Обоснование рациональной области применения крутонаклонного подъема на карьерах Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

© А.М. Иоффе, 2003

YAK 622.271

A.M. Иоффе

ОБОСНОВАНИЕ РАЦИОНАЛЬНОЙ ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ КР"ТОНАКЛОННОГО ПОАЪЕМА НА КАРЬЕРАХ

Особенностью развития горных работ на больших глубинах является усложнение горнотехнических условий разработки. С увеличением глубины карьеров ухудшаются технико-экономические показатели, что определяется увеличением длины транспортных коммуникаций, ростом количества единиц транспортного оборудования и числа рабочих, занятых его обслуживанием, сокращением активных запасов руды. Наличие в замкнутом пространстве карьера большого числа работающих двигателей оказывает отрицательное воздействие на окружающую среду, резко ухудшает экологическую обстановку.

Опыт строительства и работы комплексов ЦПТ, которые в значительной мере решают эту проблему, показал, что при достижении карьером глубины порядка 350-400 м эффективность их использования существенно снижается. Эта тенденция обусловлена тем, что строительство стационарных дробильно-перегрузочных пунктов (ДПП), как правило, отстает от развития горных работ и понижения рабочей зоны, вследствие этого к моменту их ввода в эксплуатацию не происходит запланированного сокращения расстояния транспортирования горной массы и транспортных затрат, кроме того происходит зацеличивание довольно значительной части запасов полезного ископаемого под площадками создаваемых ДПП.

В результате комплекса исследований, направленного на устранение факторов, отрицательно влияющих на работу ЦПТ, были найдены технологические решения, их которых наиболее эффективным является применение крутонаклонных конвейеров (КНК), способных осуществ-

лять транспортировку горной массы под углом, достигающим 90 град. Следует отметить, что в последнее время КНК начинает находить все большее применение в горнодобывающей промышленности за рубежом, как, например, на меднорудном карьере «Майданпек» в Югославии. Ведутся проектные проработки по использованию КНК на карьерах Полтавский, Ковдорский, Сухой Лог, Удокан, Кальмакыр, Му-рунтау, Эрдэнет.

При выдаче из карьера горной массы с применением КНК предусматривают следующие технологические операции:

- транспортировку горной массы крупностью до 1300 мм автосамосвалами грузоподъемностью 140-170 т (цикличное звено) из забоев на промежуточный аккумулирующий склад или в приемный бункер дробильноперегрузочного пункта, основным звеном которого является мобильная дробилка фирмы Норберг;

- подготовку руды и вскрыши к дальнейшему транспортированию конвейерным путем дробления в соответственно выбранной

дробилке, обеспечивающей размер куска до 350 мм, производительностью до 2-2,5 тыс. т/час;

- перегрузку дробленого материала на горизонтальный (приемный) участок КНК;

- подъем горной массы из карьера крутонаклонным конвейером (поточное звено);

- перегрузку горной массы на поверхности на горизонтальный конвейер;

- укладку руды штабелеукладчиком в склад или вскрыши отвалообразователем в отвал;

- отгрузку руды со склада в железнодорожный или конвейерный транспорт для доставки на ГМЗ.

Высота подъема горной массы одним ставом КНК - 90 м, угол наклона 35-45 град. Его конструкция предусматривает установку дополнительных секций по мере понижения горных работ.

Отмеченные отрицательные тенденции, связанные с понижением горных работ характерны и для карьера Мурунтау, отрабатывающего одно из крупнейших в мире золоторудных месторождений с годовой производительностью по горной массе 40 млн м3 (в перспективе - 45 млн м3) и по руде - 20 млн. т. В настоящее время горные работы ведутся на глубине 450 м, проектная глубина - 600 м (отметка дна -15 м), в перспективе возможна отработка месторождения до 1000 м (отметка дна -395 м). Указанные негативные факторы существенно усложняют ведение горных работ в карьере и ведут к значительному увеличению затрат на выпуск

единицы продукции (1 г золота). Таблица 1

РАСПРЕЛЕЛЕНИЕ ОБЪЕМОВ ГОРНОЙ МАССЫ ПО КОНВЕЙЕРНЫМ ЛИНИЯМ (КЛ.)___________

Годовые обьемы горной массы, млн м3 Тип горной массы Направление грузопотоков и объемы перевозок, млн. м3 (т/час)

С-В борт Южный борт

кл. 3 кл. 4 кл.1 (5) кл. 2 (6)

1. Порода В (4,1) - 3 10 (5,2)

2. Балансовая руда - 6 (3) - -

40 3. Забалансовая руда - - 2 -

4. Минеральная масса - - 4 -

Всего 14 19

1. Порода 5 (2,6) - 4 7 (3,9)

