Перспективы применения безотходной геотехнологии при освоении Лебединского месторождения Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

СЕМИНАР 8

ДОКЛАД : НА СИМПОЗИУМЕ "НЕДЕЛЯ : ГОРНЯКА -

2000”:

МОСКВА, ■ МГГУ, ■ 31 ■ января - ' 4 февраля 2000' года

^ Д.В. Труфанов, С.Г. Лейзерович, А.Х. Усков, 2000

УДК 581.271.8

Д.В. Труфанов, С.Г. Лейзерович, А.Х. Усков

ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ БЕЗОТХОДНОЙ ГЕОТЕХНОЛОГИИ ПРИ ОСВОЕНИИ ЛЕБЕДИНСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ

Л

М/-!-П І-О І VI ^"ГІ IV І/ПАПІІІНТПВ

ебединское месторождение

железистых кварцитов представлено преимущественно магнетитовыми типами, залегающими на глубине 100 м и более от поверхности, в кровле которых размещались богатые руды, ныне в основном отработанные. Мощности железистых кварцитов простираются на глубину до 1500 м. Такое расположение продуктивной толщи предопределило ее разработку открытым способом. К 1990 г. объемы добычи сырой руды по Лебединскому ГОКу достигли 40-45 млн. т в год и удерживаются на этом уровне в течение последнего десятилетия.

Анализ себестоимости добычи кварцитов за последние годы показывает, что имеется устойчивая тенденция ее роста. Увеличение себестоимости работ предопределяется рядом факторов.

• Углубление горных работ и, как следствие, увеличение дальности транспортирования горной массы. Карьер превысил глубину 300 м и сравнялся с глубиной подземных работ на КМА.

• Увеличение

затрат на оплату отторгаемых под отвалы и

хвостохранилища земель как из-за ее

удорожания, так и исчерпания емкостей под них. Так стоимость 1 га в 1999 г. составила 1.1 млн. руб. Годовая потребность в площадях для отвалов с целью размещения 15 млн. м3

вскрышных пород и удельной емкости

0.346 млн. м3/га составляет 43.3 га, под хвостохранилища для размещения 18.0 млн. м3 хвостов при удельной

вместимости хвостохранилищ 0.239 млн. м3/га - 75.2 га. Суммарные затраты на ежегодные земельные отводы составляют около 130 млн. руб. или 3 руб./т руды.

• Неуклонное повышение

платы за вредные выбросы. В настоящее время эти платежи в России остаются незначительными и отстают от среднемирового уровня. Но с введением нового законодательства следует ожидать 10-кратного увеличения этой статьи расходов. На 2000 г. планируется введение платы в размере 1.5-7.5 руб. за 1 т в зависимости от токсичности отходов, в т.ч. за хвосты обогащения.

Таблица 1

Открытый способ разработки потенциально остается источником

устойчивого негативного влияния его на окружающую среду. Только выбросы в атмосферу по ЛГОКу составляют:

• из неорганизованных источников - 7374.1 т/год;

• из организованных источников -6772.1 т/год.

Учитывая значительный радиус

разлета твердых частиц (для частиц размером 100мкм он составляет 15-20 км), можно констатировать, что

открытый способ разработки создает геохимические аномалии на территории КМА со всеми

вытекающими последствиями, и наносит ощутимый ущерб окружающей среде региона.

При проектировании карьера были определены границы открытых горных работ на глубине 500-600 м. При этом, за предельными контурами в бортах остались значительные запасы железистых кварцитов, отработка которых возможна в настоящее время только подземным способом. Поэтому, дальнейшая перспектива отработки Лебединского месторождения видится в применении комбинированного способа разработки, внедрение которого на ЛГОКе целесообразно осуществлять в сочетании открытых и подземных технологий.

ЗАПАСЫ КВАРЦИТОВ В ЭТАЖЕ И СРОК ОТРАБОТКИ (ДЛЯ ПОДЗЕМНОЙ ТЕХНОЛОГИИ)

ЗАЛЕЖИ

Крамская Стойло- Южно -

Показатели (первая Лебединска Лебединск Всего

очередь я (между ая

/вторая линиями Пк

очередь) - ГУк)

