CC BY
17
Е.Е. Швабенланд
ПРИМЕНЕНИЕ ПОСЛОЙНО-ПОРЦИОННОЙ ТЕХНОЛОГИИ ДЛЯ ОТКРЫТОЙ РАЗРАБОТКИ СЛОЖНОСТРУКТУРНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ТПИ
Технологию разработки месторождений фрезерными комбайнами в России называют «послойно-полосной», имея в виду, что комбайн движется по карьерному полю полосами, отрабатывая массив слоями заданной мощности. Работа комбайна совмещает в себе основной технологический цикл горного производства: разрушение массива, отбойку, дробление отбитого куска до необходимого размера и погрузку полезного ископаемого в транспортное средство, хотя область применения данной технологии может быть ограничена. Но и послойно-полосная технология с использованием фрезерного комбайна не будет экономически эффективна, так как приведет к перемешиванию руд разного качества и пустых пород, что существенно увеличит затраты на получение товарного продукта. Необходимо иметь постоянный управляемый контроль над качеством добываемого сырья. Найдена возможность сокращения разубоживания полезного ископаемого путем разделения потока горной массы на отдельные выемочные порции в процессе добычи, из которых формируются элементарные грузопотоки с заданными качественными характеристиками. Такая технология («послойно-порционная») подтвердила свою эффективность натурными наблюдениями и экономическими расчетами. Ключевые слова: апатит, фрезерный комбайн, сложноструктурное месторождение, карьер, качество, потери, разубоживание, разработка месторождения, рентгенорадиометрическая сортировка.
Ошурковское апатитовое месторождение расположено в Бурятии, бассейне реки Селенга, впадающей в озеро Байкал (рис. 1). Апатитовая минерализация месторождения приурочена к сиенито-диоритам, занимающим около 87% площади, представлена рудными телами размером от 50x50 м и до 200x800 м. Практически всю остальную площадь месторождения занимают пустые породы. Резкой границы между пустыми породами и апатитовыми рудами нет.
Апатит в массиве распространен повсеместно и неравномерно (коэффициент вариации равен 24,5%). Содержание полез-
ISSN 0236-1493. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2017. № 5. С. 382-388. © 2017. Е.Е. Швабенланд.
ного компонента Р2О5 в среднем по месторождению составляет 3,8%, а в кондиционных рудах — 4,3% при бортовом содержании 3,5%. В рудных телах имеются включения участков некондиционной руды с содержанием Р2О5 от 1 до 3,5% (в среднем 2Д
Участки кондиционной и некондиционной апатитовых руд образуют сплошные рудно-породные зоны различной формы, размеров и структуры. Соотношение кондиционных и некондиционных руд определяется коэффициентом рудоносности (К ), который в среднем для месторождения равен Круд = 0,68, изменяясь в пределах Круд = 0,32^1,0 [1, 2].
Месторождение Ошурковское является типичным сложно-структурным месторождением со следующими особенностями:
• отсутствием геологических границ между пустой породой, некондиционной и кондиционной рудой;
• бессистемным чередованием в рудных зонах участков пустой породы и некондиционной руды, в породных зонах наличием участков кондиционной руды;
• неравномерным распределением полезного компонента в массиве и низким его содержанием, что требует минимизации примешивания вмещающих пород при добыче;
ШЯВВШI
Рис. 1. Схема расположения Ошурковского месторождения
• относительно небольшим различием между содержаниями Р2О5 в кондиционном и некондиционном полезном ископаемом;
• невозможностью прямого оперативного измерения содержания Р2О5 в разрабатываемом массиве;
• наличием экологических ограничений, не позволяющих осуществлять отработку месторождения с применением БВР и механическое дробление руды.
