CC BY
26
- © Б.Р. Ракишев, С.К. Молдабаев, 2015
УДК 622.271
Б.Р. Ракишев, С.К. Молдабаев
ОБОСНОВАНИЕ ПОРЯДКА ФОРМИРОВАНИЯ
РАБОЧИХ ЗОН НА ГЛУБОКИХ КАРЬЕРАХ
ПРИ ЭКСКАВАТОРНО-АВТОМОБИЛЬНЫХ КОМПЛЕКСАХ
Проведено исследование технологии горных работ с обеспечением равной длины фронта работ на всех уступах рабочих зон. В результате сопоставительного анализа обоснован выбор направления подвигания фронта работ уступов рабочих зон перпендикулярно направлению подвигания рабочих бортов технологических слоев. Контуры этапов отработки на продольном разрезе карьера охватывают несколько технологических слоев. На карьере второй очереди горные работы при этом ведутся по всей его глубине, что при двухбортовой поперечной подсистеме разработки обеспечивает максимальную производственную мощность на карьере второй очереди при наилучшем режиме горных работ. Доказано, что объемы добычи руды можно увеличить до 47% при сокращении объема разноса контуров карьера по максимуму в 2 раза.
Ключевые слова: карьер второй очереди, технологические слои, равная длина фронта работ уступов, поперечная двухбортовая система разработки, режим горных работ, производственная мощность.
Высокий спрос на бокситы, железную и медную руду инициировал скорейший ввод в эксплуатацию новых месторождений, таких как Актогайское меднопорфиритовое на востоке страны, Бозщакольское окисленных медных руд в Павлодарской области, Ломоносовское железорудных руд в Кустанайской области и ряда других. В ближайшее время в Казахстане будет построено 20 новых горно-металлургических предприятий.
В проектах разработки этих и эксплуатируемых месторождений акцент делается на использование мощных экс-каваторно-автомобильных комплексов. В КазНТУ им. К.И. Сатпаева разрабатываются технологии эффективного их применения с минимальным разносом бортов глубоких карьеров [1-7].
На основе инновационной двух-подуступной технологии с изменяющимися уровнями рабочих площадок [2] разработана технология отработки глубоких крутопадающих месторождений мощными экскаваторно-авто-
мобильными комплексами. За счет выбора направления подвигания фронта работ уступов рабочих зон перпендикулярно направлению под-вигания рабочих бортов технологических слоев обеспечивается равная длина фронта работ на всех уступах и крутые углы наклона бортов карьера с соблюдением требований промышленной безопасности. От границ карьера первой очереди вдоль длинной оси карьерного поля выделяются технологические слои одинаковой ширины, в которых одновременно ведутся горные работы по двухбортовой поперечной подсистеме разработки. Достижение равных грузопотоков уступов позволит использовать на каждом из них одинаковые по производительности экскаваторы, крутые рабочие борта - уменьшить текущие объемы вскрышных работ. В результате достигается наиболее экономичный режим горных работ и наибольшая производственная мощность на карьере второй очереди.
Рис. 1. Продольный разрез с контурами этапов отработки карьера второй очереди сопоставляемой двухподуступной технологии (вариант 1)
Рис. 2. Поперечный разрез N-N сопоставляемой технологии отработки карьера второй очереди
Карьер первой очереди
МАО
$атуяамие горны* 4
¿9.49 Ч 35.jP Ч 30,31 Ч 2122 Ч 50.Si.52.53 \ I1.i2.i3.il \ 32.53.3US Ч 23.2i.2B.2i
Рис. 3. Продольном разрез с очередностью и этапами отработки в технологических слоях карьера второй очереди по предлагаемой технологии ведения горных работ (вариант 2)
1 = 2000 м
-20* -«и -мЯ
-во У -гя>У
-КОЩ
-мо У -т | -2004
-710 У
-260 Я -260 У
-300 Я -320 У -НО*
.360 У -360 Я -«юи
Р-Р
В.! - 15ив м
I У. ? У. I
Л ' Ч ' Ч " ' ,1 > » 1
\ } ч * V * / 'у * * * ¿-Н'л*
УЛ/ Ч/
^ у Ч :
; \ ( \ з / ч 11 ? / 7 ,/ ?. </
1 <п ■
ш: 2 Ч 8 'У / 'У 4 Л > \ £ / £=3 1=2 Щ I! Ш ^ V ^ у. * \ 7 У, 1 / I 1 I! / & /с
/ ¿V5ЕА/ * Уц>
у5 у у. ^ > н ,/ у // и __и_1
I:
II
-л. у /^-г? / а -Ь 1 Ъ I 1г.