Запасы общие, млн. т 304/390 230 234,6 768,6/1158,6

Потери (днище + эксплуатац. 13 %

+ 7 % = 20 %), млн. т 60,8/78 46 46,8 153,6/231,6

Извлекаемые запасы, млн. т 243,2/310 184 187,8 615/927

Срок отработки залежи, лет (10

млн. т/год) 24/31 18,4 18,8 92,7

Одновременная отработка залежей, 24/31 31

Рис. 1. Участки комбинированной разработки кварцитов

Лебединского месторождения КМА

В качестве приоритетных участков для подземной разработки следует рассматривать следующие (рис. 1):

• Крамская залежь (1-ая очередь отработки - Северо-Запад-ная часть залежи; И-ая очередь отработки -Северная часть);

• Стойло-Лебединская залежь;

• Южно-Лебединская залежь. Запасы этих участков оценены в

пределах отметок глубин, вскрытых карьером ЛГОКа и с оставлением потолочины в кровле.

Общие извлекаемые запасы по

Таблица 2

этим залежам в пределах одного этажа высотой 75 м при коэффициенте извлечения руды из недр 0.8 составляют 927 млн. т/год при производительности участка 10 млн. т/год и последовательной отработке залежей обеспеченность запасами составит 93 года (табл. 1).

Чтобы себестоимость на подземных горных работах оставалась невысокой, вскрытие залежей надо производить горизонтальными штольнями и вентиляционными вертикальными стволами (скважинами). Выдачу

ПОДЗЕМНЫЕ ГОРНО-КАПИТАЛЬНЫЕ РАБОТЫ ПО ЛЕБЕДИНСКОМУ МЕСТОРОЖДЕНИЮ

кварцитов на поверхность предполагается организовать по ныне действующим общекарьерным

коммуникациям. Объемы и ориентировочная стоимость горнокапитальных работ приведены в табл. 2.

В качестве основной системы для выемки руды можно принять высокопроизводительную этажнокамерную систему, апробированную на подземных горных предприятиях. Основные технические показатели очистной выемки приведены в табл. 3.

Для достижения максимальных показателей извлечения руды из недр, отработку залежей

целесообразно осуществлять в две стадии:

И - выемка железистых кварцитов из первичных камер с последующим заполнением выработанного

пространства (отработанных камер) текущими хвостами обогащения;

ИИ - отработка междукамерных целиков (вторичных камер).

Последовательная двухстадийная отработка позволит наряду с высоким коэффициентом извлечения получить экономическую выгоду

непосредственно от подземного складирования хвостов обогащения, т.к. отпадает необходимость дальнейшего расширения

хвостохранилищ, а соответственно и отторжения дополнительных земель под них. Кроме того, могут быть снижены расходы по транспорту хвостов из-за уменьшения длины

транспортировки пульпы. Опыт подземного складирования текущих хвостов обогащения к моменту внедрения комбинированного

способа будет накоплен уже достаточный, поскольку в настоящее время такие работы уже начаты в условиях комбината "КМАруда".

Залежи Объем ГКР, м3 Стоимость ГКР, млн. руб. Протяженность вскрывающих выработок, м

Всего по залежам: 219200 52,7

Крамская 72000 17,3 2200

Стойло-Лебединская 80000 19,2 2500

Южно-Лебединская 67200 16,2 2700

Таблица 3

ТЕХНИЧЕСКИИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ЭТАЖНО-КАМЕРНОЙ ВЫЕМКИ КВАРЦИТОВ

Наименование Кол-во

1. Производственная мощность участка, млн. т/год 10

2. Количество камер на участке, шт. очистных (в работе) 4

подготавливаемых 4

3. Объем бурения по участку , п.м/смену 496

по очистной камере, п.м/смену 124

4. Количество буровых станков в работе на участке НКР-100, шт. 48

зарубежных, шт. 12

5. Объем руды (в массиве), взрываемой за один взрыв, тыс.м3/тыс. т 58/200

6. Количество ВВ, взрываемое за один взрыв, т 60

7. Количество вибропогрузочных установок (ВВДР-5) в очистной камере: всего, шт. 8

в одновременной работе, шт. 3

8. Производительность ВВДР-5, т/смену 1100

9. Ориентировочная производительность труда по системе, т/ч.-смену 165

10. Объемы ГПР, м3/1000т 2,8

11. Производительность очистной камеры: годовая, млн. т/год 2,5

месячная, тыс. т/мес. 208

суточная, тыс. т/сутки 10

сменная, тыс. т/смену 3,3

12. Параметры очистной камеры

Таблица 4

ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ КОМБИНИРОВАННОГО СПОСОБА РАЗРАБОТКИ

