Обоснование способов раз работки системой подэтажных штреков в восходящем порядке Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

© Ю.И. Разоренов, В.В. Скорин, Е.О. Лашин, 2007

УДК 622.33.013

Ю.И. Разоренов, В.В. Скорин, Е.О. Пашин

ОБОСНОВАНИЕ СПОСОБОВ РАЗРАБОТКИ СИСТЕМОЙ ПОДЭТАЖНЫХ ШТРЕКОВ В ВОСХОДЯЩЕМ ПОРЯДКЕ

Все задачи совершенствования технологи и оптимизации параметров горных работ на рудниках необходимо решать во взаимосвязи всех процессов разведки запасов, добычи, обогащения и других стадий переработки и металлургического передела на основе системного подхода. При решении таких задач, как выбор систем разработки, способов вскрытия и подготовки запасов месторождения, обоснование оптимального уровня потерь и разу-боживания полезных ископаемых, оценка схем и конструкций днищ блоков, способов подготовки и отработки выемочных полей, обоснование параметров отбойки и выпуска руды из блоков, выбор оборудования и средств механизации горных работ, средств и способов проведения, крепления и поддержания выработок, методов организации выполнения проходческих и очистных работ и многие другие, необходимо учитывать не только прямые затраты при каждом из сравниваемых вариантов, но и в возможные последствия применения этого варианта для обеспечения того или иного уровня интенсивности подготовки и отработки запасов и возможностей для увеличения производственной мощности рудника, снижения удельных условно-постоянных затрат и благодаря этому, соответственно, по-

вышения рентабельности работы горных предприятий.

Следует также отметить, что важнейшим направлением технического прогресса для повышения эффективности работы рудников в современных экономических условиях следует считать создание безотходных технологических процессов добычи с утилизацией пустых пород в технологиях комплексного освоения при восходящем порядке отработки этажей. Преимущества такого порядка отработки месторождения очевидны, так он устраняет причины техногенного воздействия на природу и тем самым снижает общие затраты на охрану окружающей среды, позволяет увеличить добычу металлов. Однако, очевидны и негативные последствия. Для реализации этого варианта отработки месторождения на первой стадии строительства предприятия потребуется первоначальное увеличение капитальных вложений, необходимых для выполнения определенного объема капитальных и горно-подготовительных работ, а также необходимость более тщательного исследования влияния последствий применения этого варианта на технические и экономические параметры горного предприятия.

Поэтому главная задача нашего предложения по порядку разработки заключается в оптимальном сочетании

восходящего порядка отработки с усовершенствованными технологиями горных работ, обеспечивающими повышение интенсивности подготовки и отработки запасов.

Важно учитывать не только затраты на выполнение той или иной работы или процесса, но и время их выполнения. Поиск путей совершенствования технологии добычи должен осуществляться целенаправленно на основе анализа наиболее полного и комплексного критерия оценки, в котором учитываются все главные факторы, определяющие эффективность и конкурентоспособность горного предприятия, производственная мощность рудника, качество добываемого полезного ископаемого, интенсивность всех видов работ (время их выполнения). В качестве такого критерия может быть принята в наиболее общем случае сумма дисконтированной прибыли за расчетный период работы сравниваемых вариантов за вычетом капитальных затрат с учетом фактора времени и процентной ставки за кредиты для выполнения капитальных работ и закупки оборудования. Анализируя этот критерий и построенные на его основе экономикоматематические модели, можно, например, установить, что при восходящем порядке отработки, для повышения интенсивности вскрытия и подготовки запасов, необходимо увеличивать высоту этажа и параметры блоков, а при выполнении подготовительно-нарезных работ для повышения качества добываемой рудной массы целесообразно по мере возможности отказываться от применения традиционных весьма трудоемких схем подготовки днищ блоков нишами, дучками и воронками и шире применять схемы с торцовым выпуском. Эти принципы особенно целесообразно применять при увеличении

высоты этажа до 100-150 м и более, что позволит увеличить производственную мощность рудника (благодаря повышению интенсивности подготовки и отработки запасов), увеличить шаг вскрытия месторождения и соответственно снизить капитальные и эксплуатационные затраты, а использование пустых пород в качестве закладки позволит сократить площадь отчуждаемых земель и снизить потери руды в недрах благодаря полному извлечению целиков.

