Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние изученности вопроса, цель и задачи исследования 9
1.1. Анализ функционирования отечественных карьеров в современных экономических условиях 9
1.2. Анализ существующих методов обоснования рационального порядка отработки месторождения 17
1.3. Анализ научных трудов в области управления интенсивностью горных работ в карьере 23
1.4. Выявление путей повышения эффективности карьеров 31
1.5. Цель, задачи и методы исследования 37
2. Исследование факторов, влияющих на интенсивность горных работ в карьере 40
2.1. Исследование факторов, определяющих последовательность и интенсивность разработки участков карьера 40
2.2. Выбор показателей оценки интенсивности и концентрации горных работ 45
2.3. Определение влияния концентрации горных работ и оборудования на интенсивность отработки участков рабочей зоны карьера 53
2.4. Исследование факторов ограничивающих управление интенсивностью горных работ на участках рабочей зоны карьера
Выводы 79
3. Разработка методики управления интенсивностью отработки участков рабочей зоны карьера 81
3.1. Разработка экономико-математической оптимизации последовательности отработки участков рабочей зоны карьера 81
3.2. Обоснование методов управления интенсивностью горных работ 85
3.3. Разработка механизма управления интенсивностью отработки участков рабочей зоны карьера 96
Выводы 99
Экономическая оценка эффективности предлагаемьек мероприятий на примере месторождения «малый куйбасс» 98
Обоснование способа поэтапного снижения эксплуатационных затрат 98
Обоснование способа разработки месторождения «Малый Куйбас» 110
Реализация методики управлении интенсивностью горных работ на карьере «Малый Куйбас» горно-обогатительного производства ОАО«ММК» І 9
Экономическая оценка применения предлагаемых мероприятий на примере карьера «Малый Куйбас» горно-обогатительного производства ОАО «ММК» 117
Выводы 123
Заключение 124
Библиографический список 127
- Анализ существующих методов обоснования рационального порядка отработки месторождения
- Выбор показателей оценки интенсивности и концентрации горных работ
- Обоснование методов управления интенсивностью горных работ
- Обоснование способа разработки месторождения «Малый Куйбас»
Введение к работе
Актуальность работы. В настоящее время эффективное функционирование и развитие горнодобывающих предприятий во многом зависит от гибкого изменения производительности карьера в соответствии с колебанием потребности в минеральном сырье, своевременного формирования в нерабочих бортах карьера подземных горных выработок, размещения в отработанной части карьера отвалов вскрышных пород и отходов металлургического производства. Это требует оперативного управления интенсивностью горных работ на участках карьера путем изменения конструкции рабочей зоны и концентрации технологического оборудования на различных ее участках, а также учета факторов, ограничивающих управление интенсивностью.
Традиционный подход к проектированию карьеров не предусматривает изменения производительности по руде в течение длительных периодов. Производимые изменения объемов добычи, осуществляемые при реконструкции карьера, как правило, связаны с интенсификацией разработки. Данный подход ориентирован на продолжительные периоды и предполагает значительные затраты на приобретение дополнительных единиц горнотранспортного оборудования, замену имеющегося оборудования на более мощное или изменение параметров системы разработки. Поэтому существующая научно-методическая база в области проектирования и планирования открытых горных работ не позволяет осуществлять управление интенсивностью разработки отдельных участков карьера, обеспечивать гибкое реагирование на колебания потребности в добываемом сырье, снижать затраты на разработку месторождения.
Решение комплекса задач по управлению интенсивностью горных работ на отдельных участках рабочей зоны карьера может быть обеспечено за счет оптимальной последовательности их разработки путем обоснованного изменения концентрации оборудования и конструкции рабочей зоны. В связи с этим обоснование методов управления интенсивностью горных работ на участках рабочей зоны карьера является актуальной научно-практической задачей.
5 Целью работы является разработка методики управления интенсивностью отработки участков рабочей зоны для обеспечения устойчивого функционирования карьеров в изменяющихся условиях.
Идея работы заключается в использовании разработанного механизма управления интенсивностью горных работ для обоснования конструкции участков рабочей зоны, порядка их отработки и концентрации оборудования.
Объект исследования - рабочая зона железорудных карьеров.
Основные задачи исследований:
Анализ опыта эксплуатации отечественных карьеров и выявление путей повышения эффективности открытых горных работ в современных экономических условиях.
