Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние изученности вопроса промежуточного складирования полезных ископаемых при открытых горных работах 9
1.1. Обоснование развития способов перегрузки руды на промежуточных складах 9
1.2. Особенности горных работ на карьере при комбинированном транспорте 16
1.3. Систематизация складов полезных ископаемых при автомобильно-железнодорожном транспорте 25
1.4. Выбор направления исследования 35
1.5. Выводы 38
2. Теоретические основы проектирования рудных складов при открытой разработке месторождений полезных ископаемых 40
2.1. Выбор технологического оборудования склада 40
2.2. Технология создания и эксплуатации многосортового прикарьерного экскаваторного перегрузочного пункта 43
2.3. Технология создания и эксплуатации внутрикарьерного экскаваторного перегрузочного пункта 47
2.3. Исследование влияния внутрикарьерных перегрузочных пунктов на скорость понижения горных работ 50
2.5. Выводы 58
3. Методика проектирования перегрузочных складов типа «приемная траншея» 59
3.1. Расчет параметров прикарьерного перегрузочного пункта 59
3.2. Расчет параметров внутрикарьерного перегрузочного пункта з
3.3. Расчет параметров контурного взрывания при устройстве приемной траншеи 69
3.4. Исследование зависимостей основных параметров склада от технических характеристик перегрузочного оборудования 74
3.5. Исследование показателей усреднения руды на перегрузочном пункте типа «приемная траншея» 79
3.6. Выводы 82
4. Обоснование параметров рудных складов для апатит нефелиновых месторождений хибинского массива 83
4.1. Состояние минеральной базы алюминиевого и фосфатного сырья Российской Федерации 83
4.2. Современное состояние работ и горнотехнические условия разработки месторождения «Коашва» 89
4.3. Сравнительная характеристика технологических схем перегрузки руды на внутрикарьерном складе карьера «Коашва» 96
4.4. Современное состояние работ и горнотехнические условия разработки месторождения «Олений Ручей» 99
4.5. Расчет емкости накопительного рудного склада на этапе ввода в эксплуатацию карьера «Олений Ручей» 104
4.6. Технико-экономическая оценка результатов расчета емкости накопительного рудного склада карьера «Олений Ручей» 112
4.7. Выводы 114
Заключение 115
Литература
- Особенности горных работ на карьере при комбинированном транспорте
- Исследование влияния внутрикарьерных перегрузочных пунктов на скорость понижения горных работ
- Современное состояние работ и горнотехнические условия разработки месторождения «Коашва»
- Расчет емкости накопительного рудного склада на этапе ввода в эксплуатацию карьера «Олений Ручей»
Введение к работе
Актуальность работы. В условиях использования на карьерах комбинированных видов транспорта процесс промежуточной перегрузки горной массы является неотъемлемой частью технологии производства. Его значимость возрастает по мере развития горных работ, как в плане, так и в глубину.
Фундаментальные исследования в области применения комбинированного транспорта на глубоких карьерах, а также основные принципы проектирования и эксплуатации промежуточных складов горной массы различного функционального назначения отражены в трудах ученых: М.В. Васильева, В.Л. Яковлева, А.В. Гальянова, С.В. Корнилкова, М.Г. Потапова, С.П. Решетняка.
В их работах обоснованы местоположение, шаг переноса, форма, размеры, внутреннее строение, а также требования к качественному составу полезных ископаемых, как на промежуточных складах, так и на складах долговременного хранения – техногенных месторождениях.
За последние годы значительно увеличились глубина ведения открытых горных работ, единичная мощность добычной и транспортной техники. В настоящих условиях актуальной является задача уменьшения ширины площадок, занимаемых внутрикарьерными перегрузочными пунктами. Это позволит сократить объемы дополнительно извлекаемой горной массы при их строительстве и, как следствие, будет способствовать увеличению глубины ввода в карьер железнодорожного транспорта.
В настоящее время отсутствуют технологические схемы и обоснованные методики расчета параметров перегрузочных складов, позволяющие эффективно применять на них современные гидравлические экскаваторы с рабочим органом типа обратная лопата, получившие широкое распространение на горных предприятиях.
