CC BY
18
- © В.И. Симоненко, А.В. Мостыка,
Л.С. Гриценко, 2014
УДК 622.271
В.И. Симоненко, А.В. Мостыка, Л.С. Гриценко
ОРГАНИЗАЦИЯ ВВОДА В ЭКСПЛУАТАЦИЮ РАНЕЕ ДЕЙСТВУЮЩИХ КАРЬЕРОВ ПО ДОБЫЧЕ ЩЕБЕНОЧНОГО СЫРЬЯ ПРИ ВОЗОБНОВЛЕНИИ ИХ РАБОТЫ В НОВЫХ ЭКОНОМИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ
Рассмотрен вопрос организации горных работ на карьерах нерудных полезных ископаемых при использовании мобильного оборудования. Предложены технологические схемы с доставкой полезного ископаемого к дробильному узлу фронтальными колесными погрузчиками и автотранспортом.
Ключевые слова: карьеры, щебеночное сырье, экономичность добычи полезного ископаемого, транспортные площадки, расконсервируемые борта карьера.
В 90-х годах XX столетия многие карьеры по добыче щебеночного сырья (разрабатывающие месторождения гранитов, известняков, крепких песчаников, сиенитов, монцонитов, мигматитов, базальтов, гнейсов, кварцитов и др.) с переходом горнодобывающей отрасли к новым рыночным отношениям временно прекратили свою работу. В это время на Украине прекратили существование более 170 гранитных и др. щебеночных карьеров.
С начала XXI в. наблюдается обратный процесс. Так в условиях возобновления эксплуатации месторождений щебеночного сырья находятся Ахтовский, Софиевський, Каменно-балковский, Мигиевский (Николаевская обл.), Новоукраинский, Гуров-ский и Суботцевский (Кировоградская обл.), Димитровский (Донецкая обл.), Дибровский и Еристовский (Днепропетровская обл.), Давыдовобродский и Бериславский (Херсонская область), Давыдовский (Винницкая обл.) и др. карьеры по доыче гранитов, мигматитов, монценитов, гнейсов, известняков, сиенитов и других полезных ископаемых. Предпосылкой к вводу в эксплуатацию ранее действующих
карьеров стало повышение спроса на щебеночную продукцию вследствие проведения в Украине чемпионата по футболу ЕВРО-2012 и олимпиады в Сочи (2010).
В новых рыночных отношениях, сложившихся в Украине, повысились требования к качеству изготавливаемой продукции, экономичности добычи полезного ископаемого а также обязательным стала реализация мероприятий, направленных на уменьшение вредного воздействия горного производства на окружающую среду. Это повлияло на условия работы действующих предприятий и на процесс возобновления горных работ в ранее эксплуатируемых карьерах. Существенное влияние на работу указанных предприятий оказало увеличение санитарно-защитных зон с 500-600 м до 1500 м. В связи с этим на карьерах строительных материалов стали применятся новые типы ВВ и новых природоохранные технологии ведения горных работ [1].
В целом же на организацию ввода ранее действующих карьеров в эксплуатацию оказывает влияние текущее состояние капитальных траншей и съездов, наличие транспортных
площадок и берм безопасности, размеры выработанного пространства, объемы вскрышных работ и наличие земельного отвода и применяемые комплексы горнотранспортного и перерабатывающего оборудования.
