CC BY
39
1990 1994 1998 2002
Наибольшие объемы перевозок горной массы из забоев (в млн. т) железнодорожным транспортом в 2002 г. были произведены на Лебединском (69,1), Михайловском (60,9), Качканарском (53,1) ГОКах. Максимальные объемы перевозок автомобильным транспортом (млн. т) были выполнены на Костомукшском (61,4), Михайловском (59,0), Оленегорском (45,7). Конвейерный транспорт применялся на Стойленском ГОКе, гидротранспорт - на Лебединском. Максимальная грузовая работа (млн. ткм) автомобильного транспорта имела место на Костомукшском (172) и Ковдорском (158) ГОКах, а железнодорожного - на Лебединском (914) и Михайловском (864) ГОКах. Себестоимость 1 ткм перевозки горной массы автотранспортом изменялась от 1,9 до 3,4 руб. при средневзвешенной (по добыче) на 8 круп-
нейших ГОКах 2,6 руб, а железнодорожным транспортом - от 0,2 до 0,8 руб. при средневзвешенной 0,4 руб.
Коэффициент использования горнотранспортного оборудования на железорудных карьерах страны в рассматриваемый период крайне низкий (рис. 6): в среднем он не превышает 0,5 для экскаваторного парка, 0,45 - для бурового оборудования, 0,6 - для автомобильного
транспорта. Для крупнейших ГОКов страны использование оборудования значительно выше и этот коэффициент в среднем составляет для экскаваторов примерно 0,59-0,60, для буровых станков - 0,55-0,60, для самосвалов -0,70-0,74. Однако, как показывает анализ работы современных ГОКов, коэффициенты использования календарного рабочего времени оборудования на некоторых предприятиях достигают 0,8-0,85. Из этого следует, что при полном использовании оборудования производственные мощности предприятий могут быть значительно увеличены, если иметь в виду, что запасы полезных ископаемых на железорудных предприятиях весьма существенны. Но при этом нельзя не учитывать то обстоятельство, что очень высока степень износа всего горно-транс-портного оборудования, которая в настоящее время превышает 80%. Темпы замены изношенного оборудования из-за недостатка у предприятий средств крайне низки.
--------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Состояние и особенности развития горнодобывающего комплекса России. - Екатеринбург: ИГД УрО РАН.- 2003 - 428 с. геВК 5-7691-1449-5.
— Коротко об авторах ------------------------------------------------------------------
Павлов Александр Иванович - кандидат технических наук, зав. лаб. информационно-аналитических исследований в горном деле, ИГД УрО РАН.
---------------------------------------- © Е.Л. Алькова, С.П. Альков,
2004
УДК 622.583
Е.Л. Алькова, С.П. Альков
К ВОПРОСУ О ВЛИЯНИИ КАРЬЕРНОГО ВОДООТЛИВА НА ТЕХНОЛОГИЮ ОТРАБОТКИ ГЛУБОКИХ ГОРИЗОНТОВ КИМБЕРЛИТОВЫХ КАРЬЕРОВ
Семинар № 12
ТУ настоящее время Россия занимает
-Я-9 первое место в мире по разведанным запасам и прогнозным ресурсам алмазов, которые сопоставимы с суммарными запасами других стран. Основные запасы алмазов сконцентрированы в четырех крупных месторождениях: Удачное, Мир, Юбилейное, им. Ломоносова; суммарные запасы остальных месторождений страны не превышают 20 %. Содержание ювелирных алмазов в коренных месторождениях России примерно такое же, как в африканских, и существенно выше, чем в австралийских. Однако, отечественные месторождения алмазов различаются не только по количеству запасов, но также по экологическим условиям и качеству сырья. Якутская алмазоносная провинция занимает обширную территорию протяженностью 1,5 тыс. км с юга на север. С каждым годом количество новых открытий увеличивается, известные в настоящее время месторождения группируются в кимберлито-вые поля: Малоботуобинское, Далдыно-
Алакитское, Верхнемунское, группы Оленекских и Анабарских трубок и др. Коренные месторождения Якутской алмазоносной провинции составляют 95,2 %, россыпные - 4,8 %. И только 10 % трубок имеют высокое содержание алмазов и являются рентабельными для промышленной добычи. Отработка в Якутии разведанных запасов алмазов, при сохранении достигнутого в 1996 г. уровня добычи, обеспечит бесперебойную работу горнодобывающих предприятий АК "Алроса" на 35-40 лет, а дополнительное вовлечение в эксплуатацию запасов новых алмазоносных кимбер-литовых трубок, открытых в последние годы на реке Марха, обеспечит стабильную работу АК "Алроса" до 2050 г.