Работа выполнена в рамках Государственных контрактов № П1124 «Обоснование методов повышения эффективности малоотходной разработки месторождений минерального сырья открытым способом», № 02.740.11.0695 «Создание геомеханически и экологически безопасных малоотходных способов разработки месторождений открытым способом в сложных гидрогеологических условиях».
Цель диссертационной работы. Разработка методики проектирования пунктов перегрузки руды при комбинированном автомобильно-железнодорожном транспорте и использовании в качестве складского оборудования гидравлических экскаваторов типа обратная лопата.
Идея работы. При использовании на промежуточных складах гидравлических экскаваторов типа обратная лопата горную массу целесообразно размещать ниже уровня стояния экскаватора в приемной траншее, при этом обоснование методики проектирования пунктов перегрузки руды осуществляется на основе установленных зависимостей основных параметров склада от рабочих параметров перегрузочного оборудования.
Задачи исследования:
1. Анализ литературных источников и оценка опыта разработки месторождений полезных ископаемых открытым способом с применением комбинированных видов транспорта на отечественных и зарубежных горных предприятиях.
2. Обзор и классификация перегрузочных пунктов руды с учетом современных условий ведения открытых горных работ.
3. Разработка схем перегрузки руды с использованием гидравлических экскаваторов типа обратная лопата.
4. Теоретическое обоснование и разработка методики проектирования параметров перегрузочных складов руды с приемной траншеей.
5. Оценка технико-экономических показателей схем внутрикарьерной экскаваторной перегрузки руды на карьере «Коашва».
6. Разработка алгоритма расчета емкости склада на начальном этапе освоения месторождения и установление экономической эффективности ее применения для карьера «Олений Ручей».
Научная новизна работы.
1. Установлены зависимости вместимости и ширины приемной траншеи рудного склада от суммарного значения радиусов черпания и разгрузки перегрузочного экскаватора.
2. Выявлена закономерность изменения длительности цикла эксплуатации перегрузочного склада в зависимости от значения коэффициента отгрузки руды из смежного с приемной траншеей добычного забоя.
Основные защищаемые положения:
1. Для повышения эффективности процесса перегрузки руды на промежуточных складах кратковременного хранения при комбинированном автомобильно-железнодорожном транспорте следует применять в качестве перегрузочного оборудования гидравлические экскаваторы типа обратная лопата.
2. При выборе места расположения внутрикарьерного перегрузочного пункта типа «приемная траншея» необходимо располагать его на расстоянии от добычного забоя, равном двум радиусам разгрузки экскаватора, что обеспечит уменьшение ширины рабочей площадки и объемов горно-подготовительных работ соответственно на 12% и 15% по сравнению со складами бортового типа.
3. При возникновении на этапе ввода карьера в эксплуатацию значительных колебаний производительности по полезному ископаемому следует компенсировать их негативные последствия посредством создания накопительных складов.
Методы исследований. Общей теоретической и методологической основой работы является комплексный подход, включающий анализ и обобщение исследований ученых в области проектирования пунктов перегрузки горной массы на карьерах, изучение производственных и проектных материалов, горно-геометрические расчеты, графо-аналитический метод.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается применением современных научных методов, обобщением опыта эксплуатации карьеров, обширным привлечением проектных и фактических материалов работы отечественных и зарубежных карьеров, получением удовлетворительной сходимости результатов расчетов с практикой эксплуатации карьеров.
Практическая значимость работы.
1. Разработаны методики проектирования внутрикарьерного и прикарьерного перегрузочных складов руды.
2. Установлены основные параметры рудных складов при использовании в качестве перегрузочного оборудования гидравлических экскаваторов типа обратная лопата.
3. Разработан алгоритм расчета емкости накопительного склада руды на начальном этапе разработки месторождения в условиях неравномерной добычи полезных ископаемых.
