CC BY
34
© С.Е. Гаврншсв, А.А. Колонюк, К.В. Бурмистров, 2007
УДК 622.271.33.013
С.Е. Гавришев, А.А. Колонюк, К.В. Бурмистров
ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУИРОВАНИЯ И РАСКОНСЕРВАЦИИ ВРЕМЕННО НЕРАБОЧИХ БОРТОВ
Семинар № 16
Свыше 95 % карьеров глубиной более 150 м отрабатываются с использованием временно нерабочих бортов (ВНБ). Регулирование объемов вскрышных работ за счет формирования ВНБ является экономически целесообразным. Однако применение ВНБ увеличивает жесткость связи между вскрышными и добычными работами в карьере. Практика работы карьеров показывает, что колебание цены и спроса на минеральное сырье и нестабильность в горнодобывающей отрасли нередко приводит к несвоевременной расконсервации ВНБ и соответственно к снижению производственной мощности по полезному ископаемому.
Применяемые на большинстве карьеров способы расконсервации ВНБ с поочередной подготовкой рабочих уступов отличаются относительной дешевизной, но не всегда обеспечивают своевременную подготовку добычных горизонтов. Традиционные конструкции ВНБ обеспечивают регулирование коэффициента вскрыши и не учитывают последующий способ расконсервации. Использование конструкций и способов расконсервации ВНБ с учетом их взаимного влияния и наличие единого подхода к оценке технико-экономических показателей способов расконсервации при различных конструкциях не-
рабочих бортов позволят в полной мере использовать преимущества ВНБ и повысить эффективность работы предприятия в изменяющихся рыночных условиях.
Эффективная работа горнодобывающего предприятия в рыночных условиях возможна при обеспечении текущей производительности карьера по полезному ископаемому с минимальными затратами на выемку вскрышных пород. Для этого необходимо формировать и своевременно расконсервировать ВНБ, используя экономически целесообразные способы и конструкции.
Практика работы карьеров показывает, что на эффективность применения ВНБ в карьере влияют выполнение плановых объемов горных работ и затраты на выемку и транспортирование вскрыши. Поэтому при выборе конструкции и способа расконсервации ВНБ используются следующие технико-экономические параметры расконсервации ВНБ: скорость расконсервации (вертикальная составляющая, м/год), удельные затраты на вскрышные работы (р./м3) и объемы расконсервации (м3).
В исследованиях рассмотрены различные способы расконсервации, которые отличаются конструкцией и углом рабочего борта на участке разноса ВНБ. В качестве основной харак-
Рис. 1. Способы расконсервации ВНБ: а - поуступный («класссический») К^ = 0,1 - 0,2; б - высокими уступами, Ксб = 0,2 - 0,4; в - с насыпной призмой К^ = 0,4 - 0,6; г - крутыми слоями Ксб = 0,6 - 0,9;...........- контур рабочего уступа; 1 - контур ВНБ; 2 - контур ра-
бочего борта; 3 - взорванная горная масса; 4 - контур взрываемого слоя
теристики рассмотренных способов расконсервации ВНБ, влияющей на скорость расконсервации и удельные затраты на вскрышные работы, выбран объем горной массы, сбрасываемой в выработанное пространство карьера при взрывных работах. Отношение горной массы, сбрасываемой в выработанное пространство карьера, к общему объему горной массы во взрываемом блоке показывает коэффициент сброса (Ксб = 0^1), предложенный В.Н. Вокиным [1]. Использование коэффициента сброса позволило выделить четыре основных способа расконсервации (рис. 1).
Классический способ расконсервации используется на большинстве карьеров и предусматривает выпола-живание ВНБ. Т. В. Донченко [2] предложил сократить время расконсервации за счет сооружения насыпной призмы в основании ВНБ. Ведение горных работ высокими уступами как способ увеличения угла рабочего борта обосновано М.Г. Новожиловым [3]. Б.Н. Кутузовым [4] рассмотрен
способ взрывной доставки вскрышных пород в основание борта при отработке крутых слоев, который применялся на нагорных месторождениях.
Способы расконсервации исследовались на упрощенной геометрической модели ВНБ с углом откоса борта в = 20^50° и вариантами конструкций ВНБ с различным количеством совмещенных уступов. Скорость расконсервации ВНБ в зависимости от применяемого способа составляет:
• 20-60 м/год - поуступный «классический»;
• 80 и более м/год - высокими уступами;
• 45-120 м/год - с сооружением насыпной призмы;
• 180-260 м/год - крутыми слоями.
Способ расконсервации влияет на коэффициент сброса и расстояние транспортирования горной массы. Рост коэффициента сброса до 0,9 влечет за собой увеличение удельных затрат на
і з
выемку и транспортирование 1 м вскрышных пород до 1,9 раза.
