Оценка возможности приращения производственной мощности карьера при разработке крутопадающих месторождений Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

---------------------------------------- © А.И. Косолапов, А.И. Пташник,

2011

УДК 622.013.3; 622.276.6

А.И. Косолапов, А.И. Пташник

ОЦЕНКА ВОЗМОЖНОСТИ ПРИРАЩЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ МОЩНОСТИ КАРЬЕРА ПРИ РАЗРАБОТКЕ КРУТОПАДАЮЩИХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

Рассмотрены вопросы управления развитием рабочей зоны карьера, выполнен анализ влияния параметров системы разработки и главных параметров карьера на величину возможного приращения производственной мощности карьера, а также приведены уравнения, позволяющие провести её оценку для условий этапной разработки крутопадающих месторождений.

Ключевые слова: интенсификация производственной мощности, режим горных работ, этапная разработка месторождений.

Основным показателем, определяющим масштаб производства, его интенсивность и экономическую эффективность, является производственная мощность карьера. Адаптация горнодобывающего производства к требованиям рынка, является, на сегодняшний день, актуальной научно-практической задачей, которая сводится к установлению рационального режима горных работ и поиску технологических приёмов его оперативного изменения. Мировой опыт свидетельствует о том, что из-за опредёлённой инерционности свойственной горному производству, предприятиям необходимо ориентироваться на внутренние ресурсы при интенсификации его производственной мощности.

В работе [1] отмечено, что при вариации производственной мощности карьера разрабатываемого этапами нарушается проектный порядок развития рабочей зоны из-за изменения скоростей углубки в зонах ведения добычных работ и разноса временно нерабочего борта (ВНБ). Также рассмотрен алгоритм действий и приведена методика по определению потенциальных возможностей интенсификации производственной мощности карьера. Однако, на сегодняшний день, важна именно оперативная оценка потенциала предприятия. Это предопределило необходимость выполнения исследований по установлению зависимостей, позволяющих осуществить оценку количественных показателей интенсификации производственной мощности. С этой целью, выполнено математическое моделирование развития рабочей зоны карьера, по алгоритму, изложенному в работе [1], а в качестве результирующих показателей приняты:

- количество дополнительно вводимого оборудования №;

- продолжительность работы карьера в пределах этапа разработки с увеличенной произвоственной мощностью Т.

При этом исследованы следующие зависимости:

^ = /1(^пн;ЛПИ;Т'; арб; Рш6; ^;НТ;Я ;^.т;Кф), (1)

Группа карьера Апи, млн.т Нк, м Нт, м 8р.т, тыс.м2 Кф

I 0,5 300 70; 120; 160 30 0,213; 0,333

1

1,5

II 1,5 375 80; 140; 210 50 0,2; 03125

2

2,5

III 3 450 100; 180; 250 100 0,156; 0,256

4

5

IV 5 525 120; 210; 300 200 0,2; 03125

6

7

V 7 600 140; 250; 350 300 0,208; 0,3

8,5

10

Т = /2(ААПИ;ЛПИ;а^б; Нт ;Н ;^;Кф), (2)

где ААпи и Апи - соответственно приращение производственной мощности карьера и её проектная величина, млн т; Т' - период времени от начала приращения производственной мощности до ввода дополнительного горнотранспортного оборудования (ГТО), лет; арб - угол рабочего борта карьера, град.; рвнб - угол временнонерабочего борта карьера (ВНБ), град.; фк - угол нерабочего борта карьера, град.; Ц,аз - скорость понижения горных работ по разносу ВНБ, м/год; Нт и Нк - соответственно, текущая и конечная глубина карьера, м; Sр.т - площадь рудного тела, м2; Кф -коэффициент, учитывающий отношение горизонтальной мощности рудного тела к его длине по простиранию.

Кроме перечисленных независимых переменных на величину № оказывают влияние эксплуатационная производительность вновь вводимых экскаваторов ^э), плотность руды (р), а также величина потерь (П) и разубоживания (Р) руды. Моделирование выполнено для Qэ = 1 млн м3/год; р = 2,7 т/м3; П и Р по 5 % и скорости понижения горных работ по разносу ВНБ в два раза больше скорости углубки. Поэтому, в случае их изменения необходимо скорректировать величину №.

Для получения репрезентативных данных часть независимых переменных в моделях (1) и (2) детерминирована с учетом различных параметров карьеров (таблица).