Апробация работы. Положения диссертационной работы в целом и отдельные ее положения докладывались, обсуждались и получили одобрение на Всероссийском смотре-конкурсе научно-технического творчества студентов высших учебных заведений «Эврика–2007» (г. Новочеркасск, ЮРГТУ, 2007 г); на международной конференции «Экология и развитие общества» (г. СПб, МАНЭБ, 2008 г.); на XII Международном научном симпозиуме имени академика М.А. Усова (г. Томск, ТПУ, 2008 г); на 7-ой международной научно-практической конференции «Освоение минеральных ресурсов Севера: проблемы и решения» (г. Воркута, 2009 г); на международной научной конференции «День горняка и металлурга» (Германия, Фрайбергская горная академия, 2009, 2010 гг.); на форуме молодых ученых «Проблемы недропользования» (СПГГИ (ТУ) 2009, 2010 гг.), на заседаниях кафедры Разработки месторождений полезных ископаемых СПГГИ (ТУ).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ, из них 3 – в изданиях, рекомендуемых ВАК Минобрнауки России, получен патент на изобретение.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав и заключения общим объемом 129 страниц, содержит 23 таблицы, 31 рисунок и список литературы из 122 наименований.
Автор выражает искреннюю благодарность научному руководителю профессору Г.А. Холоднякову, развитие идей которого, постоянное внимание и помощь способствовали успешному выполнению работы; сотрудникам кафедр Разработки месторождений полезных ископаемых, Взрывного дела за ценные советы и оказание помощи в сборе материалов.
Особенности горных работ на карьере при комбинированном транспорте
Кроме того, в течение двух последних десятилетий для нашей страны характерна концентрация производства - рост объемов горных работ без увеличения общего числа карьеров. В качестве примера можно привести данные железорудной промышленности России. Здесь концентрация производства проявляется в увеличении удельного веса добычи на восьми крупнейших ГОКах: Лебединском, Михайловском, Стойленском, Качканарском, Костомукшском, Оленегорском, Ковдорском, Коршуновском. Их суммарный вклад в открытый способ добычи руды в 2004 году достиг 95,3% от общероссийского [83].
Особенность эксплуатации глубоких карьеров состоит в том, что рост сложности и трудоемкости транспортирования горной массы опережает темпы увеличения объемов ее добычи и перевозок за счет интегрального воздействия вышеперечисленных горно-геологических и горнотехнических условий [65, 116, 117]. Поэтому на глубоких карьерах перед карьерным транспортом возникают следующие задачи: сохранение достаточно высокой производительности, обеспечение заданных темпов углубления горных работ, обеспечение необходимой экономичности разработки.
В силу специфических технических и технологических особенностей очевидна невозможность решения транспортной проблемы с использованием какого-то одного вида транспорта. Поэтому на многих отечественных и зарубежных карьерах применяются комбинированные транспортные системы. При этом каждый вид транспорта работает в наиболее удобных и выгодных для него условиях, чем достигается наибольшая технико-экономическая эффективность транспортного процесса [25].
Процесс транспортирования горной массы осуществляется путем устройства промежуточных пунктов для перегрузки горной массы с одного вида карьерного транспорта на другой. Перегрузочный пункт является связующим звеном, соединяя различные виды транспорта в единую технологическую систему. От правильного выбора конструкции, места расположения в карьерном пространстве и шага переноса перегрузочного пункта зависят производительность, бесперебойность и ритмичность работы погрузочно-транспортного комплекса в целом.
Кроме того, наличие перегрузочных пунктов позволяет успешно осуществлять усреднение полезного ископаемого и обеспечивать требуемую его кондицию. Наличие аккумулированных запасов на перегрузочных пунктах и независимое использование каждого из видов транспорта дают возможность устранить перебои в поступлении горной массы со складов и простои горнотранспортного оборудования из-за неполадок в работе обогатительных фабрик, обеспечивая, тем самым, ритмичную работу карьера [32].
Как показывает проведенный библиографический обзор, фундаментальные исследования по различным аспектам применения комбинированного транспорта на карьерах относятся к периоду 1960-1980 гг. В трудах докторов технических наук, профессоров М.В. Васильева, В.Л. Яковлева, С.Л. Фесенко исследованы закономерности изменения технико-экономических показателей транспортирования горной массы при различных горнотехнических условиях, изучены особенности горных работ при комбинированном транспорте, освещены принципы экономической оценки видов транспорта, участвующих в комбинациях [24, 25, 26, 27, 104, 116, 117].
