CC BY
50
© 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, [email protected]
