Обоснование параметров горнотехнических сооружений при вовлечении в эксплуатацию запасов временно нерабочей зоны рабочего борта карьера (сдвоенных, строенных добычных уступов) (на примере Новороссийского месторождения мергеля) Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

© М.А. Земляной, Ю.И. Разоренов, 2011

УДК 622.441.68

М.А. Земляной, Ю.И. Разоренов

ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ГОРНОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ ПРИ ВОВЛЕЧЕНИИ В ЭКСПЛУА ТАЦИЮ ЗАПАСОВ ВРЕМЕННО НЕРАБОЧЕЙ ЗОНЫ РАБОЧЕГО БОРТА КАРЬЕРА (СДВОЕННЫХ, СТРОЕННЫХ ДОБЫЧНЫХ УСТУПОВ)

(на примере Новороссийского месторождения мергеля)

Выполнено обоснование параметров горнотехнических сооружений при вовлечении в эксплуатацию добычных уступов временно нерабочей зоны карьера в условиях сдвоения или строения последних. Работа выполнялась в рамках проектирования горнотехнических систем на стыке сочетания подземной и открытой геотехнологии при отработке полезного ископаемого для производства цемента (На примере Новороссийского месторождения мергеля).

Ключевые слова: карьер, минеральное сырье, горнотехнические сооружения, запасы мергеля.

Существующая схема отработки запасов минерального сырья после реконструкции карьера ц/з «Красный пролетарий» комбината ОАО «Новоросцемент» определяет отработку нагорного месторождения посредством создание грузо-транспортной связи с запасами, расположенными на вершине горы. Отработка вскрытых запасов предусматривает проведение разрезной траншеи и отработку в нисходящем порядке. Сырье транспортируется до рудоспусков и гравитационным транспортом подается в штольни, расположенные на нижних горизонтах. Далее автотранспортом доставляется до дробильной установки автосамосвалами БелАЗ-540А.

Необходимость в реконструкции карьера определила экономическая ситуация в стране, увеличение производственной мощности карьера и цементного завода, а также принятая на тот момент технологическая схема отработки запасов. Существовавшая схема отработки запасов привела к созда-

нию временно нерабочего борта карьера при сегодняшних условиях добычи мергеля.

Отработка запасов мергеля находится в тесной взаимосвязи с заданными параметрами цементным заводом по добываемому сырью и колебания состава корректируются минеральными добавками, увеличивая себестоимость цемента. В результате такой взаимосвязи отрабатываются запасы «высоких», «нату-ралов» и «низких» мергелей в пропорции 4 : 1 соответственно. Мергели условно подразделяются на виды в зависимости от содержания СаСО3.

«Низкие» мергели залегают в нижней части месторождения и доступ к ним существенно ограничен. Существующий вариант технологической схемы отработки запасов имеет существенный недостаток в плане вовлечения в разработку необходимого количества запасов нижних горизонтов («низких» мергелей) рис.1.

Рис. 1. Существующая схема отработки запасов мергеля, при которой произошло создание временной нерабочей зоны в рабочем борту карьера

Рис. 2. Новый вариант технологической схемы вскрытия и подготовки запасов «низких» мергелей при вовлечении в эксплуатацию временно неработающих добычных уступов с Гор. +495 по Гор. +375

Рис. 3. Разрез по линии А-А: а - угол добычного уступа, град.; в - угол падения тел полезного ископаемого, град.; Ь - ширина транспортной бермы, м; Ь’ - ширина транспортной бермы после отработки мергеля при новом варианте вскрытия и подготовки запасов, м; Lшт - длина штольни, м; ^ - высота добычного уступа, м; Вр - ширина рабочей площадки после отработки запасов при новом варианте вскрытия и отработки запасов, м

Разработанный новый вариант способа вскрытия и подготовки запасов к выемке позволяет обеспечить доступ к нижним горизонтам для отработки труднодоступных запасов, вовлечь в экс-плуатацию добычные уступы временно неработающей зоны карьера рис. 2.

На разрезе по линии А-А рис. 3 можно видеть как происходит формирование рабочих площадок для размещения горнодобывающего оборудования. Изменяя длину штолен, появляется возможность регулировать рабочий угол откоса борта карьера, временно находящегося в нерабочей зоне карьера, а также ширину ра-

Рис. 4. Схема для определения параметров длины штольни для образования рабочей площадки под размещение горнодобывающего оборудования

бочих площадок до проектных параметров.

На рис. 4. представлена схема для расчета параметров нового варианта вскрытия и подготовки запасов при помощи штолен. Схема представлена в виде разреза по линии А-А рис.2.

Для создания рабочей площадки в нашем случае на гор. +475.00 проводится штольня, длина которой определяется по формуле, м

L = В + Н • Мрф -

шт р.п. г.у. <-> т

п -1

-Х(к+ ь х

г=1

где Вр.п. - расчетная ширина рабочей площадки, м; Нг.у. - суммарная высота добычных уступов, вмещающих штольни п-1 (с гор.+415.00 до гор.+475.00), м; ф - угол погашения запасов в нерабочей зоне карьера, град.; п - количество добычных уступов, вмещающих штольни, шт.; у - угол ь го добычного уступа, град.; Ь - ширина транспортной или предохранительной бермы, м.

При параллельном создании рабочей площадки на гор.+415.00 длина штольни на гор.+475.00 определится из следующего выражения, м

п-1 п-1

L = V (к. • с^а. + Ь ) + ^ В , -

шт V . о г г / р.п.к

I=1 к=1

п -1

-Е (кг • С^У1 + Ь )

г =1

где Вр.пк - расчетная ширина рабочей площадки на к-ом горизонте (+415.00), м.

Анализ проведенных расчетов показал, что изменяя параметры подготовительных выработок, имеется возможность включать в эксплуатацию нерабочие добычные уступы. При новом варианте технологической схемы вскрытия запасов происходит сочетание подземной и открытой геотехнологии, что приводит к более полному и комплексному освоению месторождения.

1. Каплунов Д.Р., Юков В.А. Геотехнология перехода от открытых к подземным горным работам: Учебное пособие. - Издательство «Г орная книга», 2007. - 267 с.: ил.

2. Казикаев Д.М. Комбинированная разработка месторождений: Учебник для вузов. -М.: Издательство Московского государственного горного университета, Издательство «Г орная книга», 2008. - 360 с.

3. Гитис Л.Х. Статистическая классификация и кластерный анализ. - М.: Издательство Московского государственного горного университета, 2003. - 157 с.: ил.

4. Казикаев Д.М. Геомеханика подземной разработки руд: Учебник для вузов. - М.: Издательство Московского государственного горного университета, 2005. - 542 с.: ил. Н!ГД=1

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ ------------------------------------------------------------------------

Земляной Михаил Александрович - кандидат технических наук, докторант,

Разоренов Юрий Иванович - профессор, доктор технических наук, проректор по воспитательной работе, [email protected].

Южно-Российский государственный университет (Новочеркасский политехнический институт), кафедра подземной разработки месторождений полезных ископаемых,