Содержание к диссертации
Введение
1. Современное состояние изученности вопроса, цель, задачи и методы исследований 9
1.1. Практика выдачи рудной массы на поверхность при освоении месторождений комбинированной геотехнологией 9
1.2. Современное состояние изученности вопросов перемещения рудной массы при разработке месторождения комбинированным способом 25
1.3. Цель, задачи и методы исследований 40
2. Формирование технологических схем транспортирования рудной массы при подземной разработке подкарьерных запасов медноколчеданных месторождений 43
2.1. Характеристика технологических схем транспортирования рудной массы при подземной разработке месторождений 43
2.2. Формирование технологических схем перемещения рудной массы при освоении запасов за предельными контурами карьеров 55
2.3. Методика сравнительной оценки эффективности элементов технологических схем транспортирования рудной массы 70
2.4. Методика оценки надежности функционирования элементов технологической схемы транспортирования рудной массы 76
3. Исследование факторов, влияющих на показатели эффективности системы транспортированяи рудной массы при освоении подкарьерных запасов 81
3.1. Методика технологического моделирования транспортирования рудной массы при освоении запасов переходной зоны 81
3.2. Оценка факторов, влияющих на эффективность технологических схем транспортирования рудной массы 86
3.3. Обоснование параметров систем транспортирования рудной массы при подземной отработке подкарьерных запасов 97
3.4. Исследование надежности элементов системы перемещения рудной массы 111
4.Апробация и технико-экономическая оценка результатов исследований 123
4.1. Разработка алгоритма выбора рациональных технологических схем транспортирования рудной массы на поверхность при подземной разработке подкарьерных запасов 123
4.2. Апробация и технико-экономическая оценка рекомендаций по формированию схем транспортирования рудной массы при освоении подкарьерных запасов 127
Заключение 133
Библиографический список 136
- Практика выдачи рудной массы на поверхность при освоении месторождений комбинированной геотехнологией
- Формирование технологических схем перемещения рудной массы при освоении запасов за предельными контурами карьеров
- Обоснование параметров систем транспортирования рудной массы при подземной отработке подкарьерных запасов
- Апробация и технико-экономическая оценка рекомендаций по формированию схем транспортирования рудной массы при освоении подкарьерных запасов
Введение к работе
Актуальность исследований. При освоении крутопадающих мед-но-колчеданных месторождений комбинированным способом за предельными контурами карьеров остаются запасы, эффективная доработка которых, как правило, осуществляется открыто-подземным и подземным способами. При этом большая часть подкарьерных запасов (60 - 65%) располагается ниже дна карьера, 15-20% - в бортах карьера и до 25% - в удаленных от карьера, отдельно расположенных залежах или участках месторождения. При освоении подкарьерных запасов подземным способом для выдачи рудной массы на поверхность используются транспортные средства и выработки карьеров и подземных рудников. Завершающий в общем цикле горных работ процесс перемещения добытой руды от места ее отбойки до рудного склада характеризуется высоким уровнем трудоемкости, эксплуатационных затрат (затраты достигают более 50% от общих) и, как следствие, во многом предопределяет конечные показатели работы рудника.
Подкарьерные запасы характеризуются сложностью залегания, разобщенностью в пространстве, значительным разбросом по объемам, сортам и содержанию полезных компонентов, широким диапазоном удаленности залежей от предельного контура карьера и вскрывающих выработок рудника. Схемы транспортирования рудной массы на обогатительную фабрику отличаются многовариантностью и изменчивостью вследствие разнообразия используемых транспортных средств и рудо-выдачных выработок и их адаптации к сложным горнотехническим условиям разработки подкарьерных запасов.
Поэтому формирование и выбор рациональных систем выдачи добытой руды из приконтурной зоны и обоснование области их применения при подземной разработке подкарьерных запасов медно-колчеданных месторождений является актуальной задачей.
Целью работы является обоснование технологических схем транспортирования рудной массы при подземной разработке подкарьерных запасов медно-колчеданных месторождений, обеспечивающих снижение эксплуатационных затрат, стабилизацию объемов и качества рудо-потоков.
