CC BY
32
© Г.М. Еремин, 2012
УДК 622.271 Г.М. Еремин
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОТРАБОТКИ НЬОРКПАХКСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ ОТКРЫТЫМ СПОСОБОМ
Приведено обоснование целесообразности и необходимости доработки запасов руды в глубоком карьере открытым способом, когда применение подземного способа связано с вложением больших капитальных вложений. Особенно важно своевременное принятие такого решения при доработке маломощных рудных тел, находящихся в бортах и дне карьера, поскольку при ведении подземных работ они просто относятся к потерям. Показано, что за счёт применения крутых бортов карьера и временно нерабочих бортов (БАБ) можно снизить эксплуатационные коэффициенты вскрыши до практически приемлемых значений (доработки запасов залежей апатит-нефелиновых руд Средней и Нижней Ньоркпахкского месторождения ОАО «Апатит»»).
Ключевые слова: доработка запасов карьера, крутые борта, снижение потерь руды.
В настоящее время значительное внимание уделяется особенностям разработки рудных тел с изменяющейся мощностью и угла падения с целью повышения полноты отработки запасов апатит-нефелиновых руд на карьерах и рудниках ОАО «Апатит».
Потери на открытых работах в три-пять и более раз меньше, чем на подземных. Это наглядно иллюстрируется примерами рудников ОАО «Апатит». На подземных рудниках применяется система разработки этажного принудительного обрушения руды и вмещающих пород. Потери при этой системе в среднем составляют 15—18 %, в отдельных случаях - до 22 %. Потери на открытых работах (Центральный и Восточный рудники) не превышают 4-6 %.
Выше было отмечено, что оконту-ривание карьера по принципу равенства граничного и контурного коэффициентов вскрыши приводит к отработке верхней зоны месторождения с себестоимостью руды значительно меньшей, чем допускается граничным
коэффициентом вскрыши, что не позволяет полностью использовать преимущества открытого способа разработки. Проиллюстрируем это положение на примере установления границ Ньоркпахкского карьера.
Ньоркпахкское месторождение апатито-нефелиновых руд [1, 2, 3] относится к нагорно-глубинному типу и состоит из нескольких рудных теп. Проектом института «Гипроруда» отработка месторождения предусмотрена комбинированным способом в два этапа: сначала открытым (западная зона месторождения), а затем подземным (восточная часть месторождения под г.Суолуайв). Месторождение на участке г.Суолуайв представлено тремя рудными залежами: Верхней, Средней и Нижней. Верхняя залежь отрабатывается отдельным небольшим карьером, а разработка Средней и Нижней предусмотрена подземным способом. Запасы по месторождению и по способам разработки, а также показатели разработки по вариантам приведены в табл. 1 [1], табл. 2 [2].
Таблица 1
Сравнение показателей разработки Ньоркпахкского месторождения
Показатели Варианты
комбинированный (проект) открытая разработка всех запасов (большой карьер)
карьер подземный рудник
Балансовые запасы кат В+С1, млн т /4/ 85,4 49,6 135,0
Извлекаемые запасы, млн т 82,8 33,7 131,0
Потери руды, млн т 2,6 15,9 4,0
Потери (в ведрах и эксплуатационные), % 3,0 32,0 3,0
Разубоживание, % 7,0 18,0 7,0
Промышленные запасы, млн т 88,8 41,0 140,4
Объем вскрышных пород в контурах карьера, 90,6 - 300,0
млн м
Средний коэффициент вскрыши, м3/т 1,02 - 2,1
Производительность основного периода:
по руде, млн т/год 6,0 2,0 8,0
по породе, млн м3/год 7,1 - 20,0
по горной массе, млн м3/год 9,3 - 22,8
Эксплуатационный коэффициент вскрыши 1,2 - 2,5
основного периода, м3/т
Граничный коэффициент вскрыши
м3/м3 12,0 - 12,0
м3/т 4,1 - 4,1
Допустимая себестоимость руды, руб./т 7,6 7,6 7,6
Себестоимость:
добываемой руды, руб./т 2,8 9,0 5,2
горной массы, руб./м3 1,8 1,7
Дополнительные капитальные затраты по объ- - 161,6 20-25
екту, млн руб.