Разработка комплекса показателей оценки интенсивности и концентрации горных работ, концентрации оборудования в карьере.
3; Установление зависимости между интенсивностью горных работ и концентрацией оборудования для выбора способов формирования рабочей зоны на участках карьера.
Выявление факторов, ограничивающих управление интенсивностью горных работ на участках рабочей зоны карьера.
Разработка экономико-математической модели оптимизации последовательности разработки участков рабочей зоны карьера.
Систематизация методов управления интенсивностью горных работ для различных временных периодов их реализации.
Разработка алгоритма управления интенсивностью горных работ на участках рабочей зоны карьера и оценка экономической эффективности предлагаемых рекомендаций.
Научные положения, представленные к защите:
1. Интенсивность разработки карьера и отдельных его участков необходимо рассматривать как управляемый процесс реагирования горнодобывающего предприятия на изменение потребности в добываемом сырье. Повышение интенсивности горных работ при росте концентрации
оборудования обеспечивается обоснованным изменением конструкции рабочей зоны.
2. Выбор методов и параметров управления интенсивностью отработки участков рабочей зоны достигается применением разработанного механизма, включающего:
- зависимости интенсивности горных работ от концентрации оборудования
для выбора способа формирования отдельных участков рабочей зоны;
- экономико-математическую модель оптимизации последовательности
разработки участков рабочей зоны карьера;
- методы управления интенсивностью горных работ, систематизированные по продолжительности их реализации.
3. Сокращение объемов вскрышных работ и снижение расстояния транспортирования вскрыши при> проектировании параметров карьеров, последовательности и интенсивности отработки участков рабочей зоны, обеспечивается выбором периодов формирования внутренних пригружающих отвалов для различных сроков обеспечения временной устойчивости нерабочих бортов.
Методы исследований. В работе использован комплекс методов, включающий методы математической статистики, экономико-математического и технологического моделирования, технико-экономический анализ.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются надежностью и представительностью исходных данных; сопоставимостью результатов, полученных различными методами исследований, положительными результатами практической реализации разработок и предложений.
Научную новизну работы составляют:
Комплекс взаимосвязанных показателей, приведенных к величине площади активной рабочей зоны, для оценки влияния концентрации горных работ и оборудования на интенсивность разработки как карьера в целом, так и отдельных его участков.
Зависимость интенсивности горных работ в карьере от
7 концентрации оборудования для выбора способов формирования отдельных участков рабочей зоны карьера.
Экономико-математическая модель оптимизации последовательности разработки участков рабочей зоны карьера.
Методы управления интенсивностью горных работ, позволяющие осуществлять регулирование производительности карьера при различных временных периодах изменения спроса на добываемую руду.
Практическая значимость работы состоит в разработке алгоритма рациональной последовательности и интенсивности отработки участков рабочей зоны карьера в условиях изменения спроса и цен на добываемое сырье, а также обосновании способа поэтапного снижения затрат при проектировании отработки карьера участками с различной интенсивностью.
Реализация результатов работы. Результаты исследований использованы при разработке рекомендаций по обеспечению необходимой производительности карьера «Малый Куйбас» ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат».
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и
обсуждались на международном симпозиуме «Неделя горняка» (г. Москва,
2004 г.), на IV Всероссийской конференции «Проблемы повышения
экологической и, промышленной безопасности производственно технических
комплексов промышленных регионов» (г. Магнитогорск, 2004 г.), на 63 научно-
технической конференции, по итогам НИР (г. Магнитогорск, 2004 г.), на
Молодежной научно-практической конференции в рамках Уральской
горнопромышленной декады (г. Екатеринбург, 2005 г.), на III международной
научно-практической конференции «Геотехнология-2005: Проблемы развития
горнодобывающих отраслей промышленности и безопасности
контролируемого использования хризотилового волокна и
хризотилсодержащих материалов» (г. Житикара, 2005 г.), на научно-технических семинарах факультета горных технологий и транспорта МГТУ, на заседаниях кафедры открытой разработки месторождений полезных
8 ископаемых МГТУ.
Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 8 печатных работах.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав и заключения, изложенных на 135 страницах машинописного текста, содержит 48 рисунков, 22 таблицы, список литературы из 104 наименований.
Автор выражает глубокую благодарность, научному руководителю -д-ру техн. наук, проф. СЕ. Гавришеву за научно-методическое руководство, формирование идеи и структуры работы.
