CC BY
35
ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ РАБОЧИХ ЗОН КАРЬЕРОВ НА ЭТАПАХ ИХ РАЗВИТИЯ ПРИ РАЗРАБОТКЕ СБЛИЖЕННЫХ КИМБЕРЛИТОВЫХ ТРУБОК
В данной статье рассмотрены вопросы, связанные с технологическими особенностями формирования рабочих зон соседних карьеров на этапах их развития при разработке сближенных кимберлитовых трубок. Ключевые слова: этапная разработка, сближенные кимберлитовые трубки.
Как известно коренные месторождения алмазов, зачастую, представлены группой трубок взрыва. При этом могут быть ситуации, когда несколько рудных тел находятся относительно близко друг от друга, т.е. являются сближенными [1].
Под сближенными кимберлитовыми трубками мы понимаем такое их расположение, когда на начальном этапе их разработка ведется самостоятельными карьерами (участками), имеющими независимые друг от друга схемы вскрытия рабочих горизонтов и изолированные карьерные пространства. Но затем, по мере понижения горных работ, на определенном этапе происходит объединение карьерных пространств вначале на верхних горизонтах, а затем и на более глубоких. При этом отдельные схемы вскрытия по каждому карьеру трансформируются в единую систему вскрывающих выработок.
К таким месторождениям можно отнести месторождение алмазов имени М.В. Ломоносова, в состав которого числе прочих входят несколько сближенных кимберлитовых трубок. Это трубки Архангельская, Карпинского-1 и Карпинского-2 [2].
Одной из особенностей отработки таких сближенных ким-берлитовых трубок является наличие участка совмещения карьерных пространств, объем вскрышных пород которого, в принципе, относятся как к одному, так и к другому карьеру. Управляя распределением этого объема можно влиять на режим горных работ и главные параметры соседних карьеров [3]. Кото-
рые, в свою очередь, как и распределение этого объема, зависят от параметров рабочих зон на этапах развития этих карьеров.
Как известно, при определении предельной глубины карьера точки, задающие положение нерабочих бортов, находятся исходя из размеров карьера по поверхности, которые зависят от угла откоса рабочего борта на этапе начала погашения горных работ. Чем дальше удалены эти точки друг от друга, тем на большей глубине происходит пересечение проектных линий, ограничивающих предельный контур карьера (рис. 1).
На рисунке изображено два конечных контура карьера (1,2). В обоих случаях размер карьера по поверхности определялся исходя из параметров этапа, при отработке которого достигается предельное значение текущего коэффициента вскрыши. Но в первом случае угол откоса рабочего борта имеет меньшее значение, нежели во втором (а1<а2). Следовательно достигаются большие размеры карьера по поверхности (Л1Б1>Л2Б2) и соответственно большая предельная глубина карьера (Ик1>Ик2). Как видно из рисунка, в случае с более крутым углом откоса борта этапа, в разработку вовлекается значительно меньшие запасы полезного ископаемого. При этом основной объем горных работ реализуется в заключительный период существования карьера, а график режима горных работ имеет возрастающий
А1 А2 В2 В1
Рис. 1. Схема определения предельной глубины карьера:
1, 2 — конечный контур первоочередного карьера, при пологих (а1) и крутых (а2) углах рабочих бортов соответственно; 3 — запасы полезного ископаемого, дополнительно вовлекаемые в разработку при пологих углах откоса рабочих бортов на этапе; 4 — участок совмещения карьерных пространств; 5, 6 — конечный контур карьера второй трубки при а1 и а2 соответственно; Л1Б1, Л2Б2 — размер карьера по поверхности при а1 и а2 соответственно; ИК1, ИК2 — предельная (проектная) глубина первоочередного карьера при а1 и а2 соответственно
вид (I, рис. 2). При пологих углах наоборот основной объем горных работ приходится на первые этапы разработки карьера, а график режима горных работ, после непродолжительного роста имеет убывающий вид (II, рис. 2).
Однако большой объем горностроительных работ снижает инвестиционную привлекательность таких проектов, что особо актуально при разработке месторождений алмазов, представленных сближенными кимберлитовыми трубками. Так как на практике сначала в эксплуатацию вводят один карьер, разрабатывающий более «богатую» залежь, а затем на определенном этапе вводят соседний карьер, разрабатывающий менее «богатую» залежь. Это позволяет распределить во времени капиталовложения, требуемые на вскрытие всего месторождения, а также при строительстве второго карьера использовать средства, полученные от разработки первоочередного карьера. Однако в начальный период его разработки остается проблема относительно большой «нагрузки» на первоочередной карьер, что обусловлено формированием его рабочей зоны пологими углами (рис. 3).
В ходе наших исследований было установлено, что решить данную проблему можно, если после отработки перового этапа с крутыми бортами вести их выполаживание вплоть до этапа начала погашения горных работ. При этом в разработку вовлекаются запасы полезного ископаемого соизмеримые по объему с запасами при отработке карьера с пологими рабочими бортами. Срок окупаемости таких проектов сопоставим со сроком окупаемости проектов отработки карьера крутыми рабочими бортами (рис. 4).