Разработка месторождений в Республике Саха (Якутия) и Архангельской области сопряжена с трудностями, вызванными суровыми климатическими условиями и сложным геологическим строением алмазоносных месторождений. Якутские месторождения находятся на труднодоступной, малонаселенной территории с суровым климатом вдали от крупных промышленных центров и транспортных коммуникаций, залегают на большой глубине в зоне сплошного распространения вечной мерзлоты и обводнены токсичными высокоминерализованными подземными водами. Для всех ким-берлитовых карьеров Якутии характерно повсеместное распространение многолетнемерзлых грунтов. Глубина промерзания колеблется от 130 до 600 м и более. Поэтому, в тех случа-
ях, когда не вскрыты подземные воды, в теплое время года формируются водопритоки из-за оттайки пород и атмосферных осадков. В связи с этим на всех кимберлитовых карьерах предусмотрена система защиты карьеров от воды.
На кимберлитовых карьерах Якутии осушение, в большинстве случаев, осуществляется внешними нагорными канавами и внутрикарь-ерным водоотливом, включающим забойные водоприемные зумпфы с передвижной насосной станцией, подающей воду в напорный водовод карьерных вод. Лишь на карьере трубки "Мир" сооружена противофильтрационная инъекционная завеса, внутренний контур водопонижающих скважин и внутрикарьерный водоотлив.
Основным условием ритмичной и согласованной работы горного и транспортного оборудования, а также других звеньев открытых работ является устранение влияния на них неблагоприятных природных факторов. К числу таковых относятся подземные и поверхностные воды, которые в ряде случаев определяют рентабельность разработки месторождений полезных ископаемых. Поверхностные, подземные и карьерные (скапливающиеся на рабочих площадках) воды вызывают отрицательные горногеологические явления, а также повышают влажность кимберлитовой руды и вскрышных пород. Горно-геологические явления (оползни, обрушения и др.) могут вывести из строя горное и транспортное оборудование или затруднить его работу, требуют дополнительных затрат на переэкскавацию и разубоживание руды. Причем разрыхленные обводненные породы трудно поддаются переэкскавации и переходят в состояние тиксотропного разжижения под ходовыми частями оборудования.
Высокая влажность руды заметно снижает пропускную способность поверхностных технологических комплексов, осложняет и удорожает транспортировку вскрышных пород и руды ,особенно, в зимнее время.
Своевременная защита карьеров от воды позволяет предотвратить отрицательные горногеологические явления, повысить производительность горных машин и транспортных средств, снизить влажность товарной продукции до требуемых кондиций.
Отработка кимберлитовых трубок глубокими воронкообразными карьерами с ограниченными размерами в плане, крутыми и сверхвысокими уступами усложняют совместное ведение работ по осушению месторождения и
производству горных работ с применением взрывного способа рыхления в сложных гидрогеологических условиях.
С целью определения взаимосвязей между параметрами и элементами рабочей зоны глубоких карьеров и комплексом инженерных коммуникаций были проведены исследования по установлению зависимости стесненности рабочей зоны карьера от занятости карьерного пространства под водоотливными установками с глубиной отработки и ведения работ этапами. Рассчитаны соответствующие показатели по трем кимберлитовым карьерам: "Удачный",
"Зарница", "Комсомольский".
Показатели занятости и стесненности определялись по формулам 1 и 2, соответственно:
к,п. _ 8ком.-/ ^дна. (1)
Кс, .= Д/Н (2)
где 8К0М. - площадь, занимаемая водоотливными установками, м2; 8дна - площадь дна карьера, м2; Д - диаметр карьера по поверхности, м.; Н -глубина карьера, м.
По полученным данным построены графики зависимости стеснен-ности рабочей зоны от занятости карьерного пространства. (рис. 1-3).