На карьерах с наличием транспортных площадок или берм безопасности и съездов, обеспечивающих доступ до этих площадок, организация горных работ по вводу карьера в эксплуатацию не вызывает затруднений. При взрывании блока высотою 10 м и шириною 20 м ширина развала составляет 25-30 м. В то же время ширина площадки, на которой будет размещена горная масса после взрыва, составит также 25-30 м (с учетом ширины блока, ширины транспортной полосы или бермы безопасности и бермы возможного обрушения). Выемка взорванной массы производится с использованием различных типоразмеров выемочно-погрузочного оборудования. При наличии съезда, обеспечивающего доступ до горной массы, возможно применение прямых мехлопат с погрузкой в автомобильный транспорт. Исследования [2] показали эффективность применения
Рис. 1. Технологическая схема расконсервации борта карьера, возобновляющего свою работу с экскавацией горной массы на создаваемой площадке уступа: 1 - экскаватор прямая (обратная) лопата; 2 - развал взорванной горной массы полезного ископаемого; 3 - буровой блок; 4 - дробильно-сортировочный завод; 5 - развал горной массы на нижней площадке (дне) карьера; 6 - колесный погрузчик; 7 - автосамосвал; 8 - ранее пройденная траншея (съезды) в карьер
колесных погрузчиков как выемочно-транспортного оборудования. Эффективная длина перемещения ими не превышает 0,9-1,0 км. Поэтому при расположении дробильно-сортиро-вочного завода (ДСЗ) вблизи карьера целесообразно применение колесных погрузчиков (рис. 1). Для сокращения длины транспортирования, а значит и снижении стоимости производства готовой продукции, возможно применение полустационарных и мобильных дробильно-сортировочных установок (соответственно ПДСУ и МДСУ) [3]. Эти установки в последнее время нашли широкое распространение благодаря своей мобильности, маневренности и возможности максимально сократить расстояние перемещения полезного ископаемого. Тогда при понижении фронта горных работ и перемещении добычных работ на нижерасположенные уступы возможно расположение ПДСУ или МДСУ в выработанном пространстве, что позволит сократить длину перемещения и уменьшить количество транспортного оборудования (рис. 2).
Применение обратных мехлопат в первую очередь обуславливается отсутствием съезда или недостаточными размерами рабочей площадки для выполнения маневров автосамосвалами и другими видами транспорта. В таком случае экскаватор работает нижним черпа-ньем с погрузкой средства автомобильного транспорта на верхней площадке разрабатываемого уступа. При работе обратных мехлопат расстояние транспортирования сокращается за счет уменьшения длины наклонного участка пути, на разносимом борту карьера.
Описанные выше схемы с прямой мехлопатой и
колесными погрузчиками затруднительно применить на карьерах, где нет транспортных площадок и берм безопасности. На них борта были приведены в предельное положение на момент прекращения эксплуатации. С течением времени борта карьера осыпались и сейчас представляют собой один сплошной откос с максимальной глубиной до 100-130 м, а на отдельных, вводимых в эксплуатацию карьерах, до 260 м. При ведении буровзрывных работ взорванная масса частично располагается на вновь образованной площадке расконсервируемого уступа (около 70%), а часть ее (30%) под действием силы тяжести и взрыва обруша-ется на дно карьера или расположенный ниже уступ (если на нем имеется площадка) (см. рис. 1, 2).
В целом же, при введении в эксплуатацию таких предприятий задача оптимизации организации их ввода сводится к выбору рациональной технологической схемы, обеспечивающей экономичное и эффективное ведение горных работ в карьерах на расконсервируемых бортах.
С этой целью рассмотрены следующие технологические схемы возобновления горных работ на вводимых в эксплуатацию карьерах:
1. ЭКГ - А.Т. - ДСЗ
2. ЭКГ7К.П. - МДСУ/ПДСУ - К.Т.
3. ЭКГ/К.П. - МДСУ - А.Т.
4. ЭКГ - А.Т. - МДСУ/ПДСУ - К.Т.
В них обозначено: ЭКГ - экскаватор прямая или обратная мехлопа-та, разрабатывающие забой верхним черпанием; А.Т. - автомобильный транспорт; ДСЗ - дробильно-сорти-ровочный завод; МДСУ/ПДСУ - мо-
Рис. 2. Технологическая схема расконсервации борта карьера, возобновляющего свою работу с переэкскавацией горной массы на дно (нижнюю площадку) карьера и выдачей готовой продукции конвейером: 1 - экскаватор прямая (обратная) лопата; 2 - развал взорванной горной массы полезного ископаемого; 3 - буровой блок; 4 - ПДСУ/МДСУ; 5 - развал горной массы на нижней площадке (дне) карьера; 6 - колесный погрузчик; 7 - фракционные бункера, склады готовой продукции; 8 -ленточный конвейерный подъемник; 9 - ж-д. поезд, установленный под погрузку продукции
бильные/полустационарные дробиль-но-сортировочные установки; К.Т. -ленточный конвейерный транспорт; К.П. - колесный погрузчик.