Определению параметров рабочего пространства глубоких карьеров посвящены работы доктора технических наук СВ. Корнилкова [53].
Отдельное внимание в исследованиях ученых посвящено определению параметров и изучению специфики работы перегрузочных пунктов горной массы - неотъемлемого звена в технологической цепи доставки полезных ископаемых из добычных забоев на дробильно-сортировочные заводы и обогатительные фабрики. В конце 1960 годов М.В. Васильевым разработаны схемы определения места расположения и шага переноса перегрузочных пунктов при комбинированном автомобильно-железнодорожном и автомобильно-конвейерном видах транспорта, определены основные параметры промежуточных складов [24]. Профессором С.А. Гончаровым проведены исследования физической сущности процессов перемещения горной массы различными видами транспорта и процессов, происходящих при ее складировании [36].
Докторами технических наук А.В. Гальяновым, П.П. Бастаном, Ю.Д. Буяновым, а также Е.А. Федоровым, А.Ш. Шакировым, В.П. Линевым в 1970-1980 гг. определены параметры, разработаны принципиальные схемы перегрузочных складов различного функционального назначения и конструкции перегрузочных устройств, обоснованы приемная и пропускная способности перегрузочных пунктов [22, 32, 60, 61, 103, 111].
Доктором технических наук А.В. Юдиным выполнены исследования перегрузочных систем при комбинированном транспорте с использованием вибрационных питателей, произведена оценка гибкости транспортно-перегузочных систем при циклично-поточной технологии ведения горных работ [ИЗ, 114, 115]. Профессорами, докторами техничесішх наук Г.А. Холодняковым и К.Н. Трубецким разработаны схемы селективного складирования попутных полезных ископаемых с образованием техногенных месторождений, а также способы хранения хвостов обогащения [16, 102, 108].
Фундаментальное значение имеют работы П.П. Бастана, М.Г. Новожилова, Е.И. Азбеля, A.M. Эрперта, Г.Г. Ломоносова в области усреднения и стабилизации качества рудного сырья на всех стадиях его добычи и переработки, в том числе, исследования усреднительных свойств рудных складов различного типа [7, 8, 9, 62, 73]. К последним трудам в области исследования усреднительных свойств рудных складов относятся работы Л.Г. Стаценко, направленные на разработку имитационной модели усреднения руды на внутрикарьерных складах, а также А.В. Гальянова, посвященные исследованию сегрегации руд при их складировании [33, 34, 95].
Из работ последнего времени следует отметить труды О.Б. Кортелева, С.Г. Молотилова, В.П. Смирнова, М.Г. Потапова, посвященные интенсификации погрузочно-транспортных работ и совершенствованию комбинированных схем транспорта на глубоких карьерах [54, 55, 68, 69, 70, 88, 92, 93, 97]. А также работы В.В. Истомина, О.Н. Мальгина в области оптимизации параметров транспортно-перегрузочных комплексов [45, 63]. Ю.А. Бахтуриным, К.А. Васильевым, С.С. Коломниковым, рассмотрены вопросы промежуточного складирования при циклично-поточной технологии транспортирования горной массы [10, 12, 23, 52, 58]. Е.Б. Гридиной на основе экономической оценки процесса складирования проведена технологическая паспортизация руд [37, 38]. В результате исследований учеными установлены следующие принципы, которыми следует руководствоваться при формировании транспортных систем глубоких карьеров:
Исследование влияния внутрикарьерных перегрузочных пунктов на скорость понижения горных работ
По истечении времени tm перегрузочный пункт и борт карьера перемещаются в положение II (линия AiBjBKDi). После этого появляется возможность разноса образованного целика. На этапах III (линия A2B3B2C1CLD2) и IV (линия A3C3C2F1FMD3) происходит увеличение высоты целика и его деление на два участка (участки В3В2 и СіС на этапе III, участки СзС2 и FjF на этапе IV). Таким образом, целик становится практически неуправляемым и «сползает» в рудную зону. Это приводит к снижению интенсивности разработки месторождения и, как следствие, падению производительности карьера по руде.