Для всех карьеров зависимость носит степенной характер, с коэффициентом корреляции 0,8. Уравнение корреляции для карьера "Удачный" имеет вид:
для первого промежуточного контура -
= 0,0049 Кзл;‘,6623 (3)
для второго промежуточного контура -
= 0,0107 К,,1,4067 (4)
для третьего промежуточного контура -
= 0,0171 КЗЛ/1Д459 (5)
на конец отработки
= 0,0214 кзл/1Д453 (6)
Для карьера "Зарница" уравнение корреля-
ции представлено уравнениями:
для первого этапа Кс.3 = 0,2325 К^.'1,2205 (7)
для второго этапа - Кс.3 = 0,2901 К^.-0,8894 (8) для третьего этапа - Кс.3 = 0,3029 К-щ.-0,7578 (9) на конец отработки - Ксз =0,3045K3.п.'0,б84 (10)
Для карьера "Комсомольский" уравнение корреляции имеет вид:
Ксз= 0,2627 Кзл;°,7121 (11)
По результатам расчетов определено, что кимберлитовые карьеры характеризуются различными уровнями стесненности и занятости. Известно, что стесненность влияет на производительность экскаваторов. Эта зависимость описывается уравнением:
Пчк= - 1,82 + 55,48 Ксз. (12)
где Пф( - производительность экскаватора на 1 м3 емкости ковша, тыс. м3/год.
Так как стесненность связана с занятостью карьерного пространства, то подставляя в формулу 12 полученные зависимости, можно представить уравнения корреляции производительности экскаваторов от занятости карьерного пространства под инженерными коммуникациями, формулами 13-21.
Для карьера "Удачный": для первого промежуточного контура, до глубины 300 м -
Пчк= - 1,82 + 55,48. 0,0049 К^.-1,6623 (13)
для второго промежуточного контура , до глубины 400 м -
Пчк= - 1,82 + 55,48. 0,0107 К^.-1,4067 (14)
для третьего промежуточного конура, до глубины 500 м -
Пчк= - 1,82 + 55,48. 0,0171 КЗЛ1Д459 (15)
на конец отработки, до глубины 610 м -Пчк= - 1,82 + 55,48.0,0214 КЗЛ/1Д453 (16)
Для карьера "Зарница":
для первого этапа, до глубины 100 м. -
зависимость стесненности рабочей зоны от занятости карьерного пространства с глубиной отработки тр.Удачная
“на конец отработки, глубина 610 м.
2 промежуточный контур, до глубины 400 м
3 промежуточный контур, до глубины 500 м 1 промежуточный контур, до глубины 300 м
0,005
0,01
0,015
0,02
0,025
зависимость стесненности рабочей зоны от занятости карьерного пространства с глубиной отработки тр.Комсомольская
Д / НК
0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07
Наименование карьера Глубина отработки, Н м. Показатель стесненности, К с.3. Показатель занятости, К З.П. Производительность экскаватора на 1 м3 емкости ковша, Пак, тыс.м3/год.
Удачный 20 59 0,0059 1378
300 3,9 0,0227 145,1
400 3,45 0,0227 120,1
500 3,2 0,0227 103,99
610 2,95 0,0227 88,84
Зарница 10 34 0,028 1011,63
100 3,4 0,146 133,2
200 2,7 0,146 87,29
300 2,47 0,146 70,41
400 2,35 0,146 61,18
Комсомольский 20 95 200 260 17,25 3,63 1,73 1,33 0,0038 0,0065 0,0199 0,061 769,14 524,22 235,31 104,98
Пчк= - 1,82 + 55,48.0,2325 К^/1,2205 (17)
для второго этапа, до глубины 200 м. -Пчк= - 1,82 + 55,48.0,2901 К^.^8894 (18)
для третьего этапа, до глубины 300 м.-Пчк= - 1,82 + 55,48.0,3029 К^/0,7578 (19)
на конец отработки, глубина 400 м. -Пчк= - 1,82 + 55,48.0,3045 К^^684 (20)
Для карьера "Комсомольский", конечная глубина разработки 260 м.:
Пчк= - 1,82 + 55,48.0,2627 К^^7121 (21)
Из анализа полученных закономерностей следует, что производительность экскаваторов уменьшается с увеличением занятости карьерного пространства (см. табл.).