Технологическая схема 1 является наиболее распространенной на отечественных карьерах строительных (нерудных) полезных ископаемых. Взорванная горная масса экскаваторами мехлопата (прямая или обратная) с развала, расположенного на вновь образованной площадке уступа, загружается в автосамосвалы, которые транспортируют ее до дробильно-сортировочного завода, расположенного на поверхности (см. рис. 1). Транспортирование полезного ископаемого, сброшенного взрывом и расположенного на дне карьера в последствии производится автомобильным транспортом до ДСЗ на поверхности. Применение конвейерного транспорта в этой схеме усложняется стесненными условиями
Рис. 3. Технологическая схема расконсервации борта карьера, возобновляющего свою работу с переэкскавацией горной массы на дно (нижнюю площадку) карьера, автомобильной доставкой ее на складскую площадку и выдачей готовой продукции конвейером: 1 - экскаватор прямая (обратная) лопата; 2 - развал взорванной горной массы полезного ископаемого; 3 - буровой блок; 4 - ПДСУ/МДСУ; 5 - развал горной массы на нижней площадке (дне) карьера; 6 - автосамосвал; 7 - фракционные бункера, склады готовой продукции; 8 -ленточный конвейерный подъемник; 9 - ж-д. поезд, установленный под погрузку продукции; 10 - складская площадка
работы, работа производится в зоне разлета кусков во время массовых взрывов, необходимостью наращивания конвейерной линии по мере понижения фронта горных работ.
В технологической схеме 2 горная масса расположенная после взрыва на площадке уступа разносимого борта переукладывается экскаватором в выработанное пространство, откуда и производится ее выемка экскаватором с загрузкой непосредственно в приемный бункер МДСУ [4], на нем происходит ее дробление и разделение на фракции готовой продукции (см. рис. 2). Транспортирование готовой фракционной продукции на поверхность осуществляется конвейерным транспортом от фракционных складов, расположенных под нерабочим бортом вдоль оси загрузочного конвейера. Готовая продукция в карьере от МДСУ/ПДСУ к фракцион-
ным складам доставляется колесными погрузчиками по кратчайшему расстоянию. На поверхности щебеночная продукция из конвейера загружается в ж-д. вагоны или автопоезда. Наклонный конвейерный подъемник размещают в траншее карьера, которая осталась после прекращения горных работ, или же на пилонах-колоннах. Эти пилоны-колонны устраивают на площадках нерабочего борта. Конвейер монтируют закрытым от поражений разлетающимися кусками породы.
Технологическая схема 3 отличается от предыдущей тем, что для транспортирования щебня применяются автосамосвалы. Ими перевозка готовой продукции выполняется от ПДСУ/МДСУ, на поверхность к складам погрузочного комплекса карьера, где продукцию загружают в транспорт потребителей.
В схеме 4, как и двух предыдущих схемах 1, 2, присутствует процесс переэкскавации взорванной массы под откос борта. Она отличается тем, что для транспортирования применяется комбинация автомобильного и конвейерного транспорта (рис. 3).
Погрузка полезного ископаемого на дне (нижней площадке) карьера осуществляется в автосамосвалы, которые транспортируют взорванную горную массу к (концентрационной) складской площадке, на которой расположена МДСУ/ПДСУ. С этой площадки транспортирование готовой фракционной продукции осуществляется конвейерным транспортом на поверхность с погрузкой ее в ж-д. вагоны или автомобильный транспорт потребителей.
Преимуществом схем 2, 3, 4 является то, что нет необходимости в выделении земель под строительство ДСЗ на поверхности, так как МДСУ/ ПДСУ и склады готовой продукции будут располагаться в выработанном пространстве карьера на площадках ограниченных размеров (40x50).
Ниже на рис. 2 приведены графики изменения удельных затрат на выполнения основных производственных процессов (вскрышные + добычные работы + переработка пород + транспортирование готовой продукции и ее погрузка) с увеличением глубины базовых карьеров [2]
Как видно из приведенных графиков, удельные затраты в схемах 2 и 3 изменяются незначительно с глубиной карьера. Это обусловлено тем, что длина транспортирования на период введения карьера в эксплуатацию, не изменяется, а затраты на переработку и проведение выемочно-погрузочных работ для принятых расчетных данных почти постоянны. В технологической схеме 1 затраты на выполнения основных производственных процессов увеличиваются за счет постепенного увеличения длины транспортирования полезного ископаемого с развала образованной, после взрывных работ площадки уступа к ДСЗ.
Сравнение эффективности технологических схем будем рассматривать относительно первой «классической» схемы. Анализ приведенных графиков показывает, что наиболее затратной является схема 3. Это обусловлено тем, что готовая фракционная продукция транспортируется автосамосвалами по наибольшему пути, а также значительными будут затраты переэкскавацию 70% взорванной массы.