При разработке Ошурковского апатитового месторождения фрезерными комбайнами основной задачей, требующей решения, является разделение рудного потока на отдельные порции рудной массы с установленными качественными характеристиками. Для решения этой задачи потребовалось определить рациональный размер порции рудной массы и, соответственно, грузоподъемности применяемого автосамосвала, разработать способ контроля качественных характеристик каждой порции рудной массы, загруженной в автосамосвалы и методику, позволяющую управлять качественными характеристиками потока рудной массы непосредственно в процессе добычи.
Размер вынимаемой порции определен методом статистического анализа размеров включений породных участков в рудные зоны, а рудных участков — в породные зоны. При этом установлено, что минимальное разубоживание, принятое в качестве критерия оценки результативности управления, достигается при формировании грузопотока порциями массой 25 т.
Способ контроля качественных характеристик каждой порции рудной массы, загруженной в автосамосвалы, разработан на основе накопленного опыта крупнопорционной сортировки рудной массы при разработке месторождений различных полезных ископаемых [7, 8]. Из рассмотренных промышленных способов контроля качества добываемой рудной массы (авторадиометрический, фотонейронный, нейронно-активационный и др.) был принят рентгенорадиометрический способ, основанный на измерении потока характеристического гамма-излучения, наведенного с помощью радиометрического контрольно-измерительного комплекса. При этом в результате исследований, выполненных на кусковом материале выяснено, что определение содержания Р2О5 возможно лишь косвенным методом по выбранному элементу-спутнику, который является индикатором полезного компонента и находится с ним в тесной корреляционной взаимосвязи.
Для определения содержания Р2О5 во всем объеме порции рудной массы, загруженной в автосамосвал, предложено уста-
22 700
Рис. 2. Схема размещения контрольно-измерительного комплекса на фрезерном комбайне
новить радиометрический контрольно-измерительный комплекс непосредственно над разгрузочным конвейером фрезерного комбайна (рис. 2) на высоте 500—700 мм от поверхности движущейся горной массы.
Сущность определения содержания Р2О5 с помощью радиометрического контрольно-измерительного комплекса заключается в следующем. При движении рудной массы по конвейеру поверхность несколько раз обрабатывается рентгеновскими лучами заданной мощности с помощью излучающего блока. Возникшее под их воздействием вторичное характеристическое излучение в элементе-спутнике измеряется и по его интенсивности, с помощью установленной зависимости, рассчитывается содержание Р2О5 в порции рудной массы. На каждую порцию горной массы делается не менее 60 измерений, по которым рассчитывается среднее содержание полезного компонента в горной массе. В зависимости от среднего содержания в порции, самосвал получает адрес разгрузки: если среднее содержание полезного компонента выше промышленного, то порция будет отправлена на склад обогатительной фабрики, со средним содержанием выше бортового, но меньше промышленного — на временный склад для последующего предварительного обогащения, а горная масса с содержанием ниже бортового — в отвал пустых пород.
На рис. 3 изображена часть погоризонтного плана месторождения, где цветом показаны участки с разным содержанием полезного компонента в руде. На схеме видно, что при разработке месторождения примерно каждые 18—20 м будет извлечена порция руды массой 25 т. С учетом возможности добычи кондиционной руды из участков месторождения, где она отнесена к некондиционной (из кондиций для подсчета запасов месторожде-
г 1=2,5 м
1=18м
1=18 м
1 = 18 м
1=18 м
1=18 м 4,5%
- РМ У=25 Т
РМУ=25т на0ф
РМ У=25 т на ОФ
3,9 % 3,5 %
РМ \/=25 т в
на склад
РМ 4=25 т в
отвал
отвал
Условные обозначения: О - кондиционная апатитовая руда с содержанием Р205 более 4,5 %, О - кондиционная апатитовая руда с содержанием 4,5 % > Р2О5 >3,9 %, О - кондиционная апатитовая руда с содержанием 3,9 % >Р205 > 3,5 %, О - некондиционная руда с содержанием Р205 < 3,5% и пустая порода, ° - безрудные дайки, ■■■■■- геологические нарушения.
