Глубина перехода к подземной разработке кимберлитовых месторождений Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

----------------------------------------------- © И.Н. Савич, 2005

УДК 622.272 И.Н. Савич

ГЛУБИНА ПЕРЕХОДА К ПОДЗЕМНОЙ РАЗРАБОТКЕ КИМБЕРЛИТОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

Семинар № 13

боснование предельной глубины переев хода к подземной разработке следует производить с учетом изменения горнотехнических условий, движения запасов месторождения и чистых денежных потоков.

Горнотехнические условия претерпевают изменения в связи с отработкой части запасов месторождения открытым способом. При разработке кимберлитовых трубок Якутии это изменение ландшафта, пересечение карьерами ряда водоносных горизонтов, изменение глубины залегания месторождения и объемов его запасов.

Кимберлитовую трубку можно представить как перевернутый конус с углом при вершине не более 30°, в основании которого обычно лежит эллипс или фигура, близкая к кругу. Таким образом, объем запасов для карьера - это усеченный конус, а объем запасов для подземного рудника - это конус с основанием, равным площади рудного тела на дне карьера. Суммарная стоимость запасов в недрах изменяется пропорционально объему запасов и практически, за редкими исключениями, пропорциональна изменению площади сечения рудных тел. Анализ горно-геологических условий показывает, что уменьшение объемов запасов с глубиной происходит относительно равномерно, что подтверждается зависимостями, демонстрирующими изменение запасов на трубках «Мир» и «Удачная».

При последовательной разработке кимберлитовых месторождений, осуществляемой на российских и зарубежных горнодобывающих предприятиях, основные проблемы возникают на стадии перехода от открытой к подземной добыче. Практически на всех месторождениях делают реконструкцию карьеров с разноской бортов и увеличением глубины разработки. В России открытыми горными работами извлекают до 70 % запасов кимберлитовых трубок, за рубежом - лишь 25-30 %.

Любое решение, связанное с увеличением глубины карьера, приводит к снижению эффективности открытых и подземных горных работ и, в конечном итоге, может возникнуть вопрос о целесообразности строительства подземного рудника, а, следовательно, о вызванных неправильными решениями безвозвратных потерях большой части запасов месторождения.

Таким образом, можно констатировать, что техногенные изменения горнотехнических условий оказывают существенное влияние на технологию и параметры подземной разработки

Для отработки всех запасов месторождения, а это может быть обеспечено только при доработке остающихся подкарьерных запасов подземным рудником, необходимо чтобы после открытой разработки оставалось такое количество запасов, которое гарантировало бы при существующих мировых ценах на алмазы рентабельную работу предприятия. В настоящее время при оценке эффективности отработки месторождений полезных ископаемых принято исходить из суммарной прибыли полученной от открытой и подземной эксплуатации месторождения. Однако на практике после постановки карьера в проектный контур производят оценку целесообразности производства подземных горных работ. И не всегда при этом получают положительный эффект.

Например, к моменту перехода на подземную разработку, на трубке «Мир», стоимость руды в недрах не превышает 1/3 от общей стоимости месторождения.

Стоимость строительства подземного рудника как при условии полной отработки запасов месторождения, так и его части после завершения работы карьера без учета инфляции остается неизменной. При изменившихся запасах месторождения удельные капитальные вложения увеличиваются в 2,5 - 3 раза.

Затрвты на добычу

' “ «м)

иа добычу

-А-3«трвтыи

(»«ладм

Таким образом, если исходить из необходимости полного погашения запасов месторождения с учетом того, что стоимость строительства рудника остается неизменной, удельные капитальные вложения будут тем выше, чем больше глубина открытых работ. Т.е., чем раньше осуществляется переход к подземной разработке, тем выше ее эффективность.

На рис. 1 а, б, в представлены графики, показывающие зависимость изменения стоимости запасов месторождения и себестоимости производства подземной добычи при применении систем с закладкой выработанного простран-

700- / !

600

500-1 Шж \ \

г 1 4 2|

300 ¥ 1

юо- !

