CC BY
15
тия открытых горных разработок, к числу которых следует отнести такую проблему, как обоснование параметров горных и транспортных машин, соответствующих конкретным горнотехническим условиям разработки месторождений
К числу научных задач и инженерных решений проблемы транспорта глубоких карьеров относится установление эффективных по энергетическим, экологическим и экономическим показателям областей применения основных видов карьерного транспорта в различных горнотехнических условиях [2J.
Требуется принципиально новый подход к выбору параметров горных и транспортных машин, соответствующих специфическим условиям конкретного месторождения.
Итак, в мире насчитывается около 10 крупнейших фирм-производителей карьерных автосамосвалов, выпускающих модели примерно одинаковой грузоподъемности. Например, количество базовых моделей одной грузоподъемности разных фирм-производителей составляет: 9 - грчзо-подъемность 80 т: 4-120: 10- 136: 8- 150: 6- 180: 10-200-220: 8-250-280 т.
При покупке автосамосвалов в основном руководству ются их ценой и техническими параметрами
Наличие на рынке нескольких моделей автосамосвалов одинаковой грузоподъемности, все возрастающие требования к ним по расходу топлива, выбросу газов, надежности и другим параметрам, усложнение условий их эксплуатации в глубоких карьерах вызывают необходимость разработки научно обоснованной методики оценки технико-экономического уровня и выбора рациональной модели автосамосвала для конкретных условий карьера
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Яковлев В.Л. Состояние проблемы и перспективы развития горнодобывающей промышленности России и стран СНГ // Проблемы геотехнологии и недроведения (Мельниковские чтения): Доклады Международной конференции. 6-10 июля 1998 г. - Екатеринбург: УрО РАН. 1998. - Т. 4. - С. 3 - 36.
2. Яковлев В.Л. Проблемы и перспективы развития открытых горных разработок // Проблемы гео-технологии и недроведения (Мельниковские чтения): Доклады Международной конференции. 6-10 июля 1998 г. - Екатеринбург: УрО РАН, 1998. - Т. 2 - С. 3 - 7.
УДК 622.684
Г.В. Бычков, A.A. Чупахин, Л.В. Рочняк
ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАВИСИМОСТИ ВЫХОДА КОНДИЦИОННЫХ БЛОКОВ ОТ СПОСОБА ДОБЫЧИ И НАПРАВЛЕНИЯ РЕЗАНИЯ МАССИВА НА ПЕРШИНСКОМ КАРЬЕРЕ БЛОЧНЫХ ИЗВЕСТНЯКОВ
Выход кондиционных блоков нз массива зависит не только от его природного состояния, обусловленного генетикой месторождения, но и от ряда технических факторов, которыми можно управлять
Проведенные нами исследования на Псршинском месторождении облицовочных известняков. разрабатываемом на блочный камень, показали, что выход блоков из массива в значительной степени зависит от принятого способа добычи и направления фронта добычных работ.
Обработка геологических данных по скважинам № 66. 64. 62. 65. 122, 120, 116, 105. 44 в интервалах глубин от 5 до 50 м (рис. 1) показала, что средний максимально возможный выход блоков из массива составляет 47,4 % (табл. 1), что на 20 % ниже, чем по Кослгинскому месторождению белого мрамора (1 ].
Средний выход блоков в интервале определяется делением суммарной мощности кондиционных столбиков (£Lan) на суммарную длину скважин (l'L„) в интервале:
У /
д- «И _ ЧД1
• " 1ГЛ. '
где п - количество скважин в интервале.
На основе этих данных определился средний максимально возможный выход блоков по месторождению в целом.
Очевидно, что при любом способе добычи блоков невозможно достигнуть предельного расчетного выхода блоков из массива в связи с тем. что поверхности, по которым отделяется монолит от массива, как правило, не совпадают с естественной трещиноватостью его. Поэтому фактический выход блоков будет зависеть от принятого способа добычи.
