CC BY
111
------------------------------- © Б.Н. Заровняев, Г.В. Шубин, И.Н. Гоголев,
А.Д. Андросов, А.Н. Акишев, А.Г. Журавлев,
2011
УДК 622.831
Б.Н. Заровняев, Г.В. Шубин, И.Н. Гоголев,
А.Д. Андросов, А.Н. Акишев, А.Г. Журавлев
НОВЫЕ СПОСОБЫ И МЕТОДЫ ВЕДЕНИЯ ГОРНЫХ РАБОТ НА ГЛУБОКИХ АЛМАЗОДОБЫВАЮЩИХ КАРЬЕРАХ*
Предложена технология ведения горных работ на нижних горизонтах глубоких карьеров углубочно-горнотранспортным комплексом в составе гусеничного самосвала и специализированного экскаватора. В изменяющихся горно-геологических, технологических и экономических условиях разработки кимберлитовых месторождений становится актуальным поиск новых подходов, нетрадиционных технологических и организационных решений.
Ключевые слова: карьер, глубокие горизонты, углубочный комплекс, откосы уступов, бермы бортов, рабочая зона, внутреннее отвалообразование, прибортовая зона.
~ЖЪ настоящее время большинство рудных карьеров достигли значительных размеров в плане и по глубине, однако возможности их дальнейшей эксплуатации еще не исчерпаны. Следует отметить, что последующие углубления карьеров связаны со значительными затратами, снижение которых возможно на основе совершенствования конструкции и технологии отстройки бортов карьера с постановкой уступов в предельное положение, а также максимального использования карьерного пространства под внутренние отвалы. В изменяющихся горно-геологических, технологических и экономических условиях разработки кимберлитовых месторождений требуются поиск новых подходов, нетрадиционных технологических и организационных решений.
В этом направлении одним из путей
снижения затрат на разработку месторождений вредного воздействия на окружающую среду является увеличение угла откоса борта карьера в зоне доработки с применением специальных методов укрепления откосов.
В самом общем виде закономерности увеличения угла наклона борта в зоне доработки утах можно выразить в виде следующей функции: у = А((h ,а ,п ,ш ),
/ тах1_I у’ сг ’ сг ' ’
где \ - высота уступа, м; ау - угол откоса уступа, град; п^ - количество берм безопасности, шт; ша - ширина бермы безопасности, м;
То есть функция утах является многофакторной и достижение максимального ее значения зависит от комплексного учета перечисленных параметров. Имеются размытые пути технической
*Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки РФ в рамках комплексного проекта № 2010-21801-001 по созданию высокотехнологичного производства, выполняемого с участием российского высшего учебного заведения.
реализации достигаемой цели.
Рис. 1. Варианты конструкций предохранительных берм безопасности: а - наклоненная берма; б - берма с защитным валом; в - берма с бордюрным выступом и улавливающей траншеей; г - искусственная предохранительная берма из передвижных секций
На алмазодобывающих карьерах значительные резервы в повышении углов откосов постоянных бортов можно реализовать путем перехода на вертикальные сдвоенные или строенные уступы [1] и сооружения уступов выпуклоломаного профиля [2]. Это означает, что сложная задача формирования уступов погашения предполагает разработки и внедрения нетрадиционных технологических решений. В конечном итоге, проблема оптимизации углов наклона бортов карьера направлена на снижение себестоимости добываемой руды и продлении срока эксплуатации месторождения. При этом на передний план выдвигается наиболее трудоемкая задача геомеханического обоснования возможностей реализации резерва за-паса устойчивости бортов карьеров в скальных породах на основе изучения иерархиче-ски-блочной структуры строения массива.
Устойчивое состояние борта обыч-но достигается уменьшением высоты и крутизны откоса уступа погашения, укреплением природного массива инженерными методами или искусственным увеличением прочности пород. Укрепление массивов инженерными методами чаще применяют для постановки бортов в предельное положение.