При моделировании установлено, что влияние количества совмещенных уступов в конструкции ВНБ на значение скорости расконсервации незначительно (до 3 %). Однако коэффициент сброса горной массы при переходе от не совмещенных к строенным уступам может снижаться с 0,4 до 0,2. Это следует учитывать при расчете затрат. Оптимальные сочетания конструкций и способов расконсервации ВНБ по критерию минимального коэффициента сброса приведены в таблице.
Конструирование ВНБ с учетом последующего способа расконсервации за счет увеличения количества совмещенных уступов и ширины предохранительных берм позволяет отстроить широкие бермы и сократить объемы взорванной горной массы, пересыпаемой на нижележащие горизонты. При этом обеспечиваются необходимые условия для устройства транспортных коммуникаций и работы горного оборудования.
Результаты исследований рекомендованы к использованию на карьере «Малый Куйбас» (ГОП ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат») и
произведена оценка эффективности предлагаемых мероприятий. Для выполнения проектных объемов по руде и вскрыше в условиях реконструкции карьера на Северном участке предложено сформировать комбинированную рабочую зону с участками ВНБ. Расконсервацию бортов предполагается производить в два этапа (рис. 2).
Для обеспечения необходимой скорости расконсервации ВНБ и минимальных удельных затрат определены конструкции и способы расконсервации нерабочих бортов карьера «Малый Куйбас»:
• Восточный ВНБ с углом наклона 35-37° (см. рис. 2) предложено расконсервировать «классическим» способом со скоростью расконсервации 40-50 м/год и сформировать его под углом 35° с последующей расконсервацией «классическим» способом со скоростью 30-40 м/год.
• Западный нерабочий борт с углом наклона 40 - 45° (см. рис. 2) рекомендовано расконсервировать: высокоуступным способом со скоростью 75 - 80 м/год (в период 2007-2008 гг.); «классическим» способом со скоростью 40-50 м/год (в период 2008-2009 гг.).
Сочетания конструкций н способов расконсервации ВНБ, обеспечивающие минимальный коэффициент сброса
Разделение уступов в конструкции ВНБ Угол наклона ВНБ, град Количество совмещенных уступов в конструкции ВНБ при способах расконсервации, шт.
Поуступный (классиче- ский) С насыпной призмой Высокими уступами Крутыми слоями
Транспортная бер- 19 - 27 1
ма 27 - 40 2 2 2
38 - 46 2 - 3 3
42 - 50 3 - 4
Предохранитель- 27 - 37 1 - 2 2
ная берма 37 - 46 3 2 - 3
46 - 51 3 - 4 3 - 4
50 и более 4 и более
Рис. 2. Формирование рабочей зоны Северного участка карьера «Малый Куйбас» с применением ВНБ: 1 - контур карьера по проекту; 2 - Западный нерабочий борт; 3 -Восточный ВНБ (по состоянию на 2005 г.); 4 - Восточный ВНБ (по состоянию на 2007 г); 5 - рабочий борт (по состоянию на 2007 г.);
объемы горных работ на период 2005-2007 гт.
- объемы горных работ на период 2007-2009 гт.
Приведенные параметры являются оптимальными по критерию минимума удельных затрат и необходимой скорости расконсервации
Рациональное конструирование и расконсервация ВНБ на Северном участке карьера «Малый Куйбас» обеспечит проектную производительность по руде на 2 года раньше, чем по проекту реконструкции. При этом
1. Вокин В.Н. Обоснование технологических параметров временно нерабочих бортов карьеров. Автореф. дисс. канд. техн наук. - Красноярск, 2001.-22 с.
2. Донченко Т. В. Обоснование и разработка технологии приведения в рабочее положение временно законсервированных бортов карьера. Автореф. дисс... канд. техн. наук. - Санкт-Петербург: РИЦ СПГГИ, 2002.
экономический эффект за 2005-2009 гг. составит 392 млн р. в ценах 2005 года.
Таким образом, регулирование текущей производительности карьера по полезному ископаемому предложено обеспечивать применением различных конструкций и способов расконсервации ВНБ с учетом удельных затрат на вскрышные работы.
------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
3. Новожилов М.Г., Маевский А.М., Бондарь С.А., Дриженко А.Ю. Технологические параметры глубоких карьеров. - М.: Недра, 1982. - 175 с.
4. Кутузов Б.Н., Итаров Ю.К. Взрывная технология разработки нагорных месторождений крутыми слоями // Горный жур-нал.-1991. - №2. - С.14-16.
— Коротко об авторах-----------------------------------------------------
Гавришев С.Е., Колонюк А.А., Бурмистров К.В. - ГОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова».