Идея состоит в использовании при формировании технологических схем транспортирования рудной массы сочетаний подземного и карьерного транспорта с учетом закономерностей распределения подкарьерных запасов по объему и качеству и их расположения относительно ру-довыдачных выработок.
Основные задачи исследования: - изучение и обобщение опыта формирования технологических схем транспортирования рудной массы при освоении месторождений, отрабатываемых комбинированным способом;
формирование базовых схем транспортирования руды при подземной отработке подкарьерных запасов крутопадающих медно-колчеданных месторождений;
исследование влияния горно-геологических, горнотехнических факторов на параметры технологических схем транспортирования рудной массы;
технико-экономическое обоснование и оценка надежности технологических схем транспортирования рудной массы и разработка методики выбора рационального варианта;
разработка рекомендаций по результатам научных исследований расчет их экономической эффективности.
Объект исследований - технологический процесс транспортирования рудной массы, добытой при подземной разработке подкарьерных запасов медно-колчеданных месторождений.
Предмет исследований - состав и параметры технологических схем выдачи отбитой руды на рудный склад при отработке подкарьерных запасов.
Защищаемые положения: 1.Повышение эффективности освоения подкарьерных запасов достигается использованием рациональной комбинации технологических схем транспортирования рудной массы, дифференцированных по характеру распределения объемов извлекаемых запасов, схемам сети подземных выработок и состоянию карьерного пространства.
2.Минимизация транспортных расходов при отработке прибортовых запасов обеспечивается использованием технологических схем транспортирования рудной массы, предусматривающих выдачу руды подземным самоходным оборудованием через штольню с перегрузкой на карьерный транспорт; при заложении штольни выше уровня прибортовых запасов на высоту 30 м и более, экономически целесообразно транспортирование руды клетевым шахтным подъемом.
З.При подземной отработке придонных запасов и разнице отметок концентрационных горизонтов клетьевого и скипового шахтных подъемов более 150 м предпочтительна технологическая схема клетевого подъема с электровозной откаткой, при меньшей разнице отметок целесообразен скиповой подъем.
4. Установленные рациональные сочетания технологических схем транспортирования рудной массы с коэффициентом готовности в диапазоне 0,5-0,8 обеспечивает степень стабилизации рудопотока не менее 85% в течение всего периода подземной разработки подкарьерных запасов.
Методы исследований.
В работе принят комплексный метод исследований, включающий обобщение опыта работы предприятий, производственные эксперименты, экономико-математическое моделирование процесса выдачи рудной
массы на поверхность, а также анализ и систематизацию результатов исследований и промышленной апробации рекомендаций. Научная новизна:
Классификация технологических схем транспортирования рудной массы при подземной отработке подкарьерных запасов, отличающаяся учетом состояния карьерного пространства, типом транспортных выработок на конечном этапе транспортирования рудной массы, видом транспортных средств, используемых по всему маршруту.
Зависимости стоимостных показателей технологических схем транспортирования рудной массы от основных влияющих факторов: распределение объемов и качества запасов в приконтурной зоне карьера, параметры их пространственного расположения относительно рудовыдач-ных выработок для схем, отличающихся количеством и видом функциональных элементов.
Методика выбора рациональных технологических схем транспортирования рудной массы с заданными параметрами рудопотока, основанная на использовании изменяемых сочетаний технологических схем и установленных зависимостей изменения стоимостных показателей их применения.
Достоверность положений, выводов и результатов обеспечивается представительностью и надежностью исходных данных; использованием апробированных методик расчета параметров технологических схем и технико-экономических показателей; подтверждается сопоставимостью результатов математического моделирования, аналитических расчетов, с положительными результатами использования рекомендаций в промышленных условиях.
Практическая значимость работы состоит в разработке технологических схем выдачи рудной массы на поверхность и обосновании их параметров и области применения при освоении запасов подкарьерных зон крутопадающих медно-колчеданных месторождений.
Научная значимость состоит в обосновании методики выбора рациональных технологических схем транспортирования рудной массы при подземной отработке подкарьерных запасов, обеспечивающих снижение затрат на перемещение добытой руды, стабилизацию качества, выполнение заданной программы по объемам и последовательности отработки подкарьерных участков.