В течение длительного периода для глубоких алмазодобывающих карьеров разрабатывались различные варианты их доработки с применением наклонных стволов и анкерным креплением крутых откосов, льдопородных целиков и внутренним отвалообразованием. При этом использовались различные конструкции
Рис. 2. Схема отработки горизонтов карьера комбинацией горизонтальных и наклонных уступов: 1 - наклонная берма безопасности; 2 - наклонные уступы; 3 - горизонтальные уступы; 4, 5 -экскаваторы, соответственно на наклонной и горизонтальной площадке уступов
предохранительных берм безопасности: наклонные бермы безопасности, бермы с защитным валом, бермы с бордюрным выступом и улавливающей траншеей, искусственные предохранительные бермы в виде отдельных передвижных секций, которые защищают горнотранспортное оборудование и людей от случайно падающих предметов (камней). Передвижные секции сооружают по всему периметру горизонта под откосами высоких уступов. На рис. 1 приведены конструкции различных вариантов предохранительных берм применительно к условиям криолитозоны алмазодобывающих карьеров. На данные новые технологии получены а.с. № 289927 СССР и пат. № 2233982 РФ.
В принципах разработанных технологий (пат. № 2233982) предполагается отработку горизонтов производить уступами с горизонтальными и наклонными площадками, причем центральную часть карьера отрабатывают горизонтальными, а периферийные участки, расположенные в прибортовой зоне карьера - наклонными площадками. Основными преимуществами такой технологической схемы является безопасность работ под откосами высоких ус-
тупов, улучшение условии осушаемости рудных блоков при отработке обводненных участков месторождения и исключение горноподготовительных работ по вскрытию глубоких горизонтов карьера (рис. 2).
Технология и техника добычи алмаза в АК «АЛРОСА» совершенствовались в течение длительного периода. В связи с достижением больших глубин открытых работ, усложнением горно-
технологических условий разработки и других факторов наибольший интерес вызвали вопросы доработки карьеров с применением новых горнотранспортных комплексов. Авторы предлагают принципиально новый тип углубочно горнотранспортного комплекса в составе гусеничного самосвала и специализированного экскаватора. Такой транспорт позволит преодолеть крутые подъемы на борту карьера при отработке глубоких горизонтов, а применение специализированного экскаватора с повышенным усилением резания значительно уменьшит размеры рабочих площадок в условиях стесненной рабочей зоны.
Для стабильного развития алмазодобывающей промышленности необходимо постоянно восполнять минерально-
сырьевые запасы месторождений АК «АЛРОСА». В этом направлении возникла необходимость освоения малообъемных кимберлитовых трубок и запасов месторождений алмазов, залегающих под объектами в виде целиков. Разработанные новые способы и техника позволяют эффективно и безопасно осваивать данные труднодоступные запасы в режиме энергосберегающих технологий [3,4].
На сегодня, достижения отечественных ученых в области развития лазерных технологий позволили использовать их для щадящего разрушения кимберлитов. Лазерный нагрев, например, при дроблении негабарита кимберлита исключает разлет кусков, не приводит к термоупругим напряжениям внутри массива негабарита, низкие климатические температуры не только не препятствуют, но даже способствуют обеспечению щадящих режимов для алмазов ювелирного качества, а также становится возможным экспресс-анализ ал-мазоносности рассматриваемого участка кимберлитовой трубки. Разработчиками создано уникальное техническое решение по использованию лазерной технологической установки (ЛТУ) в добычной зоне кимберлитово-го карьера [5]. Выполненные расчеты подтверждают возможность эффективной эксплуатации ЛТУ в экстремальных климатических условиях Севера.
