к северу), г. Учкудук (в 120 км к северо-западу).
Открытие и освоение золоторудного месторождения Мурунтау явилось крупнейшей вехой в промышленном и культурном развитии пустынных районов Западного Узбекистана. Специалисты, политики западных государств оценивают это событие как открытие века.
Промышленное золотое оруденение выявлено на площади 2-3 км, в пределах которой обособляются отдельные рудные залежи штокверкого строения с весьма неравномерным распределением золота в пространстве.
Морфологически залежи являются рудными столбами, в большинстве случаев имеющими отклонения на юго-восток под углом 50-60, которые и обладают формой близкой к изометрично-амебообразной в горизонтальном сечении. Линейные размеры составляют в плане: по длинной оси - 600-900 м, по короткой от - 150-250 м, максимальная прослеженная длина по падению 1000 м.
Выделены следующие основные типы пород: алевролиты углисто-кварцевые, углисто-кварц-слюдистые, слюдисто-кварцевые, мелкозернистые, массивные; сланцы углисто-кварцевые, углисто-слюдисто-серицитовые и др.; мелкозернистые в различной степени окварцованные брекчии различного состава (табл. 4.1).
Из приведенных данных видно, что физические свойства пород всех металлогенических разностей с глубиной незначительно изменяются. Для рудных тел сопротивление сжатию составляет в среднем 1220 кг/см, колеблясь от 502 до 1940 кг/см2.
Сложность конфигурации рудных тел характеризуется показателем сложности рудных контуров, который определяют как отношение длины контура к площади рудного тела. Его значения для золоторудных месторождений штокверкового типа приведены в табл. 4.2.
Распределение запасов руды в рудных телах различной мощности и с различной сложностью контуров на месторождениях Мурунтау, Мютенбай, Кокпатас, Бессопан-Тау приведено в табл. 4.3.
Руда с промышленным содержанием золота была подсечена скважиной на глубине около 1800 м, что было положено в основу соответствующего прогноза распространения промышленных запасов. Однако разведка месторождения еще не закончена.
Переход ряда карьеров на текущие глубины разработки свыше 300 м отчетливо показал, что такие карьеры представляют собой эволюционирующие во времени и изменяющиеся в пространстве сложные системы, состоящие также из эволюционирующих подсистем вскрытия, транспорта, безопасности горных работ, безопасности персонала и т.п. Следствием такой эволюции является изменение технико-экономических показателей добычи и переработки минерального сырья, происходящее на фоне совершенствования существующих технологий и колебаний спроса, а следовательно, и цены на продукцию горно-перерабатывающих производств. В этих условиях устойчивая деятельность горно-перерабатывающих комплексов в значительной степени определяется возможностью надежно управлять имеющейся сырьевой базой.
В настоящее время спроектирована IV (но не последняя) очередь карьера. Сырьевая база для него определена в подсчете запасов на 01.01.89г.
Как показали расчеты [36], граница открытых работ на месторождении при принятых стоимостных параметрах может быть установлена на отметке -150 м, при этом в контур карьера попадает 91% запасов. Обеспеченность карьера этими запасами составит около 60 лет (табл. 4.4).
На рис. 4.1. приведена финальная форма V очереди карьера Мурунтау, предусматривающая отработки месторождения до глубины 855 м открытым способом. На рис. 4.2 и 4.3 приведены разрезы месторождения, где показано содержание золота по глубине и целесообразность отработки месторождения до прогнозируемых глубин.
Исходя из условий залегания для разработки месторождения принята транспортная система с перемещением пород во внешние отвалы и поперечная двубортная отработка (от центра к флангам) с использованием автомобильного и автомобильно-конвейерного транспорта.
Высота вскрытых уступов верхней части карьера, а также ниже гор+315м составляет 15 м, высота уступов средней части Юм.
Углы откосов бортов карьера изменяются от 26 (южный) до 32 (северный). Углы откосов рабочих бортов составляют соответственно 28 18 и 2136\ Углы откосов уступов в предельном положении: северный борт-45; северо-восточный- 45-50; восточный- 55; южный- 40; западный- 40.
Согласно проекту, третья очередь месторождения вскрыта четырьмя траншеями внутреннего заложения, три из которых используются для движения автотранспорта, одна - для размещения конвейеров автомобильно-конвейерного комплекса (ЦПТ). Горнотехнические условия работы автотранспорта карьера приведены в табл. 4.5.
Ширина рабочих площадок на добычных уступах - 90-100 м, на вскрышных -50-70 м. Ширина автомобильных траншей 30 м при уклоне до 8 %, угол наклона траншеи комплекса ЦПТ -15.
Технологический транспорт карьера представлен автосамосвалами «Юклид» и «Катерпиллар» грузоподъемностью 170 и 136, 190 т; экскаваторный парк - экскаваторами типа ЭКГ с ковшами ёмкостью от 4,0 до 26 м3. Бурение взрывных скважин осуществляется буровыми станками СБШ-250 МН.
Балансовая руда отгружается на два внешних перегрузочных пункта карьера, расположенных на западном и восточном бортах карьера, с последующей её перегрузкой в думпкары и доставкой по железной дороге на ГМЗ-2. Породы вскрыши, забалансовая руда и минерализованная порода транспортируются на комплекс ЦПТ и далее во внешние отвалы и склады ЦПТ, а также автотранспортом на внешние бульдозерные отвалы; отвалообразование многоярусное.
Производительность карьера по горной массе в 1990 - 1995 гг. составляла 28 - 30 млн. м3/год, а в 1997 г. превысила 37 млн. м3. В 2001 году из карьера вывезено 40 млн. м горной массы. Работы ведутся на 20 - 22 горизонтах, при этом темп понижения в среднем равен 10,5 м/год. Однако за последние 10 лет он увеличился на 20-30% и эта тенденция сохраняется.