«5.5.-49°,
У. / Ч Ч " Ч " / 0 >' ^Т1
,\«Уч " У, И V ч / И / « / й / Л/ V Ц У 4 I 6 ! К 1"/,
бщ =39°
5:
Рис. 4. Поперечный разрез Р-Р предлагаемой технологии отработки карьера второй очереди
Обоснование разработанной технологии применения мощных экскава-торно-автомобильных комплексов на карьере второй очереди выполнено по следующим показателям: изменению текущего коэффициента вскрыши и производственной мощности по руде в календарные годы.
Сопоставлялись два варианта двухподуступной технологии отработки крутопадающей вытянутой залежи поперечными панелями:
• вариант 1 - без выделения технологических слоев при однобортовой подсистеме разработки (рис. 1 и 2);
• вариант 2 - с выделением технологических слоев по двухбортовой подсистеме разработки с обеспечением равной длины фронта работ на каждом подуступе всех уступов (рис. 3 и 4).
Выбор этапов отработки по варианту 1 осуществляется по ширине панелей на дневной поверхности от гра-
Таблица 1
ниц карьера первой очереди (рис. 1). За исключением первого и последних этапов на промежуточных этапах, при установлении контуров этапов отработки по варианту 2, количество отрабатываемых панелей в нескольких технологических слоях (рис. 3) соответствует ведению горных работ по двухбортовой поперечной подсистеме разработки (рис. 4) на всю глубину карьера второй очереди.
Трансформация результатов горногеометрического анализа в календарный план горных работ сопоставляемых вариантов приведена в табл. 1 и 2.
При ведении горных работ по варианту 1 в рабочей зоне между уступами ширина рабочей площадки принимается равной сумме ширины панели и ширины предохранительной бермы (рис. 1), а ширина этапов отработки - кратной ширине нескольких блоков панелей.
Номер этапа отработки Глубина этапов отработки, м Объем руды, млн м3 Производительность по руде, млн м3 Срок отработки запасов этапа отработки, лет Объем вскрыши, млн м3 Расчетная производитель-ность по вскрыше, млн м3 Скорректированная производительность по вскрыше, млн м3 Коэффициент вскрыши по этапам, м3/м3
I 40 7,801 6,3 1,24 17,505 14,12 14,2 2,25
II 240 21,292 13,8 1,54 30,948 20,10 22,34 1,62
III 360 40,779 21,3 1,91 40,303 21,10 22,34 1,05
IV 400 45,579 23,8 1,91 40,495 21,20 22,34 0,94
V 400 45,579 23,8 1,92 40,495 21,09 22,34 0,94
VI 400 44,146 23,8 1,85 48,494 26,21 22,34 0,94
VII 400 37,175 17,5 2,12 51,560 24,32 22,34 1,28
VIII 400 30,455 15,0 2,03 24,963 12,30 12,30 0,82
IX 400 22,536 11,3 1,99 23,069 11,59 11,59 1,03
X 400 13,078 7,5 1,74 18,434 10,59 10,59 1,41
XI 400 9,621 5,0 1,92 5,324 2,77 2,77 0,55
Итого 318,041 20,17 341,59 1,07
Трансформация результатов горно-геометрического анализа в календарный план горных работ при их развитии по разработанной технологии формирования рабочих зон на карьере второй очереди (вариант 1)
Таблица 2
Трансформация результатов горно-геометрического анализа в календарный план горных работ при формировании рабочих зон по предлагаемой технологии с выделением технологических слоев на карьере второй очереди (вариант 2)
Номер этапа отработки Глубина этапов отработки, м Объем руды, млн м3 Производительность по руде, млн м3 Срок отработки запасов этапа отработки, лет Объем вскрыши, млн м3 Расчетная производитель-ность по вскрыше, млн м3 Скорректированная производительность по вскрыше, млн м3 Коэффициент вскрыши по этапам, м3/м3
I 240 31,704 25,0 1,27 32,643 25,70 25,70 1,03
II 400-240 66,440 35,0 1,90 60,526 31,85 35,01 1,00
III 400-240 66,440 35,0 1,90 60,525 31,86 35,01 1,00
IV 400-240 65,258 35,0 1,86 60,526 32,54 35,01 1,00
V 400-240 44,500 25,0 1,78 77,968 43,80 35,01 1,40
VI 400 43,699 15,0 2,91 49,402 16,98 16,98 1,13
Итого 318,041 11,62 341,59 1,07
По варианту 2 предлагаемой технологии ведения горных работ (рис. 3) выбор контуров этапов отработки ведется с учетом одновременной отработки уступов в нескольких технологических слоях - максимум в трех.
