CC BY
39
РАЗРАБОТКА ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ
УДК 622. 272
Калмыков В.Н., Мещеряков Э.Ю., Волков П.В.
ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ГЕОТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО МОДУЛЯ «ОЧИСТНЫЕ РАБОТЫ» ПРИ ОСВОЕНИИ ЗАПАСОВ В ПРИКОНТУРНЫХ ЗОНАХ КАРЬЕРОВ*
Перспективной тенденцией развития теории проектирования горнотехнических систем является разработка типовых технических решений в виде законченных циклов технологических процессов и операций по осуществлению того или иного этапа комплексного освоения участка месторождения - так называемых геотехнологических модулей, которые при соответствующей адаптации к конкретным условиям могут быть использованы при составлении проектов горных работ [1].
Геотехнологический модуль - это относительно самостоятельный и замкнутый элемент горнотехни-ческойсистемы, который находится в непосредственной взаимосвязи с другими элементами (гео-
технологическими модулями) системы. При необходимости он может бытьизъят из горнотехнической системы, модернизирован, а в отдельных случаях исключен, либо заменен новым модулем, выполняющим аналогичные функции [2].
В настоящей работе для обоснования выемки запасов в приконтурной зоне были приняты в качестве базовых традиционные макромодули «эксплуатационные горные работы», представленные в структуре горнотехнических систем по освоению месторождений открытым (рис. 1) и подземным (рис. 2) способами, а также были обозначены модули, которые связаны с ними и оказывают на них существенное влияние.
ОТКРЫТЫЕ ГОРНЫЕ РАБОТЫ
о & вскрытие месторождения или его Эксплуатационные горные Воспроизводство
(В - отдельных участков работы (очистные) георесурсов
монтаж ЛЭП и распределительных устройств
монтаж водоотливных установок и осушение
орошение дорог и забоев
проходка и очистка водоотводных канав
зачистка подъездов к забоям, выравнивание подошвы уступа
доставка ГСМ, ВМи др. материалов
Рис. 1. Структура горнотехнической системы при освоении месторождения открытым способом
Работа выполнена в рамках ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России», госконтракт№ 02.740.11.0038
Подземные горные раооты
= 2
I £
В с
Подготовка месторождения к очистной выемке
н,
к Я 5
Ч и -
11
5 в
11 §. I
Вентиляция Обеспечение Ремонтные Монтажные
рудника энергией раооты раооты
Рис. 2. Структура горнотехнической системы при
Согласно структурным схемам горнотехнических систем по освоению месторождений общепринятое понятие «система разработки» представляет собой совокупность геотехнологических модулей «подготовительных работ» и «очистной выемки», проводимых на участке недр, оформляемом в виде определенной горной конструкции.
В настоящее время детально проработаны геотехно-логические модули эксплуатационных открытых и подземных горных работ, достаточно надежно определены их параметры. Поэтому для конкретных участков при-контурных запасов возможно провести выбор типовых геотехнологических модулей открытых и подземных горных работ, обозначить для каждого модуля входные и выходные параметры. Что же касается открытоподземных работ, основанных на сочетании элементов макромодулей открытых и подземных работ, то использование имеющихся геотехнологических модулей
Геотехнологическии модуль открытых горных работ (очистные работы)
освоении месторождения подземным способом
для приконтурных запасов, характеризующихся специфическими морфологическими, геомеханическими и технологическими особенностями, их простым сложением не представляется возможным. Такие геотех-нологические модули могут быть сформированы путем комбинирования и модернизации существующих модулей, таких как «подготовка горных пород к выемке», «выемочно-погрузочные работы», «управление горным давлением», «транспортирование вскрышных пород и рудной массы» (рис. 3).
Для параметризации геотехнологического модуля «Очистные работы» выделяются характерные элементарные участки в приконтурной зоне в бортах и дне карьеров со сходными горно-геологическими условиями и геометрическими параметрами: пластообразные и выклинивающиеся (рис. 4, а), локальные зоны с выходом в карьер (рис. 4, в), локальные участки без выхода в карьер (рис. 4, б, г).
Геотехнологическии модуль открыто-подземных горных работ (очистные работы)
Геотехнологическии модуль подземных горных работ (очистные работы)
1Х7.3ЛШ5) 1Х2МШ(5) 1.Г7.3.3Ж15
1Х.27.3ЛМ.5
Г
1.Г7.3ЛМ.5
1Х.27ЛШ15)
а
Е
проведение нарезных отбойка руды, выпуск, погрузка, управление состоянием
оабот в блоках, панелях подготовка к погрузке доставка рудной массы массива
г ? ж #
Рис. 3. Структура макромодуля и геотехнологических модулей
С =
Рис. 4. Морфологические типы запасов (элементарные участки): а- пластообразные и выклинивающиеся участки залежи с выходом на контур борта; б - тоже без выхода на контур борта; в - локальные участки залежи с выходом на контур борта; г - тоже без выхода на контур борта
Для каждого типа запасов подбирается наиболее подходящий модуль открыто-подземных горных работ, который обеспечит полноту извлечения представленных участков. Так, для пластообразных, выклинивающихся и локальных участков залежи с выходом на контур борта возможными к применению являются следующие разработанные модули: А, Б, В, Г, Д, Е. Для запасов без выхода на контур карьера не представляется возможным задействовать варианты, сочетающие в себе модули открытых горных работ «подготовка горных пород к выемке» и «выемочно-погрузочные работы», поэтому варианты сочетания модулей Д, использующие карьерное пространство для транспортирования горной массы, являются наиболее предпочтительными [3].