При увеличении глубины отработки карьера на 100 м. производительность горных машин уменьшается в 2,2 раза на карьере "Комсомольский", в 1,2 раза на карьерах "Зарница" и "Удачный". Наибольшее снижение производительности до конца отработки ожидается на карьере "Зарница" в 16,5 раз, так как коэффициент занятости карьерного пространства под водоотливными установками самый высокий
0,146. На карьере "Удачный", при коэффициенте занятости 0,0227, производительность снизиться в 15,5 раз, на карьере "Комсомольский", при показателе занятости 0,061, производительность уменьшится, примерно, в 5 раз. Как видно, на карьере "Комсомольский" значение коэффициента выше, чем на карьере "Удачный", но так как отработка карьера "Комсомольский" ведется без этапов, послойно, глубина карьера 260 м., следует, что ведение работ этапами негативно сказывается на производи-
тельность горных машин. Это обусловлено ограниченными размерами карьерных полей в плане при значительной глубине и многоэтап-ностью разработки, при которой заметно сужается рабочая зона карьера.
По результатам исследований можно сделать выводы:
1. При выборе той или иной схемы водозащитных сооружений на глубоких карьерах при разработке кимберлитовых трубок следует уделять большее внимание обоснованию способов осушения. Учитывать сложности природных условий, ограниченные размеры карьерных полей, значительную глубину отработки, стесненность рабочей зоны глубоких горизонтов.
2. Занятость карьерного пространства под водоотливные установки снижает производительность горных машин. Причем, чем выше коэффициент занятости карьерного пространства, тем большее снижение производительности ожидается. Этапность отработки усиливает эффект снижения производительности горного оборудования на глубоких рабочих горизонтах, так как заметно сужается рабочая зона карьера. Так, например, на карьере "Удачный" производительность снизится в 15,5 раза, на карьере "Зарница" - в 16,5 раза, на карьере "Комсомольский" - в 5 раз.
Таким образом, проектирование систем защиты карьеров от воды требует учета многообразия природных условий, технологии горных работ и увязки сроков снижения уровней подземных вод с горными работами на
всех этапах освоения месторождений. При этом можно достигнуть максимальный эффект при минимальных затратах средств на защиту карьера от воды.
Своевременная (на стадии проекта) разработка различных современных систем осушения (защиты) глубоких кимберлитовых карьеров , а также осуществление разработанных мероприятий (до начала вскрышных работ по обводненным породам) в соответствии с тем-
пами и технологией горных работ позволит намного улучшить экономические показатели добычи кимберлитовой руды и сократить сроки освоения проектных мощностей горных предприятий.
Сроки ввода в действие водозащитной системы зависят от горно-геологических условий, применяемого оборудования, требований к качеству полезного ископаемого и должны контролироваться проектной организацией.
— Коротко об авторах
Алькова Е.Л. - ИГДС СО РАН. Альков С.П. - ЯГУ, г. Якутск.
-------Ф
^--------
------------------------------------ © А.Е. Афанасьев, Ю.Л. Ковальчук,
2004
УДК 532.6:542.47
А.Е. Афанасьев, Ю.Л. Ковальчук ВЛИЯНИЕ ВЛАГОСОДЕРЖАНИЯ И ВНУТРЕННЕГО ДАВЛЕНИЯ НА КАЧЕСТВО ФОРМОВАННОГО ТОРФА
Семинар № 12
ш Ш ри получении формованной продук-
-Ж_Ж ции на основе торфа и сапропеля необходимо рассматривать вопросы устойчивости структуры материала (или его композиций) при взаимодействии с внесенными в него компонентами и влагой. При этом в зависимости от возникающих напряжений структура может оказаться разрушенной, что приводит к полидисперсности частиц и гетерогенности их по-рового пространства. Это обстоятельство необходимо учитывать при разработке композиций с пролонгированными свойствами по массооб-мену между частицами и контактирующей с ними пористой системой.
В этой связи представляет интерес изучить изменение физико-механических свойств формованных частиц (прочность Я,) в зависимости от развивающегося при сушке влажных материалов внутреннего давления Р, определяюще-
го усадку системы при различных влагосодер-жаниях (Wj = const) и дисперсности S0 (м2/кг) [1, 2].
Вследствие различия обезвоживания в поверхностных и внутренних слоях частиц процессы усадки, а, следовательно, и изменения пористой структуры, протекают неодинаково, что вызывает объемно-напряженное состояние из-за различия в структуре в объеме материала. Максимальная усадка растет с понижением температуры. В интервале изменения S0 = 300...400 м2/кг kyc = f (S0) описывается уравнением:
— = В - CS0, (1)
kyc
где (В и С) = const уравнения соответственно, отражающие приведенные коэффициенты