Поскольку горные работы ведутся по двухбортовой подсистеме разработки, то каждому очередному этапу отработки соответствует определенное количество одновременно отрабатываемых панелей (рис. 4).
Сопоставление календарных графиков режима горных работ сравни-
ваемых вариантов приведено в табл. 3. Расчеты выполнены при использовании экскаваторов ЭКГ-12УС.
Поскольку производительность на добыче руды по предлагаемому варианту 2 больше, то графическое сравнение вариантов по изменению коэффициента вскрыши (рис. 5) и объемов выемки вскрыши и добычи руды (рис. 6) выполнено только по годам эксплуатации карьера второй очереди.
Обеспечение равной длины фронта работ на каждом подуступе всех уступов по всей высоте рабочей зоны
Рис. 5. График изменения коэффициента вскрыши по годам сравниваемых вариантов ведения горных работ на карьере второй очереди: 1 - по варианту 1; 2 - по варианту 2
Таблица 3
Календарные графики режима горных работ по вариантам на карьере второй очереди
Годы Добыча руды, млн м3 Объем вскрышных пород, млн м3 Разница в объемах руды: больше (+), меньше (-) относительно варианта 1, млн м3 Разница в объемах вскрыши: больше (+), меньше (-) относительно варианта 1, млн м3 Коэффициент вскрыши, м3/м3
Вариант 1 Вариант 2 Вариант 1 Вариант 2 Вариант 1 Вариант 2
1 6,3 25,0 14,2 25,70 +18,7 +11,5 2,25 1,03
2 12,0 32,3 20,39 32,50 +20,3 +12,11 1,70 1,01
3 15,45 35,0 22,34 35,01 +19,55 +12,67 1,45 1,00
4 21,3 35,0 22,34 35,01 +13,7 +12,67 1,05 1,00
5 22,08 35,0 22,34 35,01 +12,92 +12,67 1,01 1,00
6 23,8 35,0 22,34 35,01 +11,2 +12,67 0,94 1,00
7 23,8 34,3 22,34 35,01 +10,5 +12,67 0,94 1,02
8 23,8 25,0 22,34 35,01 +1,2 +12,67 0,94 1,40
9 23,8 22,1 22,34 29,78 -1,7 +7,44 0,94 1,35
10 23,8 15,0 22,34 16,98 -8,8 -5,36 0,94 1,13
11 19,83 15,0 22,34 16,98 -4,83 -5,36 1,13 1,13
12 17,5 9,3 22,34 10,53 -8,2 -11,81 1,28 1,13
(11,62) (11,62)
13 16,23 0 17,22 0 -16,23 -17,22 1,06 0
14 15,0 0 12,3 0 -15,0 -12,3 0,82 0
15 13,22 0 11,97 0 -13,22 -11,97 0,91 0
16 11,3 0 11,59 0 -11,3 -11,59 1,03 0
17 9,44 0 11,12 0 -9,44 -11,12 1,18 0
18 7,5 0 10,59 0 -7,5 -10,59 1,41 0
19 5,63 0 4,88 0 -5,63 -4,88 0,87 0
20 5,0 0 2,77 0 -5,0 -2,77 0,55 0
20,17 0,85 0 0,53 0 -0,85 -0,53 0,62 0
(равных грузопотоков уступов) позволит использовать на каждом горизонте одинаковые по производительности экскаваторы. Повышение эффективности применения мощных экскаваторно-автомобильных комплексов по двухподуступной технологии отработки крутопадающих месторождений поперечными панелями
с изменяющимися уровнями рабочих площадок с реализацией двухбор-товой поперечной подсистемы разработки повысит производственную мощность карьеров второй очереди до 47% и сократит объем разноса их контуров в 2 раза.