Автор благодарит д-ра техн. наук, проф. В.Н. Калмыкова, канд. техн. наук, доц. А.Н.. Рахмангулова, канд. техн. наук, доц. Э.Ю. Мещерякова, канд. техн. наук, доц. О.Е. Горлову, а также весь коллектив факультета горных технологий и транспорта Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова за активное обсуждение научных положений и ценные замечания по содержанию диссертации.
Неоценимую помощь при обсуждении основных положений и выводов диссертации оказали канд. техн. наук, доц. P.M. Габитов, канд. техн. наук, доц. М.В. Грязное, канд. техн. наук Т.С. Кузнецова, канд. техн. наук Н.А. Осинцев, канд. техн. наук А.В. Цыганов, канд. техн. наук В.Ю. Заляднов, инж. А.А. Колонюк, содействие которых способствовало скорейшему завершению диссертационной работы.
Анализ существующих методов обоснования рационального порядка отработки месторождения
Проблемы разработки месторождений глубокими карьерами, а также задачи, связанные с обоснованием порядка отработки месторождения» интенсивности разработки, оставались актуальными на протяжении всего периода официального существования проблемы [67].
Анализ существующих методов обоснования рационального порядка разработки месторождений открытым способом показывает, что в большинстве случаев при проектировании и текущей эксплуатации карьеров рассматривается возможность регулирования текущих коэффициентов вскрыши за счет изменения во времени объемов вскрышных работ при постоянной производительности по руде.
В настоящее время большинство отечественных карьеров и разрезов разрабатывается с коэффициентами вскрыши, на 10-30% превышающими экономически целесообразные значения [62]. Работа предприятий открытой добычи месторождений полезных ископаемых с коэффициентами вскрыши, превышающими экономически целесообразные значения, возможна только за счет кредитования вскрышных работ с последующим возвратом данных средств и процентов по ним. Для этих целей достаточно широко используются технологические методы переноса объемов вскрышных работ на более поздние периоды отработки месторождения. Для снижения текущих объемов вскрышных работ на карьерах применяются стратегии и способы формирования карьерного пространства, основанные на изменении параметров систем разработки и оптимизации планов вскрышных и добычных работ.
Растущие пространственные размеры карьеров, стремление работать с минимальным текущим коэффициентом вскрыши и невозможность дальнейшего увеличения угла рабочего борта вызвали необходимость отказа от равномерного развития рабочей зоны карьеров и перехода к неравномерному развитию карьерного пространства. Под равномерным развитием понимается такой порядок ведения горных работ, при котором рабочие площади поддерживаются на всех горизонтах, не поставленных на предельный контур, и в течение года производится соразмерное подвигание всего фронта работ [6, 59].
Такой рост годовых объемов (после достижения рабочей зоной предельного контура - аналогичное снижение) трудно обеспечить на действующем карьере. Стабилизация объемов работ по годам ведет к тому, что в начальный период эксплуатации карьера удаляются объемы вскрыши сверх необходимых для воспроизводства добычного фронта. Угол откоса рабочих бортов карьера в этот период минимален. В дальнейшем происходит рост площади рабочей зоны, протяженности фронта работ, а объем горной массы, добываемой в рабочей зоне карьера, остается неизменным. В этой связи развитие рабочей зоны в последующие периоды эксплуатации карьера сопровождается увеличением угла откоса рабочего борта и изменением ряда параметров системы разработки (рис. 1.6) [20].
Одним из существенных научных достижений последних десятилетий в области физико-технической открытой геотехнологии явилась разработка и применение на многих глубоких карьерах поэтапной схемы ведения горных ра 19 бот с временной консервацией бортов и отдельных уступов [82]. При таких способах ведения горных работ в карьерах часть фронта работ в карьере консервируется, и перераспределение объемов вскрыши производится с помощью временно нерабочих бортов (ВНБ), обеспечивающих возможность изменения объемов вскрышных пород в пределах 40-60%.