Следующим этапом в обосновании параметров модулей «Очистные работы» или «Система разработки» является создание базы исходной информации, которая включает данные о горно-геологических и горнотехнических условиях выемки приконтурных запасов, современных технологических схемах, оборудовании, параметрах, используемых для расчета сравнительных показателей.
Для получения интегральных экономических пока -зателей прорабатывается математическая модель, целью которой является минимизация затрат или максимизация прибыли [4]. В общем виде математическая модель расчета прибыли и себестоимости 1 т погашаемых запасов может быть представлена выражением:
П, = Циш. -Ё ^ тах;
V
-> тт,
(2)
где ЦизВ - извлекаемая ценность 1 т погашенных запасов, руб./т; ^ С^ - удельные затраты на добычу и
переработку, руб./т.
Извлекаемая ценность 1 т погашенных запасов
Цизв] —Ц’^’КД’805,
где Ц - цена полезного компонента, руб./т; а - содержание или приведенное содержание полезного компонента в балансовых запасах, %; Кд - коэффициент добычи, дол. ед.; П - коэффициент потерь при добыче, дол. ед.; Р - коэффициент разубожива-ния при добыче, дол. ед.; 8об - коэффициент извлечения при обогащении, дол. ед.; - суммарные
удельные затраты на добычу и обогащение 1 т руды, руб./т.
Удельные затраты
ХС-СП0ДГ (Сп^ Сотб) + Св_п (Св?пд)+ Стр0(СтрП) + +Сугд0(Сугдп)+С0ТВ+Свен +Спод,
(3)
(1)
где Сподг ?СПНр, С0Тб, Св_п ?СВ П д, СТр0, СТрП, СуГД , СуГД , С0тв, Свен, Спод - соответственно удельные затраты на: подготовку горных пород к выемке, подготовительно-нарезные работы в блоке, отбойку, выемочно-погрузочные работы, выпуск, погрузку и доставку до рудоспуска, транспортирование при открытых горных работах, то же при подземных горных работах, управление горным давлением при открытых горных работах, то же при подземных горных работах, отвалообразование, вентиляцию блоков, подъем рудной массы, руб./т.
В связи с тем, что проектные контуры карьеров, как правило, были определены задолго до конца его отработки, а техника и технология горных работ со временем существенно усовершенствованы, представляется необходимым рассмотреть ВОЗМОЖНОСТЬ выемки части запасов открытым способом.
По результатам проведенных исследований был разработан алгоритм оптимизации геотехнологических модулей «Очистные работы» при освоении запасов в приконтурной зоне карьеров, который обеспечивает выбор рационального варианта, а также позволяет наметить пути его совершенствования (рис. 5).
Таким образом, модульный подход применительно к отработке запасов в приконтурной зоне позволяет рационализировать горнотехническую систему и оптимизировать ее параметры, определить пути модернизации и, как результат, изменить конфигурацию и параметры всей горнотехнической системы в соответствии с целевыми функциями на основе совершенствования элементарного модуля «Очистные работы».
Рис. 5. Алгоритм оптимизации элементарного модуля «Очистные работы»
Список литературы
1. Каплунов Д.Р., Рыльникова М.В., Калмыков В.Н. Научно-методическое обоснование модульного принципа проектирования горнотехнических систем // Недропользование XXI век. 2009. №5. С. 74-78.
2. Рыльникова М.В., Калмыков В.Н. Перспективы модульного проектирования комбинированной геотехнологией // Комбинированная геотехнология: теория и практика реализации полного цикла комплексного освоения недр: материалы междунар. науч.- техн. конференции. Магнитогорск, 2011. С. 7-10.
3. Гибадуллин З.Р., Волков П.В. Методика оценки вариантов перемещения руды при отработке приконтурных запасов // Вестник МГТУ им. Г.И. Носова. 2009. №3. С. 11-13.
4. Калмыков В.Н., Григорьев В.В., Волков П.В. Изыскание вариантов систем разработки для выемки прибортовых запасов при комбинированной геотехнологии // Вестник МГТУ им. Г.И. Носова. 2010. №1. С. 17-22.
Bibliography
1. D.R. Kaplunov, M.V.Rylnikova, V.N.Kalmykov. Scientifically - methodical substantiation of a modular principle of designing of mining systems. -Nedropolzovanie the XXI-st century, №5, 2009 r, p. 74-78.
2. M.V.Rylnikova, V.N.Kalmykov, Prospects of modular designing by the combined geotechnology. - the combined geotechnology: the theory and practice of realization of a full cycle of complex development of bowels: materials of international scientifically - technical conference. Magnitogorsk, 2011. P. 7-10.
3. Gibadullin Z.R., Volkov P.V.Metodika's Wolves of an estimation of variants of moving of ore at working off in border stocks, MGTU Bulletin. - Magnitogorsk: GOU HPE «Magnitogorsk state university». 2009. №3. P. 11-13.
4. V.N.Kalmykov, Grigoriev V. V, Volkov P.V. Looking up wolves of variants of systems of working out for dredging border stocks at the combined geotechnology. MGTU bulletin. - Magnitogorsk: GOU HPE «Magnitogorsk state university», №1, 2010. P. 17-22.