Реализация работы. Рекомендации по технологическим схемам перемещения рудной массы использованы при составлении рабочих проектов на медно-колчеданных месторождениях: Учалинское, Сибай-ское, Камаганское, Молодежное, внедрены в учебные курсы дисциплин высшего профессионального образования: «Системы разработки», «Процессы подземных горных работ», «Технология отработки ценных руд в сложных условиях» по специальности 130404 «Подземная разра-
ботки месторождений полезных ископаемых» и 130403 «Открытая разработки месторождений полезных ископаемых» ФГБОУ ВПО «МГТУ».
Апробация работы. Результаты, основные положения и выводы докладывались на международных научно-технических симпозиумах и конференциях: «Неделя горняка» - 2004 * 2012гг. (г. Москва); «Комбинированная геотехнология: масштабы и перспективы применения» (г. Учалы), 2005г.; «Комбинированная геотехнология: развитие физико-химических способов добычи» (г. Сибай), 2009г.; «Комбинированная геотехнология: теория и практика реализации полного цикла освоения недр» (г. Магнитогорск), 2011г.; научно-технических конференциях Магнитогорского государственного технического университета, технических советах Учалинского и Сибайского ГОКов.
Личный вклад автора заключается в постановке задач исследований, сборе необходимых данных, разработке классификации технологических схем перемещения рудной массы, разработке методики моделирования, анализе результатов исследований, организации хрономет-ражных наблюдений работы оборудования, обработке результатов, разработке алгоритма выбора рациональных технологических схем перемещения, апробации рекомендаций в промышленных условиях.
Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 12 работах, в том числе: 5 - в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, библиографического списка из 112 наименований и содержит 138 страниц машинописного текста, 65 рисунков, 21 таблицу.
Автор выражает благодарность сотрудникам кафедры ПРМПИ МГТУ и отделу теории проектирования ИПКОН РАН, а также специалистам Учалинского ГОКа за оказанные консультации в проведении исследований.
Практика выдачи рудной массы на поверхность при освоении месторождений комбинированной геотехнологией
По характеру совмещения в пространстве и во времени открытых и подземных работ комбинированная разработка месторождений возможна по трем схемам:
1. Первоначально применяется открытый способ, а затем осуществляется переход на подземные работы.
2. Месторождение первоначально отрабатывается подземным способом, а затем открытым.
3. Месторождение в течение продолжительного времени разрабатывается одновременно открытым и подземным способами.
При всех схемах применяются системы перемещения рудной массы либо обособленные по способам разработки, либо единые, т.е. включающие карьерные и подземные средства транспорта и подъема. Поэтому для удобства изложения результаты анализа отечественной и зарубежной практики отработки запасов за предельными контурами карьеров разделены по степени использования карьера для выдачи руды на поверхность из открытых, открыто-подземных и подземных работ:
- с частичным или полным использованием карьерного пространства;
- без использования карьерного пространства.
Опыт отработки законтурных запасов месторождений с использованием карьерного пространства. Особенность освоения месторождений данной группы состоит в том, что главной вскрывающей выработкой подкарьерных запасов является карьерное пространство. Для выдачи рудной массы при выемке подкарьерных запасов используются штольни, транспортные карьерные съезды, уклоны в дне карьера. Классическими примерами месторождений, осваиваемых с использованием карьера для выдачи руды на поверхность из зарубежного и отечественного опыта являются: Тьюктоник-Бор (Австралия), Люксилахти Виртасальме, Хаммаслахти, Ваммала (Финляндия), Молодежное, Александрийское, Таш-Тау (Россия) и др.
Рудник «Тьюктоник-Бор» (Австралия) [47, 96, 97] разрабатывает комбинированным способом месторождение полиметаллических руд, представленное штоком с вертикальным падением. Годовая производительность по руде 330 тыс. т. Первоначально месторождение разрабатывалось открытым способом: глубина карьера - 157,5 м, длина по поверхности - 400 м, высота уступа - 7,5 м.
Для выдачи подкарьерных запасов непосредственно с бермы пройден подземный наклонный съезд на глубину 150 м (рис. 1.1). Портал его размещается на 50 м ниже отметки дневной поверхности. Наклонный съезд является продолжением капитальной траншеи, пройденной внутри карьера. Выпуск и доставка руды ПДМ.