Разработка глубоких карьеров этапами с использованием временно нерабочих бортов позволяет снизить эксплуатационный коэффициент вскрыши в первый период работы карьера, регулировать средние коэффициенты вскрыши в каждом этапе и исключить пиковые величины коэффициентов в календарном графике вскрышных работ [53, 91, 92, 103, 104]. При этапной разработке глубоких карьеров намечают несколько последовательных положений целиков в плане, называемых очередями или этапами. В этом случае временный нерабочий борт определяет границы оставляемых целиков. Основные вопросы взаимосвязи скоростей формирования и разноса временно нерабочих бортов со скоростью понижения горных работ в карьере и связи между скоростью формирования ВНЕ и скоростью его разноса рассмотрены в работах Оводенко Б.К., Ар-шинова С.С., Рубинштейна СБ., Линева В.П. [53,54,61].
Перечисленные способы разработаны для крутопадающих вытянутых месторождений. На месторождениях округлой формы либо на отдельных участках карьера такие схемы не всегда дают желаемый эффект. В этой связи был разработан способ ведения горных работ зонами концентрации, когда в течение года формируются и расформировываются участки рабочей зоны как по высоте, так и по фронту работ с более широкими площадками в местах работы оборудования, чем в среднем по карьеру [20, 22, 39, 77, 97]. Наличие широких рабочих площадок в местах работы горнотранспортного оборудования позволяет обеспечить его высокопроизводительную работу.
При таком порядке работ рабочая зона карьера разделена участками временно нерабочих бортов не только по высоте, но и в плане. Порядок отработки карьера округлой формы зонами концентрации представлен на рис. 1.9.
За счет формирования зон концентрации в местах работы оборудования создаются рабочие площади полного профиля, увеличивается объем взрываемого блока, снижаются перегоны горного оборудования, уменьшается количество переносов транспортных и энергетических коммуникаций. При этом на имеющихся в карьерах рабочих площадях может быть достигнута производительность экскаваторов в 1,5-2,5 раза выше фактической [1, 20, 22, 77].
Производство горных работ при расконсервации ВНБ различными способами сопровождается применением различных технологических схем. Применяемые на открытых горных работах технологические схемы можно разделить на схемы с продольным и поперечным расположением экскаваторных заходок относительно фронта горных работ, а также их комбинации.
В связи с применением на карьерах различных способов формирования рабочей зоны, в том числе с использованием временных нерабочих бортов, в существующие классификации систем разработки в работе [19] внесен дополнительный признак, характеризующий степень вовлечения в разработку имеющегося фронта работ. По этому классификационному признаку все системы разработки с углубкой карьера делятся на следующие группы (рис. 1.10): с равномерным развитием рабочей зоны - в разработку вовлекается весь имеющийся в карьере фронт работ (горные работы ведутся продольными или круговыми заходками); с ограничением действующей части рабочей зоны по фронту (рабочая зона непрерывна по высоте, но по фронту ограничена участками ВНЕ; направление перемещения забоя в каждой зоне произвольное); с ограничением действующей части рабочей зоны по фронту и высоте (рабочая зона состоит из отдельных участков, ограниченных по фронту и высоте ВНЕ; порядок отработки уступов в каждой зоне произвольный); различные комбинации способов формирования рабочей зоны из трех перечисленных выше групп.
Таким образом, формирование рабочей зоны карьера с различной дискрет ностью позволяет регулировать объемы вскрышных работ во времени при постоянной производительности карьера по руде. Увеличение производительности по руде осуществляется при реконструкции карьера и предусматривает интенсификацию разработки [74, 101]. Под интенсификацией горных работ понимается наращивание производительности карьера по руде и вскрыше на основе увеличения количества или изменения типа применяемого горнотранспортного оборудования, а также изменения параметров системы разработки [5]. Такой подход требует значительных затрат и предусматривает продолжительный период реализации, что не всегда является целесообразным в современных экономических условиях. Для обеспечения своевременного реагирования на изменение потребности в добываемом сырье актуальным становится решение вопросов управления интенсивностью горных работ в карьере.
Выбор показателей оценки интенсивности и концентрации горных работ
По определению [35] сосредоточение заданных объемов добычи полезного ископаемого на меньшем числе горизонтов и забоев называется концентрацией горных работ в пространстве, выполнение заданных объемов добычи в течение меньшего числа рабочих смен - концентрацией горных работ во времени. В работе под управлением интенсивностью разработки карьера понимается совокупность последовательных операций по оценке состояния горных работ, целенаправленному изменению концентрации горных работ и оборудования в рабочей зоне, организации горных работ на смежных горизонтах и контролю заданных технологических параметров. Концентрация горных работ, повышение интенсивности отработки отдельных участков и месторождений является важным резервом сокращения текущих объемов вскрыши, улучшения режима горных работ [66].