Наиболее экономичны - схемы 2 и 4. Это обуславливается применением конвейерного транспорта и наименьшими расстояниями транспортирования готовой продукции автомашина-
ми. Среди этих схем, несмотря, что наименьшие затраты имеет технологическая схема 2, применение ее не целесообразно, так как конвейерная линия оборудуется почти на всю глубину карьера. По окончании восстановительных работ (после создания рабочих площадок на уступах) возникнет необходимость транспортирования взорванной массы с верхних горизонтов на дно карьера. Наиболее рациональной является схема 4, потому что транспортирование полезного ископаемого будет осуществляться на площадку погрузки (концентрационной), в среднюю часть нерабочего
Рис. 4. Графики изменения удельных затрат Зу на выполнения основных производственных процессов с увеличением глубины карьера Нк: а - карьеры 1-го типа; б - 2-го типа; в - 3-го типа; г - 4-го типа
борта, где расположен дробильный комплекс. Оттуда осуществляется перемещение щебеночной продукции на поверхность и ее погрузку в транспорт потребителей.
Следует учесть, что в технологической схеме 4 на затраты влияет глубина расположения концентрационной площадки. Чем глубже она располагается, тем теснее значения расходов
будут приближаться к значениям затрат по схеме 2. В итоге это приведет к увеличению затрат на производство готовой продукции.
Сравнивая экономические показатели схем 1 и 4, в расчетах принимались значения глубины расположения концентрационной площадки для 1-го типа карьеров 100 м; 2-го типа -75 м; 3-го - 55 м; 4-го -35 м.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Симоненко B.I., Пацера С.В., Швець В.Ю., Воропаева З.В. Еколопчш проблеми розробки родовищ скельних буш-вельних матер1ал1в у районах, прилеглих до житлових забудов // Науковий вюник НГУ. -2009. - № 3. - С. 12-16.
2. Симоненко В.И., Черняев А.В., Мо-стыка А.В. Систематизация гранитных и каменных карьеров для исследования ресурсосберегающей технологии их разработки /
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ
3б. наук. праць НГУ. - Дшропетровськ: РВК НГУ. - 2007. - № 27. - С. 47-51.
3. Каталог-справочник «Дорожная техни-ка-2005». - СПб.: ООО «Славутич», 2005. -264 с.
4. Гриценко Л.С. Исследование организации горных работ при применении мобильных дробильно-сортировочных комплексов на нерудных карьерах / Сб. науч. тр. НГУ. -Днепропетровск. - 2008. - № 30. - С. 7782. ЕШ
Симоненко В.И. - доктор технических наук, доцент, старший научный сотрудник, Мостыка А.В., Гриценко Л.С.,
Национальный горный университет, Украина, e-mail: rector@nmu.org.ua.
UDC 622.271
ORGANIZATION OF PUTTING INTO OPERATION OF BEFORE OPERATING QUARRIES ON OPEN-CAST OF MACADAM RAW MATERIAL AT PROCEEDING IN THEIR WORK IN NEW ECONOMIC TERMS
Simonenko V.l., Doctor of Technical Sciences, Assistant Professor, Senior Researcher, Mostyka A.V., Gricenko L.S.,
National Mining University, Ukraine, e-mail: rector@nmu.org.ua.
Under analysis is the organizational management at nonmetallic open pit mines using mobile equipment. The article puts forward process flow diagrams including mineral haulage to a crushing station by front-end wheel loaders and motor transport.
Key words: open pit mines, crushed stone raw material, mineral mining efficiency, transportation sites, reactivated pit walls.
REFERENCES
1. Simonenko B.I., Patsera S.V., Shvets' V.Yu., Voropaeva Z.V. Naukovii visnikNGU, 2009, no 3, pp. 12-16.
2. Simonenko V.I., Chernyaev A.V., Mostyka A.V. Sbornik nauchykh trudov NGU, 2007, no 27, pp. 47-51.
3. Katalog-spravochnik «Dorozhnaya tekhnika-2005». SPb.: OOO «Slavutich» (Road transport-2005 guide-catalogue), Saint-Petersburg, OOO «Slavutich», 2005, 264 p.
4. Gritsenko L.S. Sbornik nauchykh trudov NGU, 2008, no 30, pp. 77-82.
