Повышение эффективности осушения глубоких кимберлитовых карьеров за счет рациональной системы водоотлива Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

2008

Е.Л. Алькова, С.П. Альков

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОСУШЕНИЯ ГЛУБОКИХ КИМБЕРЛИТОВЫХ КАРЬЕРОВ ЗА СЧЕТ РАЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМЫ ВОДООТЛИВА

Лодавляющий объем алмазодобычи приходится на открытый способ разработки коренных месторождений. В Якутии в одновременной разработке находятся несколько карьеров [1], некоторые еще в стадии строительства. Так как особенностью криолитозоны кимберлитовых трубок в той или иной степени является наличие высокоминерализованных рассолов, то вопрос обоснования рациональных схем и способов осушения глубоких горизонтов карьеров является актуальной и важной задачей как для уже разрабатываемых карьеров, так и для проектируемых.

Для карьера «Удачный», где рассолы в карьер поступают из глубоких горизонтов по пористым кимберлитам трубообразного рудного тела, проведена оценка различных схем осушения рабочей зоны по критерию интенсивности ее отработки. На этом карьере, более чем за 30-летний период отработки, неоднократно менялась схема водоотлива: внутрикарьерный водоотлив с применением временных зумпфов, построенных во вмещающих породах при высоте уступа 15 м и при сверхкрутых и высоких уступах, высотой до 180 м; внутрикарьерный водоотлив с использованием промежуточных емкостей для отстоя и очистки воды от механических взвесей. В настоящее время более глубокий забой западного тела постоянно обводняется рассолами со стороны восточного рудного тела. При поступлении в карьер минерализованных вод повышается влажность руды, в результате чего происходит повышение содержания солей, что негативно влияет на процессы обогащения.

Для исследований рассмотрены три различные схемы водоотлива: 1 - установке водоотливных сооружений на горизонте отработки в самом низком месте забоя; 2 - подготовке

183

N1 = 0,7568е

0,0033Н -

О

0,0033Н

N3 = 0,1047е

0,0037Н

Р = 0,9987

0

200

400

600

800

Глубина отработки (Н),м.

Рис. 1. Изменение числа перестановок зумпфа с глубиной отработки карьера «Удачный»: N1 - при схеме с расположением на горизонте отработки; N2 - при схеме с перебуром; N3 - при схеме с опережающим вскрытием

зумпфа путем перебура на нижележащий горизонт; 3 - при устройстве зумпфа на горизонте, подготовленном опережающим вскрытием.

Исходя из годовых объемов добычи руды, выполнены расчеты необходимого количества перестановок забойных водоотливных сооружений с глубиной отработки при различных схемах. Полученные результаты данных расчетов представлены на рис. 1.

Получены уравнения регрессии, которые имеют экспоненциальный вид со средним коэффициентом регрессии, равным 0,9. Установлено, что количество перестановок с изменением схемы водоотлива уменьшаются с 6 до 1.

Для заданных уровней годовой производительности по руде определены текущие объемы добычи руды на одну перестановку по глубине отработки. Графики полученных зависимостей представлены на рис. 2.

Установлено, что объем добычи руды с изменением схемы водоотлива увеличивается, в среднем в три раза. Для исследуемого карьера определен удельный показатель интенсивности горных работ, представляющий отношение количества

184

450000 400000 s 350000 300000 н 250000 > 200000 о 150000 100000 ° 50000 0

0 100 200 300 400 500 600 700 глубина карьера,Н м.

V3 = , I42315e'0j0073

\ R = 0,9948

\

V2 = 183 R2 =

г\

%V46 1249e'0'™9Hv

и

•-

Рис. 2. Изменение объема добычи руды на одну перестановку зумпфа с глубиной отработки карьера «Удачный»: V! - при схеме с расположением зумпфа на горизонте отработки; V2 - при схеме с перебуром; Vз - при схеме с опережающим вскрытием

перестановок водоотливных коммуникаций к годовому объему руды

З = N/V •

v год;

где N - количество перестановок зумпфа; V - годовой объем руды.

Удельный показатель интенсивности позволяет оценить необходимое количество перестановок на 1 т добытой руды в зависимости от глубины рабочей зоны карьера (таблица, рис. 3).

Значения удельных показателей углубки при различным схемах водоотлива

Карьер «Удачный»

Глубина карьера Н, м ЗН! 10-6 Зи2 10-6 Зи3 10-6

10 0,094 0,031 0,015

100 0,131 0,044 0,021

205 0,18 0,06 0,03

310 0,244 0,081 0,043

400 0,319 0,106 0,058

505 0,443 0,148 0,083

610 0,75 0,25 0,125

185

0 200 400 600 800

Глубина отработки, Нм

Рис. 3. Изменение удельного показателя углубки с глубиной отработки карьера «Удачный»: Зи1 - при схеме с расположением зумпфа на горизонте отработки; З^ - при схеме с перебуром; Зи3 - при схеме с опережающим вскрытием

Для карьера «Удачный» по фактическим данным затрат на водоотлив за три квартала 2002 года и объемам добытой руды за этот период определено изменение затрат на перестановки зумпфа с глубиной отработки для трех схем. За 9 месяцев 2002 года, затраты на водоотлив составили 48166 тыс. руб. За это время было добыто 6500 тыс. т руды, исходя из этого рассчитаны затраты на перестановки по каждой схеме с глубиной отработки.

Полученные результаты представлены в виде графика (рис. 4).

Установлено, что с изменением схемы водоотлива с устройством зумпфа на горизонте отработки на схему с перебуром возможно уменьшить затраты на перестановки в 2,9 раза, а на схему с опережающим вскрытием, еще в 2 раза.

На основании полученных закономерностей можно сделать выводы:

1. Изменение схемы водоотлива позволяет снизить количество перестановок с 6 до 1 в год;

2. Увеличить объем на одну перестановку в 3 раза;

3. Снизить затраты на водоотлив, в среднем, в 2 раза.

186

глубина отработки,Н м.

Рис. 4. Изменение затрат на водоотлив на карьере «Удачный» при различных схемах: С! - при схеме с расположением зумпфа на горизонте отработки; С2 - при схеме с перебуром; С3 - при схеме с опережающим вскрытием

Настоящими расчетами, при различных вариантах водоотлива, установлены зависимости изменения частоты перестановок зумпфа с глубиной отработки карьеров, также получены закономерности изменения объемов добычи руды и горной массы на одну перестановку по глубине отработки. Определены зависимости изменения затрат на водоотлив при различных схемах осушения.

Полученные закономерности могут служить на практике основой для оценки и выбора рациональной схемы водоотлива по критерию минимизации числа перестановок водоотливных сооружений и снижения текущих затрат на их сооружение.

--СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Акишев А.Н., Бахтин В.А. и др. Управление развитием рабочей зоны кимбер-литовых карьеров//Горная промышленность - 2004,- №1.- С. 53-58. ЕШ

— Коротко об авторах -

Алькова Е.Л. - научный сотрудник, ИГДС СО РАН, Альков С.П. - старший преподаватель, Якутский государственный университет.

- © А.П. Винокуров, 2008

187