Обоснование рациональной последовательности формирования рабочей зоны глубоких карьеров Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

© С.Е. Гавришев, 2002

УЛ К 622.271.2

С.Е. Гавришев

ОБОСНОВАНИЕ РАЦИОНАЛЬНОЙ ПОСАЕАОВАТЕАЬНОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ РАБОЧЕЙ ЗОНЫ ГЛУБОКИХ КАРЬЕРОВ

В современных условиях все издержки на добычу полезных ископаемых покрываются за счет средств, полученных от реализации продукции. Работа предприятий открытой добычи месторождений полезных ископаемых с коэффициентами вскрыши превышающими экономически целесообразные значения возможно только за счет кредитования вскрышных работ с последующим возвратом данных средств и процентов по ним. Для этих целей также достаточно широко используются технологические методы переноса объемов вскрыш -ных работ на более поздние периоды отработки месторождения.

Способы регулирования режима горных работ при отработке крутопадающих месторождений, сводятся в основном к изменению результирующего угла наклона борта карьера. Для этого на карьерах используют схемы развития горных работ с ограничением действующей части рабочей зоны. На участках карьера, временно не вовлекаемых в разработку, рабочие площадки уменьшают до размера минимальных, или ликвидируют полностью и формируют временный нерабочий борт (ВНБ).

Предлагается схемы развития горных работ при отработке ограниченных в плане крутопадающих месторождений в зависимости от степени дискретности рабочей зоны, метода изменения результирующего угла наклона рабочего борта, жесткости связи между вскрышными и добычными работами разделить на четыре группы (табл.1):

• непрерывная рабочая зона по фронту и высоте бортов карьера;

• дискретная рабочая зона по фронту борта карьера и непрерывная по высоте;

• дискретная рабочая зона как по фронту так и по высоте борта карьера;

• различные комбинации указанных трех способов.

При непрерывной рабочей зоне изменение результирующего угла наклона борта карьера достигается уменьшение ширины рабочей площадки на каждом уступе и по всей длине фронта работ. В этом случае угол наклона рабочего борта в местах работы оборудования и результирующий угол равный между собой. Увеличение значений результирующего угла приводит к росту количества уступов в рабочей зоне, уменьшению ширины и объема экскаваторного блока, возрастанию количества перегонов горного оборудования и непосредственно влияет на производительность оборудования.

Для схем развития горных работ с дискретной рабочей зоны по фронту, а также по фронту и высоте борта карьера, уменьшение ширины рабочей площадки осуществляется только на участках, не вовлекаемых в настоящее время в разработку. При этом увеличение результирующего угла не оказывает влияния на производительность оборудования.

Область применения способов формирования непрерывной рабочей зоны ограничена значениями угла наклона рабочего борта, которому соответствует минимальная для данного типа горно-транспортного оборудования ширина рабочих площадок. В зависимости от принятого экскаваторно-

автомобильного комплекса и

высоты уступа максимальные значения угла откоса рабочего борта изменяются соответственно при сквозной и тупиковых схемах подачи транспорта от 10,5 до 19,5° и от 14,8 до 25,5°.

Работа оборудования на площадках шириной меньше расчетной приводит к потерям производительности горных машин вследствие увеличения количества переездов и усложнению организации работы. Поэтому для систем разработки с равномерным развитием рабочей зоны достижение максимальной производительности оборудования возможно при изменение угла откоса рабочего борта от 0-2 до 7-15,5°.

Увеличение угла откоса от 715,5° до 14,8-25,5° повлечет за собой снижение производительности на 20-30 %.

При дискретной рабочей зоне увеличение результирующего угла наклона борта карьера осуществляется в зоне консервации работ за счет уменьшения ширины площадок до размеров минимальной рабочей площадки, а затем до ширины транспортной бермы. Дальнейшее увеличение результирующего угла достигается сдваиванием или страиванием уступов и формирование ВНБ с параметрами нерабочего борта. В зависимости от принятой конструкции ВНБ будут изменяться и затраты на его расконсервацию.

Использование схем развития горных работ данной группы приводит тому, что в карьере будут иметься участки различного функционального назначения, в которых углы наклона борта значительно отличаются от значений результирующего.