2 Ь 4 !5 '6 7 8 !9 Содержание, кар/т

Рис. 1. Изменение глубины перехода к подземной разработке в зависимости от ценности запасов месторождения: а - ценность руды - 150дол/т; б - 300 дол/т; в - 500дол/т.

ства и принудительным обрушением руды от глубины разработки и экономически целесообразную глубину перехода к отработке запасов при изменении их ценности в пределах 150-500 долл./т.

На рис. 2. представлены зависимости, показывающие влияние технологии разработки на глубину перехода к подземной добыче. При ценности тонны добываемой руды в пределах 150 долларов, глубина перехода к подземной добычи не должна превышать 100-150 м от поверхности. Если ценность руды до 300 долл/т, то глубина перехода - 350-450 м и т.д. На некоторых месторождениях объем запасов с глубиной изменяется менее интенсивно, чем на других. Например, при разработке трубки «Удачная» предельная глубина перехода на подземную разработку - 600 м.

Анализ ситуации, складывающейся на разрабатываемых АК «АЛРОСА» месторождениях показывает, что не следует прибегать к реконструкции карьера с целью увеличения его глубины, а надо стремиться к тому, чтобы разрыв между завершением открытых горных работ и началом подземной добычи был сведен к минимуму или вообще отсутствовал.

Для обеспечения этих условий, как упоминалось, необходимо осуществлять вскрытие прибортовых и подкарьерных запасов из контура карьера. Это важно, поскольку начало строительства подземного рудника из карьера практически означает, что решение принято окончательно и возможная углубка может происходить без разноски бортов карьера, хотя и это, в общем, отрицательно скажется на подземной разработке.

Общая рекомендуемая последователь-ность выбора технологических решений и конструк-

ции вариантов систем разработки включает анализ постоянных и переменных факторов с учетом природных особенностей формирова-

Рис. 2. Изменение глубины перехода к подземной разработке в зависимости от технологии разработки и ценности запасов: 1 - для систем с закладкой; 2 - для систем с обрушением.

ния кимберлитовых трубок во взаимосвязи с изменением техногенной обстановки, складывающейся к моменту перехода на подземную добычу.

Анализ горнотехнических условий, движения запасов месторождения и изменения чистых денежных потоков показывает, что переход к подземной разработке следует

осуществлять на глубине, при которой объем оставшихся запасов богатых кимберлитовых руд составляет не менее 30 % от утвержденных. При разработке рядовых руд остающиеся запасы должны составлять не менее 50% от общих запасов руды. Это позволит обеспечить рентабельность подземного рудника и полное извлечение запасов месторождения.

— Коротко об авторах ----------------------------------------------------------------------

Савич Игорь Николаевич — кандидат технических наук, доцент кафедры «Технология, механизация и организация подземной разработки руд», Московский государственный горный университет.

------------------------------------------ © Е.В. Кузьмин, А.Р. Узбекова,

2005

УДК 622.23:001.33

Е.В. Кузьмин, А.Р. Узбекова

РЕЙТИНГОВЫЕ КЛАССИФИКАЦИИ МАССИВОВ ГОРНЫХ ПОРОД И ИХ ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ

Семинар № 13

¥ ¥ еобходимость систематизации и све--1-1 дения к общему числовому показателю разрозненных данных описания характеристик массива возникла вследствие большого разнообразия свойства горных массивов.

Для определения допустимых размеров обнажений трещиноватых руд и пород, оценки устойчивости целиков и других конструктивных элементов систем подземной разработки рудных месторождений, приуроченных к трещиноватым вмещающим породам, используются различные критерии устойчивости.

Одной из первых попыток соотнести показатели устойчивости массивов горных пород к

принятию определенных решений на их основе была сделана Риттером в 1879 году. Он с позиций теории упругости определял параметры свода естественного равновесия и пытался объяснить явление сводообразования и определения допустимых пролетов незакрепленной кровли горизонтальных выработок. Его теория не нашла практического применения из-за того, что она применима в весьма ограниченном числе случаев.

Основной вклад Риттера заключался в предложении применить общий подход к проектам проходки выработок, в частности выбору их крепления, на основе опытных данных.