Выработка концентрата за весь срок отра- 41736 47393
ботки месторождения, тыс.т
Из табл. 1 следует, что при величине граничного коэффициента вскрыши 12 м3/м3 (4,1 м3/т) разница в затратах на 1 т добываемой руды для карьера при комбинированном варианте разработки составляет 4,8 руб., а при полной отработке запасов открытым способом - 2,4 руб., т.е. по отношению к допустимой себестоимости руды Сд = пгСв + Со = 4,1 • 1,7 + 0,64 = 7,6 руб./т, себестоимость руды из открытых работ, определенная проектом, составляет 37 %, а при
полной отработке запасов месторождения карьером - 68 %. Количество извлекаемой руды в варианте большого карьера на 14,5 млн т больше, чем при комбинированной разработке, при которой на подземных работах теряется в недрах из-за оконтурива-ния запасов 7,8 млн т, а эксплуатационные потери составляют 8,1 млн т. За счет меньшего разубоживания в варианте большого карьера содержание Р205 в добытой руде на 0,63 % больше, чем в варианте комбиниро-
Таблица 2
Параметры и показатели полной открытой разработки Ньоркпахкского месторождения
Наименование параметров, показателей
Бортовое содержание Р2Ог,%
4 2
Длина карьера по верху, м Ширина карьера по верху, м Глубина карьера, м максимальная
по замкнутому контуру (отм. +320 м) Отметка дна карьера, м
Угол наклона борта в конечном положении в скальном массиве, град
Запасы руды в контурах карьера, млн т Объем пустых пород в контурах карьера, млн м3 Средний коэффициент вскрыши, м3/т Прирезка к проектным границам запасы руды, млн т объем пустых пород, млн м3 средний коэффициент вскрыши, м3/т Объем горнокапитальных работ, млн м3 Возможная производительность карьера:
по руде, млн т/год
3
по породе, млн м Эксплуатационный коэффициент вскрыши основного периода, м3/т
Срок существования карьера, лет
+180
2300 1300
570 200
45
+120
148,2 175,6
345,6 336,2
2,33 1,92
63,6 90,8
255 245,6
4,01 2,70
5,5 5,5
7,5 8-8,5
20 16,8
2,5 2,1
25 28
ванной разработки. В результате из руды, добытой в большом карьере, можно будет выработать дополнительно 5,66 млн т апатитового концентрата. Кроме того, вариант комбинированной разработки дороже варианта большого карьера по капитальным затратам ориентировочно на 140 млн руб.
По работам, выполненым в Горном институте КНЦ РАН в 1986—88 гг. рассмотрена возможность отработки рудных тел Ньоркпахкского месторождения апатит-нефелиновых руд в основном с позиций более полного извлечения запасов с меньшими потерями применением открытого способа разработки [1]. Также учтена возможность перехода на борт 2 % Р2О5. Поэтому включенные контур карьера запасы апатит-нефелиновых руд со-
ставили соответственно 140-146 и 175,6 млн т.
Поэтому в той или иной степени учтена возможность включения в отработку запасов, содержащихся в бортах и ниже дна карьера.
В силу ряда ограничений отработка этих запасов не могла быть включена в контуры открытого способа разработки проекта, составленного институтом Гипроруда в указанный период ведения горных работ на ОАО «Апатит».
В сложившихся условиях, когда имеет место доработка Ньоркпахкским карьером запасов апатит-нефелиновых руд Главной и Верхней залежей и поставлен вопрос о целесообразности разработки запасов апатит-нефелиновых руд Средней и Нижней залежей открытым способом, поскольку отра-
ботка запасов руды в количестве 28,2 млн т (с учетом потерь) подземным способом не эффективна (большие капзат-раты) и перерыв 2-3 летний в добыче руды, как правильно отмечено в работе [3]. Необходимо рассмотреть и оценить возможность разработки этих запасов открытым способом.
В настоящее время обосновано, что в глубоких карьерах (при большой высоте борта) за счет применения более крутых участков борта в глубоких зонах можно исключать от разноса от 50 до 80 млн м3 вскрышных пород.
Кроме того в современных условиях дефицита апатит-фосфорного сырья и цены апатитового и нефелинового концентратов целесообразно рассматривать ведение открытым горных работ с граничным коэффициентом более 12 м3/м3 и 13 м3/м до 1516 м3/м3, поскольку оконтуренное карьерное поле будет дорабатываться через 20-25 лет (при производительности карьера 2-2,5 млн т/год), а за этот период повысятся цены на концентраты (даже с учетом инфляции).
Необходимо учитывать следующее обстоятельство. Выполненные в настоящее время оценки показали, что дополнительно полученное количество апатитового концентрата из руды, полученной за счет снижения потерь руды на карьерах в 2 раза может обеспечить получение экономического эффекта в размере 1 млн долл. США в год. Поэтому доработка рудных тел малой мощности 10-20 м может оказаться выгодной.
Для снижения затрат на удаление вскрышных пород и транспорт руды до перегрузочного пункта целесообразно рассмотреть применение ЦПТ в карьере. Аналогом для получения эффекта при применении ЦПТ могут служить карьеры ОАО «Ковдорский ГОК» и карьеры Кривого Рога и ряд других карьеров.