К таким участкам относятся (табл. 2):

• добычная зона, представляющей собой совокупность рабочих площадок на добычных уступах;

• рабочая зона на вскрыш -ных уступах;

• участки ВНБ на вскрышных уступах;

• участки нерабочего борта на предельном контуре.

Таблица 2

ЛИАПАЗОН ИЗМЕНЕНИЯ УГЛА НАКЛОНА БОРТА КАРЬЕРА

Функциональное назначение участка борта карьера Угол откосов борта карьера

минимальный максимальный

Добычная зона 1...2 7...15/15...25*

ВНБ на вскрышных уступах 15...16 32...46

Рабочая зона на вскрышных уступах 2...3 5...10/14...18

Нерабочий борт - 36...46

*В числители максимальное значение угла при работе оборудования без снижения производительности, в знаменателе - максимальное значение угла по условиям безопасности (при снижение производительности оборудования на 3040%).

На каждом из участков угол наклона борта изменяется в определенных границах. Причем угол наклона нерабочего борта задан проектом, а интервал изменения угла наклона рабочего борта на вскрышных и добычных уступах незначителен. Поэтому необходимых значений результирующего угла наклона борта можно добиться только за счет изменения параметров ВНБ.

Производительность горнотранспортного оборудования для схем развития горных работ с дискретной рабочей зоной зависит от значения угла наклона рабочей зоны на вскрышных и добычных уступах. Поэтому, если увеличение результирующего угла наклона производится без изменения параметров рабочей зоны, то производительность горного оборудования постоянна. Объемы работ, выполняемые автосамосвалами, будут зависеть только от приведенного расстояния транспортирования.

Однако эффективное использование схем развития горных работ с дискретной рабочей зоной осложняется увеличением жесткости связи между вскрышными и добычными работами, и повышением требований к работе горно-транспортного оборудования.

Избыток оборудования, низкая производительность и высо-

кая дисперсия показателей его работы не оказывает существенного влияния на работу карьеров при равномерном развитии рабочей зоны и обеспечивает выполнение требуемых месячных или годовых объемов.

Переход к схемам развития горных работ с высокой степенью дискретности рабочей зоны, приводит к разделению карьера на независимо работающие участки. Количество оборудования в этих участках ограничено, поэтому от результатов их работы будут зависеть объемы горной массы, добываемые на каждом участке, скорости понижения горных работ и расконсервации временных нерабочих бортов. Следовательно, если повышение дискретности рабочей зоны не обеспечено необходимыми мероприятиями по увеличению надежность работы отдельных элементов и подсистем предприятия, то это приводит к резкому возрастанию неопределенности при планировании и проектировании горных работ.

В этих условиях для предотвращения возможности выбытия производственных мощностей карьера по руде необходимо предусмотреть наличие необходимых запасов в рудной зоне. Однако это приведет к выполаживанию результирующего угла наклона борта карьера и, вполне возмож-

но, к нецелесообразности использования данной схемы развития горных работ

На основании исследования различных вариантов регулирование режима горных работ при равномерном развитии рабочей зоны установлено:

1. В результате переноса объемов вскрыши на будущие периоды происходит изменение по годам отработки месторождения: ширины рабочей площадки в 2-3 раза; объема взрываемого блока в 4-5 раз, приведенного расстояния транспортирования в 5-15 раз, длины фронта работ в 5-25 раз. Варьирование этих параметров является причиной снижение в отдельные периоды разработки производительности буровых станков на 8-12 %, экскаваторов на 8-24 % и автосамосвалов до 515 раз.

2. Снижения влияния этих негативных тенденций возможно за счет использования схем развития горных работ с дискретной рабочей зоной. Предложена классификация схем развития горных работ в карьерном поле основанная на признаках, характеризующих степень дискретности рабочей зоны карьера. Классификация позволяет обобщить варианты порядка отработки месторождений с минимальным опережением вскрышных работ, в том числе с использованием временных нерабочих бортов и более детально характеризует методы регулирования режима горных работ, условия работы оборудования

3. Расширить область применения схем развития горных работ с высокой степенью дискретности рабочей зоны без риска снижения производительности этих предприятий по полезному ископаемому возможно за счет повышения надежности работы отдельных элементов и подсистем предприятия.

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ

Гавришев Сергей Евгеньевич — доцент, кандидат технических наук, зав. кафедрой открытой разработки месторождений полезных ископаемых, Магнитогорский государственный технического университет им. Г.И. Носова.