По мере отработки месторождения рабочая зона карьера перемещается в границах карьерного поля, как в горизонтальном, так и в вертикальном направлениях. В случае горизонтального и пологого залегания тела полезного ископаемого, рабочая зона сравнительно устойчива по размерам в течение всего срока службы карьера. Такие рабочие зоны называют сплошными. При отработке наклонных и крутопадающих залежей рабочая зона изменяется в плане и по глубине. И такие рабочие зоны получили название углубляющихся. На практике и при проектировании используются следующие показатели интенсивности ведения горных работ: - коэффициент эксплуатации; - скорость подвигания забоя, нагрузка на 1 м2 экскаваторного забоя; - скорость подвигания фронта работ; - скорость углубки карьера (скорость понижения горных работ, скорость понижения добычных работ); - производительность карьера по руде, отнесенная к 1 км рудного фронта. Этот показатель применяется, как правило, для характеристики интенсивности отработки горизонтальных и пологозалегающих месторождений. Считается, что месторождение отрабатывается интенсивно, если годовая скорость подвигания фронта работ больше длины экскаваторного блока и наоборот [47].
Для характеристики интенсивности при отработке наклонных и крутопадающих залежей чаще всего используют скорость понижения добычных и горных работ. Однако среди железорудных месторождений часто встречаются такие, которые представлены одной или несколькими наклонными или крутыми залежами с неправильной конфигурацией по глубине и в плане, перекрытые наносами различной мощности. Для месторождений подобного типа понятие «скорость понижения добычных работ» теряет свой смысл, поскольку рудные площади вовлекаются в эксплуатацию постепенно, неравномерно, что вызывает необходимость установления возможной производственной мощности по руде в различные периоды разработки месторождения. В таких случаях актуально использовать понятия «скорость понижения горных работ» или «скорость уг-лубки карьера».
Наибольшее распространение этот показатель получил при оценке интенсивности ведения горных работ на карьерах при отработке мощных месторождений с выдержанными параметрами рудной залежи. Оценить интенсивность развития горных работ, используя данный показатель, на сложноструктурных месторождениях крайне затруднительно.
Под концентрацией горных работ понимается степень сосредоточения заданной добычи полезного ископаемого во времени и пространстве [35], которая традиционно определяется путем соотношения объемов руды (горной массы), добываемой на исследуемом участке карьера, к общим объемам добычи по карьеру. В работе [57] критерием концентрации горных работ является угол откоса рабочего борта, имеющий оптимальные значения в диапазоне от 10 до 46. Однако оценка по этому критерию возможна при сравнении карьеров со схожими горнотехническими условиями, одинаковой производительностью, но с различными углами откосов рабочих бортов, или в период проектирования работ. На действующем карьере рабочая зона имеет определенные размеры, и увеличение угла откоса борта возможно через определенный период посредством увеличения глубины разработок.. Концентрация горных работ при этом может даже уменьшиться.
Интенсивность ведения горных работ в первую очередь зависит от производительности карьера по руде и горной массе и размеров карьерного поля. Скорость зарезки нового горизонта может значительно колебаться по годам и только за продолжительный период может давать верное представление об интенсивности горных работ.
Для оценки влияния на интенсивность разработки месторождения концентрации горных работ и оборудования в рабочей зоне необходимо существующие показатели оценки интенсивности разработки месторождения, концентрации горных работ и оборудования сгруппировать и привести к единой управляемой величине. В качестве такой величины в данной работе предложено использовать величину активной части рабочей зоны.
Обоснование методов управления интенсивностью горных работ
С учетом прогноза изменений на рынках минерального сырья необходимо осуществлять управление интенсивностью горных работ с использованием разработанного комплекса методов: «регулирование концентрации горных работ» — включает выбор последовательности разработки участков карьера и способа формирования рабочей зоны на участках карьера; «регулирование концентрации оборудования» - основан на распределении оборудования по участкам карьера и в рабочей зоне участков карьера; «выполнение ограничивающих работ» - предполагает определение факторов, ограничивающих управление интенсивностью разработки и выбор способов производства горных работ, позволяющих снизить влияние данных факторов. Каждый из методов характеризуется комплексом действий и особенностей: метод регулирования концентрации горных работ включает оценку концентрации горных работ в карьере и на отдельных участках рабочей зоны, планирование отработки участков рабочей зоны карьера, контроль и анализ заданных технологических параметров; метод регулирования концентрации оборудования включает совокупность мероприятий по оценке концентрации оборудования в рабочей зоне карьера и на отдельных участках рабочей зоны, обоснованию необходимого количества дополнительного горнотранспортного оборудования, распределению имеющегося и приобретаемого оборудования в рабочей зоне карьера; метод выполнения ограничивающих работ определяется совокупностью мероприятий по определению факторов, ограничивающих управление интенсивностью горных работ, учету влияния факторов при планировании горных работ, выбору способов производства работ и комплексов технологического оборудования для устранения влияния факторов.