2. Балансовая руда - 6 (3) - -

35 3. Забалансовая руда - - 2 -

4. Минеральная масса - - 4 -

Всего 16 22

Таблица 2

Параметры площадки ДПП Фирма и тип дробилки

Норберг С-160В Крупп 60х89 НКМЗ КВКД 1200/200

Ширина, м 70 100 90

Протяженность, м 100 200 120

Высота разгрузки, м 10 20 15

Для предотвращения этого процесса проведены исследования по изысканию путей дальнейшего развития карьерного пространства с наилучшими для этих условий технико-экономическими показателями и совершенствованию схемы вскрытия и комплексной механизации. Проведены предпроектные проработки трех вариантов развития карьера при глубине 750, 870 и 1000 м. Учитывая, что степень достоверности подсчета запасов до отм. -150 ми более высокая, чем на нижележащих горизонтах, для принятия инженерных решений по вовлечению их в отработку достаточно детально и подробно рассмотрен вариант отработки карьера до глубины - 750 м. Для более глубоких горизонтов дана укрупненная прогнозная оценка целесообразности отработки месторождения до отм. -395 м, при этом эксплуатации золотоизвле-кательного комплекса может эффективно осуществляться до 2055-60 гг.

Совершенно очевидно, что при отработке такого сверхглубокого карьера наиболее сложной проТаблица 3_______________________

блемой становится выбор эффективного вида транспорта. Согласно проекту для транспортирования скальных вскрышных пород на карьере построен и эксплуатируется комплекс циклично-поточной технологии (ЦПТ). Его поточное звено представлено двумя параллельно расположенными конвейерными линиями, каждая из которых работает на свой отвальный ярус высотой до 60-75 м (общая высота 135 м). Проектная производительность конвейерной линии составляет 12,8 млн. м3, а комплекса в целом - 25,6 млн. м3 в год, промышленная эксплуатация началась в 1985 г.

Анализ возможных вариантов развития горных работ, обеспечивающих стабильную добычу плановых объемов золота на длительную перспективу в усложняющихся условиях эксплуатации карьера Му-рунтау, позволил обосновать рациональную схему размещения комплексов КНК на его бортах. В соответствии с данной схемой комплексы КНК располагаются на северо-восточном и южном бортах с высотой подъема до 270 м.

Распределение объемов грузо-

потоков по конвейерным линиям представлено в табл. 1. В первую очередь конвейера устанавливаются на С-В борту. К концу 2002 г. строится ЦПТ КНК - руда в пределах гор. 285 м и отметки 555 м на земной поверхности, высота подъема соответственно составит 270 м, угол наклона 36-37°. Причем возможны конструктивные варианты - три девяносто метровых става или два става - верхний со сплошной высотой подъема 180 м и нижний - 90-метровый.

По южному борту до 2004 г. подъем горной массы осуществляется действующим комплексом ЦПТ; после - вновь построенным комплексом КНК. Объемы грузоперевозок непосредственно автотранспортом в отвалы составляют порядка 7 млн м3. В этом случае недозагрузки конвейерных линий данные объемы будут пропорционально увеличиваться.

Разработаны различные варианты технологических схем дробильно-перегрузочного пункта, параметры площадки по каждому варианту приведены в табл. 2.

Анализ данных таблицы показывает, что наиболее целесообразным является использование схемы на базе мобильной дробилки фирмы Норберг, поскольку при этом параметры площадки ДПП меньше, чем дробилок НКМЗ и фирмы Крупп. Техническая характеристика указанных дроби-

№ пп Типоразмер КВКД 1200/200 60х89 60х109 Локотрак-160

1. Тип дробильно-перегрузочного полустационарный полустацио- стационар- передвижной

пункта нарный ный

2. Тип дробилки конусно-валковая КВКД-1200/200 конусная 60х89 конусная 60х109 щековая С160В

3. Ширина загрузочного отверстия, мм 1200 2000 2200 1200-1600

4. Ширина разгрузочной щели, мм 200 300 300-350 150-350

5. Максимальный размер кусков в питании, мм 1200 1500 1800 1400

6. Техническая производительность, т/ч 5400 4500 9600 2500

7. Мощность электродвигателя, кВт 2х630 515 900 425

8. Масса дробилки, т 340 - - 140

9. Объем приемного бункера, м3 300 530 2х400 180

10. Питатель 1-24-50 - 2х2440 Мов Гее 200 С

11 Мощность питателя, кВт 75 - 4х400 125

12. Масса питателя, т 108 - - 125

13. Масса технологического оборудования, т 660 1450 2500 265

14. Общая мощность технологического оборудования. КВт 1400 1760 2500 760

15. Фирма- изготовитель НКМЗ Крупп Норберг

16 Страна Украина Г ермания Г ермания США-Финляндия

Таблица 4

Единица измерения Количество

№ пп Наименование показателей 2001 год 2006 год

в ед. измерения в %% в ед. измерения в %%

1. Сокращение парка автосамосвалов шт. 22 29,3 19 27,2

2. Сокращение средневзвешенного рас- км 1,42 84,2 0,31 27,7

стояния перевозок

3. Повышение годовой выработки 1 ав- 3 тыс. м 491 34,5 465 30,5

тосамосвала

4. Сокращение годового объема грузо- млн. т км 165 37,3 97,3 31,2

перевозок

5. Сокращение годового пробега машин тыс. км 2068 36,4 1249 30,4

6. Сокращение годового расхода:

- ГСМ т 10735 41,4 7449 37,1

- резины комп. 421 39,3 285 35,4

7. Сокращение численности водителей чел. 37 25,8 32 24,4

8. Повышение конвейеризации выдачи млн. т 20,0 35,7 9,0 9,9

горной массы

9. Сокращение годовых объемов млн. м3 2,0 5 2,0 5

вскрыши

10. Сокращение капитальных вложений млрд. руб. - - 330,0 10

11. Сокращение годовых эксплуатацион- млрд. руб. - - 91,4 8

ных расходов

лок приведена в табл. 3.

Показатели, характеризующие эффективность внедрения КНК по сравнению с действующим ТЭО строительства IV очереди предприятия, приведены в табл. 4.

Следует отметить, что участки бортов с размещенными на них крутонаклонными конвейерами, фактически становятся ответственными инженерными сооружениями. Следовательно, существенно возрастают требования к надежности обеспечения их длительной устойчивости, поскольку даже незначительная деформация откосов на таких участках может привести к выходу КНК из строя и существенным осложнениям в работе карьера. Для решения этой проблемы по намеченным профилям размещения КНК должны быть выполнены специальные инженерные изыскания по уточнению

структуры прибортового массива и прочностных характеристик,

слагающих его пород. Также

должны использоваться современные компьютерные программы, повышающие точность и надежность геомеханических расчетов.

Эффективность технических решений по применению крутонаклонных конвейеров на карьере Мурунтау заключается в обес-

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ

печении технической возможности достижения глубины отработки до 1000 м, увеличения генеральных углов погашения бортов, повышения производительности автосамосвалов за счет сокращения средневзвешенного расстояния транспортировки и высоты подъема груза. Это позволяет сократить годовой пробег машин, количество автосамосвалов, водителей и ремонтников, а также расход горючего, смазочных материалов. Соответственно существенно снижается загазованность карьера.

С использованием специальных компьютерных программ выполнены расчеты по определению рационального соотношения объемов грузопотоков по С-В борту между автомобильным и комбинированным (автомобильно-конвейерным) транспортом. Установлено, что в рассматриваемых горнотехнических условиях карьера, максимальный экономический эффект достигается в том случае, если доля грузоперевозок автотранспортом составляет 30-40%, соответственно комбинированным (автомобиль - КНК) - 60-70%. При этом удельная эффективность применения КНК (вариант с раз-

мещением ДПП на гор. 375 м, высота подъема - 180 м) составляет 0,2 долл/т. Следовательно, при производительности комплекса по С-В борту 15 млн т год общая годовая эффективность составит 3000000 долл.

При увеличении глубины ввода конвейера до гор. 285 (высота подъема - 270 м) эффективность достигает 4,5 млн долл. в год. Общий годовой экономический эффект будет равен 16 млн долл.

На основе выполненных комплексных проработок разработано ТЭО целесообразности применения КНК в карьере Мурун-тау, причем практически все показатели по сравнению с существующим проектом улучшены.

Укрупненно рассмотрен вариант размещения комплекса ЦПТ КНК в карьере Кальмакыр (Ал-малыкский ГМК). Конвейер намечено установить в пределах гор. 476-676 м (дневная поверхность). Высота подъема горной массы 200 м, угол наклона 30-40о, годовая производительность 15 млн т.

Капитальные затраты, в т.ч. на дробилку, составляют 9-10 млн долл.

Иоффе А.М. - ВНИПИПТ.

«НЕДЕЛЯ Г0РНЯКЛ-2002» СЕМИНАР № 13

Файл:

Каталог:

Шаблон:

Заголовок:

Содержание:

Автор:

Ключевые слова: Заметки:

Дата создания:

Число сохранений: Дата сохранения: Сохранил:

Полное время правки: Дата печати:

При последней печати страниц: слов: знаков:

ИОФФЕ

G:\По работе в универе\2003г\Папки 2003\GIAB5_03 C:YUsersYТаняYAppDataYRoammgYMicшsoftYШаблоныYNormaLdotm Семинар № 13 А

astra

28.04.2003 10:56:00 8

08.11.2008 0:36:00 Таня

13 мин.

08.11.2008 0:59:00 4

1 854 (прибл.)

10 573 (прибл.)