Разработка в восходящем порядке может при этом осуществляться несколькими возможными вариантами.

Один из них, наиболее простой -отработка участков камерами устойчивых размеров. В предлагаемом варианте способ разработки системой подэтажных штреков в восходящем порядке включает разделение запасов на этажи, подэтажи и камеры шестигранной формы с оставлением меж-дукамерных целиков, проведение основных вскрывающих и подготовительно-нарезных выработок (полевых этажных 1 и подэтажных штреков 2, этажных квершлагов 3 и ортов 4, подэтажных ортов 5, промежуточный рудный штрек 6), в каждой камере проходят отрезной восстающий 7, который разделывают в отрезную щель 8, на которую отбивают основные запасы камер и отбитую руду выпускают через торцы выработок нижележащего этажа, подготовку и отработку основных запасов осуществляют снизу вверх, породу от проходки полевых выработок для отработки камер второй очереди складируют в первичные камеры шестигранной формы. Для подготовки к выемке ме-ждукамерного целика 11 из промежуточного полевого штрека под этот целик проходится квершлаг и орт 12, из которого междукамерный целик разбуривают восходящими 9 и нисходя-

Рис. 1

щими 10 скважинами. После выпуска руды из камеры 14 междукамерный целик разбуривают скважинами для отбойки целиковых запасов 13, выпуск руды осуществляется под защитой потолочины фигурной формы 15 (рис. 1).

Поскольку запасы руды в потолочине и междукамерном целике невелики, а остальные запасы могут быть извлечены без существенного разубо-живания (за счет того, что имеется возможность складирования породы от проходки полевых выработок для подготовки камер выше расположенного этажа в камеры нижележащего), то и в целом по блоку потери и разу-боживание при этом варианте системы будут несколько меньше. Запасы потерянные в целиках могут быть извлечены поле того, как будет построен закладочный комплекс и заполнены закладочным материалом первичные камеры.

Второй возможный вариант - это отработка нижних горизонтов с закладкой перепускаемых с верхних горизонтов пустыми породами или отходами обогащения. Расчеты показывают, что для большинства геологиче-

ских типов рудных месторождений в пустотах, образованных при отработке запасов горизонта можно разместить весь объем пустых пород от подземной разработки и 40-45 % хвостов обогащения, полученных при отработке предыдущего горизонта [1]. Предлагаемый вариант при восходящем порядке отработки системой подэтаж-ных штреков включает разделение запасов на этажи, подэтажи и камеры шестигранной фор-мы без оставления междукамерных целиков, проведение основных вскрывающих и подготовительно-нарезных выработок (этажных штреков 1, квершлагов 2 и ортов 3, подэтажных штреков 7 и квершлагов 8, рудных подэтажных штреков 9), на каждом этаже образуют зигзагообразные первичные камеры, которые закладывают твердеющей закладкой, в каждой камере проводят отрезные восстающие 4, пробуривают скважины 5 и их взрыванием на отрезной восстающий образуют отрезную щель 6, на которую отбивают основные запасы камер и отбитую руду выпускают через торцы выработок нижележащего этажа, подготовку, закладку первичных камер и отработку основных запасов осуществляют снизу вверх, при этом породу от проходки полевых выработок каждого вышерасположенного этажа складируют и используют для закладки первичных камер зигзагообразной формы, которые образуют на каждом этаже 9 (рис. 2).

Благодаря такому способу обеспечивается полное извлечение запасов камер (потери полезного ископаемого существенно ниже, чем в применявшихся ранее способах отработки) без

Рис.2

существенного разубоживания (за счет того, что имеется возможность складирования породы от проходки полевых выработок для подготовки камер выше расположенного этажа в камеры нижележащего и сокращения объемов проходки) с минимальным объемом подготовительно-нарезных работ и применением высокопроизводительной технологии очистных работ.