Суть первого метода - регулирования концентрации горных работ — заключается в распределении объемов добычи по участкам рабочей зоны карьера, на основе определения оптимальной последовательности разработки данных участков, выборе способов формирования отдельных участков рабочей зоны. Принятый способ формирования рабочей зоны должен обеспечивать заданную интенсивность горных работ. При этом способы формирования рабочей зоны являются переходящими из одного в другой — дискретность отдельных участков рабочей зоны в различные периоды эксплуатации карьера может изменяться.
После того, как между верхним и смежным с ним по высоте нижним горизонтом остается рабочая площадка минимальной ширины, горные работы на этом горизонте также останавливаются. За это время на верхнем горизонте работы продвинутся на определенную величину и освободят площадку для подготовки экскаваторного блока на нижнем горизонте. После чего отработка последнего производится так же поперечными заходками. После того, как отработка на всех вскрышных горизонтах начнет производиться поперечными заходками, дальнейшее формирование рабочей зоны рассматриваемого участка рабочей зоны осуществляется следующим образом. Горные работы на добычных уступах ведутся продольными заходками, а после выхода их во вскрышные породы - поперечными или диагональными.
Непрерывное увеличение количества горизонтов в рабочей зоне требует пропорционального роста числа экскаваторов во вскрышной зоне, так как при количестве горизонтов, большем числа экскаваторов, происходит увеличение активной рабочей площади и снижение в ней концентрации оборудования и общей интенсивности отработки участка. После увеличения на участке рабочей зоны количества уступов свыше работающих в ней экскаваторов для ограничения дальнейшего роста активной рабочей площади создается временный нерабочий борт как по фронту, так и по высоте. Для этого после отработки верхнего горизонта в пределах очередного этапа дальнейшие работы на нем временно консервируются . В результате ведения горных работ без приращения активной рабочей площади происходит увеличение концентрации оборудования до рациональных значений.
Суть второго метода — регулирования концентрации оборудования — заключается в распределении имеющегося и приобретаемого оборудования в рабочей зоне карьера для установления: концентрации оборудования на отдельных участках, обеспечивающей заданную интенсивность горных работ.
В ряде случаев задача распределения оборудования в карьере не имеет организационных альтернатив в силу жесткости технологических и технических ограничений. В частности, при использовании на карьере экскаваторов или буровых станков нескольких марок условия их применения могут быть определены однозначно типом пород, смежного оборудования, степенью обводненности, особенностью вскрытия горизонтов, системы разработки и т.д. То есть при этом не выполняется условие взаимозаменяемости горнотранспортного оборудования.
Обоснование способа разработки месторождения «Малый Куйбас»
Управление интенсивностью горных работ при стабилизации эксплуатационных затрат имеют особую актуальность для карьера «Малый Куйбас» рудника ОАО «ММК» в условиях нестабильной ситуации с обеспечением железорудным сырьем.
Наращивание интенсивности горных работ на южном участке карьера осуществляется путем увеличения концентрации оборудования на 35%, которая достигнет 6,5 тыс.м/м , и переходом с формирования рабочей зоны, дискретной по фронту, на дискретную по фронту и высоте. Расчетное значение концентрации оборудования не превышает предельной концентрации для данного; способа формирования рабочей зоны. Южный участок отрабатывается следующим образом: первоочередно отрабатывается западная часть участка, на нерабочем борту которой формируется стационарный съезд, при этом временно консервируются уступы в восточной части, далее горные работы развиваются по всему участку с прерыванием фронта работ в северном направлении (переходная зона между южным и северным участком карьера) и по высоте в южной и восточной частях.
