Определение конечной глубины карьера с использованием современных горных информационных технологий применительно к мощным крутопадающим железорудным залежам Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

© А.О. Подойников, 2013

УДК 622.271; 622:681.3 А.О. Подойников

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНЕЧНОЙ ГЛУБИНЫ КАРЬЕРА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СОВРЕМЕННЫХ ГОРНЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ПРИМЕНИТЕЛЬНО К МОЩНЫМ КРУТОПАДАЮЩИМ ЖЕЛЕЗОРУДНЫМ ЗАЛЕЖАМ

Рассмотрены методы определения границ карьера. Проанализирована зависимость контурного коэффициента вскрыши от глубины карьера при разных бортовых содержаниях. Определены конечные глубины карьеров и отстроены контуры карьеров традиционным методом и специальной компьютерной программой-оптимизатором.

Ключевые слова: Определение границ карьера, конечная глубина карьера, контурный коэффициент, горные информационные технологии, оптимизация карьера.

Как известно, граничный коэффициент вскрыши (Кгр) можно определить по формуле: Кгр = (Сп - Со) / Св , м3/т (м3/м3), где Сп - себестоимость добычи единицы полезного ископаемого подземным способом, руб/м3; Со - себестоимость добычи единицы полезного ископаемого открытым способом без учета затрат на производство вскрышных работ, руб/м3; Св - затраты на извлечение и перемещение единицы вскрышных пород, руб/м3 [1].

В это выражение могут быть введены коэффициенты учитывающие фактор времени (дисконтированные затраты), затраты на погашение полезных ископаемых и др.

Достижение граничного положения горных работ при различных значениях бортового содержания происходит при равенстве контурного коэффициента вскрыши граничному.

Использование современных горных информационных технологий можно показать на примере опреде-

ления глубины карьера крупного железорудного месторождения.

Крутопадающие рудные тела этого месторождения имеют изменяющуюся геометрию как в плане так по глубине. Их мощность составляет до 40 м и они узкой полосой простираются в широтном направлении на расстояние порядка 20 км.

Рассматривается три варианта бортового содержания (наименьшего содержания полезного компонента в пробе, при котором она может быть включена в контур подсчитываемых блоков запасов полезных ископаемых) магнитного железняка (Ретад): 9, 15 и 22 процента.

Данные по геологоразведочным скважинам заносятся в геологическую базу данных, используя эти данные отстраиваются контуры рудных тел и по этим данным создается компьютерная цифровая блочная модель месторождения. При оконтуривании необходимо стремиться к такому положению, чтобы контур карьера максимальным образом охватывал рудные тела.

550 500 450

[

]

1000 950 900 850 800 750 700 650 600 550 500 450

Рис. 1. Поперечный разрез карьера и рудного тела

Далее по контурам рудных тел создаются каркасные модели и отстраиваются сечения рудных тел с заданным интервалом (100 м) по простиранию (см. рис. 1).

Анализируются эти сечения и определяются максимальные глубины рудных тел, при которых контурный коэффициент вскрыши может быть сопоставлен с граничным. На поперечных сечениях отстраивается положение дна карьера с заданной шириной (30 м).

Подобные построения производятся на всех рассматриваемых сечениях. Совокупность полученных данных позволяет отстроить плоскость дна карьера на всем участке простирания месторождения.

Построения производятся с учетом углов наклона бортов, как с лежачего, так и с висячего боков залежи карьера, значение которых определялись исходными данными с учетом формирования устойчивых бортов или углами падения рудных тел.

При проведении расчетов в качестве ограничителей выступали: значение бортового содержания, цифровые топографические модели горных работ и земной поверхности.

Граничный коэффициент вскрыши расчетами был определен как 13,5 м3/м3.

Первоначальный карьер отстраивался с некоторым запасом (глубина карьера 360 м, контурный коэффициент вскрыши - 19,1 м3/м3). Дальнейшие построения с шагом 20 м (см. рис. 2) привели к следующим результатам: для бортового содержания 9 % контурный коэффициент сравнялся с граничным на глубине 335 м, средний коэффициент вскрыши составил 4,9 м3/м3. Тоже самое делаем для карьеров с рудными телами с бортовым содержанием Ретад 15 % и 22 %.

Для бортового содержания Ретад 15 % и 22 % глубины карьера составили 315 м и 240 м, средние коэффициенты вскрыши - 5,8 и 11,2 (м3/м3) соответственно.

Таким образом, при равенстве контурного и граничного коэффициентов вскрыши устанавливается конечная глубина карьера.

Полученные результаты приведены в табл. 1 и 2.

Зависимость контурного коэффициента вскрыши от глубины карьера для бортового содержания Ретад 9 % показана на рис. 3.

Рис. 2. Разрезы контуров карьеров с разными глубинами, шаг 20 м

Таблица 1.