Рудник «Люксилахти Виртасальме» (Финляндия) [5, 97] осуществлял разработку открыто-подземным способом месторождения медной руды мощностью до 30 м. Подкарьерные запасы дорабатывались подземным способом с применением системы разработки с закладкой. Портал съезда под углом 7 был устроен на дне карьера в самом нижнем карьерном уступе. Подземный наклонный съезд является продолжением карьерного и служит для транспортирования руды, оборудования и материалов. Для транспортирования руды по съезду используют мощные карьерные автосамосвалы, которые эксплуатировали в карьере. Руду с подземных участков с помощью самосвалов выдают по съезду в зону карьера, а затем по карьерной выездной дороге на обогатительную фабрику (рисі .2.).
Рудник «Ваммала» (Финляндия) [5, 97]. Для выдачи и последующей подземной доработки запасов руды, залегающей под дном карьера, с борта карьера пройден наклонный съезд с уклоном в верхней части 1:5, в нижней -1:8.
Съезд служит не только для вспомогательных целей, но и для транспортирования руды в карьер. Из карьера по капитальной траншее руда поступает на обогатительную фабрику (рис.1.3.).
Месторождение железных руд представлено серией рудных тел в минерализованной зоне осадочных пород. Мощность минерализованной зоны, вытянутой в широтном направлении на 10 км, изменяется от 450 до 2000 м. Месторождение разрабатывают тремя мощными карьерами с суммарной суточной добычей 149,5 тыс. т.
Вскрытие запасов в бортах карьеров произведено штольнями из карьеров, транспортирование руды из подземного рудника - по карьерным транспортным артериям.
Рудник «Камото» (Конго) [5]. Проведение наклонных съездов со дна карьера позволило создать наиболее простой и надежный способ транспортирования руды на поверхность, значительно снизить затраты на вскрытие подкарьерной части месторождения. На одном из участков рудного поля были пройдены под углом 6 две параллельные выработки сечением 6,4 х 5 м, отстоящие друг от друга на расстоянии 10 м. На другом участке шахтного поля была предусмотрена проходка спиральной выработки для двухпутевого движения самоходного оборудования. Для транспортирования отбитой руды из очистных забоев по наклонным съездам использовали дизельные автосамосвалы фирмы «Вагнер». Устья уклонов закладывали непосредственно в карьере. Это дало возможность использовать транспортные дороги карьера.
Месторождение «Тастау» (Казахстан).
Запасы карьера «Саяк-Ш» отработаны в пределах проектного контура, карьер «Тастау» находится в стадии доработки. [100]. С учетом условий залегания рудных тел приняты следующие проектные решения:
- вскрытие штольней со дна карьера «Тастау» и сбойка вскрывающих выработок с карьером «Саяк-1»;
- выполнение горнопроходческих и очистных работ с применением самоходного оборудования;
- доставка руды по подземным выработкам до перегрузочного пункта, расположенного на дне карьера, автосамосвалами Торо-40Л, а на поверхности — карьерными автосамосвалами БелАЗ на рудный склад, расположенный в районе карьера «Тастау» (Рис. 1.4).
В связи с отсутствием необходимых инвестиций на оборудование створов (клетевой и скиповой) к началу подземной добычи магнезита было принято решение пройти штольню гор. 260м в Карагайский карьер, что позволило осуществить добычу руды рельсовым транспортом по штольне и последующий подъем на поверхность автосамосвалами БелАЗ по имеющимся карьерным дорогам. В карьере построен перегрузочный пункт, оборудованный опрокидным устройством для разгрузки шахтных вагонов. Погрузка автосамосвалов БелАЗ осуществляется экскаваторов ЭКГ-5. Подъем шахтной руды осуществляется по действующим карьерным магистралям на высоту 200м при расстоянии доставки около 5 км.
Формирование технологических схем перемещения рудной массы при освоении запасов за предельными контурами карьеров
В качестве объекта исследований рассматривались медноколчеданные месторождения Южного Урала, для которых характерны схожесть горно геологических условий и технологических характеристик рудных массивов по глубине залегания, запасам, морфологии, ценности руд, степени освоенности.