Снижение текущих и эксплуатационных коэффициентов вскрыши на карьерах достигают применением временно нерабочих бортов (ВНБ). При своевременном их создании и разносе не нарушается общий ритм, а величины коэффициентов могут быть снижены, по крайней мере, в 1,5-2 раза и более.
С учетом этих положений ниже рассмотрены варианты развития горных работ в карьере, позволяющие резко увеличить текущие коэффициенты вскрыши и довести доработку оставшихся запасов в контуре перспективного карьера, части запасов в бортах и дне карьера, а также с учётом возможного перехода на борт 2 % Р2О5.
На рис. 1 показан контур карьера по Гипроруде (2003 г.) в плане и поперечный разрез, с возможной отметкой дна +185 м и отм. дна +120 м (вариант Горного института КНЦ РАН при борте 2 %). Таким образом в контур карьера могут быть включены от 35,7 млн т (запасы Средней и Нижней залежей) до 45-50 млт.т (рудные тела в бортовой и зоне дна карьера).
по А Ов
Рис. 1. Схема положения дна Ньор-кпахкского карьера при различных вариантах отработки участков месторождения (план и разрез): 1 - по проекту (дно +185 м); 2 - возможный вариант (дно +120 м по [1])
Как показали исследования ВНИМИ структура массива горных пород апатитового месторождения существенно не влияет на общую устойчивость бортов карьера, так как в пределах призмы возможного обрушения отсутствуют ослабленные поверхности большой протяженности. Структура пород оказывает влияние только на устойчивость отдельных уступов.
На графике рис. 2 приведено изменение включаемых в разработку объемов вскрышных пород по мере развития добычных работ в карьере (график V = { (Р) по проработкам Горного института КНЦ РАН (1986-1988 гг.) со значением величины коэффициента вскрыши основного эксплуатационного периода 2,5 м3/г кривая (1) и при применении более крутых бортов (50-60=) вместо 45= (как рассмотрено в варианте ГоИ КНЦ РАН) снижение объемов вскрыши принято 50 млн м3, как минимальное на период предварительных оценок) (кривая 2). При этом значение коэффициента вскрыши основного периода уменьшится до 2,34 м3/т.
Рис. 2. Изменение нарастающих объемов породы вскрыши по мере развития горных работ в контуре карьера: 1 - график V = / (Р) по данным в работе [1]: Кэ = 2,5 м3/т; 2 - то же с учётом снижения объёмов вскрыши при крутых бортах карьера (ДУ = 50 млн м3); 3 - вариант отработки запасов в карьере (Верхняя и Главная залежи) Кэ = 2,31 м3/т
На графике проведено также изменение коэффициентов вскрыши по периодам ведения горных работ в карьере (3) с положением на завершающем этапе, когда средний коэффициент вскрыши при отработке запасов Средней и Нижней залежей составит 5,5 м3/т [3]. Снижение эксплуатационных коэффициентов вскрыши можно достичь применением ВНБ. Для этого в карьере, который вступил в стадию доработки, следует приступить к разносу участков борта с целью создания площадок для развития горных работ по отработке Средней и Нижней залежей с созданием ВНБ и последующего его разноса и перемещения.
При этом ширина рабочих площадок снижается до минимальных 3035. Известен случай, когда с минимальными площадками работали карьеры «Печенганикель» (В=25-30м).
Аналогичная ситуация с разносом борта сложилась на карьере разрабатывающего месторождения Малый Куйбас [4], когда до достижения производительности карьера Ар=2,4 млн т/год развития работ велось с соотношением выемки породы и руды по зависимости:
V = К ■ Р, млн м3/год где V - суммарная величина объема вскрышных пород; К - коэффициент; К = 5+6; Кср = 5,5-5,6; Р - количество руды, млн т.
На графике рис. 2 показано, что за счёт применения ВНБ и дополнительно отрабатываемых запасов, отнесенным к потерям, можно снизить эксплуатационный коэффициент вскрыши до 2,2 м3/т (при крутых бортах карьера).
Не в связи со сценарием развития горных работ при большом карьере, а к создавшейся ситуации рассмотрен вариант доработки запасов, когда
средний коэффициент при разработке запасов в объеме 35,7 млн т составляет 5,5 м3/т [3] с достижением эксплуатационных коэффициентов 2,74 м3/т и только на предпоследнем этапе он достигнет 4,8 м /т.
За счёт повышения крутизны откосов уступов и участка борта до 60-65° при доработке карьера дополнительно могут быть отработаны десятки и сотни тысяч тонн апатитовой руды с коэффициентом вскрыши 0,5-1 м3/т, что подтверждает целесообразность использования предложения на практике.