Результаты расчетов конечной глубины карьера

Борт, % Глубина карьера, м Объем горной массы, м3 Объем руды (магнитного железняка), м3 Объем вскрышной 3 массы, м Контурный коэффициент 33 вскрыши, м / м

9 360-340 75883000 3779000 72104000 19,1

340-320 70546500 4569000 65977500 14,4

335315 69417000 4781000 64636000 13,5

325-305 66644000 5321500 61322500 11,5

320-300 65213500 5569000 59644500 10,7

300-280 60381500 6471500 53910000 8,3

15 320-300 63297000 4198500 59098500 14

315295 61189000 4260500 56928500 13,4

22 260-240 48056500 2698000 45358500 17

240220 43215500 2958500 40257000 13,6

Таблица 2. Результаты определения глубины для разного бортового содержания

Борт, % Глубина карьера, м Объем горной 3 массы, м Объем руды (магнитного железняка), м3 Объем вскрышной 3 массы, м Средний коэффициент вскрыши, м3/ м3

9 335 551747000 93883000 457864000 4,9

15 315 485550500 70895000 414655500 5,8

22 240 284039500 23273000 260766500 11,2

—•—9%

---Кгр

---Нкар

230 290 300 310 320 330 333 340 350 350 370

Глубина карьера, га

Рис. 3. Зависимость контурного коэффициента вскрыши от глубины карьера (борт 9%)

а)

Рис. 4. Визуальное трехмерное представление карьеров на конец отработки и изменения конфигураций рудных тел в зависимости от их бортового содержания Ретая: а) 9 %, б) 22 %

Параметры оптимизации карьера

Тип руды | Расходы на добычу | Стены | Вертикальные пределы | Оптимизация | Справка |

таблицы |

Тип р

У В (необязат.) [

|госк_Ьуре

1 ^

Заполнить 1

Содержание |ре

т | (=) Выход |ре_пп

"3

Кривые отпускным цен: | кривые расходов на обогащение: |

Тип руды | Отпускная цена Бортовое со дер... | УВ по умолч. | Извлечение (%)

1 10 42.000 9 3.75 95

2 113 43.000 9 3.4 95

3 1512 45.000 9 3.5 95

Ч

<1 1 ►

- Применить "| ^ Отмена

Рис. 5. Окно программы-оптимизатора с параметрами карьера

Рис. 6. Контур карьера отсроенный оптимизатором

Справки о суммарных значениях и распределении погоризонтных объемов горной массы и руды (включая средневзвешенные содержания Ретад) были использованы для определения главных параметров открытой разработки месторождения. С помощью компьютерной программы можно визуально отслеживать и анализировать построенные контуры карьеров и рудных тел (рис. 4).

Кроме вышеописанного метода, определить конечную глубину и отстроить контуры карьера можно с помощью специальных компьютерных программ-оптимизаторов с функцией «оптимизация карьера».

Для этого нам необходимы экономические данные, такие как: отпускная цена руды, расходы на обогащение, на добычу, на транспортирование и другие (рис. 5).

f spravka — Блокнот _|П|х|

Файл Правка Формат Вид Справка

оорпэк минекс груп Оптимизация карьера справка по оптимизации =1

результаты:

Скидка Объём Значение Выход

0.00 510,130,000.00 106, 710,862,898.00 opt_x0. dtm

Отладка:

Model Geometry Summary X Y z Number of Blocks = 1055 401 239 Block Size = 20.00 20.00 5.00 $/ед. изм. - расчеты

Координаты блока (Y, x, Z): ( 11690.000, 3570.000, 2. 500} zi

Рис. 7. Фрагмент справки по оптимизации карьера

Обработав полученные данные, программа отстраивает контур карьера (рис. 6) и выдает справку (рис. 7). В справке находятся необходимые данные о параметрах карьера.

Глубина карьера полученная с помощью оптимизации карьера также равна 335 м (315 м и 240 м).

На основании полученных результатов для железорудного месторож-

1. Трубецкой К.Н., Потапов М.Г., Ви-ницкий К.Е. Мельников Н.Н. Справочник. Открытые горные работы. - М.: Горное бюро, 1994.

2. Трубецкой К.Н., Краснянский Г.Л., Хронин В.В., Коваленко B.C. Учебник. Проектирование карьеров - 3-е изд., пере-раб. - М.: Высш.шк., 2009.

3. Методические рекомендации по технико-экономическому обоснованию конди-

дения были отстроены 3 варианта карьера для рудных тел с разным бортовым содержанием. Определена точная глубина каждого карьера с заданным граничным коэффициентом вскрыши, что позволяет экономически обосновать целесообразность разработки месторождения открытым способом на разных стадиях проектирования.

- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ций для подсчета запасов месторождений твердых полезных ископаемых (кроме углей и горючих сланцев). - М.: Министерство природных ресурсов Российской Федерации, 1999.

4. Па стихии Д. В., Сенаторов Н.П. Учебное пособие. Моделирование открытых горных работ с помощью пакета программ Сешеош Биграе - М.: МГГУ, 2009. Е2Э

КОРОТКО ОБ АВТОРЕ -

Подойников Анатолий Олегович - аспирант кафедры ТО, Московский государственный горный университет, Moscow State Mining University, Russia, ud@msmu.ru