По варианту 2 коэффициент вскрыши изменяется от меньшего значения к
Рис. 6. Календарный график режима горных работ сравниваемых вариантов ведения горных работ на карьере второй очереди: 1, 2 - объемы добычи руды, 3, 4 - объемы выемки вскрышных пород соответственно по вариантам 1 и 2
большему (рис. 5), а производственная мощность по руде больше на 47% (рис. 6).
Таким образом, достижение равных грузопотоков уступов позволит использовать на каждом из них одинаковые по производительности экскаваторы, крутые рабочие борта - уменьшить текущие объемы вскрышных работ (в первые 3 года эксплуатации
карьера второй очереди - до 45%). По сравнению с продольной однобор-товой подсистемой разработки при совпадении направления подвигания фронта работ рабочего борта и рабочей зоны предлагаемая технология ведения горных работ также при одном продольном транспортном борте повысит производственную мощность по полезному ископаемому до 47%.
1. Rakishev B.R., Moldabayev S.K., Aben Ye. Minimizing the Time of reaching the Final Depth in the Pit of the First Train When Extracting the Elongated Steep-Dipping Deposits. C. Drebenstedt and R. Singal (eds.), Mine Planning and Equipment Selection, Springer International Publishing Switzerland 2014. Proceedings of the 22nd MPES Conference, рр. 209-216. Volume 1. Dresden, Germany (2013).
2. Ракишев Б.Р., Молдабаев С.К. Способ открытой разработки наклонных и крутых месторождений полезных ископаемых. -Инновационный патент на изобретение РК № 26485 по заявке № 2012/0049.1 от 11.01.2012. Опубл. 14.12.2012, бюл. № 12.
3. Ракишев Б.Р., Молдабаев С.К. Ресурсосберегающие технологии на угольных разрезах: Монография. - Алматы: КазНТУ, 2012. - 348 с.
_ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
4. Rakishev B.R., Moldabayev S.K., Samenov G.K., E. Aben, Anafin K.M. Innovative technology of expanding the boundaries of efficient application of the open cast mining method / Proceedings of the 23rd World Mining Congress, Montreal, Canada, (2013). -Интернет-ресурс: file: ///I:/wmc 2 013/pdf s/ wmc2013Paper872.pdf.
5. Ракишев Б.Р., Молдабаев С.К., Абен Е. Технология горных работ на строительстве карьера первой очереди с минимальным разносом бортов / Материалы Международной научно-практической конференции «Форум горняков 2013». - Днепропетровск: НГУ, Украина, 2013. Т. 1 - C. 103-108.
6. Moldabayev S.K., Rysbaiuy B., Sultanbe-kova Zh.Zh. Justification of Countours Belonging to the Stages of Mining Steeply Dipping Deposits Using the Solution of the Problem of Nonlinear programming. C. Drebenstedt and
R. Singal (eds.), Mine Planning and Equipment Selection, Springer International Publishing Switzerland 2014. Proceedings of the 22nd MPES Conference, рр. 125-132. Volume 1. Dresden, Germany (2013).