Однако глубина распространения целика может быть ограничена. Это возможно в случае, если время его разноса будет равно времени существования перегрузочного пункта на одном месте:
Положения рабочего борта карьера с образованием под перегрузочным пунктом целиков, ограниченных по глубине Согласно приведенной схеме, к началу этапа II (линия AiB FDi) формируется целик В]В, который разносится и переходит в целик CiC к началу этапа III (линия A2C1CKD2). При этом высота целика, а, следовательно, и глубина распространения относительно поверхности остаются постоянными. Однако реализация данной схемы возможна только при низкой интенсивности разработки месторождения.
Таким образом, с увеличением глубины карьера реализация любой из рассмотренных схем формирования перегрузочного пункта значительно затрудняется. В первом случае возрастают объемы дополнительно извлекаемых вышележащих пород. При втором варианте происходит опускание целика в рудную зону. Ввиду изложенных неблагоприятных условий возникает необходимость уменьшения емкости складов, расположенных в рудной зоне, что, в свою очередь, ведет к увеличению их числа и уменьшению шага переноса.
Схема подвигания борта карьера на участке расположения внутрикарьерного перегрузочного пункта типа «приемная траншея» На схеме приведены смежные добычные горизонты, разрабатываемые с использованием железнодорожного транспорта. Этап I соответствует началу эксплуатации перегрузочного пункта на горизонте п+1. В этот период разносят вышележащий горизонт п, а также извлекают готовые к выемке запасы на горизонте п+2. На этапе 2 перегрузочный пункт переносится на вышележащий горизонт п. Это позволяет исключить образование нерабочего целика на участке размещения «приемной траншеи». После разноса рабочей площадки на горизонте п+1, появляется возможность «опустить» перегрузочный пункт на этот горизонт (этап 3). На этапе 4 рабочей снова является «приемная траншея» на горизонте п.
Время переноса перегрузочного пункта должно быть функционально связано со средней скоростью продвижения рабочего борта карьера [64]. Последняя, в свою очередь, определяется необходимой скоростью понижения горных работ. Горизонтальная скорость подвигания рабочих уступов по закону соотношения скоростей понижения горных работ и подвигания рабочих уступов:
Очевидно, что при ведении горных работ в режиме, обеспечивающем минимальные размеры рабочих площадок, время работы перегрузочного пункта на одном месте будет стремиться к Гтах.
Схема с чередованием концентрационного горизонта на смежных уступах исключает образование временно нерабочего целика на участке размещения внутрикарьерного перегрузочного пункта, позволяя, тем самым, сохранить высокую интенсивность разработки месторождения. Фактическое приращение ширины рабочей площадки определяется шириной площадки маневрирования автосамосвалов при разгрузке, а также шириной приемной траншеи склада. Более подробно эти параметры рассмотрены в разделе 3. 2.5. ВЫВОДЫ
По условиям эксплуатации внутрикарьерных перегрузочных пунктов можно выделить две группы карьеров. Первая группа характеризуется наличием стационарного борта, ограниченными размерами в зоне применения сборочного автотранспорта, низкими значениями текущего коэффициента вскрыши. В этих условиях возможно создание стационарных перегрузочных пунктов без увеличения концентрации горных работ при обеспечении рационального расстояния откатки, а также перераспределение грузопотоков между перегрузочными пунктами при отказах оборудования.
Для второй группы карьеров, характеризующихся отсутствием стационарного борта, большой протяженностью фронта работ на горизонтах, изолированной системой грузопотоков автотранспорта, возможно применение только «мигрирующих перегрузочных пунктов». Таким образом, комбинированный транспорт может дать эффект только при решении вопроса переноса перегрузочных пунктов вслед за понижением горных работ. Без решения этой задачи расстояние перевозки автотранспортом быстро возрастают, что резко повышает затраты на перемещение горной массы.
Разработаны схемы внутрикарьерного и многосортового прикарьерного складов с использованием в качестве перегрузочного оборудования гидравлических экскаваторов типа обратная лопата.