Рис. 3. Схема разделения добываемой рудной массы на порции при помощи РКС непосредственно в процессе добычи
ния), коэффициент извлечения полезного ископаемого из недр составит 102% [9].
Разработанная технология послойно-порционной выемки руды с разделением потока горной массы в процессе выемоч-но-погрузочных работ на основе радиометрического экспресс-метода, расширяет область применения фрезерных комбайнов, позволяет повысить извлечение из недр и существенно уменьшить разубоживание полезного ископаемого, а также снизить отрицательное воздействие горных работ на окружающую среду.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Швабенланд Е. Е., Соколовский А. В., Пихлер М. Выбор параметров послойно-порционной технологии при разработке сложнострук-турных месторождений комбайнами фрезерного типа // Вестник магнитогорского технического университета. — 2015. — № 1. — С. 5—12.
2. Ордин А. А., Швабенланд Е.Е. Обоснование параметров технологии открытого способа добычи апатитового сырья фрезерными комбайнами // ФТПРПИ. - 2016. - № 2. - С. 80-86.
3. Грабский А. А. Современное состояние и перспективы развития конструкций карьерных комбайнов // Горная промышленность. -2010. - № 4 (92). - С. 60-62.
4. Зайцев Г. Д., Ческидов В.И. Оценка технологических и технических возможностей оборудования для безвзрывной добычи полезных
ископаемых // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2006. - № 2. - С. 222-227.
5. Пихлер М, Панкевич Ю. Б., Панкевич М. Б. Технологии Wirtgen Surface Mining в горнодобывающей промышленности // Основные средства. - 2011. - № 1. - С. 58-64.
6. Mattis A. R, Cheskidov V. I., Labutin V. N. Choice of the hard rock surface mining machinery in Russia // Journal of mining science C/C of fiziko-tekhnicheskieproblemy razrabotkipoleznykh iskopaemykh. - 2012. - 48, 2. -Pp. 329-338.
7. Еремин А. М. Особенности оценки потерь при добыче с использованием радиометрической крупнокусковой и порционной сортировки / Доклад на семинаре «Опыт и нововведения в рассмотрении и согласовании проектно-технической документации в ЦКР-ТПИ Роснедр», 22-23 октября 2013 г. - М.: ФГУП «ВИМС», 2013.
8. Медников Н. Н., Сытенков В. Н. Методика расчета производительности роторных экскаваторов и фрезерных комбайнов применительно к технологическим схемам разработки вскрышных пород фосфоритового карьера // Горный вестник Узбекистана. Научно-технический и производственный журнал. - 2001. - № 1. - C. 88-91.
9. Филиппов С. А. Экономическая оценка последствий воздействия на окружающую природную среду на базе уравнений баланса целостных ресурсов, взаимодействующих при разработке месторождений полезных ископаемых / Доклад на семинаре «ОВОС, экологическая экспертиза и государственный экологический контроль при реализации проектов в недропользовании», 24-25 августа 2011 г. - М.: ФГУП «ВИМС», 2011. EES
КОРОТКО ОБ АВТОРЕ
Швабенланд Елена Егоровна - зав. сектором, Всероссийский научно-исследовательский институт минерального сырья им. Н.М. Федоровского» (ФГБУ «ВИМС»), e-mail: e.schwabenland@mail.ru.
UDC 622.2
Gornyy informatsionno-analiticheskiy byulleten'. 2017. No. 5, pp. 382-388. E.E. Shvabenland
APPLICATION LAYER-BY-LAYER -PORTION TECHNOLOGY FOR OPEN-CAST MINING THE SLOZHNOSTRUKTURNYKH OF FIELDS OF SOLID MINERALS
From 1980th years of the last century in the world milling combines are widely used to development of fields of solid minerals. Combines gained the greatest distribution on open-cast minings of coal, iron ore, nickel, bauxites, phosphorites, limestone, plaster, kimberlites, salts. Technology of development of fields milling combines in Russia call «layer-by-layer-band», meaning that the combine moves on the career field strips (for example, at the Wirtgen SM
4200 combine width of a strip constitutes 4,2 m), fulfilling the massif layers of the set capacity (capacity or depth of milling of breeds durability on monoaxial compression of 50 MPas the Wirtgen SM 4200 combine makes up to 0,83 m). This technology has many advantages over traditional technology of production as operation of the combine combines in itself the basis production cycle of mining: destruction of the massif, an otboyka, crushing of the beaten-off piece to the necessary size and loading of mineral in the vehicle though the scope of this technology can be limited.
