Введение к работе
Актуальность работы. Свыше 95 % карьеров глубиной более 150 м отрабатываются с использованием временно нерабочих бортов (ВНБ). Регулирование объемов вскрышных работ за счет формирования ВНБ является экономически целесообразным. Однако применение ВНБ увеличивает жесткость связи между вскрышными и добьиными работами в карьере. Практика работы карьеров показывает, что колебание цены и спроса на минеральное сырье и нестабильность в горнодобывающей отрасли нередко приводит к несвоевременной расконсфвации ВНБ и соответственно к снижению производственной мощности по полезному ископаемому.
Применяемые на большинстве карьеров способы расконсервации ВНБ с поочередной подготовкой рабочих уступов отличаются относительной дешевизной, но не всегда обеспечивают своевременную подготовку добычных горизонтов. Традиционные конструкции ВНБ обеспечивают регулирование коэффициента вскрыши и не учитывают последующий способ расконсервации. Использование конструкций и способов расконсервации ВНБ с учетом их взаимного влияния и наличие единого подхода к оценке технико-экономических показателей способов расконсервации при различных конструкциях нерабочих бортов позволят в полной мере использовать преимущества ВНБ и повысить эффективность работы предприятия в изменяющихся рыночных условиях.
Эффективная работа горнодобывающего предприятия в рыночных условиях возможна при обеспечении текущей производительности карьера по полезному ископаемому с минимальными затратами на выемку вскрышных пород. Для этого необходимо формировать и своевременно расконсервировать ВНБ, используя экономически целесообразные способы и конструкции. Поэтому обоснование конструкций и рациональной последовательности расконсервации ВНБ представляет собой актуальную научно-практическую задачу.
Цель работы. Обоснование конструкций и рациональной последовательности расконсервации временно нерабочих бортов карьеров для регулирования текущей производительности по полезному ископаемому.
Идея работы. Регулирование текущей производительности карьера по полезному ископаемому обеспечивается применением различных способов расконсервации временно нерабочих бортов с учетом удельных затрат на вскрышные работы.
Объект исследования - участки бортов карьера, находящиеся во временно нерабочем положении.
Основные задачи исследований:
-
Анализ развития горных работ при формировании ВНБ в карьере и состояния современной методической базы по способам расконсервации ВНБ.
-
Исследование влияния конструкций и способов расконсервации ВНБ на изменение скорости расконсервации ВНБ и величину удельных затрат на вскрышные работы.
4 !
-
Обоснование технологических параметров и условий применения конструкций и способов расконсервации ВНБ.
-
Разработка математической модели для выбора оптимального способа расконсервации ВНБ.
-
Разработка методики управления скоростью расконсервации ВНБ для выбора рациональной последовательности расконсервации нерабочего борта и обеспечения текущей производительности карьера.
6. Технико-экономическая оценка способов расконсервации ВНБ.
Научные положения, представленные к защите:
-
Конструкцию и способ расконсервации ВНБ необходимо определять совместным решением задач обеспечения расчетной скорости расконсервации, текущей производительности карьера по полезному ископаемому и минимума удельных затрат на вскрышные работы для достижения максимального экономического эффекта при разработке карьера с ВНБ.
-
Управление подготовкой добычных горизонтов достигается рациональной последовательностью расконсервации ВНБ, определяемой параметрами рабочего и нерабочего бортов, коэффициентом сброса горной массы.
-
Разработка и применение технологических схем комплексной механизации, позволяющих возобновлять горные работы одновременно по всей высоте ВНБ, исключает последовательный порядок расконсервации уступов и обеспечивает ускоренный доступ к полезному ископаемому в основании ВНБ.
Научную новизну работы составляют:
-
Зависимости удельных затрат на выемку вскрышных пород и скорости расконсервации ВНБ от результирующего угла и способа приведения ВНБ в рабочее положение.
-
Классификация способов расконсервации ВНБ по размещению взорванной горной массы в выработанном пространстве карьера, которая отражает основные технологические характеристики и область применения способов расконсервации ВНБ.
-
Оптимизационная математическая модель выбора способа расконсервации ВНБ с учетом его конструкции на основе согласования расчетной скорости расконсервации и минимума удельных затрат на вскрышные работы.
Методы исследований включают: анализ и обобщение проектной документации и научно-технической литературы; аналитическое и горно-геометрическое моделирование; методы математической статистики, экономико-математическое моделирование, метод технико-экономического анализа.
Достоверность научных положений обосновывается сопоставимостью результатов, полученных различными методами исследований; удовлетворительной сходимостью результатов теоретических исследований с практикой эксплуатации карьеров и результатами других исследований.
Практическая значимость работы:
1. Обоснованы технологические параметры и условия применения конструкций и способов расконсервации ВНБ для решения прямой и обратной
*
задач: выбор способа расконсервации для имеющейся конструкции ВНБ; выбор конструкции ВНБ для последующего способа расконсервации.
-
Разработаны методика и алгоритм управления скоростью расконсервации ВНБ, использование которых позволяет корректировать и обеспечивать текущую производительность карьера по полезному ископаемому в условиях рынка.
-
Разработаны технологические схемы комплексной механизации, позволяющие возобновлять горные работы одновременно по всей высоте ВНБ без выполаживания, что исключает последовательный порядок расконсервации уступов и обеспечивает ускоренный доступ к полезному ископаемому в основании ВНБ.
Реализация работы. Результаты исследований использованы при разработке рекомендаций по обеспечению необходимой производительности по руде карьера «Малый Куйбас» (ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат») в условиях его реконструкции.
Апробация диссертации. Основные положения диссертации
докладывались и обсуждались на международном симпозиуме «Неделя горняка»
(Москва, 2004 г.); 63-й научно-технической конференции по итогам НИР,
(Магнитогорск, 2004 г.); научно-технической конференции «Проблемы
повышения экологической и промышленной безопасности производственно-
технических комплексов промышленных регионов» (Магнитогорск, 2004 г.);
молодежной научно-практической конференции «Уральская
горнопромышленная декада» (Екатеринбург, 2005 г.); «Комбинированная геотехнология: масштабы и перспективы применения» (Учалы, 2005 г.); на технических совещаниях ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат»; на заседаниях кафедры ОРМПИ МГТУ; на научно-технических семинарах факультета горных технологий и транспорта МГТУ.
Публикации. Основные положения дассертации опубликованы в 6 печатных работах.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав и заключения, изложенных на 130 страницах машинописного текста, содержит 42 рисунка, 26 таблиц, список литературы из 102 наименований и 3 приложения.