Внутрикарьерные перегрузочные пункты сдерживают интенсивность горных работ, поскольку их создание вызывает необходимость разноса вышележащего борта карьера либо оставления временных целиков в рабочей зоне карьера. Предложенная схема с попеременным чередованием концентрационного горизонта на смежных уступах позволяет исключить образование временно нерабочего целика. Фактическое приращение ширины рабочей площадки будет определяться шириной площадки маневрирования автосамосвалов при разгрузке, а также шириной приемной траншеи склада.
Современное состояние работ и горнотехнические условия разработки месторождения «Коашва»
Сущность технологии разработки месторождения заключается в следующем: в рабочей зоне карьера формируются участки временно нерабочих бортов (целиков), чередующихся с рабочими горизонтами по их разносу. При этом одновременно с приведением во временно нерабочее положение нижних рабочих горизонтов производится разнос верхних горизонтов. Для улавливания камней на горизонтах через интервалы по глубине, равные высоте участков временно нерабочего борта, отсыпаются заградительные валы. Система съездов в каждом целике размещается в положении, обеспечивающем минимальное расстояние транспортирования из забоев до транспортных берм в постоянном борту карьера.
Горизонтальная скорость подвигания рабочего борта в зоне углубки карьера составляет 55 м/год со стороны висячего борта и 75 м/год со стороны восточного борта. Расчетные результирующие углы наклона рабочего борта со стороны висячего борта колеблются от 16 до 22, со стороны восточного борта - от 17 до 18. Средняя ширина рабочих площадок по руде и породе в зоне углубки карьера со стороны висячего борта составляет 45 м, со стороны восточного борта - 80-Ї-120 м, в зоне размещения целиков -55 м.
Разработка руды и скальных пород на карьере осуществляется по цикличной технологии. Руда по системе внутренних съездов от добычных забоев сборочным автотранспортом доставляется до перегрузочного склада, расположенного на поверхности в восточном борту карьера, откуда железнодорожным транспортом отправляется на обогатительную фабрику АНОФ-3. Подвижной состав представлен магистральными электровозами повышенной мощности ВЛ-15 и думпкарами 2ВС-105.
Весь объем скальных пород доставляется автотранспортом по системе внутренних съездов, приуроченных к северо-западному и южному бортам, с выездом на внешние бульдозерные отвалы №3 и №2 соответственно.
Горные работы ведутся с применением буровзрывных работ, используются буровые станки СБШ-250МНА-32, D60KS, D75KS. Взрывание производится «Амфорэмом», «Грамфорэмом». Зарядка скважин осуществляется как вручную, так и механизированным способом — машинами СЗМ-8, СЗМ-10.
Добычу горной массы в карьере осуществляют экскаваторы следующих типов: прямая лопата - ЭКГ-8И, ЭКГ-10, ЭКГ-12,5, RH-90C; обратная лопата -RH-90C. Автомобильный транспорт карьера представлен самосвалами типа БелАЗ-75145, БелАЗ-75121, БелАЗ-7531, САТ-785С.
Погрузочные работы на рудном складе выполняют экскаваторы ЭКГ-10. На вспомогательных работах (зачистка железнодорожного полотна, выравнивание подошвы экскаваторного забоя и разгрузочной площадки склада, сталкивание руды под откос склада) используются бульдозер Cat-D9R и погрузчик Cat-992G, который может привлекаться для погрузки думпкаров.
Выбор транспортной схемы Коашвинского карьера является основным элементом, определяющим его дальнейшее развитие. Эксплуатация автотранспорта при доставке руды до прикарьерного перегрузочного склада и породы на отвалы в перспективе становится не целесообразной ввиду увеличения расстояний транспортирования. На стадии проектных проработок ОАО «Гипроруда» были сформированы и экономически оценены несколько вариантов технологической схемы разработки.
