Определение готовых к выемке запасов при разработке сложноструктурных рудных месторождений с учетом надежности работы системы-карьер Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

© С.И. Фомин, М.Д. Маринин, А.И. Пономарёв, 2013

УДК 622.271.3

С.И. Фомин, М.А. Маринин, А.И. Пономарёв

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГОТОВЫХ К ВЫЕМКЕ ЗАПАСОВ ПРИ РАЗРАБОТКЕ СЛОЖНОСТРУКТУРНЫХ РУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ С УЧЕТОМ НАДЕЖНОСТИ РАБОТЫ СИСТЕМЫ-КАРЬЕР

Регулирование объемами готовых к выемке запасов на уступах, величиной резервной полосы рабочих площадок позволяет осуществить оптимальное формирование рабочей зоны карьера, соответствующее установленной производительности карьера и эксплуатационного коэффициента вскрыши, повысить надежность работы горнотехнической системы-карьер.

Ключевые слова: готовые к выемке запасы, нормирование, надёжность, сложно-структурные месторождения, горнотехническая система, карьер.

Обеспеченность карьера готовыми к выемке запасами руд — фактор, влияющий на эффективность его работы. Недостаточное количество этих запасов приводит к сокращению фронта добычных работ, увеличению разубоживания руды, снижению качества и повышению себестоимости продукции. Превышение оптимального уровня обеспеченности ГВЗ приводит к убыткам, связанным с консервацией значительных оборотных средств, увеличению расходов на содержание и ремонт горных выработок, к повышению потерь руды. Отработка сложноструктурных рудных месторождений карьерами, сложенными руднопородными уступами, характеризуется изменчивость объёмов ГВЗ как в плане, так и по глубине. Величина объемов ГВЗ, сосредоточенная в резервной полосе рабочих площадок зависит от ряда горнотехнических и горно-геологических факторов.

Коэффициент рудоносности резервной полосы рабочей площадки характеризует долю рудных тел, содержащих в резервной полосе рабочей площадки рудопородного уступа карьера, отрабатывающего сложноструктурное месторождение. Коэффициент рудоносности резервной полосы рабочей площадки 1-уступа (К1руд.)

п

^ •¡РУД

К1рУД _ ^-, (1)

• РЕЗ

где Б1ре3 — средняя площадь резервной полосы рабочей площадки 1-го уступа, м2;

• _ •¡К + •¡ПОЧ (2)

•¡РЕЗ _ 2 , (2)

где Б1К — площадь кровли резервной полосы рабочей площадки 1-го уступа, м2; Б1ПОч — площадь почвы резервной полосы рабочей площадки 1-го уступа, м2; Б1Руд — средняя площадь ]-го рудного тела в пределах резервной полосы рабочей площадки 1-го уступа, м2;

+ в. т

с _ ' дПОЧ /о\

руд - ^ >

где Бук — площадь ]-го рудного тела в пределах кровли резервной полосы рабочей площадки 1-го уступа, м2; Бупоч — площадь ]-го рудного тела в пределах почвы резервной полосы рабочей площадки 1-го уступа, м2.

Повышение надежности работы карьера может быть достигнуто путем сокращения числа звеньев в последовательном соединении (между подготовкой горной массы к выемке, экскавацией, транспортированием, путевыми работами, отвалообразованием; между вскрышными и добычными работами), повышением надежности работы каждого звена карьера, резервированием оборудования, созданием запасов полезного ископаемого и опережения вскрышных работ.

Для таких звеньев карьера, как смежные уступы, а также вскрышные и добычные работы, резервирование оборудования невозможно из-за большого их количества. Резервирование оборудования эффективно при повышении надежности производственных процессов. Наиболее реальная возможность повышения надежности горнотехнической системы-карьер — это создание резерва готовых к выемке полезных ископаемых и опережения вскрышных работ [1,2].

Горнотехническая система-карьер состоит из подсистем вскрышных и добычных работ, имеющих самостоятельные цели и задачи, направленные на выполнение единой функции — добычи полезного ископаемого. Резерв готовых к выемке запасов на каждом горизонте позволяет вести горные работы независимо от вышележащего горизонта в течение некоторого промежутка времени. коэффициент готовности технологической цепи соответствует надежности работы для верхнего рабочего горизонта, а для других горизонтов надежность их работы будет зависеть не только от коэффициента готовности уступов, но и от запаса между ними. коэффициент готовности характеризует вероятность работоспособности горнотехнической системы-карьер в произвольно выбранный момент времени, определяет готовность этой системы к работе и позволяет оценивать эксплуатационные качества системы.

