CC BY
44
СЕМИНАР 1
ДОКЛАД НА СИМПОЗИУМЕ "НЕДЕЛЯ ГОРНЯКА - 98" МОСКВА, МГГУ, 2.02.98 - 6.02.98
В.Н. Калмыков, М.В Рыльникова, МГГМА им. Г.И. Носова
ПРОБЛЕМЫ КОМБИНИРОВАННОЙ РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ЦЕННЫХ РУД И ПУТИ ИХ РЕШЕНИЯ
Анализ практики разработки запасов ценных руд зарубежными и отечественными предприятиями показал, что большинство залежей наклонного и крутого падения, распространенных на значительную глубину, разрабатывают комбинированным способом: верхнюю часть месторождения отрабатывают открытым способом с последовательным или параллельным переходом на подземную разработку.
На зарубежных предприятиях наибольшее распространение получила схема, предполагающая отработку верхней части залежи неглубоким карьером, глубиной 90 - 150 м. Осуществляемая на этом этапе капитализация прибыли, в дальнейшем инвестируется в строительство подземного рудника.
В отечественной практике комбинированной разработки глубина карьеров в основном составляет 250 - 500 м и более. Вместе с тем, при достижении карьерами предельной по экономическим и технологическим соображениям глубины, на многих предприятиях за предельным контуром остаются значительные запасы руд, которые могут быть отработаны подземным способом. Отработка при-карьерных запасов в этих условиях ведется преимущественно системами с твердеющей закладкой или камерными системами с открытым выработанным пространством, реже используются системы этажного и подэтажного обрушения. Между открытыми и подземными работами обычно оставляется мощный разделительный целик. Подземный рудник начинает строиться после нескольких этапов реконструкции карьера и обычно вводится в период или после завершения открытых горных работ.
Такой вариант перехода является самым неблагоприятным, он не
60
позволяет реализовать всех возможных преимуществ комбинированной разработки. В большинстве случаев они сводятся к простейшим формам сочетаний - объединению транспортных схем и совместному решению вопросов водоотлива, ремонтного и вспомогательного хозяйства. В более острой форме проявляется влияние отрицательных факторов - сложная геомеханическая обстановка, трудность решения проблем изоляции подземных выработок, взаимоувязки горных работ в карьере и шахте, что вызывает снижение технико-экономических показателей разработки в целом. Повышается себестоимость добычи, снижается производительность и интенсивность разработки, происходит рост потерь и консервация значительных запасов руды в целиках. Как следствие возникает ложное представление о неэффективности подземного способа разработки и невозможности применения комбинации технологических схем.
Так, на Учалинском подземном руднике, который практически преодолел период перехода с открытого на подземный способ разработки, где основной объем добычи в 1998 г. будет обеспечен в основном подземными работами с рудных площадей приконтурной зоны, себестоимость добычи примерно в два раза выше, чем на Гайском подземном руднике с более сложными горно-геологическими условиями, а производительность труда почти в 3 раза ниже. В разделительных целиках приходится консервировать значительные объемы активных запасов руд. На том же Учалинском руднике только в северном борту карьера более 1,5 млн., на Сибай-ском - более 2 млн. т. Есть еще один негативный момент - это техническая трудность, а чаще эконо-
мическая нецелесообразность отработки запасов, растянутых вдоль борта карьера и имеющих мощность, соизмеримую с размерами разделительных целиков.
На наш взгляд, высокая себестоимость подземных работ и низкие показатели эффективности являются следствием экономически и экологически неоправданной и явно завышенной глубины отечественных карьеров и отставания в сроках строительства подземных рудников. В результате непомерной эксплуатации преимуществ открытого способа разработки и игнорирования интересов горных предприятий, которые осваивают запасы месторождений на последующих этапах, отработка переходных зон ведется в условиях высоких сдвигающих нагрузок от призм сползания бортов карьеров, что требует повышенных значений мощности опорных и барьерных целиков, нормативной прочности закладки, приводит к неустойчивому режиму и уменьшению фронта горных работ. Отсутствие достаточных по ширине берм при предельном положении контура карьера не позволяет обеспечить технологического сочетания элементов открытых и подземных работ на стадии очистной выемки переходного яруса. Причиной всех этих негативных последствий является отсутствие единого методологического подхода к проектированию горных работ при комбинированной разработке месторождения и, как следствие, составление раздельных, не увязанных во времени и в пространстве, проектов на открытые и подземные работы.