Вариант I — автомобильно-конвейерный. В этом варианте предусматриваются строительство и ввод в эксплуатацию трех дробильно-конвейерных комплексов. Два из которых монтируются на юго-восточном борту карьера (породный на 16 млн. т и рудный на 7 млн. т с концентрационными горизонтами, соответственно, на отметках +190 и +175 м). На поверхности руда перегружается экскаваторами в железнодорожный транспорт, которым она доставляется на фабрику, порода — в автосамосвалы с последующей транспортировкой ее в отвал № 2. Третий дробильно-конвейерный комплекс вводится на северо-западном борту карьера с концентрационным горизонтом на отметке +270 м. Его производительность составляет 20 млн. т скальной породы. Порода подается конвейером на отвал № 3, где она перегружается через бункера или экскаваторный склад в автосамосвалы и доставляется к отвальным фронтам. По мере понижения горных работ в карьере предусматривалось удлинение конвейеров с соответствующим переносом на глубину концентрационных горизонтов.
Вариант II - автомобильный с применением автоподъемников. В этом варианте рассмотрена принципиально новая технология транспортировки горной массы, не имеющая аналогов в отечественной практике ведения открытых горных работ. Предусматривается строительство трех автомобильных подъемников: двух в юго-восточном борту карьера и одного в северо-западном борту карьера. В юго-восточном борту строятся и вводятся в эксплуатацию рудно-породные автоподъемники с концентрационными горизонтами +160 и +190 м, соответственно. К автоподъемникам руда и порода транспортируются от забоев автосамосвалами. Груженые самосвалы на концентрационных горизонтах заезжают на специальные платформы, которые поднимаются на дневную поверхность (отметка +285 м), где они съезжают с платформы. При этом самосвалы с рудой направляются на экскаваторный перегрузочный склад, а с породой - на отвал № 2. На породный автоподъемник в северо-западном борту направляются самосвалы, груженные только породой. Подъем самосвалов производится прямо на отвал.
Суммарная максимальная годовая производительность автоподъемников в начальный период составит 38,3 млн. т. По мере удлинения трасс подъемников и переноса на глубину концентрационных горизонтов предусматривается снижение производительности до 35,6 млн. т горной массы. Кроме того, предусматривается ввод дополнительного транспортного звена. На горизонте +280 м вводится в эксплуатацию прикарьерный экскаваторный перегрузочный склад, куда порода от забоев доставляется автотранспортом и после экскаваторной перегрузки железнодорожным транспортом вывозится на вновь строящийся железнодорожный отвал. Вариант III - автомобильно-железнодорожный. В данном варианте, как и в варианте I, предусматривается строительство и ввод в эксплуатацию северозападного дробильно-конвейерного комплекса с расчетной годовой производительностью 40 млн. т по породе. Вместо дробильно-конвейерных комплексов юго-восточного борта в карьер на глубину 215 м (отметка +70 м) вводится железнодорожный транспорт.
Расчет емкости накопительного рудного склада на этапе ввода в эксплуатацию карьера «Олений Ручей»
На данном графике разница ординат в каждый момент времени между кривой, соответствующей объемам добычи руды в карьере (РД и прямыми, отражающими объемы потребления руды фабрикой (Pfl,Pf2,Pfi), соответствует объему руды на накопительном складе. В том случае, когда весь находящийся на складе запас сырья исчерпан, прямые Pfl,Pf2 Pf3 являются касательными к кривой Рк (точки 1, 2 и 3). Пересечение прямых с осью абсцисс определяет возможный момент пуска обогатительной фабрики по условию дальнейшего бесперебойного обеспечения ее рудой. На рис. 4.8 представлены графики изменения количества руды на складе до момента выхода обогатительной фабрики на мощность первой очереди при различных режимах потребления сырья в начальный период. V„ млн. т
Графики изменения объемов руды на накопительном складе при различных вариантах производительности обогатительной фабрики, млн. т / кв. Анализ полученных в ходе расчета результатов позволяет выявить наиболее приемлемый начальный режим работы обогатительной фабрики. В нашем случае это вариант Рп =0,55 млн. т в квартал. При этом пиковая нагрузка на склад носит одноразовый характер (в отличие от других вариантов) и составляет 825 тыс. т руды, отставание начала работы фабрики относительно начала добычи руды в карьере составляет 2 года и 1 квартал. К моменту выхода обогатительной фабрики на проектную мощность первой очереди остаточный запас руды на складе составит порядка 250 тыс. т. Он может быть использован в качестве резервного запаса на последующих этапах эксплуатации месторождения.
