CC BY
75
СЕМИНАР 4
ДОКЛАД НА СИМПОЗИУМЕ "НЕДЕЛЯ: ГОРНЯКА і* і
99"
МОСКВА, : МГГУ, :25.01.99 - 29.01.99
; ; ; ^Н.И. Кучерский, Г.А. Прохоренко,
А.И. Клименко, А.Н. Лукьянов,
А.М. Иоффе, 2000
УДК 622.342:622.272
Н.И. Кучерский, Г.А. Прохоренко,
А.И. Клименко, А.Н. Лукьянов, А.М. Иоффе
ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ РАЗВИТИЯ ГОРНЫХ РАБОТ ПРИ СОЗДАНИИ СУПЕРКАРЬЕРА НА ЗОЛОТОРУДНОМ МЕСТОРОЖДЕНИИ МУРУНТАУ
М
аксимальная эффективность при освоении и разработке крупномасштабного сложноструктурного рудного месторождения, каким является золоторудное месторождение Мурунтау, может быть достигнута за счет создания на нем сверхглубокого суперкарьера. Развитие горных работ на таком карьере должно базироваться на следующих основных принципах:
• значительная годовая производственная мощность по руде и вскрыше, составляющая порядка 20-30 млн т и 25-35 млн м3 соответственно;
• возможность достижения глубины до 1000 м за счет внедрения новых нетрадиционных технических решений при минимизации затрат на разработку, ущерба для здоровья трудящихся и окружающей среды, обеспечении долговременной устойчивости бортов;
• значительные сроки жизнедеятельности горнодобывающего и рудоперерабатывающего комплекса, достигающее 80-100 лет;
• строительство карьера и инженерных сооружений на его бортах необходимо осуществлять с учетом сейсмической геодинамической активности региона;
• экономические показатели работы предприятия определяются с учетом коньюктуры мировых цен на произво-
димый металл (для Муруетау - золото) и степени достоверности подсчета запасов на больших глубинах.
Следует отметить, что в России и Узбекистане накоплен значительный опыт в решении проблем, связанных с проектированием и непосредственной открытой разработкой полезных ископаемых на больших глубинах (Удо-кан, Сухой Лог, трубка «Удачная», «Ломоносо-вская», Алмалык, Сибай, Соколово-Сербайский ГОК, Мурун-тау), что позволяет ус-пешно решать многие задачи техники и технологии отработки глубоких карьеров. К первоначальным задачам, решение которых может быть найдено на современном уровне в короткие сроки, можно отнести следующее:
1. Создание информационной базы данных по горно-геологическим условиям эффективной отработки крупномасштабных сложноструктурных месторождений.
2. Определение экономически допустимой глубины отработки месторождений открытым способом, установление рационального режима горных работ в принятых границах карьера, выбор их производственной мощности и порядка поэтапной отработки на основе практического внедрения в производство новых нетрадиционных технологий.
3. Создание и оптимизация структурных схем транспортных потоков и применяемых средств для крутонаклон-
ной транспортировки горной массы из рабочей зоны карьера с целью высокоэффективной ускоренной отработки месторождений.
4. Разработка нетрадиционных
схем взрывания высоких уступов и реализация их опытно-
промышленного внедрения. Создание специальных методов сейсмобезопас-ного ведения буровзрывных работ в приконтурных зонах карьера.
5. Обоснование, выбор и внедрение эффективных композиций новых водоэмульсионных взрывчатых составов, обуславливающих возможность комплексной механизации процессов БВР и наиболее безопасное и экологичное их производство.
6. Разработка и создание нового типа буровых станков шарошечного, шарошечно-пневмоударного способов бурения скважин диаметрами 190-270 мм на глубину до 60 м с регулируемым углом наклона к горизонтали до 40° и с взаимозаменяемым оборудованием по способам бурения и диаметрам буровых снарядов.