С целью получения исходных данных для формирования и моделирования технологических схем перемещения рудной массы в переходный период был проведен анализ горно-геологической и горнотехнической обстановки на ряде колчеданных месторождений Урала с целью получения информации о запасах в приконтурной зоне, содержании полезных компонентов и закономерностей их изменения, типах применяемого транспортно-погрузочного оборудования, дальности транспортирования и высоте подъема рудной массы, динамике добычи из приграничной зоны и др.
Для составления технологических схем освоения запасов за предельными контурами карьеров, в том числе отрабатываемые в переходный период, их классифицируют. При делении запасов месторождений, осваиваемых комбинированным способом, используются разные классификационные признаки: удаленность от предельного контура карьера [40], месторасположение по отношению к контуру карьера [47, 97], способ разработки запасов [47], геомеханическое влияние карьерной выемки [47] .
В работах [40, 76] по этому признаку запасы предлагается классифицировать на две группы: располагаемые в зоне влияния карьера и за ее пределами. В зависимости от степени взаимного влияния на устойчивость открытых и подземных выработок и особенностей технологии очистных работ запасы первой зоны разделяются на две части. Первая - приконтурные или приграничные запасы, непосредственно прилегающие к контуру карьера в бортах или дне, вторая -законтурные , располагающиеся за приконтурными и отрабатываемые под их защитой или после приконтурных.
По нашему мнению все запасы целесообразно разделять на два класса по месту положения относительно контура карьера: в контуре и вне контура карьера (рис.2.4). В свою очередь, эти классы делятся на группы по способам разработки, первый - на запасы, осваиваемые открытым способом, открыто-подземным и шахтным способами, запасы по способам разработки делятся на подгруппы по признаку тип транспорта рудной массы на поверхность: карьерный, шахтный, их комбинации.
На медноколчеданном месторождении «Молодежное» объем запасов за предельным контуром карьера составляет 7 млн. т. Они расположены, в основном, в донной части карьера, обособленное рудное тело № 2 находится в борту карьера. Проектная мощность рудника 400 тыс. тонн в год Долевое участие приконтурных запасов - 10%. Руда и порода транспортируются шахтными автосамосвалами по уклонам до перегрузочного пункта на дне карьера и далее карьерным транспортом на рудные отвалы, расположенные на поверхности.
В 2001 г. институтом «Унипро-медь» выполнен «Проект доработки Александрийского месторождения подземным способом», предусматривающий завершение отработки 1-го рудного тела до гор. +280 м открытым способом, а нижележащих горизонтов 1-го тела, а также отработку 4-го и 5-го рудных тел -подземным способом.
Дорабатываемая часть месторождения Новый Сибай представлена линзообразной залежью с запасами общим объемом 19,39 млн. т, подлежащими подземной отработке, они располагаются как в бортах, так и дне карьера в соотношении 36,4 % и 63,6 %. Предельная глубина его составила 500м. Законтурные запасы месторождения, в основном, расположены ниже дна карьера, по содержанию руды небогатые (1 - 3%). Проектная мощность подземного рудника 1,4 млн. тонн в год. Расположение в борту карьера, небольшая удаленность от него благоприятствуют использованию карьера для целей транспортирования рудной массы.
Анализ горнотехнической обстановки на медноколчеданных месторожденях Южного Урала, осваиваемых комбинированным способом, позволяет сделать следующие выводы:
1. Медноколчеданные месторождения характеризуются сложным строением и морфологией, разобщенностью рудных залежей, разбросанностью их на значительной площади, что неизбежно приводит к оставлению части запасов за предельными контурами карьеров в виде изолированных участков, освоение участков которых сопряжено с усложнением системы перемещения рудной массы.
2. Месторождения характеризуются широким диапазоном по содержанию полезных компонентов, наличием нескольких сортов руд. На большинстве месторождений с увеличением глубины наблюдается снижение содержания полезных компонентов, что предопределяет проведение комплекса мер по стабилизации качества рудной массы и формированию сложной транспортной системы рудопотоков.