Таблица 1
Расчет максимального теоретически возможного выхода блоков из массива
Номер 1Ю»И- ции Номер СКВ Ксличсстоо трещи] 1 в шпервале/мошНоеть К0Н,'(И1ШоШ{ЫХ столбиков, М
5-10 10-15 15-20 20-25 25-30 30-35 35-40 40-45
1 66 4/1.68 5/3.33 4/2.69 4/4.81 2/3.24 5/1.78 4/3.69 1/2.19
2 64 4/2,31 2/5.00 2/3.76 3/2.21 1/3.00 - 1/5.00 1/5.00
3 62 1/1.70 - 4/4.58 2/4.60 - 2/4.56 4/4.36 1/5.00
4 65 - 2/2.92 - 3/0.91 1/4.41 - - -
5 122 4/2.75 7/2.14 3/3.44 - 6/1.17 1/4,99 4/3.46 -
6 120 2/3,10 4/4,75 3/2.57 3/1.00 2/3.82 6/2.38 2/4,26 5/2.48
7 116 3/1.49 5/2.21 4/3.25 5/2.90 2/1.18 - 4/1,62 3/1,35
8 105 2/2,22 2/3,48 3/1.94 1/1.00 2/3.44 2/3.85 2/3,33 2/2,26
9 44 - 2/0.55 4/3.61 3/1.00 3/2.17 4/1.27 5/2,58 1/2.00
ВСЕГО 20/15.26 29/23.78 27/25.84 28/18.43 19/21.43 20/18.83 24/28.30 11/20.28
Количество трещин на 1 п.м. К 1,31 1,219 1.04 1.52 0.89 1,06 0.85 0,69
Модуль трещнно-ватости ш = 1/К 0,763 0.820 0.957 0658 1.128 0.941 1.179 1.448
Выход блоков по интервалам глубины скважин. К„ 0.339 0.528 0.574 0.409 0.476 0.418 0.629 0,451
Примечание Средний теоретический максимально возможный выход блоков из массива К,^,3 0.474
Наиболее предпочтителен буроклиновой способ, при котором широко используется четко выраженная естественная трещиноватость. Это характерно обычно для изверженных горных пород. На Першинском месторождении имеет место многосистемная трещиноватость без явно выраженного напластования (рис. 2). В основном преобладает кр\топадающая трещиноватость с углами падения 70 - 90° и азимутом простирания 250 - 270° - основное и вспомогательное - под утлом 90° к основному направлению, то есть с азимутом простирания 160 - 180°, причем вспомогательное направление совпадает со второй системой трещиноватости. поэтому наиболее целесообразно отработку вести горизонтальными слоями в двух направлениях.
В этом случае неизбежно разделение кондиционных столбиков на несколько слоев в зависимости от высоты отрабатываемого слоя, что равносильно наложению на массив дополнительной искусственной трещи новатости Вероятность получения в этом случае крупных кондиционных блоков снижается при уменьшении высоты добычного уступа.
Это можно проследить на простом примере:
В интервале глубин скважин от 5 до Юм модуль естественной трещи новатости составляет 0.763. а теоретический выход блсков /Свср = 0.339.
1 СИСТЕМА с*
У /
\ -¿•у
«с*
III СИСТЕМА о| 0* IV СИСТЕМА ]о V 4
] ю-|в ¿ус- а*
V. У*
Рис. 2. Системы трещиноватости Першинского месторождения
При отработке месторождения камнерезными машинами с кольцевой фрезой уступами высотой 1 м моду ль трещиноватости составляет 0.277, а выход блоков К'всг = 0,123, канатными камнерезными машинами уступов высотой 5м- К5, ср = 0,233, а канатными пилами уступами высотой
10 н-К10.сР = 0,282.
Модуль трещиноватости определяется как отношение длины столбика (Ьст) к количеству в нем трещин {Ытр)\
и = .
Анализируя эти данные, можно отметить, что самый низкий моду ль трещиноватости и выход блоков получается при резании массива кольцевой фрезой с высотой уступа 1 м (табл. 2). В этом случае каждый кондиционный столбик разрежется по горизонтали дополнительно на 2-3 части. Получается, что дополнительно возникнет 5 разрывов в интервале для каждой скважины.
При отработке месторождения уступами высотой 5 м алмазными камнерезными машинами появится в интервале только по одному дополнительному разрыву.