Для проведения регрессионного анализа [2] по указанным результирующим признакам было рассчитано 12150 и 2250 значений соответственно № и Т. Это позволило получить уравнения регрессии, достоверно (>99,999%), описывающие искомые зависимости. Так среднее значение множественного коэффициента корреляции (|г|), критерия Стьюдента (£) и F-критерия Фишера (Б) по всем группам карьеров составляет для № и ААпи: |г| = 0,9526; t = 25,63^ = 13,23; для Т:

\А = 0,9954; t = 34,37;F = 104,01.

2,5

1,5

0,5

/ / / / // / „ - - •

// //. / / * " ^ ■ ■

/ У

г к

р/.'

0,5

1,5

2,5

3,5

5,5

N в, ед

Зависимость необходимого срока ввода оборудования от его количества и доли отработки этапа по глубине

В результате регрессионного анализа установлены эмпирические коэффициенты для каждой группы карьеров (к,....к7;а; Ь; е) и получены искомые уравнения в каноническом виде:

- при ВНБ в границах последнего этапа разработки

N = е

^ЛПИ

к, + &2 ( к4^А-ПИ + ^5^ ' ^ ^7^+^3ар.б

^1п N - к3а б - к, . . Л

3 3 р — - к,Г '2 - к6Р-б - к

V

к

2

У

к

- при ВНБ в границах предыдущих этапов разработки

N = е

^ЛПИ

к1+ к2^ЛПИ + к5Т ' +к4^н + к5а

енб 5 р.б .

1п Nэ - к2Т ' - кзР2нб - к4ар.б 5

(3)

(4)

(5)

(6)

- во всех случаях Т = акЛпы + Ьа , + е

ПИ р.б

(7)

где е - основание натурального логарифма; 1п - натуральный логарифм; кь..к7 -коэффициенты регрессии при независимых переменных (для формул 3-6); а, Ь, е -коэффициенты регрессии при независимых переменных (для формулы 7).

Полученные уравнения позволяют выполнить оперативный расчёт показателей интенсификации производственной мощности карьера с ошибкой не превышающей 10 %. Анализ результатов моделирования показывает, что эффективность интенсификации производственной мощности в значительной степени зависит от срока ввода Т' дополнительного ГТО, и это влияние возрастает при увеличении доли отработки этапа по глубине Кэт = 0,7^0,9 (соответствует следующим соотношениям

105 112,5 120 127,5 135ч

текущей глубины этапа к конечной глубине этапа: --------;------;---;------;----), что

150 150 150 150 150

графически иллюстрировано на (рисунок).

Следовательно, интенсификацию производственной мощности целесообразно проводить при доле отработки этапа до 0,8 при минимально возможном сроке ввода дополнительного ГТО.

Таким образом, предложенная методика [1] и полученные уравнения регрессии позволяют выполнить оперативную количественную оценку возможности интенсификации производственной мощности на крутопадающих месторождениях разрабатываемых этапами, обеспечивая при этом управляемое развитие рабочей зоны карьера при наличии временно нерабочих бортов.

---------------------------------------------------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Косолапое А.И., Пташник А.И. Исследование потенциальных возможностей интенсификации производственной мощности карьеров при этапной разработке крутопадающих месторождений в современных условиях//ГИАБ - 2011. - №6. - С. 50-56.

2. Веретёноеа Т.А. Математическое моделирование горнотехнических задач на карьерах. -Красноярск.: ИПК СФУ, 2008. - 132 с.

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ

Косолапое Александр Иннокентьевич - доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой ОГР, Сибирский федеральный университет, Институт горного дела, геологии и геотехнологий, Koso1apov1953@mai1.ru

Пташник Александр Игоревич - аспирант кафедры ОГР, горный инженер, Сибирский федеральный университет, Институт горного дела, геологии и геотехнологий, ptashnik_@mai1.ru

ДИССЕРТАЦИИ

ТЕКУЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ О ЗАЩИТАХ ДИССЕРТАЦИИ ПО ГОРНОМУ ДЕЛУ И СМЕЖНЫМ ВОПРОСАМ

Автор

Название работы

Специальность

Ученая степень

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ЦЭДЭНБАТ Обоснование и разработка способа

Ариунжаргал взрывания твердых вскрышных по-

род с линзообразными включениями вечной мерзлоты на угольных предприятиях 25.00.20 к.т.н.