CC BY
28
Природный камень в архитектуре хрлмл Христа Спасителя//Камснь и бизнес. - 1993. - N2. Природные облицовочные камни Урала/Гумеров Л.Г., Шенгелия А.Д,.Совсолов Е.Ф.,Голдобин кое производственное геол.объединение "Уралгеология". - М.: Недра, 1981.
621 368.2
М.Н. Ковалев
(АООТ «Комбинат «Магнезит»)
ПРОБЛЕМЫ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ДОБЫЧИ МАГНЕЗИТА
I
Комбинат «Магнезит» занимает исключительное положение в промышленно-металлургичес-I ¿смплексе России и стран СНГ. Он является единственным предприятием, добывающим и 1вающим природный кристаллический магнезит и обеспечивающим около 80% промышленности в магнезиальных огнеупорах. Перечень выпускаемых предприяти-юрных изделий составляет 87наименований 214 различных видов. Список потребителей [вает около 700 предприятий и организаций, расположенных на территории России и СНГ, а также более 20 предприятий и фирм дальнего зарубежья. При этом необходимо отметить, что при переработке природных магнезитов имеется техническая возможность оксида магния простым обжигом при практически полном отсутствии опасности для »щей среды, в то время как из других источников (морская вода, рассолы, оишофиты) 1е оксида магния возможно только химическим способом с образованием неутилизиру-вредных отходов, что позволяет считать природные магнезиты в условиях достигнутого развития науки и техники технологически и экономически основным источником сырья получения оксида магния и, на его основе. - магнезиальных огнеупоров. Вместе с тем необходимо отметить, что в настоящий период (наряду со' спросовыми пениями на производство продукции металлургии) сдерживающее влияние на развитие ллургического комплекса страны и, как следствие, всей ее промышленности оказывает сенносгь в обеспечении предприятий огнеупорами, являющимися основными конструкци-1И материалами для футеровки тепловых агрегатов, т.к выпуск комбинатом высококачес-IX магнезиальных огнеупоров значительно сократился из-за истощения запасов действую-месторождений по добыче сырого магнезита.
Сырьевой базой комбината является разрабатываемая с 1900 г. Саткинская группа месторож-|й кристаллического магнезита, состоящая из 4 месторождений, подразделенных на 2 группы: магнезитоносная полоса и юго-восточная, удаленная от главной на 1-1,5 км к юго-восток)'. 3 главной магнезитоносмой полосе располагается Саткииское месторождение с участками: Жхггинским, Карагайским, Гологорским, Мельничным, Паленихинским.Волчьегорским и Степ-—им В юго-восточной магнезитоносной полосе располагаются Никольское и Березовское яигсторождения. Добыча магнезитов осуществляется карьерами Горного управления, являющегося структурным подразделением комбината.
Уникальность предприятия и эксплуатируемых им месторождений привела к интенсивной гтработке имеющихся запасов, оскудению его собственной сырьевой базы. Так, ь настоящее время теляоетью отработаны Гологорский и Волчье горский (3 карьера) участки Саткинского месторождения и Никольское (3 карьера) месторождение. На Карагайском карьере прозодится четвертая росонструкция,Мельнично-Паленихинский и Степной карьеры реконструировались трижды, в ■жультате чего за последние 15 лет коэффициент вскрыши в среднем по карьерам Горного ттравления возрос более чем в 5 раз: с 0,7 до 3,74 м5/т. Комбинат с 1979 г. хронически испытывает ай-Ьицит магнезитового сырья.особенно высших марок для производства огнеупоров наиболее
передовых технологий металлургии (непрерывной разливки, внепечной обработки и т.п.). Сложившееся положение, учитывая нахождение большинства запасов в черте жилой застройки г.Сатка, обусловило начать в 1980 г. строительство шахты «Магнезитовая» для доработки запасов, расположенных ниже проектных отметок на Карагайском и Мельнично-Паленихинском карьерах. С 1982 г. на комбинате приступили к промышленной отработке ранее складируемых в спецотвалы низкокачественных магнезитовых масс
Учитывая серьезность вставших вопросов обеспечения комбината сырьем, под руководством МЧМ СССР была реализована обширная программа геологоразведочных работ, в результате которой ГКЗ было учтено 11 месторождений магнезитов, расположенных, в основном, в Сибири, в том числе и Савинское, уникальное в мировом масштабе по своим запасам.