Если месторождение будет отрабатываться канатными пилами с вксотой уступа 10 м, то дополнительный разрыв появится только один раз в двух соседних интервалах.
Из этого следует, что выход блоков в расчетном интервале можно получить с достаточной точностью по соотношению модулей трещиноватости. Назовем это соотношение коэффициентом снижения выхода блоков:
где Цс и /л* - расчетные модули трещиноватости для естественного массива и принятого способа добычи блоков в данном интервале.
II СИСТЕМА
Таблица 2
Расчет выхода блоков при отработке машиной с кольцевой фрезой, Ну = 1 м
■ Номер I позиции Номер СКВ. Количество трещин с горизонтальными резами машин/мощность кондиционных столбиков, м
5-10 10-15 . 15-20 ' 20-25 25-30 30-35 35-40 40-45
1 66 9/1.68 10/3.33 9/2.69 9/4.81 7/3.24 16/1.78 9/3.69 6/2.19
2 64 9/2.31 7/5,00 7/3.76 8/2.21 6/3.00 - 6/5.00 6/5.00
3 62 6/1,70 - 9/4.58 7/4.60 - 7/4.56 9/4.36 6/5.00
4 65 - 7/2,92 - 8/0,91 6/4.41 - - -
5 122 9/2,75 12/2.14 8/3.44 - 11/1.17 6/4.99 9/3.46 •
6 120 7/3,10 9/4,75 8/2,57 8/1.00 7/3.82 11/2,38 7/4,26 10/2.48
1 7 116 8/1,49 10/2.21 9/3.25 10/2.90 7/1.18 - 9/1.62 8/1.35
8 1 105 7/2.22 7/3.48 8/1.94 6/1.00 7/3.44 7/3.85 7/3.33 7/2.26
9 44 . - 7/0.55 9/3,61 7/1.00 8/2.17 9/1.27 9/2.58 6/2,00
ВСЕГО 55/15,26 69/23,78 67/25,84 63/18.43 59/21,43 50/18.83 65/28.30 49/20,28
Модуль трещиноватости массива. ц*. м 0,763 0.820 0,957 0.658 1.128 0.941 1,179 1.448
Расчетный модуль трсщино-ватости дтя спо-соба добычи йс 0.277 0,344 0.385 0.292 0.363 0.376 0.435 0.414
Коэффициент снижения выхода при добыче Кс=м^ 0,363 0.420 0,402 0.443 0,322 0.400 0.369 0.286
Выход блоков по интервалам. к. 0.123 0,221 0,23 Г 0.181 0.153 0.167 0.232 0.129
Примечание. Средний выход блоков при добыче кольцевой фрезой К, = 0.180. что подтверждает принятый геологами выход блоков с опытного карьера камнерезными машинами с кольцевой фрезой, где К,=0.173. Расхождение данных составляет всего 4 %.
При расчете модуля трещиноватости для способа добычи следует учитывать дополнительные горизонтальные поверхности раздела, созданные при отделении камня от массива.
Ожидаемый выход блоков в заданном интервале для данного способа добычи будет определяться следующим образом:
К? = Кис х К™ .
Если высота уступа больше мощности кондиционных столбиков, то влияние плоскостей резания ощущается на снижении выхода блоков незначительно. В идеальном случае можно полечить выход блоков равным максимально возможному для массива. Это имеет место в тех случаях, когда на месторождении ярко выражена горизонтальная или слабо наклонная системная трещино-ватость, по которой отделяются монолиты при добыче. Очень часто это используется на месторождениях метаморфических горных пород. В этих условиях коэффициент снижения выхода блоков может быть равным единице (Кстах = 1)
И наоборот, чем меньше высота уступа, тем большим количеством дополнительных плоскостей разрезаются кондиционные столбики, и выход товарных блоков резко падает.
В табл. 2. показана методика расчета среднего расчетного выхода блоков при отработке месторождения машиной с кольцевой фрезой.
Средний выход для месторождения определяется как среднее арифметическое данных, полученных для интервалов глубин:
т/см _ С
К.--— .
где / - количество интервалов глубины скважин: К™ - расчетный выход хтя интервала.