Рис. 2. Графики режима горных работ:
I, II — для варианта с пологим и крутыми углами откоса рабочих бортов карьера соответственно; кПР — предельный коэффициент вскрыши
Рис. 3. График изменения объема горностроительных работ, в зависимости от угла откоса рабочего борта карьера
откоса рабочего борта карьера на этапе начала погашения горных работ
Как видно из рисунка, используя данный подход, срок окупаемости проекта можно сократить с 14 лет для варианта, когда разработка ведется изначально пологими углами (аР = 7°) до 10 лет. При этом на сегодняшний день проект считается инвестиционно привлекательным, если срок окупаемости капиталовложений составляет порядка 4 — 6 лет. Данный срок окупаемости достигается при выполаживании угла откоса рабочего борта первоочередного карьера до аР = 10°.
Что касается режима горных работ, то изменения, обусловленные меняющимися параметрами рабочей зоны, будут наблюдаться только до этапа начала погашения горных работ (4 этап, рис. 5).
Необходимо отметить, что с технологической точки зрения выполаживание крутого угла откоса рабочего борта позволяет вести горные работы в более комфортных (не стесненных) условиях, так как одним из методов управления этим углом является увеличение ширины рабочих и транспортных площадок и берм безопасности. При этом шаг выполаживания зависит от мощности каждого этапа и, следовательно, достаточно велик, достигая 5° — 10° на каждые 50 метров глубины.
Для второго карьера, который вводят в эксплуатацию с некоторым отставанием от первоочередного карьера все выше сказанное также актуально. Однако использовании в начальный период его разработки крутых углов откоса борта карьера не столь значимо, как для первоочередного карьера, так как финансирование строительства второго карьера возможно за счет прибыли получаемой от опережающей разработки соседней залежи.
Подытоживая сказанное надо отметить, что использование крутого рабочего борта при разработке первоочреденого карьера, с последующим его выполаживанием, помимо вовлечения в разработку значительных объемов полезного ископаемого с сохранением инвестиционной привлекательности проекта, позволяет ускорить отработку объема вскрышных пород, сосредоточенных в границах участка совмещения контуров соседних карьеров. Это позволяет в начальный период разработки второго карьера снизить значения среднего и текущих коэффициентов вскрыши, что значительно повышает рентабельность его отработки.
Рис. 5. График изменения объемов вскрышных работ на этапах развития первоочередного карьера
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Коваленко В.С., Иванов Е.Д. Управление режимом горных работ при отработке сближенных кимберлитовых трубок. // Вестник АГТУ — Архангельск: АГТУ, 2008. — С. 78—83.
2. Иванов Е.Д., Коваленко В.С., Ивко В.Р. Исследование режима горных работ и главных параметров карьеров при отработке сближенных кимберлитовых трубок месторождения алмазов имени М.В. Ломоносова. // Сборник научных трудов — выпуск 83. Архангельск: С(А)ФУ, 2010. — С. 216 — 221.
3. Иванов Е.Д., Коваленко В. С. Управление режимом горных работ и главными параметрами карьера при отработке сближенных кимберлитовых трубок месторождений алмазов. // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2010. — №5. -С. 224 — 230.
СОДЕРЖАНИЕ
Пастихин Д.В., Аникин К.В., Толипов Н. У.
РАЦИОНАЛЬНАЯ КОНСТРУКЦИЯ РАБОЧЕГО БОРТА ГЛУБОКИХ КАРЬЕРОВ ПРИ ПРИМЕНЕНИИ ЭКСКАВАТОРНОАВТОМОБИЛЬНОГО КОМПЛЕКСА ОБОРУДОВАНИЯ..............3
Толипов Н. У.
МЕТОДИКА ОБОСНОВАНИЯ РАЦИОНАЛЬНОЙ КОНСТРУКЦИИ РАБОЧЕГО БОРТА ГЛУБОКИХ КАРЬЕРОВ......11
Иванов Е.Д.
ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ РАБОЧИХ ЗОН КАРЬЕРОВ НА ЭТАПАХ ИХ РАЗВИТИЯ ПРИ РАЗРАБОТКЕ СБЛИЖЕННЫХ КИМБЕРЛИТОВЫХ ТРУБОК..............................16
CONTENT
Pastikhin D.V., Anikin K.V., Tolipov N.U.
RATIONAL CONSTRUCTION OF THE MINING FLANK OF DIP
COAL OPEN-PITS IN TRUCK AND SHOVEL OPERATIONS.................3
Examples are given and the research’s results of investigation of influence of the open-pit’s working flange on truck and shovel operations productivity are provided. Key words: open-pit, working flange construction, mining site, truck and shovel operations, shovel productivity.