3. Из приведенной выше классификации запасов следует, что при комбинированной геотехнологии, выдача рудной массы, как правило, осуществляется из нескольких участков с использованием самостоятельных рудных трактов, характеризующихся разными типами транспортных устройств, производительностью, качеством сырья, дальностью транспортирования.
4. В переходный, наиболее сложный период, когда добыча руды ведется открытым, открыто-подземным и подземным способами необходимо формирование и более сложных систем, позволяющих не только учитывать, но и регулировать все основные параметры перемещения рудной и породной массы.
5. Продолжительность переходного периода зависит от производственной мощности горного предприятия. Для медноколчеданных месторождений Южного Урала при годовой производительности карьеров в пределах 0,5 - 2,0 млн. тонн в год и выходе на ту же мощность подземного рудника он изменяется от 1 - 2 до 10 - 12 лет.
Горнотехническая обстановка на медноколчеданных месторождениях на период завершения открытых работ может быть представлена следующими вариантами: приконтурные запасы, дорабатываемые подземным способом, расположены в борту карьера (рис. 2.6, а); в донной части карьера (рис. 2.6 б); в бортах и дне карьера (рис. 2.6 в).
Обоснование параметров систем транспортирования рудной массы при подземной отработке подкарьерных запасов
Как показал анализ факторов, определяющих эффективность системы транспортирования рудной массы при отработке подкарьерных запасов, наиболее значимыми является удаленность, месторасположение запасов относительно контура карьера и рудовыдачных выработок. Вместе с тем, установленные закономерности изменения стоимостных показателей транспортных схем перемещения рудной массы свидетельствуют, что при отработке запасов в прибортовой и придонной частях карьера транспортные схемы отличны по составу и по своим стоимостным показателям.
Поэтому в работе поставлена задача установления оптимальных параметров технологических схем транспортирования рудной массы и их динамики в период подземной отработки подкарьерных запасов при условии производства горных работ по освоению подкарьерных запасов на нескольких участках, характеризующиеся различным соотношением объемов и качества запасов в прибортовой и придонной частях карьера.
Определение параметров технологической схемы транспортирования рудной массы на поверхность при отработке подкарьерных запасов производилось путем динамического моделирования. В качестве критерия оптимальности транспортной схемы использовался критерий минимума затрат с введением ограничений по стабилизации качества рудной массы и обеспечения заданной производительности в период подземной отработки подкарьерных запасов. Срок отработки подкарьерных запасов принят по практическим данным горных предприятий Южного Урала, осуществляющих разработку месторождений комбинированным способом - 5 лет. Исходные данные базовой модели аналогичны исходным данным, приведенным в п. 3.2.
При моделировании технологической схемы транспортирования рудной массы из переходной зоны за весь период отработки варьировались следующие параметры: доля прибортовых запасов в общих запасах переходной зоны - 20-50%; соотношение качества прибортовых и придонных запасов: запасы разного качества: 3%:1%; 1%:3%; запасы одинакового качества: 1%:1%.
Для транспортирования рудной массы из переходной зоны приняты оптимальные транспортные схемы, определенные в п.3.2.
Анализ структуры технологической схемы транспортирования разнокачественной рудной массы из переходной зоны с 1 по 5 год отработки запасов при соотношении прибортовых и придонных запасов 20%:80% показал, что стабилизация рудопотоков по объему и качеству добычи обеспечивается сочетанием транспортных схем, представленных на рис.3.12.
Так, при одновременной добыче разнокачественных прибортовых и придонных запасов с соотношением 1:4 выдача рудной массы через карьерное пространство осуществляется в течение первых трех лет в сочетании с клетевым подъемом прибортовых запасов и подключением скипового подъема на третьем году выемки запасов из придонной части карьера.
При отработке запасов сопоставимых по качеству с таким же соотношением запасов в прибортовой и придонной частях карьера структура технологической схемы перемещения рудной массы представлена на рис.3.13. В этом случае срок использования карьерного пространства в качестве транспортной выработки сокращается до одного года, использование клетевого подъема до 3 лет и скипового подъема - до 2 лет.