7. Изменение и разработка новых нетрадиционных расчетных методов, инженерных решений и технических средств, обеспечивающих надежное управление устойчивостью бортов карьеров, отрабатывающих месторождения в сложных сейсмо-геодинамических и горно-геологических условиях.
С учетом рассмотренных выше принципов и задач на месторождении Мурунтау проведены исследования по изысканию путей дальнейшего развития карьерного пространства с наилучшими для этих техникоэкономическими показателями и совершенствованию схемы вскрытия и комплексной механизации на карьере. В настоящее время горные работы ведутся здесь на глубине 320 м (при проектной - 600 м с отметкой дна - 15 м), в перспективе возможно увеличение глубины до 1000 м (отметка дна - 395 м). Годовая производительность карьера по горной массе - 40 млн. м3 (в перспективе - 45 млн. м3), по руде - 26 млн. т.
Проведены предпроектные проработки трех вариантов карьера с углублением ниже
Рис. 1. План карьера Мурунтау в конечном положении при глубине 1000 м
Московский государственный горный университет
отм. - 15 м:
• первый - отм. дна - 160 м, глубина - 750 м;
• второй - отм. дна - 270 м, глубина
- 870 м;
• третий - отм. дна - 395 м, глубина
- 995 м.
На рис. 1,2 представлены план карьера, на рис. 2 - профиль бортов имеет выпуклую форму, что по сравнению с традиционной плоской формой обеспечивает существенное сокращение общих объемов вскрыши. Построение границ карьера при увеличении его глубины проводилось на основе материалов подсчета запасов НГМК по бортовому содержанию 1,0 г/т. Таким образом, были получены геологические запасы руды и металла по горизонтам горных работ, находящиеся в контуре каждого рассматриваемого варианта карьера, причем основные объемы руды в приращиваемых запасах находятся ниже дна Ш очереди, т.е. ниже горизонта с отметкой +150 м. Для расчета эксплуатационных запасов применены переводные коэффициенты, учитывающие все потери и разубоживание, возникающие в процессе эксплуатации. Коэффициенты, составляющие 1,16 по руде и 1,0 по металлу, определены на основе данных с учетом качества руды.
Учитывая, что степень достоверности подсчета запасов до отм. -150 м более высокая, чем на нижележащих
горизонтах, для принятия инженерных решений по вовлеянию их в отработку достаточно детально и подробно рассмотрен вариант карьера глубиной 750 м. Для более глубоких горизонтов дана укрупненная прогнозная оценка целесообразности отработки месторождения до отметки -395 м, т.е. до глубины 1000 м. Показатели по всем разработанным вариантам приведены в таблице 1. Анализ данных таблицы 1 показывает, что имеется реальная возмож-ность увеличить глубину карьера до 750 м практически без разноса бортов по верху и по сравнению с ТЭО IV очереди дополнительно добыть около 100,0 млн т. руды. Для отработки более глубокой части месторождения с применением открытого способа необходимо выполнить значительный объем работ по разработке и углублении, который для карьера глубиной 1000 м составит около 1,0 млрд. м3. При этом прирост отработанных запасов полезного ископаемого может достигнуть 300 млн. т. Для карьера глубиной 750 м рассмотрены два варианта схемы вскрытия: проектная, предусматривающая размещение транспортных съездов на западном и юго-восточном бортах и новая, при внедрении которой съезды переносятся с западного на северный борт. При этом появляется возможность уменьшить объем вскры-ши в контурах карьера на 85 млн. м3. Однако, при
этом примерно на 20-30 % увеличивается плечо откатки из карьера, что соответственно ведет к росту годовых эксплуатационных затрат на транспортировку горной массы. Таким образом, для принятия окончательного решения по выбору схемы вскрытия необходимо уточнение горногеологических условий месторождения и детальное технико-экономические расчеты.