В тех случаях, когда информация по интервалу недостаточна и явно искажает общую картину по месторождению в целом, эти данные следует опустить. Реальная глубина карьера должна быть ограничена 50 м. Максимально возможный средний выход блоков по Першинскому месторождению при добыче камнерезными машинами с кольцевой фрезой составляет К« = 0,180 (18,0 %)•
Для сравнения, по Коелгинскому месторождению он равен 31,0 %, т.е. в 1,72 раза выше. Рассчитанные аналогичным способом выходы блоков при добыче канатными камнерезными машинами с высотой уступа 5 и Юм приведены в табл. 3 [2].
Таблица 3
Сводный расчет выхода блоков при добыче баровыми камнерезными машинами и канатными пилами
Показатели Интерваты по гл><5инс, м
5-10 10-15 15-20 20-25 25-30 30-35 35-40 40-45
Суммарная длина интервалов скважин, м 450
Мощность кондиционных блоков, м 15,25 23,78 15.84 18,43 21,43 18,88 28,30 20.28
Кол-во естественных трещин в массиве 20 29 27 28 19 20 24 14
Максимально возможный выхол из массива 0,339 0,528 0,574 0.409 0,476 0,418 0,629 0,451
Добыча канатными камнерезными машинами, Ну = 5 м
Коэффициент снижения выхода 0.688 0,763 0,750 0,756 0,678 0,689 0,727 0,609
Выход блоков по итервалам 0.233 0.403 0.430 0.309 0,323 0.288 0,457 0,274
Средний выход блоков К,=0,339
Добыча канатными камнерезными машинами. Ну = 10 м
Коэффициент снижения выхода 0,833 0.878 0.871 0,875 0,826 0,833 0,857 0,778
Выход блоков по итервалам 0,282 0,463 0.500 0,358 0,393 0.348 0,539 0,351
Средний выход блоков К,=0.404
Анализируя эти данные, можно отметить, что с применением канатных машин при высоте усту па 10 м максимально возможный выход блоков возрастет по сравнению с добычей машиной с кольцевой фрезой в 2,24 раза.
Следует отметить, что столь значительный рост выхода блоков при добыче канатными камнерезными машинами возможен только при условии работы машины под углом, определенным основной системой трещиноватости
Из приведенных выше расчетов следует, что наиболее эффективным по критерию выхода блоков из массива является канатный способ добычи В этом случае возможно использование естественной блочности массива на 85,2 %. В целом же естественная блочность массива Першин-ского месторождения мраморизованных известняков относительно невысока - 47.4 %. Однако они имеют высокую прочность и устойчивый спрос на внутреннем и внешнем рынке.
Зависимость выхода блоков от способа разработки для Першинского месторождения известняков представлена на рис. 3.
Рис. 3. Зависимость выхода блоков от способа разработки для Псршинского месторождения изввестняков:
1 - теоретически возможный. 2 - при добыче машиной с алмазным канатом, при Ну= 10 м, 3 - то же, при Ну=5 м, 4 - при добыче блоков машиной с кольцевой фрезой, при Ну= 1 м
Ом/трвл# .»мера лгмьяКдяГ, ч
Выше была исследована зависимость выхода блоков от способа их добычи и высоты уступа. При этом предполагалось, что резание осуществлялось параллельно или перпендикулярно направлению основной системы трещи новатости В этом случае выход имеет наибольшее значение.
Однако, если направление резания не совпадает с направлением основной системы треши-новатости, выход блоков снижается. Самым неблагоприятным является направление в 45°. когда снижение выхода максимально.
На основе выполненных исследований авторами настоящей работы было установлено, что коэффициент снижения выхода блоков в зависимости от направления резания массива можно рассчитать по выражению
К = К? [1 - со5(90 - 2а)] . где А7" - коэффициент выхода блоков, зависящий от способа добычи.
*•*> Ю-& '¿-20 20 -2? 25-X) 30-35 *0
Рис. 4. Зависимости от направления резания массива по отношению к преобладающей трещи новатости
Эта зависимость имеет форму параболы минимум которой соответствует углу в 4^° между азимутом простирания основной системы трсщиноватости и фактическим направлением резания (рис.4).