При увеличении доли прибортовых запасов до 30% от общих подкарьерных запасов наблюдается усложнение структуры технологической схемы транспортирования рудной массы, представленной на рис.3.14. Так, на 3 год отработки запасов прикарьерных запасов рационально использовать все возможные виды транспортных схем при следующих объемах рудопотоков:
карьерный автотранспорт - 19%;
клетевой подъем прибортовых запасов - 2%;
клетевой подъем придонных запасов - 31%;
скиповой подъем придонных запасов - 48%.
Сроки использования типа транспортных схем сохраняются такими же, что и при соотношении объемов выдачи рудной массы на поверхность 1:4.
При выемке сопоставимых по качеству прибортовых и придонных запасов с соотношением 30%:70% структура технологической схемы перемещения рудной массы на поверхность также отличается сложным составом (рис.3.14).
Если при выемке прикарьерных запасов с соотношением 20%:80% начиная с третьего года, используется только один вид транспортной схемы, то при увеличении доли прибортовых запасов до 30% эффективно сочетание двух видов транспортных схем на первом и четвертом годах отработки подкарьерных запасов при следующих структурах рудопотоков:
1 год: карьерный автотранспорт - 37%, клетевой подъем - 63%;
4 год: клетевой подъем - 25%, скиповой подъем - 75%.
При доле прибортовых запасов равной 40% от общих запасов переходной зоны технологическая схема транспортирования рудной массы на поверхность за весь период отработки представлена на рис.3.16. В этом случае срок использования карьерного пространства в качестве рудовыдачнои транспортной выработки увеличивается до 4 лет или в 1,3 раза. Характерной чертой этой схемы транспортирования рудной массы при данном соотношении прикарьерных запасов является равномерность объемов формируемых рудопотоков.
Апробация и технико-экономическая оценка рекомендаций по формированию схем транспортирования рудной массы при освоении подкарьерных запасов
Апробация результатов исследований и оценка их эффективности показаны на примере обоснования рациональной технологической схемы выдачи рудной массы залежи «Нижняя» на Сибайском подземном руднике.
Для доработки Сибайского месторождения подземным способом (с учетом Нижней залежи) пройдены стволы шахт «Клетьевая», «Скиповая», «Вентиляционная» и «Северная вентиляционная». Все указанные стволы оснащены клетьевыми подъемами, за исключением ш. Вентиляционная, и могут быть задействованы для выдачи руды на поверхность в вагонетках ВГ - 4,5А. Стволы шахт «Скиповая» и «Вентиляционная» сбиваются с горизонтами 309, 389, 469, 549 и 629 м, ствол ш. «Клетьевая» - с горизонтами 389, 469, 549, 629. На горизонтах 469, 549 и 629 м предусмотрена электровозная откатка.
В настоящее время Сибайский подземный рудник ведет отработку рудных тел залежи «Нижняя», находящейся за пределами карьера в пределах горизонтов 309-469 м. Анализ себестоимости добычи руды по процессам показал, что значительная часть приходиться на затраты по доставке, подземному транспорту, подъему, дроблению руды и поверхностному транспорту. Расходы на перемещение руды от очистного забоя до склада руды на поверхности составляют около 45% всех эксплуатационных расходов по добыче руды.
Наличие вскрывающих и подготовительных выработок на Сибайском подземном руднике в виде стволов, штолен, откаточных горизонтов и карьерного пространства, а также погрузочно-доставочных машин ковшового типа, электровозного транспорта, автосамосвалов для подземных и открытых работ, позволяет осуществлять выдачу рудной массы на поверхность по нескольким схемам.
Выбор оптимального варианта технологической схемы транспортирования произведен с использованием предложенной методики и разработанного алгоритма. В качестве такого варианта рекомендована схема транспортирования с использованием выработанного пространства Сибайского карьера, так как запасы залежи «Нижняя» располагаются в борту карьера и расположены выше уровня рудовыдачной штольни (рис. 4.2.а).
Для подтверждения правильности принятого проектного решения был проведен выбор схемы транспортирования традиционным методом вариантов. К сравнению были приняты следующие варианты выдачи руды на поверхность:
- с использованием выработанного пространства карьера (рис. 4.2.а);
- с использованием подземных выработок и клетевого подъема по стволу Северный Вентиляционный, а затем автотранспортом до склада на поверхности (рис. 4.2. б)
При этом транспортирование руды рассматривалось как технологический процесс, т.е. последовательное соединение элементов с определенной связью, включая горные выработки.