So, for example, for development of the Oshurkovsky slozhnostrukturny field of apatite ore application of the traditional methods of production including explosions inadmissibly on ecological conditions. However and on - the layer and band technology with use of the milling combine won't be cost-efficient as will lead to hashing of ores of different quality and dead rocks that will significantly increase costs for receipt of a commodity product. In this case it is necessary to have the constant managed control over quality of the extracted raw materials.
For the solution of this task the possibility of essential reducing impoverishment of mineral by separation of a flow of mountain weight into separate extraction portions in the course of production of which elementary cargo flows with the set high-quality characteristics are created is found. Such technology began to carry the name «layer-by-layer-portion» and confirmed the efficiency with natural observations and economic calculations.
Key words: apatite, cold milling machines, complicated structure deposits, open pit mine, quality, losses, dilution, open pit mining, x-ray radiometric sorting.
AUTHOR
Shvabenland E.E., Head of Sector,
Allrussian scientific-research institute of mineral resources named after N.M. Fedorovsky», 119017, Moscow, Russia, e-mail: e.schwabenland@mail.ru.
REFERENCES
1. Shvabenland E. E., Sokolovskiy A. V., Pikhler M. Vestnik magnitogorskogo tekhnich-eskogo universiteta. 2015, no 1, pp. 5—12.
2. Ordin A. A., Shvabenland E. E. Fiziko-tekhnicheskiyeproblemy razrabotkipoleznykh iskopayemykh. 2016, no 2, pp. 80—86.
3. Grabskiy A. A. Gornayapromyshlennost'. 2010, no 4 (92), pp. 60—62.
4. Zaytsev G. D., Cheskidov V. I. Gornyy informatsionno-analiticheskiy byulleten'. 2006, no 2, pp. 222—227.
5. Pikhler M., Pankevich Yu. B., Pankevich M. B. Osnovnyesredstva. 2011, no 1, pp. 58—64.
6. Mattis A. R., Cheskidov V. I., Labutin V. N. Choice of the hard rock surface mining machinery in Russia. Journal of mining science C/C of fiziko-tekhnicheskie problemy razrabotki poleznykh iskopaemykh. 2012. 48, 2, pp. 329—338.
7. Eremin A. M. Osobennosti otsenki poter' pri dobyche s ispol'zovaniem radiomet-richeskoy krupnokuskovoy i portsionnoy sortirovki. Doklad na seminare «Opyt i novov-vedeniya v rassmotrenii i soglasovanii proektno-tekhnicheskoy dokumentatsii v TsKR-TPI Rosnedr», October 22-23, 2013, Moscow, FGUP «VIMS», 2013.
8. Mednikov N. N., Sytenkov V. N. Gornyy vestnik Uzbekistana. 2001, no 1, pp. 88-91.
9. Filippov S. A. Ekonomicheskaya otsenka posledstviy vozdeystviya na okruzhayush-chuyu prirodnuyu sredu na baze uravneniy balansa tselostnykh resursov, vzaimodeystvuy-ushchikh pri razrabotke mestorozhdeniy poleznykh iskopaemykh. Doklad na seminare «OVOS, ekologicheskaya ekspertiz,a i gosudarstvennyy ekologicheskiy kontrol' pri realizatsii proektov v nedropol'zovanii», August 24-25, 2011, Moscow, FGUP «VIMS», 2011.