Однако сложившаяся в последние годы в стране экономическая ситуация, обусловленная переходом на рыночные условия хозяйствования и связанный с этим переход от директивного планирования к самофинансированию предприятий с одновременным резким сокращением бюджетных ассигнований на развитие Производства привели В условиях АООТ «Комбинат «Магнезит», как и многих других капиталоемких производств, к свертыванию программ технического развития. Так, из-за недостатка собственных средств АО до сих пор не введена в эксплуатацию шахта, не развивается обогащение магнезитовой массы (не реализуется проект флотационного обогаще>тя магнезитов, а существующее на ДОФ-2 отделение обогащения в тяжелых средах при проектной производительности 700 ты с. тонн концентрата в год фактически достигло 1026 ты с тонн). Экономическое состояние народного хозяйства страны делает проблематичным освоение в ближайшем будущем Савинского месторождения ввиду его расположенности в неосвоенном труднодоступном районе.
Таким образом, состоянию сырьевой базы комбината «Магнезит» присущ ряд серьезных проблем развития, характерных сегодня для многих горнодобывающих предприятий России, являющихся на протяжении длительного времени традиционно основными поставщиками ряда видов минерального сырья и, в первую очередь, для предприятий Уральского региона как одного из старейших сырьевых районов страны.
Вместе с тем анализ показателей добычных работ на карьерах Горного управления (см.рисунок) показывает недостаточный по сегодняшним требованиям уровень качества их ведения. Потери магнезитов при добыче достигают 6,5%, с разубоживание (в основном определяющее качество товарной руды для принятой технологии ее переработки) - до 4,0%, что позволяет сделать вывод о снижении уровня количественных и, особенно, качественных потерь как единственно реальном сегодня пути решения задачи повышения эффективности добычи магнезита и за счет этого всего горного передела комбината в целом.
Исходя из этого, в содружестве со специалистами ИГД УрО РАН з период с 1991 по 1994 гт. был проведен ряд научно-исследовательских работ с целью разработки мероприятий по повышению качественных показателей открытой добычи магнезитов. В ходе выполнения НИР разработаны рекомендации по совершенствованию технологии формирования качества в рудных потоках и повышению извлечения магнезитов высших марок. При этом был выполнен анализ трансформации качества руды от его исходного в недрах до тепловых агрегатов обжиговых цехов, определены «узкие» места его снижения, проведен опытно-промышленный эксперимент по усреднению магнезитов на перегрузочных складах.
Полученные в ходе работы результаты позволили сделать следующие выводы:
- для месторождений магнезита ввиду наличия ярко выраженной дифференциации в дробимости руды (магнезит вязкий, трудновзрываемый) и вмещающих ее пород прослеживается прямая зависимость качества рудной массы от ее гранулометрического состава;
- указанная зависимость приводит к крайне низкой эффективности применения традиционных схем усреднения руды на перегрузочных складах из-за ее сегрегации при складировании;
- принятая в Горном управлении технология добычных работ со сложной селективной выемкой с точки зрения возможности дальнейшего повышения качества добываемой руды себя практически исчерпала;
- отработка техногенных месторождений в условиях ограничения производительности карьеров по горной массе решает задачи компенсации дефицита сырья и экономически оправдана, однако реализация этого направления применяемой на комбинате технологией разборки отвальных тел ведет к неэффективному использованию хранящихся в них запасов и ставит вопросы
эффективности добычных работ, аналогичные для отработки природных меегорож-
Качественные показатели веления добычных работ на карьерах Горного управление АО "Комбинат "Магнезит" (1984-1994 тт.);
А - погашено балансовых запасав; Б - подано ка переработку на ДОФ; В - • тл подано на обогащение; Г - в т.ч. высококачественное чистое сырье; А * безвозвратные потери при добыче; Е - разубоживание вмегцаюгуим* породами; С - использовано со слецотжалов рудной массы (заштриховано - с 1992 года - положено на спецотвалы)
тл ам 1*94 1967 »9*9 1М» ВМ I«« 1992 С99« ВМ
го&ъ»
Таким образом, на повестку дня встал вопрос не о совершенствовании применяемой »алогической схемы открытой добычи магнезитового сырья, а об определении принципиально ты* подходов к ее организации с последующей трансформацией на их основе применяемой теснологии добычи.