Основой для таких расчетов являются календарные графики развития горных работ, построенные для всего периода эксплуатации карьера, включая время затухания. Два таких графика для карьера с отм. дна -150 м при бортовом содержании 2,0 и 1,0 г/т приведены на рис. 3. Анализ графиков показывает, что при работе по бортовом содержании 2,0 г/т (производитель-ность завода 26,0 млн. т/год) плановый выпуск золота обеспечивается до 2014 года, который постепенно к концу отработки карьера (примерно к 2022 году) снижается до 77 %. При работе по борту 1,0 г/т (произ-водитель-ность завода с 2016 года необходимо увеличить до 30 млн. т/год) плановый выпуск золота может быть обеспечен до 2018 г, а срок существования карьера значительно увеличен, ориентировочно до 2032-34 года.
При отработке месторождения до глубины 1000 м эксплуатация золотоизвлекательного комплекса будет осущест-
Таблица 2
ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОТРАБОТКИ КАРЬЕРА МУРУНТАУ ПРИ ГЛУБИНЕ 750 М (ОТМ. ДНА -150 М)
Рис. 2 ра по ру
борт с выпуклы 4 - забала
1
[оперечный разрез карье-дной зоне:
плоским профилем, 2 - борт с профилем, 3 - балансовая руда, [совая руда
аблица 1
ОБЪЕМНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПО ВАРИАНТАМ УГЛУБКИ КАРЬЕРА НИЖЕ ОТМ. -15 М.
Тримечание: 1. Объемные показатели по состоянию горных работ в карьере на 01.01.1997 минерализованная масса
вляться еще 20-25 лет, т.е. до 205560 г.
При такой глубине основным показателем, определяющем эффективность открытой разработки, является объем вскрыши в контурах карьера, который напрямую зависит от генеральных углов погашения бортов. Комплекс научно-исследовательских работ позволил обосновать возможность увеличения углов наклона бортов карьера по сравнению с проектными параметрами IV очереди в среднем на 3-6 град. при этом может
быть подучена экономия вскрыши до 300 млн. м3.
Для обеспечения длительной устойчивости бортов разработана специальная сейсмобезопасная технология. В основе этой технологии лежит использование станка, способного бурить наклонные скважины глубиной до 60 м под углом 45 и более градусов.
Для расчета устойчивости карьерных откосов разработаны компьютерные программы, позволяющие повысить точность и надежность выполняемых расчетов. Это существенно
Л®1
Рис. Календарные графики развития горных работ на карьере Мурун-тау при бортовом содержании 1 г/т (а) и 2 г/т (б).
2 *
снижает степень риска возникновения деформаций откосов при постановке уступов и бортов карьера в конечное положение. Совершенно очевидно, что при отработке такого сверхглубокого карьера наиболее сложной проблемой становится выбор эффективного вида транспорта. Согласно проекту для транспортирования скальных вскрышных пород на карьере построен и эксплуатируется комплекс циклично-поточной технологии (ЦПТ). Его поточное звено представлено двумя параллельно расположенными конвейерными линиями, каждая из которых работает на свой отвальный ярус высотой до 6070 м (общая высота 135 м). Проектная производительность одной конвейерной линии составляет 12,8 млн.м3, а комплекса в целом - 25,6 млн. м3 в год, промышленная эксплуатация началась в
1985 году. Опыт строительства и работы комплекса ЦПТ показал, что при достижении карьером глубины порядка 350-400 м эффективность его использования существенно снижается. В результате комплекса исследований, направленного на устранение факторов, отрицательно влияющих на работу ЦПТ, были найдены технологические решения, существенно повысившие его работоспособность, из которых наиболее эффективным, является применение круто-наклонных конвейеров (КНК) [1]. Применение таких конвейеров наряду с сокращением транспортных затрат существенно снижает загазованность атмосферы в карьере, поскольку годовой расход дизельного топлива уменьшается на 10-11 тыс. тонн.