Экономическая эффективность технологических схем перемещения руды [15] оценивалась по сумме эксплуатационных затрат по элементам системы в сравнении с затратами базового варианта. Себестоимость транспортирования рассчитывалась по зависимости: где / - элементы системы; п - число элементов; С,; - эксплуатационные затраты элемента системы перемещения руды (себестоимость транспортирования).
Элементами системы в различных сочетаниях являются: доставка руды погрузочно-доставочной машиной, транспортирование автосамосвалом по подземным горным выработкам, перепуск руды по рудоспуску, электровозный транспорт, подъем по шахтному стволу, перегрузка руды в карьерные автосамосвалы.
Состав элементов технологических схем включает оборудование, которое имеется в данный момент на предприятии: ПДМ Торо ЗОШ, шахтный автосамосвал МоАЗ-7504, электровоз К 14м и вагоны ВГ-4,5А, клетьевой подъем, карьерный автосамосвал БелАЗ-548, экскаватор ЭКГ-5, ВДПУ.
Для оценки экономической целесообразности применения каждой из указанных схем произведен расчет себестоимости выдачи руды, учитывающий заработную плату обслуживающего персонала, амортизационные отчисления, стоимость расходуемых вспомогательных материалов, стоимость электроэнергии или топлива и смазочных материалов, затраты на текущий ремонт.
Обработкой полученных значений применительно к условиям поземных рудников Учалинского ГОКа, включая Сибайский филиал, получены зависимости для расчета затрат на перемещение тонны руды, учитывающие влияние основных факторов (раздел 2, 3).
Результаты расчета себестоимости транспортирования по вариантам представлены в таблице 4.1. Расчеты показывают, что наименьшие затраты на перемещение руды от забоя до рудного склада на поверхности достигаются при использовании варианта выдачи через карьерное пространство.
Результаты исследований внедрены в проект отработки рудного тела № 12 Камаганского месторождения при решении вопросов вскрытия и формирования транспортной схемы выдачи рудной массы на поверхность.
Камаганское медноколчеданное месторождение расположено на территории Баймакского района Республики Башкортостан в черте г. Сибай в 3 км к северу от Сибайского карьера. Месторождение представлено группой линзообразных и пластообразных залежей мощностью от 1-1,5 м до 20 м. Руды сплошные и вкрапленные с содержанием меди от 1,4 до 3 % и цинка от 1 до 2,3 %.
Эксплуатация месторождения начата в августе 2001 г. Верхняя залежь вскрыта и отработана открытым способом до глубины 150 м. Оставшиеся за контуром карьера балансовые запасы рудных тел № 2, 3, 4, 5, 6, 7 и 12, объем которых составляет 2153,4 тыс.т., намечено отработать подземным способом. В связи с тем, что для достижения подземным рудником максимальной производственной мощности предусмотрено начать отработку второго по величине запасов рудного тела № 12 с использованием существующих выработок и оставлением разделительного целика мощностью 15 м в борту карьера.
Рудное тело №12, частично отработанное карьером, имеет пластообразную форму с небольшими локальными линзовидными раздувами и расщеплением на северном, южном, юго-западном и юго-восточном флангах на 2-3 ветви. Глубина залегания от поверхности колеблется от 140 до 220 м. Длина по простиранию достигает 590 м, вкрест простирания от 100 до 360 м. Максимальная мощность составляет 19,4 м.
Вскрытие рудного тела предложено осуществить двумя штольнями и наклонным съездом с использованием самоходной техники (рис. 4.3.). Нижняя. штольня (гор. 150 м) является основной воздухоподающей выработкой и служит для выдачи горной массы в карьер, перемещения людей, доставки материалов, оборудования, промышленной воды, сжатого воздуха и водоотлива. У портала штольни предусмотрено строительство здания вентиляторной установки ВЦП-16. Верхняя штольня (гор. 90 м) служит хтя выдачи отработанного воздуха и является запасным выходом. Данное решение позволяет осуществить вентиляцию участка независимо от обшешахтной вентиляционной струи.