Типовые проектные решения, реализованные при реконструкции и строительстве горных т^едприятий в период с 1975 по 1985 гг., по которым в настоящее время работает до 96% т>-ллриятий горной отрасли России, нацелены в первую очередь на достижение объемных показателей добычи полезных ископаемых и практически не учитывают индивидуальных оссенностей осваиваемых месторождений как объектов разработки. Это на практике для ■окхретных горнодобывающих предприятий приводит к двухстадийности формирования техно-этических схем ведения добычных работ - сначала внедряются проектные решения, затем (в —гоцессе эксплуатации месторождения) определяются недостатки существующей технологии, и ка их основе разрабатывается эффективная технология для конкретного месторождения с учетом *>;дивидуальных особенностей залегания его рудных тел и физико-механических свойств слагающих его пород.
Характерные для горной технологии систематическое изменение места производства работ а пространстве и времени, изменчивость характеристик объектов разработки и этапность получения геологической информации об этих характеристиках, изменение во времени (в связи : длительностью отработки месторождений) применяемых технических средств и экономических т:ловий ведения горных работ определяют сложность ее структуры, сочетание разнохарактерных зо назначению и функционированию элементов. Наряду с положительными сторонами (динамичность, гибкость, адаптивность) инерционность горной технологии как системы требует _ ителыюго времени для ее оптимизации. Отсутствие внимания проектировщиков к оценке и -готользованию характерных особенностей руд и вмещающих их пород как объектов разработки ка вновь осваиваемых месторождениях, связанное в первую очередь со скудностью их оценки в
геологической основе для проектирования, приводит к тому, что процесс оптимизации технологии добычи полезных ископаемых растянут во времени и приводит к неоправданным экономическим потерям. На конечном же этапе данного процесса технология вместо типовой становится практически индивидуальной для каждого месторождения или его участка.
Так, при ведении открытых горных работ на комбинате «Магнезит» с начала века до середины 60-х годов преобладала валовая добыча магнезитов, затем была внедрена простая селективная добыча, а с середины 70-х годов -сложная селективная выемка магнезитовой массы. Однако наблюдаемая в последнее время стабилизация показателей качества ведения добычных работ при одновременном уменьшении их объемов позволяет сделать вывод об исчерпании ресурсов данной технологической схемы для дальнейшего повышения эффективности эксплуатации месторождений магнезита.
Теория и практика открытых разработок показывают, что диапазон возможного изменения принятых технологических схем добычи и использования различных технологических приемов ее организации во многом определяется параметрами применяемого основного горно-транспортного оборудования, кардинальна* замена которого в сравнительно короткий промежуток времени затруднительна (ввиду высокой капиталоемкости оборудования) и вряд ли целесообразна с экономической точки зрения. Наряду с этим, как показывает опыт, качественно новые изменения технологии следует искать прежде всего на стыках составляющих ее процессов или переделов.
Исходя из этого, правомочно сделать вывод, что наиболее реальным в настоящее время решением проблемы реконструкции технологических схем ведения добычных работ на действующих предприятиях является внедрение в них новых промежуточных (по отношению к основным процессам открытых горных работ) технологических звеньев, позволяющих за счет специальных технических средств и технологических приемов еще на стадии добычи минераль- | ного сырья аккумулировать в рудной массе полезный компонент и тем сали»1м существенно снизить затраты на его транспорт и переработку.
