CC BY
61
- © А.Н. Акишев, С.Л. Бабаскин, A.B. Нехаев,
Б.Н. Заровняев, И.Н. Гоголев, 2012
УЛК 622.223, 622.371
А.Н. Акишев, С.П. Бабаскин, A.B. Нехаев, Б.Н. Заровняев, И.Н. Гоголев
ГОРНО-ГЕОМЕТРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ КАРЬЕРНОГО ПОЛЯ ТР. «БОТУОБИНСКАЯ»*
Рассмотрены результаты горно-геометрического анализа отработки месторождения тр. «Ботуобинская» с применением трехмерной модели карьера по промежуточным контурам и представлены результаты моделирования перемещения рабочей зоны по принятому направлению развития горных работ.
Ключевые слова: горно-геометрический анализ, трехмерная модель, модель рабочей зоны, этапная отработка, календарный план, скорость углубки.
и елью горно-геометрического анализа на трубке «Ботуобинская» является установление оптимального режима горных работ, оценка возможного переноса части вскрышнык работ на будущие периоды за счет применения поэтапной отработки.
При использовании данного метода отстраивается как минимум два варианта линии, характеризующей направления развития горнык работ. Одна линия получается при отработке карьера послойно (при одном рабочем уступе), при этом угол рабочего борта составляет ноль градусов (ф=0 градусов). Вторая линия (фтах) отстраивается для случая, когда угол рабочего борта стремится к максимуму, т.е. работы ведутся одновременно на максимальном количестве рабочих уступов. Как показали проведенные исследования максимальный угол рабочего борта, определяющийся принятыми параметрами системы разработки и схемы
вскрытия для карьера «Ботуобинский» составит 16 градусов. При этом возможно множество вариантов положения фтах,которые зависят от выбранного направления развития горных работ. Было определенно, что наиболее рациональным направлением развития горных работ с точки зрения минимума среднеэксплутационного коэффициента вскрыши является углубка по северовосточному борту, наиболее широкой части рудного тела.
Для выбранного направления углубки карьера быгли пошагово определены объемы горных работ, при этом шаг понижения рабочей зоны карьера составлял 15 м.
Современные программные продукции позволяют проводить горногеометрический анализ в трехмерном режиме. При этом работы ведутся в следующем порядке:
1. Создается трехмерная модель рудного тела.
* Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки РФ в рамках проекта № 2010-218-01-001 «Создание комплексной экологически безопасной инновационный технологии добычи и переработки алмазоносных руд в условиях Крайнего Севера», выполняемого с участием АК «АЛРОСА» (ОАО) и ФГАОУ ВПО «СевероВосточный федеральный университет им. М.К. Аммосова».
Рис. 1. Схема безэтапной отработки карьер
Рис. 2. Схема двухэтапной отработки карьера
Рис. 3. Схема трехэтапной отработки карьера
2. Создается трехмерная модель карьера по промежуточным контурам и на конец отработки.
3. Создается модель рабочей зоны карьера с максимальным углом рабочего борта.
4. Определяется пошаговое изменение направления понижения горных работ.
5. Производится моделирование перемещения рабочей зоны по принятому направлению развития горных работ.
6. С каждым шагом перемещения рабочей зоны рассчитывается объемы вскрышных и добычных работ.
7. Результат работы сводится в итоговые таблицы.
8. Отстраивается графики зависимости У=^Р).
Весь процесс моделирования развития рабочей зоны карьера производится с использованием специально разработанного макроса в программной среде «Оа!аште».
Моделирование развития рабочей зоны производилось поочередно для условий безэтапной отработки (отработка всего карьера без промежуточных контуров), ведения горных работ в границах первого и в границах второго этапов. Схема развития горных работ с максимальным углом рабочего борта (фтах) для безэтапной отработки показана на рис. 1, для двух-этапной на рис. 2, для трехэтапной на рис. 3. Красной линией на рисунках показано направление углубки (направление перемещения рабочей зоны при моделировании).
Использование разработанной имитационной модели пространственной изменчивости рабочей зоны карьера позволяет реализовать объемный метод горно-геометрического анализа карьерного поля для решения задачи управления режимом горных работ. В результате установлена рациональная динамика изменения параметров зоны добыч-
ных работ по мере отработки месторождения.
Моделирование безэтапного и поэтапного развития горных работ позволило получить данные для определения области регулирования режима горных работ в каждом из этапов. При исследованиях было отстроено три пары графиков V=f(P), соответствующих развитию рабочей зоны:
• при безэтапной отработке всего карьера - линии А (при ф0) и B (при фтах).
• в первом промежуточном контуре - линии C (при ф0) и D (при фтах).
• во втором промежуточном контуре - линии M (при ф0) и N (при фтах).
Полученные графики представлены ниже, на рисунке 4.