При наличии покрывающей вскрыши на сложноструктурном рудном крутопадающем месторождении, надежность работы вскрышных уступов (подсистемы вскрышных уступов) в течение года

П + АБ1вЬ1вЬ1в п-1 + АБ2вЬ2вЬ2в П-1 + П кш +-~-П кш +-~-П к1в +•••

. 1 т1в^1в 2 т2в^2в 3 , (4)

Р - к

гпв _ Лпв

ДБ(и-2)вЦп-2)вЬ(п-2)в , ДБ(и-1)вЦп-1)вЬ(п-1)в

•••+--К(п-1)в +--

m(п-2)вQэ(п-2)в m(п-1)вQэ(п-1)в

где Р ¡в — надежность работы 1-го вскрышного уступа (1 = 1,2,3,..., п); т 1в - количество экскаваторов на 1-м вскрышном горизонте; к 1в - коэффициент готовности 1-го вскрышного уступа; Ь 1в — длина фронта работ на 1-м вскрышном горизонте, м; Ь 1 в - высота 1-го вскрышного уступа, м; ДВ1в - ширина резервной полосы рабочей площадки 1-го вскрышного уступа, м; Рэ1в - эксплуатационная производительность экскаватора на 1-м вскрышном уступе, м3/год.

Надежность работы руднопородных уступов (подсистемы добычных работ) в течение года, с учетом надежности работы подсистемы вскрышных работ,

Р = к

пр пр

КРУЛ(ДБ Ь Ь ) ^ К1РУД(Щ Ь Ь )^

Р Т!к + оРуД °Р °Р °Р Т! к + 1РУД' 1р ¡-р 1р' ГТк

пв1 I р Щ П II ¡р Щ П 1 1 р

1 Щ°рПэор 1 Щ1рПэ1р 2

+ .

(5)

+ К(п-2)РУД (ДБ(п-2)рЬ(п-2)рЬ(п-2)р ) к + К(п-1)РУД ( ДБ(п-1)рЬ(п-1)рЬ(п-1)р )

Q' ' ' (п-1) р

э(п-2)р Щп-1)рПэ(п-1)р

где Р ¡р — надежность работы 1-го руднопородного уступа, с учетом надежности работы вскрышного уступа (1 = 1,2,3,...,п); kiр - коэффициент готовности ¡-

КоРУД (ДБ°р1°рЬ°р ) б

го руднопородного уступа; и =-;—;—— — обеспеченность запасами

щ 0

°р ^-э°р

верхнего руднопородного уступа (характеризует запас между нижним вскрышным и верхним руднопородным уступами); т1р - количество экскаваторов на ¡-м руднопородном горизонте, необходимое для выполнения годового объема работ; Ь1р - длина фронта работ на ¡-м руднопородном горизонте, м; ДВ1р - ширина резервной полосы рабочей площадки ¡-го руднопородного уступа, м; Ь1р -высота уступа ¡-го руднопородного уступа, м; 0э1р - эксплуатационная производительность экскаватора на ¡-м руднопородном уступе, м3/год;

к,руд (ЩрЦрЬрр) б .

ц. =--—-—— — обеспеченность запасами ¡-го руднопородного уступа.

^ ЩрПэ!р

Анализ полученных зависимостей (4 и 5) позволяет сделать вывод: надежность работы уступа определяется коэффициентом готовности технологической цепи на данном уступе, надежностью работы вышележащего уступа, а также величиной запаса (объем готовых к выемке запасов и опережение вскрыши) между этими уступами.

Повышение надежности работы карьера, отрабатывающего сложнострук-турные крутопадающие месторождения, достигается том случае, когда объем готовых к выемке запасов нижележащего руднопородного уступа меньше, чем вышележащего.

Для обеспечения надежности работы карьера, отрабатывающего сложно-структурные крутопадающие месторождения, рабочий борт, сложенный руд-нопородными уступами в разрезе должен принять выпуклый вид во вскрышной части и в добычной.

- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Фомин С.И. Производительность карьеров и спрос на минеральное сырье. С-Пб., изд. «Тема», 1999, 169 с.

2. Фомин С.И., Убугунов Э.Ё. Рациональное использование и восстановление нарушенных земель. Улан-Удэ. Изд-во БНЦ СО РАН, 2012, 88 с. ЕШЗ

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -

Фомин Сергей Игоревич — доктор технических наук, профессор, fominsi@mail.ru, Маринин Михаил Анатольевич — аспирант, mibmarinin@ya.ru, Пономарёв Андрей Иванович — аспирант, andrey9999_10@km.ru, Национальный минерально-сырьевой университет «Горный».