Широко применяемые сегодня селективные методы добычи полезных ископаемых при ухудшении горно-геологических условий отрабатываемых месторождений постепенно теряют слое аначенне как главный технологический прием сохранения природного качества минерального сырья и переходят на начальный этап формирования качества рудной массы к ее дальнейшей переработке вследствие того, что при многообразии физико-механических свойств разрабатываемых пород, особенно при разработке техногенных месторождений, понятие селекции становится вообще относительным, так как до сих пор не определен показатель эффективности и достаточности уровня самого процесса селекции.Вместе с тем перенос акцента в организации технологических схем добычных работ с принципов сохранения природного качества полезных ископаемых в недрах и контроля его изменения в процессе их извлечения из недр и последующей за этим переработки на принцип формирования качества рудной массы в процессе ее добычи в соответствии с требованиями потребителей на повестку дня ставит вопрос о разработке и обосновании принципов построения технологических схем добычи полезных ископаемых в режиме формирования качества получаемой при этом рудной массы.
Таким образом, на новом витке развития горнорудной промышленности для устранения возникших противоречий между современным состоянием минерально-сырьевой базы и требованиями к качеству минерального сырья целесообразна интеграция всех переделов горного производства в единую технологию получения минерального сырья заданного качества. Связующим элементом такой технологии может стать подготовка руды к ос-огащению и переработке (рудоподготовка), развитая на качественно новом уровне (не усовершенствованием традиционных процессов горных работ, а внедрением в них специальных технических звеньев и технологических приемов) как поточная система обработки добытой кусковой горной массы, обеспечивающая активное направленное воздействие на ее минеральный состав, физико-механические параметры качества и однородность. Эти операции, базирующиеся на информации, получаемой в ходе геологоразведочных работ и контроля качества полезного ископаемого при его добыче и реализуемые в процессе горных работ и транспортировки рудной массы на обогатительную фабрику, обеспечивают получение из этой массы товарной или кондиционной для обогащения рулы.
Несмотря на то, что методы рудоподгегговки известны и применяются на практике, объединение их в систему на единой теоретической базе позволяет рассматривать рудоподготовку
52
сырья не как товара, а как объекта переработки с расширением на базе этой «и области воздействия на рудную массу с переносом акцента с обогатительного передела ?нно на горные работы и, как следствие этого, трансформации всех процессов горных »¿ходя из этой оценки, позволяющей совершенствовать технологию добычи для получения массы заданного качества. ?х:работка научных основ, технологических и технических принципов такого системного во многом позволит снять остроту стоящих сегодня перед подавляющим большинством
1Й горнодобывающего комплекса страны проблем, а именно: сличить объемы валовой добычи полезных ископаемых (как наиболее экономичной с ?ре*шя организации процессов горных работ) при сохранении селективной схемы их 1ей переработки;
- -овысить эффективность использования запасов полезных ископаемых за счет отработки IX рудных тел, ранее отнесенных к забалансовым, а также снизить уровень их потерь;
- уменьшить засоренность вмещающими породами и повысить качество подаваемой в гую переработку рудной массы и за счет этого уменьшить затраты на ее транспорт и
«е;
- меньшить экологическую нагрузку горнодобывающих предприятий на природную среду гт сохранения запасов и повышения эффективности их использования и, как следствие,
отчуждение земель и сохранить биологические ресурсы. Внедрение технологических схем добычи полезных ископаемых в режиме целевой рудопод-ценно и тем, что не требует больших капитальных вложений, экологически безвредно, 1ет снизить требования к кондициям минерального сырья, вовлечь в отработку бедные мелкие и техногенные месторождения. А это - единственный резерв расширения 1льно-сырьевой базы действующих предприятий. Однако реализация данной концепции, в свою очередь, ставит вопрос о необходимости подхода к отработке месторождений, в первую очередь - процессу использования грных (индивидуальных) свойств слагающих их пород. Следствием того, что в горнодобычи промышленности предметом труда являются природные минеральные объекты, отлича-исключительным многообразием, неповторяемостью геологических характеристик, эффективность разработки месторождений обеспечивается именно благодаря учету признаков слагающих их пород и обусловленными ими индивидуальными 1 остями технологических процессов, порядка и режима их выполнения. В связи с этим юй задачей для обоснования технологии добычи полезных ископаемых в режиме юдготовки для большинства рудных месторождений становится их дополнительное геологи -изучение с целью определения этих признаков, имеющее технологическую направлен-т.е. с использованием методов и приемов технологической минералогии. Работа в этом отравлении должна преследовать цели определения и обоснования закономерностей и особенностей построения конкретных искусственных систем рудоподготовки и создания на этой основе -ециальных методов направленного их синтеза для обеспечения формирования качества либерального сырья на физико-механическом уровне, что несомненно эффективнее, чем широко сегодня применяемый химико-молекулярный. Поскольку технология как система по своему определению есть в значительной степени производное от используемой техники и технических тгтройств, то и специальная технология требует разработки специальной техники и устройств, т х. применение только специальных методов снижает производительность серийного оборудования, что наглядно показал опыт отработки техногенных месторождений в условиях АО «Комбинат «Магнезит».