Целесообразно также на отдельных участках отработать группы лин-зовидных рудных тел карьером с экс-
Рис. 3. Доработка маломощных рудных тел открытым способом (карьер «Ньоркпахк»): а, б, в (разрезы 2+20, 4+00, 11+50) — 1 - по проекту; 2, 3, 4 -возможные и предлагаемый варианты разработки рудных тел
плуатационным коэффициентом вскрыши, близким к граничному (рис. 3).
На примере рудного тела месторождения «Плато Расвумчорр» и бокового рудного тела мощностью т = 84 м и с углом падения в = 35-45° выполнена оценка эффективности применения подуступной отработки рудных контактов с целью снижения потерь и разубоживания руды.
В отличие от традиционного способа отработки контактных зон с совместным взрыванием руды и породы рассмотрен вариант бурения скважин на высоту подуступа со стороны лежачего и висячего бока рудной залежи, обеспечивающие получение минимальных площадей треугольников теряемой руды и примешиваемой породы при добыче. В пределах рудного тела отработка слоя осуществляется на всю высоту уступа.
При выявленной закономерности уменьшения потерь и разубоживания руды с увеличением угла наклона рудной залежи и наоборот их увеличения при снижающейся мощности рудного тела достичь снижения потерь и разубоживания можно переходом к отработке рудного контакта, как со стороны лежачего бока, так и висячего боков залежи на высоту по-дуступа - 7,5 м. Особенно существенно снижение потерь и разубожи-вания руды при отработке рудного контакта со стороны висячего бока залежи (в 2-3 раза).
Оценка затрат на дополнительное бурение скважин со стороны лежачего и висячего боков залежи (если по плану горных работ не предусмотрено заложение траншеи) при снижении потерь руды и примешивания породы в 2 раза (6 % до 3 %) показала, что экономический эффект от сокращения потерь руды может составить 1,25 млн долл. в год.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Архипов A.B., Родионов С.Н., Марков Е.Е. Особенности расчёта граничного коэффициента вскрыши и расширение границ карьеров при комбинированной разработке апатитовых месторождений / Апатиты. Изд. Кольского научного центра. Сб. науч. трудов. - 1988. - С. 63-73.
2. Мельников Н.Н., Беличенко Л.Ф. Повышение эффективности освоения и использования фосфатной рудносырьевой базы Кольского полуострова. Апатиты. Изд. Кольского научного центра. - 1986. -196 с.
3. Окунович A.B., Рыжков А.Н. О важности своевременного принятия решений по выбору оптимального варианта отработки запасов (на примере Ньоркпахкского месторождения апатит-нефелиновых руд). М.: Горный журнал. - 2010. — № 4. - С. 98100.
4. Бурмистров K.B., Колонюк A.A., Ки-дяев B.A. Выбор оптимального направления развития горных работ в период интенсивной разработки месторождения «Малый Куйбас». М.: Изд. МГГУ. Горно-анал. инф. бюлл. — № 7-10. С 302-306. ЕЕ
КОРОТКО ОБ АВТОРЕ -
Еремин Георгий Михайлович - кандидат технических наук, научный сотрудник Федерального государственного бюджетного учреждения наук Горного института Кольского научного центра Российской академии наук, г. Апатиты, Мурманская область E-mail: eremin@goi.kolasc.net.ru
- РУКОПИСИ,
ДЕПОНИРОВАННЫЕ В ИЗДАТЕЛЬСТВЕ «ГОРНАЯ КНИГА»
ДВУМЕРНАЯ МАТРИЦА ИННОВАЦИОННОГО ПОТЕНЦИАЛА
УГЛЕДОБЫВАЮЩИХ ПРЕДПРИЯТИЙ КАК ИНСТРУМЕНТ УПРАВЛЕНИЯ
ИННОВАЦИОННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬЮ (№883/04-12 от 23.01.12)
Баташова А.Ф., Кодочигов В.Е.
Рассматривается применение показателя инновационного потенциала для формирования двумерной матрицы, используемой для принятия соответствующих управленческих решений в области инновационной деятельности.
Ключевые слова: уровень инновационного потенциала, угледобывающее предприятие, матрица оценки инновационного потенциала.
TWO-DIMENSIONAL MATRIX INNOVATION POTENTIAL COAL COMPANY
AS A TOOL FOR INNOVATION GOVERNANCE
Batashova A.F., Kodochigov V.E.
The paper considers the use of indicators of innovative potential for the formation of two-dimensional matrix that is used to make appropriate management decisions in the field of innovation.
Key words: level of innovation capacity, coal mining enterprise, innovation capacity assessment matrix.