Обоснование эффективности предложенной методики расчета емкости прикарьерного склада руды на начальном этапе разработки месторождения «Олений Ручей» целесообразно проводить на основе сравнения общих затрат на перегрузочные работы. Величина этих затрат пропорциональна объему перегружаемой руды и времени функционирования склада. В табл. 4.16 представлены основные технико-экономические показатели работы накопительного склада для различных вариантов первоначальной производительности фабрики (до выхода на мощность первой очереди).
Первоначальная производительность обогатительной фабрики по сырой руде тыс. т/год 1400 1800 2200 Перегрузочное оборудование м Фронтальный погрузчик Caterpillar САТ-990 Затраты на перегрузку 1 тонны руды на накопительном складе руб/т 18,5 Минимальное время работы склада по условию бесперебойного обеспечения обогатительной фабрики рудой лет 6,0 5,5 5,2 Максимальное единовременное количество руды на складе тыс. т 1 565 865 825 Количество руды, перегружаемое на складе за все время его работы тыс. т 1990 1515 1085 Затраты на перегрузку руды с учетом фактора времени (без учета капитальных затрат) тыс. руб 28 595 22 770 17 282 При расчете себестоимости перегрузки руды принимались во внимание следующие основные статьи расходов: отчисления на амортизацию основного и вспомогательного оборудования, затраты на ремонт, затраты на топливо, а также заработная плата. Таким образом, определив стоимость смены работ на складе и рассчитав производительность перегрузочного оборудования по известной формуле [112], можно определить ориентировочную стоимость перегрузки 1 тонны руды.
Объемы перегрузки руды непостоянны на протяжении периода работы склада. Это значит, что затраты носят разновременный характер. Приведение себестоимости к настоящему моменту осуществлялось путем ее умножения на коэффициент дисконтирования, рассчитанный по формуле: Кпр = (1 + ЕнГ-т (4ЛЗ) где тБ -базовый год (год, к которому производится приведение); т, - год, в течение которого происходит выполнение определенного объема перегрузочных работ. Выполненные расчеты позволяют сделать вывод, что экономия затрат на перегрузочные работы на накопительном складе руды для условий апатит-нефелинового месторождения «Олений Ручей» составит 11,3 млн. руб.
Сырьем для производства соединений фосфора служат апатитовые и фосфоритовые руды. На территории России присутствуют те и другие, однако фосфоритовые руды характеризуются низким содержанием полезного компонента, труднообогатимы и могут использоваться, главным образом, для получения фосфоритной муки и низко концентрированных туков. Апатитовые руды, напротив, отличаются высоким содержанием фосфатов, и их доля в производстве фосфорных удобрений является подавляющей. Схожая картина наблюдается в России в области производства алюминиевого концентрата. Россия является единственной страной в мире, где для производства алюминия в качестве сырья используют не только бокситы, но и нефелиновые руды. Причем их доля в общем производстве алюминия составляет порядка 40%.
На долю предприятий, разрабатывающих апатит-нефелиновые месторождения Хибинской группы, приходится почти 100% добычи сырья и около 80% производства удобрений, а также около 15% производства глинозема из нефелиновых руд. Причем эта доля будет расти по мере увеличения потребности в алюминии.
Расчет экономической эффективности применения гидравлического экскаватора обратная лопата на совмещенном с забоем перегрузочном пункте типа «приемная траншея» показывает, что экономия затрат на ввод железнодорожного транспорта в карьер и перегрузку руды для апатит-нефелинового месторождения «Коашва» составит 33,1 млн. рублей, что определяет целесообразность предлагаемой технологии.
Предложенный метод определения емкости накопительного рудного склада позволяет рассчитать запасы полезного ископаемого на складе и определить основные показатели работы горно-обогатительного комплекса в условиях переменной производительности карьера по полезным ископаемым. Экономия затрат на промежуточное складирование руды для месторождения «Олений Ручей» составит 11,3 млн. руб.