Как видно из представленных графиков выделение второго промежуточного контура глубиной 400 м не дает существенного расширения области регулирования режима горных работ. Этот факт объясняется тем, что значительная часть борта второго промежуточного контура (выше гор. +30 м) совпадает с конечным контуром, при этом в этой зоне карьера сосредоточено порядка 75 % объемов вскрышных пород и всего 36 %о руды от суммарного объема в карьере. Таким образом, учитывая, что выделение второго промежуточного контура несколько усложняет технологию ведения горных работ (дополнительные объемы заоткосных работ, переносы коммуникаций, необходимость совмещения работ в двух зонах по высоте, наличие взрывной перевалки горной массы на нижние горизонты), но при этом не дает существенного расширения области регулирования режима горных работ, рекомендуется отработку месторождения вести в два этапа.
Для двухэтапной отработки в искомой области регулирования режима горных работ была построена линия G, которая разделяет период разработки карьера на несколько этапов со
Накопленные объемы руды (Р),тыс.т Рис. 4. График зависимости V=f(P)
Рис. 5. Календарный график
стабильными эксплуатационными коэффициентами вскрыши, в соответствии с которой рекомендуется осуществлять календарное планирование. Для сравнения так же была построена линия Н, которая характеризует развитие рабочей зоны при безэтапной тработке со стабильными эксплуатационными коэффици-
ентами вскрыши. В соответствии с выбранным направлением развития и принятым режимом горных работ был разработан календарный план отработки месторождения. При разработке календарного плана учитывалось:
• максимальная стабильность объемов вскрышных работ;
Объем работ в 2013-2014 тт.
РУДЯ.1ЫМ Пески, шс.т Вскрыша, Коэффициент вскрыши, мЗ/т
Горщ,-рвбош
всего: 11735
Обьен работ в 2015-2019 гг.
ПщнмииввициимОШЯНЗг.
Подащнискар«р»нар1.0Ш0г,
Лсрвий дюиежуточюй вдпур
ИюннаПШ,
Кон^ы^игашотрвбош
Рис. 6. Положение горных работ по периодам отработки
Объем работ в 2040-2042 п
Горно-капитальные работы
I этап отработки карьера
II этап отработки карьера
• исключение перерывов в добычных работ при переходах от этапа к этапу.
Производительность карьера «Бо-туобинский» на добыче руды принята с учетом мощностей обогатительных фабрик №15 и №16 в соответствии с принятой программой развития горных работ в АК «АЛРОСА» (ОАО). В первые годы объем добычи руды не превышает 250—300 тыс.т, с последующим нарастанием до 650 тыс.т. Это связанно с доработкой карьера «Нюрбинский» и прилегающей к нему погребенной россыпи.
В соответствии с расчетной производительностью карьера по добыче руды и песков разработан календарный график ведения горных работ, который представлен на рисунке 5. При этом объемы вскрыши для сравнения планировались в двух вариантах - для безэтапной (в соответствии с линией Н на рис. 1) и поэтапной отработки (в соответствии с линией в на рис. 2). Из приведенного календарного графика видно, что поэтапная отработка месторождения позволяет вести добычные работ с меньшими объемами вскрыши в первые 12 лет отработки месторождения, при этом суммарный объем консервации вскрыши составит 7,8 млн. м . Лишь с 13-го года отработки месторождения начинается постепенная компенсация объемов вскрышных работ, которая длится 8 лет. Этапы развития рабочей зоны карьера для рекомендованного порядка отработки показаны на рис. 6.
Как видно из представленного материала двухэтапная отработка месторождения позволяет несколько сдержать рост высоты рабочей зоны
карьера за счет остановки вскрышных работ на границе промежуточного контура. Максимальная высота рабочей зоны в промежуточном контуре не будет превышать 150 м (10 рабочих уступов), минимальная (при доработке первого промежуточного контура) - 15-30 м. Максимальное количество добычных уступов, находящихся в одновременной отработке в первые годы отработки карьера будет достигать трех, к концу отработки снижаясь до одного-двух. Срок стояния верхних уступов временно нерабочего борта достигает восьми лет, максимальная высота временно нерабочего борта - 135-150 м. После достижения временно нерабочим бортом указанной высоты начинаются работы по его расконсервации в верхней части. Средняя за период отработки месторождения скорость понижения горных работ в углубоч-ной части рабочей зоны составляет 17,5 м/год. Скорость понижения вскрышных работ при расконсервации временно нерабочего борта, для обеспечения непрерывности процесса добычи в период совмещения контуров должна составлять 40-45 м/год.
В период доработки карьера (после совмещения контуров) рабочий борт постепенно выполаживается, объем вскрыши в карьере в это время существенно снижается (текущий коэффициент вскрыши снижается с 8 м /т до 0).
Доработка нижней части карьера осуществляется по специальной технологии с использованием схем вскрытия крутонаклонными съездами. Рабочая зона в этот период не превышает 45-60 м. гтттт?
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -
Акишев Александр Николаевич — кандидат технических наук, начальник комплексного отдела открытых горных работ, e-mail: akishevan@alrosa.ru,
Бабаскин Сергей Леонидович — заведующий лабораторией оптимизации открытых горных разработок, е-mail: BabaskinSL@alrosa.ru, Нехаев Аркадий Владимирович — инженер, Институт «Якутнипроалмаз» АК «АЛРОСА»,
Заровняев Борис Николаевич — доктор технических наук, профессор, декан, Северо-восточный федеральный университет им. М.К. Аммосова, е-mail: mine_academy@mail.ru.