Следует отметить, что участки бортов с размещенными на них крутонаклонными конвейерами, фактически становятся ответственными инженерными сооружениями. Следовательно, существенно возрастают требования к надежности обеспечения их длительной устойчивости, поскольку даже незначительная дефор-
Московский государственный горный университет
мация откосов на таких участках может привести к выходу КНК из строя и существенным осложнениям в работе карьера. Для решения этой проблемы по намеченным профилям размещения КНК должны быть выполнены специальные инженерные изыскания по уточнению структуры прибортового массива и прочностных характеристик, слагающих его пород. Также должны использоваться современные компьютерные программы, учитывающие сейсмичность региона и повышающие точность и надежность геомеханических расчетов. Достоверная экономическая оценка практически любого перспективного технического решения в горнодобывающей промышленности на период превышающий 20-25 лет, невозможно из-за высокой степени не определенности многих исходных данных. В связи с этим в настоящей работе оценка целесообразности отработки карьера глубиной 1000 м, т.е. со сроком существования перерабатывающего комплекса ориентировочно до 2055-60 гг.. проведена укрупнено по среднему коэффициенту вскрыши, ко-
торый составляет 4,3 м3/т при бортовом содержании 2 г/т и 2,3 м3/т при бортовом содержании I г/т. Учитывая, что полученный средний коэффициент вскрыши существенно ниже проектного граничного, равного 7,0м3/т и незначительно выше среднего, равного 1,87 м3/т, все рассмотренные выше варианты карьера Мурунтау будут рентабельны при условии увеличения производительности завода до 26-30 млн. т в год. Более детально выполнена экономическая оценка эффективности отработки карьера до отм. дна -150 м с периодом существования до 20-22 лет и достаточно высокой степенью достоверности подсчета запасов. В основу расчетов технико-экономических показателей положены данные НГМК и проектных решений ВНИПИ-промтехнологии.
Процентные ставки налогов и начисления в расчетах приняты в соответствии с положениями для предприятий Республики Узбекистана. Методики расчета основаны на рекомендациях, изложенных в работах [2, 3], с определением обобщающих показателей: период возврата капиталь-
ных вложений или окупаемости, чистой текущей стоимости, индекса прибыльности. При расчете вариантов названных показателей составлены таблицы денежной наличности по каждому году реализации проектных решений. Оценка эффективности в базисных ценах на 01.01.97 г. и является неизменной в течение всего расчетного периода. Эффективность рассмотренного технического решения оценивается с учетом всех перечисленных показателей, так как ни один из них сам по себе не является достаточным для такой оценки. Результаты расчетов представлены в табл. 2, которые характеризуют показатели экономической эффективности отработки карьера глубиной 750 м (отм. дна -150 м) с учетом изменения цены реализации 1 г золота в диапазоне значений от 5,5 до 14,5 долл./г. В пределах указанного диапазона цен срок окупаемости капитальных вложений изменяется от 0,9 до 10,0 лет, а общая прибыль от 9110 до 455 млн. долл. (с применением КНК); соответственно от 1,2 до 30 лет и от прибыли 8540 до убытка 112 млн. долл. (без КНК).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Применение крутонаклонных конвейеров на карьере Мурун-тау. Н.И. Кучерский, А.Н. Лукьянов, А.М. Иоффе, Горный вестник. 1996. -N4. С.36-41.
2. Методические рекомендации по оценке эффективности инве-
стиционных проектов и их отбору для финансирования. М.-1994.
(Утверждены Госстроем России, Министерством экономики, Министром финансов, Госпланом России. N 7-12/47 от 31.03.1994г.).
3. Оценка эффективности инвестиционных проектов открытых горных разработок. Уральская ГГА, Екатеринбург 1996.-287с.
-т
Кучерский П.П., Прохоренко Г.А., Клименко А.П. Навоийский юрмо-
металлургический комбинат, Республика Узбекистан.
Лукьянов А.Н., Поффе А.М. — ВНИПИпромтехнологии.