Согласно проекту, выполненному институтом УкрНИИпроект по результатам исследований ИГТМ АН УССР, комплекс циклично-поточной технологии (ЦПТ) карьера Мурунтау предназначен для транспортирования скальных вскрышных пород (выход фракций -500 мм в среднем 1,8-2 %) и состоит из цикличного (экскаваторы ЭКГ-8И и ЭКГ-12,5; автосамосвалы САТ-785В) и поточного (две конвейерные линии, включающие четыре конвейера с лентой шириной 2 м и один отвалообразователь каждая) звеньев. Стыковка цикличного и поточного звеньев осуществлена при помощи трех дробильно-перегрузочных пунктов (ДПП), которые размещены на трех концентрационных горизонтах (через 30 м по глубине карьера), вскрытых крутой (15) траншей внутреннего заложения. Режим работы трехсменный при непрерывной рабочей неделе, продолжительность смены 8 часов.
Дробильно-перегрузочный пункт (ДПП) включает приемный бункер вместимостью 300 м3, пластинчатый питатель 1-24-150 тяжелого типа, конусную дробилку КВКД-1200/200. Монтаж первой конвейерной линии закончен в октябре 1984 г., ДПП-1 - в марте 1985 г., ДПП-2 - в феврале 1986 г.,ДПП-3-вмае1989г.
Основные показатели работы комплекса ЦПТ в карьере Мурунтау приведены в табл. 4.6 и табл. 4.7.
Технолого-экономическая оценка формирования транспортной схемы глубоких карьеров
Разработанная методика формирования транспортной схемы глубоких карьеров технологическими модулями при применении МДПК позволяет максимально сократить объемы горно-подготовительных работ по сравнению ЦПТ с конвейерами традиционного исполнения и количество автосамосвалов, работающих внутри карьера. Она позволяет использовать автотранспорт, МДПК и КНК одновременно в соответствии с их рациональными областями применения до конца отработки карьера. Концентрационные горизонты для КНК обосновываются и вскрываются при использовании автотранспорта и МДПК, тем самым исключаются переносы дробильно-перегрузочных пунктов КНК вслед за развитием горных работ за счет временного концентрационного горизонта под передвижной дробильно-перегрузочный пункт МДПК.
Объемы горно-подготовительных работ, которых позволяет избежать методика формирования транспортных схем глубоких карьеров, являются значительными. Затраты на выполнение этих работ делают неэффективным применение ЦПТ с конвейерами традиционного исполнения на глубоких горизонтах карьера. Разработанная методика формирования транспортных схем глубоких карьеров позволяет свести эти затраты к минимуму, что значительно повышает эффективность автомобильно-конвейерного транспорта в сравнении с другими видами транспорта.
С переходом от автомобильного транспорта на ЦПТ ведения горных работ количество автосамосвалов, работающих внутри карьера, резко сокращается, что показано в табл. 2.3. При формировании транспортной схемы по предлагаемой методике производительность ЭАК до конца отработки карьера колеблется на уровне 90-95 % от производительности горизонтального транспортирования горной массы, в то время как при автотранспорте уже на глубине 150 м теряется 14-15 %, причем чем глубже, тем больше потерь. Графики изменения количества автосамосвалов, работающих в одном ЭАК, и производительности ЭАК, по глубине карьера при формировании транспортных схем технологическими модулями приведены в рис. 5.1,5.2.
Для экономической оценки применения МДПК при формировании транспортных схем глубоких карьеров нами были произведены расчеты по определению чистых дисконтированных затрат (т.к. у нас нет товарной продукции) при ставке дисконтирования R=0,1. Результаты расчетов приведены на рис. 5.3.
Из рис. 5.3 следует, что чистые дисконтированные затраты при применении МДПК в транспортных схемах глубоких карьеров в начале исследуемого проекта незначительно выше, чем при автотранспорте. Резкие скачки на графике рис.5 обусловлены покупкой горно-транспортного оборудования взамен выбывающего из-за срока службы.
В расчетах срок службы автотранспорта и погрузчика принять 7 лет, а МДПК-20 лет.
Экономический эффект от применения МДПК в транспортной схеме карьера Мурунтау при объеме горной массы 16 млн. т. в год составляет 5,85 млн. долларов США. Результаты расчета экономического эффекта от применения МДПК при формировании транспортной схемы глубоких карьеров представлены в табл. 5.1.
Капитальные затраты на цикличную транспортную схему состоят из суммы:
- расходов на приобретение автосамосвалов (в общей сложности 69 шт). Эксплуатационные затраты состоять из:
- расходов на заработную плату;
- расходов на содержание оборудование;
- расходов на ГСМ и прочих затрат (20 % от суммы эксплуатационных).
Капитальные затраты на транспортную схему с применением МДГЖ состоять из:
- расходов на приобретение автосамосвалов (47 шт.), погрузчиков (3 шт.) и МДПК.
Эксплуатационные затраты состоять из:
- расходов на заработную плату;
- расходов на содержание оборудования;
- расходов на электроэнергию;
- расходов на ГСМ и прочих затрат (20 % от суммы эксплуатационных).
Для упрощения расчета не были учтены следующие расходы:
- отчисления на соцстрахование;
- содержание зданий и сооружений;
- налоги.
С увеличением высоты подъема горной массы с помощью МДПК (КНК) эффективность их применения растет пропорционально. Результаты расчетов показывают экономическую целесообразность применения МДПК и КНК для формирования транспортных схем глубоких карьеров технологическими модулями.