Выводы
1. Низкий выход блоков, фактически получаемый на Першинском месторождении, вызван несколькими причинами, однако главная из них - несоответствие фактического направления резания с направлением основной трещиноватости. На действующем карьере направление резания имеет произвольные углы с направлением преобладающей трсщиноватости отО до 90°.
2. Резание узкими столбами сечением 2 х 2 м не позволяет использовать естественную трещиноватость. По этой же причине на карьере отс\тствуют блоки I и II групп.
3. Принятая на карьере высота уступа в 5 м также значительно снижает выход блоков из массива.
4. Рекомендуется для увеличения выхода блоков выполнить на Першинском карьере следующие мероприятия:
- развернуть фронт добычных работ в соответствии с 1-й и 2-й системами трещи новатости Направление азимута простирания у них совпадает и составляет 250 - 270°;
- у величить размеры высоты и длины монолита до 10 м. Это позволит получать блоки I и II
групп;
- принять ступенчатую схему расположения забоев для того, чтобы сократить до минимума зависимость операций бурения, резания массива, разделки монолита, пассировки и погрузки блоков в автотранспорт.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Бычков Г.В. Проблемы- сырьевой базы камнеобрабатывающих предприятий Урала // Известия Уральской госу дарственной горно-геологической академии Серия: Горное дело. - 1998. - №7. - С.35-48.
2. Бычков Г.В. Добыча и обработка облицовочного камня на Урале // Уральское горное обозрение. Изв. вузов Горный журнал. - 1994. - №11-12. - С. 109-128.
УДК 622.271
А.З. Сегаль, С.Т. Тинзнер АО «Боксит Тимана»
ОПЫТ РАЗРАБОТКИ ПЕРВООЧЕРЕДНОГО УЧАСТКА СРЕДНЕ-ТИМАНСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ БОКСИТОВ
Дальнейшее успешное развитие алюминиевой промышленности России в значительной степени связано с вовлечением в разработку новых источников сырья И в первую очередь это относится к группе крупных бокситовых месторождений, расположенных на северо-западе Республики Коми, в 150 км от города Ухты, на склоне одной из возвышенностей Среднего Тимана. Су ммарные балансовые запасы среднстимайской группы месторождений составляют более 260 млн т, т.е. 30 % всех российских запасов бокситов.
Геологическое строение месторождения довольно простое. Рудные тела имеют простые изометричные и плащеобразные формы. Они залегают на глубине от 0,2 до нескольких десятков метров, и подавляющая их часть может быть отработана наиболее дешевым открытым способом.
С учетом значительных запасов бокситов, благоприятных условий их разработки, а также острого дефицита сырья, испытываемого алюминиевыми заводами, институтами «Гипроникель», ВАМИ и «Ленгипротранс» было разработано технико-экономическое обоснование строительства Средне-Тиманского бокситового рудника. На первом этапе производственная мощность предприятия согласно ТЭО должна составить 2,55 млн т в год. Однако выход на эту мощность возможен лишь после окончания строительства железной дороги между станцией МПС Чинья-Ворык и рудником протяженностью 165 км. Но строительство железной дороги предполагается закончить в конце 2002 года. В связи с этим с целью обеспечения более раннего начала разработки месторождения было принято решение о добыче бокситов по временной схеме в границах первоочередного участка с транспортированием их до станции Чинья-Ворык автосамосвалами Предполагалось, что реализация этого решения позволит начать работы без значительных капитальных затрат.
Границы первоочередного участка определились исходя из необходимости обеспечить в течение 3-4 лет возможность добычи высококачественных глиноземных бокситов в количестве до 300-500 тыс. т в год. Размеры участка с севера на юг 400, с запада на восток 250 м, площадь по поверхности около 9 га. Глубина карьера 5-25 м.
Средняя мощность бокситов 10,6 м при колебании от 4,2 до 18.6 м. Бокситы месторождения представлены каменистыми (80 %) и рыхлыми (20 %) разностями Вмещающими породами являются в основном аллиты и некондиционные бокситы. Крепость руды 1-6 по шкале Протодья-