7. Молдабаев С.К., Рысбайулы Б., Сул-танбекова Ж.Ж. Обоснование контуров этапов отработки крутопадающих место-
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ
рождений решением задачи нелинейного программирования / Mining of mineral deposits (разработка угольных месторождений): международный научно-технический сборник под ред. В. Бондаренко. - Днепропетровск: НГУ. - изд-во Лизунов пресс, 2013. - С. 241-246. EQ3
Ракишев Баян Ракишевич - академик НАН РК, доктор технических наук, профессор, e-mail: b.rakishev@mail.ru,
Молдабаев Серик Курашович - доктор технических наук, профессор, e-mail: moldabaev_s_k@mail.ru,
Казахский национальный технический университет имени К.И. Сатпаева.
UDC 622.271
APPROPRIATE TECHNOLOGY OF OPEN-PIT MINING WITH THE USE OF MOTOR VEHICLES
Rakishev B.R., Academician of National Academy of Sciences of Kazakhstan, Doctor of Technical Sciences, Professor, e-mail: b.rakishev@mail.ru,
Moldabayev S.K., Doctor of Technical Sciences, Professor, e-mail: moldabaev_s_k@mail.ru, Kazakh National Technical University named after Satpayev K.I.
Proportional development of mining on all benches of working area when using excavator-truck sets is achieved by transition to a benches mining technology on scheme with two subbenches and varying levels of work sites. In deep open pits implementation of this technology will reduce the current volumes of overburden excavation of 10-15% and more, will increase opened-up mineral reserves by 20-50% and reduce the amount of capital mining works on construction of the openings by 2-4 times and will ensure effective use of powerful excavator-car systems.
Key words: work area, bench, cross panels, scheme with two subbenches, excavator-truck sets.
REFERENCES
1. Rakishev B.R., Moldabayev S.K., Aben Ye. Minimizing the Time of reaching the Final Depth in the Pit of the First Train When Extracting the Elongated Steep-Dipping Deposits. C. Drebenstedt and R. Singal (eds.), Mine Planning and Equipment Selection, Springer International Publishing Switzerland 2014. Proceedings of the 22nd MPES Conference, pp. 209-216. Volume 1. Dresden, Germany (2013).
2. PaKHmeB B.P., Monaa6aeB C.K. Innovation patent of invention RK no 26485, 14.12.2012.
3. Rakishev B.R., Moldabaev S.K. Resursosberegajushhie tehnologii na ugol'nyh razrezah: monografija (Resource-saving technologies in coal open pit mines: Monograph), Almaty: KazNTU, 2012, 348 p.
4. Rakishev B.R., Moldabayev S.K., Samenov G.K., E. Aben, Anafin K.M. Innovative technology of expanding the boundaries of efficient application of the open cast mining method. Proceedings of the 23rd World Mining Congress, Montreal, Canada, (2013), available at: file:///l:/wmc2013/pdfs/wmc2013Pa-per872.pdf.
5. Rakishev B.R., Moldabaev S.K., Aben E. Materialy Mezhdunarodnoi nauchno-prakticheskoi konferent-sii «Forum gornyakov 2013» (Miners Forum-2013 International Conference Proceedings), Dnepropetrovsk, NGU, Ukraina, 2013, vol. 1, pp. 103-108.
6. Moldabayev S.K., Rysbaiuy B., Sultanbekova Zh.Zh. Justification of Countours Belonging to the Stages of Mining Steeply Dipping Deposits Using the Solution of the Problem of Nonlinear programming. C. Drebenstedt and R. Singal (eds.), Mine Planning and Equipment Selection, Springer International Publishing Switzerland 2014. Proceedings of the 22nd MPES Conference, pp. 125-132. Volume 1. Dresden, Germany (2013).
7. Moldabaev S.K., Rysbaiuly B., Sultanbekova Zh.Zh. Mining of mineral deposits (razrabotka ugol'nykh mestorozhdenii): mezhdunarodnyi nauchno-tekhnicheskii sbornik (Mining of mineral deposits: International Scientific and Technical Collection), Dnepropetrovsk: NGU, izd-vo Lizunov press, 2013, pp. 241-246.