В настоящее время на южном участке задействовано 4 экскаватора ЭКГ-5 с годовой производительностью 824,5 тыс. м/год; 4 буровых станка СБШ-250МН и 10 автосамосвалов БелАЗ-7548. При интенсивной отработке южного участка для достижения расчетной концентрации оборудования необходимо задействовать 8 экскаваторов ЭКГ-5; 8 буровых станков СБШ-250МН и 24-25 автосамосвалов БелАЗ-7548.
При увеличении концентрации оборудования на южном участке карьера особо актуальными становятся вопросы организации работ, так как сосредоточение в рабочей зоне большого количества горных и транспортных машин приводит к взаимным помехам и дополнительным организационным простоям оборудования. Увеличение количества оборудования в рабочей зоне приведет к росту частоты проведения взрывов, в настоящее время достигающих двух раз в неделю. В опасную зону при проведении взрывных работ на любом из горизонтов будет попадать оборудование, находящееся практически на всех других горизонтах этого участка. Помимо увеличения опасности горных работ это приведет к дополнительным перегонам, простоям и, как следствие, к снижению производительности оборудования. В результате этого не будет достигнуто расчетное значение интенсивность отработки участка. С целью сокращения периодичности взрывания и увеличения производительности горнотранспортного оборудования предложено организовать на южном участке карьера каскадное взрывание. В этом случае взрывы будут производиться на 5-6 горизонтах. Объемы взрывных блоков планируются из расчета обеспечения бесперебойной работы экскаваторов в течение 15-20 сут. Длина отдельных блоков при этом может достигать 200 м, а размеры каскадов в плане — до 200x400 м [15]. Расположение экскаваторных блоков при каскадном взрыве показано на рис. 4.7.
Для устранения опасность перебоя взрывной сети куском породы от взрывов предыдущих блоков коммутация взрывной сети осуществляется при помощи неэлектрических систем инициирования зарядов ВВ, обеспечивающих существенное повышение эффективности и безопасности взрывных работ.
Таким образом, производительность экскаватора при существующей схеме проведения, взрывных работ составляет 824500 м/год, а при предложенной схеме проведения каскадных взрывов — 924517 м /год. При наличии на Южном участке карьера 8 экскаваторов общее увеличение годовых объемов выемки горной массы достигнет 800136 м /год. Количество взрывов при существующей схеме проведения взрывных работ составляет около 100 взрывов в год, а при проведении каскадных взрывов — 24 взрыва в год (рис. 4.8).
Результатом организации взаимодействия работ на смежных горизонтах является изменение расстановки оборудования и способа взрывания, за счет чего возможно снижение в 4 раза количества взрывов горной массы и повышение производительности экскаваторов на 12%.
Для проведения работ по заоткоске нерабочего борта карьера предусмат ривается использование бурового станка СБШ-250МН. При существующей производительности станков и разрабатываемого типа пород потребуется 11,6 лет для полной заоткоски борта участка карьера. Для обеспечения своевременного выполнения работ по заоткоске борта предложен станок Atlas Сорсо ROCK L8. Данный буровой станок позволяет увеличить скорость перемещение и подготовку к бурению до 2 раз, сократить продолжительность бурения контурных скважин до 1,5 раз по сравнению с применяемым оборудованием1. При применении данного станка для заоткоски нерабочего борта южного участка карьера потребуется 6,8 года, что обеспечивает потребную скорость постановки борта в нерабочее положение.
Интенсивная отработка южного участка карьера позволит увеличить угол нерабочего борта до 55 - 61 (рис. 4.9), при этом борт карьера ставится во временно устойчивое положение. Увеличение угла откоса нерабочего борта осуществляется путем увеличения утла откоса уступов в предельном положении с 60 до 80 на.отм. 220-310 м и до 75 на отм. 310-450 м. Коэффициент запаса устойчивости для уступов, составит 1,7-2,1. При этом участок нерабочего борта с отм. 220-310 м сформирован под углом 61 с к3у=1,1-1,14, что обеспечивает устойчивость данного участка до 5 лет. Нерабочий борт на отм. 310-450 м более пологий, т.к. на борту сформирована стационарная трасса. Результирующий угол откоса нерабочего борта составил 55, расчетный кзу= 1,2-1,26 (см. рис. 4.9). При этом обеспечивается устойчивость борта карьера на период до 10 лет. Объем вскрышных пород, исключаемый из разработки, составит 11,3 млн м3.