На экологическую ситуацию в регионах ведения горных работ влияют вредные выбросы из карьеров. Одним из основных загрязнителей окружающей среды являются рассолонасыщенные породы, вывозимые из карьера и складируемые во внешних отвалах. Серово-
дород, содержащийся в породах, загрязняет воздушный бассейн, нанося вред живой природе. Сероводородонасыщенные рассолы стекая с горных пород попадают в водную среду, загрязняя речную сеть, например реку Вилюй. Вредные выбросы также испускают обогатительные фабрики. В настоящее время для захоронения вредных отходов данных производств используются открытые пространства природной среды, нанося огромный вред окружающей природе, растительному и животному миру (людям, рыбе и т.д.). Создано новое техническое решение по утилизации вредных отходов горнодобывающих производств [6]. Экологически безопасный отвал представляет своеобразный могильник, создаваемый по определенной технологии. Для уничтожения вредных запасов в техническом решении использованы природные цеолиты. Отсыпка ярусов отвала выполняется по установленной технологической схеме с покрытием их откосов различными глинистыми породами. Экологически безопасный отвал не выделяет запахи, не загрязняет природную среду, не требует значительных капитальных вложений и отличается простотой в исполнении. Данная разработка также найдет применение при захоронении мусора и городских отходов вредных производств. В целом для эффективной реализации новых технологических решений на алмазодобывающих пред-приятиях необходимы совместные усилия ученых, проектировщиков и производственников, которые позволяют целенаправленно проводить инновационную политику в АК «АЛРОСА» на длительный период ее развития.
1. Власов В.М., Андросов А.Д. Технологии открытой добычи алмаза в криолитозо-не/Отв. ред. О.Н.Слепцов - Якутск: Изд-во ЯНЦ СО РАН, 2007. - 388 с.
2. Александров И.Н. Создание безопасных условий отработки сверхглубоких карьеров Якутии: (на примере доработки карьера трубки «Удачная»)/ И.Н. Александров, А.Н. Шмырко, Г.В. Шубин, Д.И. Кирюшин - Новосибирск: Наука, 2005. - 180 с.
3. Решение о выдаче патента на изобретение по заявке № 2008116900/ 03 от 25.02.2011. Способ разработки малых ким-берлитовых трубок/Е.Г. Егоров, А.Д. Андросов, Ю.Г. Данилов, А.А. Андросов.
4. Тогилин В.И. Энергосберегающие технологии разработки малых кимберлитовых трубок//Проблемы и пути эффективной отработки алмазоносных месторождений: Матер. междунар. научно-практ. конф. - Мирный, 2011. - С. 201.
5. Пат. 2387835 РФ, МПК Е 21с 37/16. Способ вторичного дробления кимберли-тов/О.Н. Слепцов, А.Д. Андросов, А.Н. Громов, М.П. Лебедев, А.А. Андросов - Опубл. В БИ - 2010. - № 12.
6. Пат. 2310076 РФ МПК Е 21 с 41/26. Способ экологически безопасного отвалообра-зования/А.Д. Андросов, Б.С. Ягнышев, М.В. Ганченко, В.Е. Михайлов, А.А. Андросов, Н.В. Матус - Опубл. В БИ. - 2007. -№31. IIIК!3
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ ---------------------------------------------------------
Заровняев Борис Николаевич - доктор технических наук, профессор, декан Горного факультета, Северо-Восточный федеральный университет; [email protected],
Шубин Григорий Владимирович - кандидат технических наук, доцент, заведующий кафедрой открытых горных работ Горного факультета, Северо-Восточный федеральный университет,
Гоголев И.Н. - инженер, Северо-Восточный федеральный университет,
Андросов А.Д. - доктор технических наук, профессор, главный научный сотрудник, Институт региональной экономики Севера,
Акишев Александр Николаевич - кандидат технических наук, начальник комплексного отдела открытых горных работ, институт «Якунипроалмаз» АК АЛРОСА; [email protected],
Журавлев Артем Геннадьевич - кандидат технических наук, заведующий лабораторией открытых горных работ, Институт горного дела УРО РАН, [email protected]
----------------------------------- ДИССЕРТАЦИИ
ТЕКУЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ О ЗАЩИТАХ ДИССЕРТАЦИЙ ПО ГОРНОМУ ДЕЛУ И СМЕЖНЫМ ВОПРОСАМ
Автор | Название работы \ | Специальность \ | Ученая степень
ТВЕРСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
МОРОЗИХИНА Ирина Константиновна Влияние засоренности трансмиссионного масла на износ и долговечность зубчатых колёс силовых передач торфяных машин 05.05.06 к.т.н.