При решении любой задачи разработки месторождений полезных ископаемых как частных по выбору схем вскрытия, оконтуривания запасов и т.п. так и при общей оценке эффективности работы рудника прежде всего необходимо учитывать последствия на следующих этапах добычи и переработки не только по затратам капитальных и эксплуатационных затрат, но и возможное изменение времени выполнения процессов, а значит и возможности увеличения производственной мощности рудника и снижение доли условно-постоянных затрат. Общее время разведки, строительства рудника, разработки месторождения с применением предлагаемых вариантов работ на том или ином этаже разработки может быть определено по формуле (мес.):

а) при базовом варианте для нисходящей отработки Тб = + 4 + *п-н + К + ^тп,

б) при новом варианте для восходящей отработки с измененной схемой подготовительно-нарезных и очистных работ

Тн = ^р + С+ С-н + С+ С,

Покажем это на примере сравнительной оценки схем подготовки блоков применительно к новым горно-геологическим условиям Тырныаузского месторождения, на котором некогда мощные залежи и огромные запасы после их пересчета в основном превратились в рудные тела малой и средней мощности. Согласно проектным проработкам применительно к условиям разработки крутопадающей залежи юго-западного фланга Главного скарна горизонта 2464 м мощностью 6,5 м традиционными вариантами системы подэтажных штреков с подготовкой днищ блоков системой выпускных дучек и воронок время подготовки запасов и очистной выемки составляет 14,5 месяца, в том числе 9,2 месяца на подготовку-нарезку запасов блока и 5,3 месяца на очистную выемку. При этом для нормальной работы рудника в стадии подготовки-нарезки необходимо 63,5 % запасов (общего числа блоков), а в очистной выемке только 36,5 % блоков, что естественно не позволит обеспечить большую производственную мощность рудника на этой залежи. Более перспективными схемами подготовки и нарезки блоков с нашей точки зрения являются прелагаемые схемы. Такие схемы могут быть применены при разработке не только мощных залежей, но и средней и даже малой мощности. Выполнен-

уменьшится

равной

с величины

сдб Д°

С, = с.

1 -,|1- %Л

где

Аб и А - производственная мощность рудника на этой залежи при базовом варианте и возможная (вероятная) при новом варианте подготовки и отработки запасов, т/год.

= с,

1 - 0,6

1 --

1

ные исследования показали, что при увеличении высоты этажа вдвое на 20 % сокращается число блоков в подготовке при увеличении на 30 % числа блоков в очистной выемке, потери уменьшились на 8-10 %, производительность блоков в очистной выемке увеличится в 1,1-1,2 раза. Время выполнения подготовительно-нарезных работ уменьшается по сравнению с традиционным вариантом в 2,3 раза. Полное время подготовки и отработки запасов уменьшается в 1,56 раза. Благодаря этому при той же рудной площади может быть соответственно увеличена производственная мощность рудника. Если при базовом варианте долю условно-постоянных затрат на добычу и обогащение рудной массы принять равной (р= 0,6, то себестоимость при новом варианте

1,56,

= (1-0,215) = 0,785С*

т.е. меньше на 21,5 % за счет снижения только условнопостоянных затрат.

Анализ динамики финансовых потоков (рис. 3) при традиционной технологии отработки сверху вниз (1) и предлагаемой отработкой снизу вверх с учетом разработанных технологий (2) свидетельствует, что сокращение времени на выполнение подготовительно-нарезных и очистных работ позволяет интенсифицировать отработку и обеспечить снижение срока окупаемости капитальных вложений.

На основе комплексного критерия оценки эффективности восходящего порядка отработки с учетом реализации предлагаемых технологий нами разработаны методики обоснования оптимальной высоты этажа, схем и способов подготовки горизонтов и величины шага вскрытия.

------------ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Трубецкой К.Н., Пешков А.А., Майков Н.А. Методы оценки инвестиций горных предприятий // Известия ВУЗов. Горный журнад. 1993. - №2. - С. 15-21. шгл

— Коротко об авторах------------------------------------------------------

Разоренов Ю.И., Скорин В.В., Лашин Е.О. - ЮРГТУ (НПИ).

Статья представлена Южно-Российским государственным техническим университетом. Рецензент д-р техн. наук, проф. С.О. Версилов.