Изменить тенденцию снижения рентабельности разработки и обеспечить более дешевый и безболезненный переход на подземные работы возможно за счет реа-
ГИАБ
лизации идеи комплексного освоения недр, сформулированной акад. Н.В. Мельниковым и М.И. Агошковым, которая включает в себя наряду с наиболее полным извлечением руды из недр и комплексным использованием, применение наиболее эффективного сочетания известных технологий и техники в процессе добычи и переработки полезных ископаемых.
Анализ структуры себестоимости руды, добываемой открытым, подземным и комбинированным способами показал, что каждый из них имеет преимущества перед другими по отдельным технологическим процессам. Открытый способ разработки - на бурении и погрузке за счет применения более мощного оборудования; подземный - на подъеме по вертикальным стволам шахт и процессе управления состоянием массива, комбинированный, -сохраняя преимущества подземного, обеспечивает более быстрые сроки освоения запасов и экономию на вспомогательных процессах и накладных расходах.
Поэтому при изыскании технологических схем освоения запасов необходимо предусмотреть возможную комбинацию наиболее экономичных элементов различных способов разработки. Для вскрытия запасов, вентиляции подземного рудника, подачи вспомогательных и закладочных материалов, а также пород пригрузки целесообразно использовать карьерное пространство и коммуникации. Для выдачи рудной массы перспективен более дешевый шахтный подъем. Вместо традиционной разноски бортов карьера управление состоянием массива предпочтительно осуществлять комбинацией временных рудных целиков, формированием искусственных, пригрузкой бортов породами вскрыши в комплексе с мерами по укреплению обнажений, а в отдельных случаях, с местной дезинтеграцией пород. Сопоставимые технико-экономические расчеты вариантов разработки месторождения с оценкой экономической эффективности капиталовложений на освоение запасов от-
крытым и подземным рудником с учетом платности инвестиций и дисконтирования затрат во времени показали предпочтение этапного вложения средств. На основе анализа отечественной и зарубежной практики разработки месторождений, опыта проектирования и перехода с открытых на подземные работы предлагается следующая концептуальная модель освоения крутопадающих месторождений ценных руд комбинированным способом.
Методами экономического расчета находятся границы, которыми запасы месторождения разбиваются по глубине на три, а при большой мощности и размерах по простиранию на четыре зоны (яруса) по способам добычи: открытых работ; открыто-подземных; подземно-открытых; подземных (рис.).
Первыми вводятся в эксплуатацию запасы верхней зоны. Глубина карьера на этом этапе определяется сравнением с показателями не подземного, а открытоподземного способа разработки. Аналогично находятся границы каждого из последующих ярусов. Учитывая технические сложности выемки пригра-ничных запасов, ввод подземного рудника календарно должен обеспечивать заблаговременную отработку приконтурных запасов и создание взамен их искусственного разделительного целика, а также возможность освоения запасов промежуточных открыто-под-
земных ярусов. Инвестирование строительства капитальных выработок подземного рудника осуществляется за счет прибыли получаемой на первом этапе разработки, характеризуемом высоким уровнем рентабельности за счет небольшой глубины и высокой эффективности открытых горных работ.
Для строительства подземного рудника используется пространство карьера. Из карьерного пространства производится также отработка запасов, осваиваемых за предельными контурами в бортах. Выемка промежуточных зон между открытыми и подземными работами проектируется с применением способов, сочетающих в себе элементы физико-технических и физико-химических геотехнологий.
Проектирование освоения запасов всех ярусов производится комплексно в рамках единого проекта, что позволяет сделать календарную и технологическую увязку всех решений.
Комплексный подход к освоению месторождений позволит:
♦ уменьшить затраты на вскрышные работы;
♦ сократить и рационально распределить по этапам разработки капитальные затраты на освоение месторождения путем использования карьерного пространства и инвестирования строительства за счет капитализации прибыли, получаемой на первом этапе разработки;
♦ снизить себестоимость добычных работ за счет: оптимального сочетания технологических процессов открытых и подземных работ; экономического обоснования эффективной глубины производства горных работ на каждом этапе разработки; уменьшения стоимости управления состоянием массива; сокращения накладных и вспомогательных расходов открытого и подземного рудников ввиду их совмещения;
♦ обеспечить плавный переход с открытого на подземный способ без разрыва в добыче руды;
♦ сократить отрицательное экологического воздействия на окружающую среду.
61
Рис. Варианты отработки крутопадающих месторождений комбинированным способом: а)для месторождений средней мощности, б) для мощных месторождений.
© В.Н. Калмыков, М.В. Рыльникова