Наименование Кол-во

1 участок 3 участка

1. Производственная мощность по подземной добыче, млн. т/год 10 30

2. Уменьшение объемов вскрыши, млн.м3 (при коэф. вскрыши 0,3/0,4 м3/т) 3/4 9/12

3. Высвобождение земель под отвалы за счет уменьшения объемов вскрыши, га/год (при удельной емкости отвалов0,346 млн. м3/га) 8,7/11,5 26,0/34,5

4. Объемы хвостов, складируемых в подземных камерах, млн. м3/год 2,95 8,85

5. Высвобождение земель под хвостохранилища (при уд. емкости хвостохранилищ - 0,239 млн. м3/га), га/год 17,3 51,9

6. Всего высвобожденных земель при комбинированном способе, га/год 26/28,8 78/86,4

7. Экономический эффект по высвобожденным землям (при стоимости 1га - 1,1млн. руб.) 28,6/31,7 85,8/95

8. Себестоимость подземной добычи по комбинату "КМАруда", руб./т 22

9. Ожидаемая себестоимость на подземной добыче, руб./т 14

При расчете себестоимости

подземной добычи за отправную точку надо взять шахтную

себестоимость комбината "КМАруда", которая находится на уровне 22 руб./т при годовой производительности шахты им. Губкина 3 млн. т. (данные 1998 г.). Принимая во внимание расчетную мощность подземного участка в 10 млн. т/год для

комбинированной технологии, а также увеличение высоты этажа до 75 м против 50 м на шахте им. Губкина при аналогичных системах разработки, можно ожидать снижения себестоимости подземной добычи до 14 руб./т (табл. 4). Себестоимость руды при открытом способе разработки, в силу причин, обозначенных выше, увеличится с 13 руб./т до 16-17 руб./т. Очевидно и то, что подземный способ разработки считается экологически более чистым. Например, доля комбината «КМАруда» в загрязнении атмосферы Губкинско-Староос-кольского района в настоящее время составляет 0.23 %, в том числе по пыли - 0.01 %.

Главный вопрос перехода на комбинированную отработку

Лебединского месторождения -

источник финансирования этих работ. Предлагается уменьшить объемы текущей вскрыши на запасы для 10 млн. т добычи открытым способом и за эти средства начать вскрытие, подготовку и нарезку участка подземной добычи на ту же мощность.

Введение участка с

производительностью 10 млн. т по подземной добыче позволит при коэффициенте вскрыши 0.4 м3/т снизить объемы вскрыши на 4

млн.м3.При себестоимости 1 м3 - в пределах 12.8 руб. это даст высвобождение денежных средств в размере 51.2 млн. руб./год, которые в виде капвложений можно направить на развитие горно-капитальных работ при вскрытии участка для подземной добычи (рис. 1).

В суммарные затраты

комбинированного способа

разработки включены затраты на вскрышные работы, плата за землю под отвалы вскрыши и хвостохранилища, а также капзатраты на горно-капитальные работы и гидротранспорт при складировании хвостов обогащения в отработанные подземные камеры (рис. 2).

Рис. 2. Суммарные затраты комбинированного способа Рис. 3. Экономический эффект А= 10 млн. т/год разработки

Сравнение суммарных затрат при открытом и комбинированном способе разработки показывает наличие экономического эффекта, возрастающего по годам освоения новой технологии (рис. 2, 3).

Таким образом, переход на комбинированный способ

разработки с использованием

безотходной технологии позволит значительно улучшить

экономические показатели по сырой руде и товарной продукции и снизить техногенную нагрузку на окружающую среду при сохранении годовых валовых объемов по добыче.

/

¥

Труфанов Д.В. — кандидат геолого-минералогических наук; генеральный директор, ОАО «НИИКМА им. Л.Д. Шевякова».

Лейзерович С.Г. — зав. лабораторией технологии подземных горных работ, ОАО «НИИКМА им. Л.Д. Шевякова».

Усков А.Х. — ст. научный сотрудник, кандидат технических наук, ОАО «НИИКМА им. Л.Д. Шевякова»

у

РУКОПИСИ, ДЕПОНИРОВАННЫЕ В ИНФОРМАЦИОННОАНАЛИТИЧЕСКОМ ЦЕНТРЕ ГОРНЫХ НАУК ИЗДАТЕЛЬСТВА МГГУ

1. Архипов А.Н. Комплексность и экологичность технологий переработ-ки минерального сырья - 7 с. (№ 388).