Типичность проблем развития сырьевой базы АО «Комбинат «Магнезит* для горнодобывающей отрасли страны в целом позволяет сделать вывод о возможности проведения аналогичных работ по трансформации технологии добычи сырья на других горнодобывающих предприятиях на основе предлагаемых для условий комбината решений. Падение прогрессивности открытого способа добычи полезных ископаемых и возрастание отрицательных его последствий (в первую счередь экологических) диктуют необходимость разработки и внедрения новых, нетрадиционных технологий добычи, ориентированных главным образом на ресурсосбережение. Невосполни-мость минеральных ресурсов, вовлечение в разработку новых месторождений, имеющих вследствие общей тенденции ухудшения горно-геологических условий в развитии минерально-
сырьевой базы), как правило, ярко выраженные индивидуальные характеристики, ставит вопросы организации дофабричной рудоподготовки в ряд наиболее актуальных для горнодобывающей промышленности. Эта актуальность усиливается и тем, что и сегодня при проектировании предприятий по разработке этих месторождений учет их особенностей как объектов разработки ведется с точки зрения организации процессов обогащения получаемой рудной массы, а технологические вопросы ее добычи решаются (за редким исключением) традиционно. Учитывая, что обогатительный передел в настоящее время является наиболее затратным процессом получения минерального сырья, такой подход вряд ли можно назвать целесообразным.
Таким образом, правомочно, на наш взгляд, сделать заключение, что научное обоснование и разработка принципов формирования технологических схем ведения добычи полезных ископа-емых в режиме рудоподготовки является не только проблемой повышения эффективности использования минерально-сырьевой базы одного конкретного предприятия, но и может служить одним из путей решения задачи повышения эффективности работы всей горнодобывающей отрасли страны в сегодняшней сложной экономической ситуации
УДК 661271
С.В.Корнилков
УПРАВЛЕНИЕ РАБОЧЕЙ ЗОНОЙ ГЛУБОКИХ КАРЬЕРОВ
Производственная мощность по полезному ископаемому и вскрыше карьеров с текущей глубиной более 180-200 м, установленная при проектировании, выдерживается на практике в течение 3-5 лет. после чего горные работы отклоняются от проектных границ с соответствующим изменением в извлекаемых объемах. Основными причинами пересмотра принятых показателей разработки по нашим данным является необходимость увеличения или поддержания мощности карьера в связи с намечающимся ее падением (44,4%) и доразведка и уточнение запасов (19,4% | проанализированных причин корректировки проекта). Отставание вскрышных работ, обуславливающее сдерживание добычи, при реализации проекта на практике объясняется, во-первых, недостаточно полным использованием принципа динамического проектирования, предполагающего рассмотрение вариантов разработки, развернутых во времени и пространстве, что нереализуемо из-за чрезвычайной трудоемкости горно-геометрических расчетов, в большинстве своем выполняемых вручную. Во-вторых, сама методика и концепция проектирования, особенно в современных условиях, нуждается в значительном видоизменении и корректировке. В-третьих, существующие методы горно-геометрических расчетов при обосновании порядка развития горных работ и формирования рабочей зоны карьеров в сложных условиях требуют дальнейшего развития. Поэтому необходимо изучение и исследование влияния параметров, показателей, способов и технологий ведения горных работ в глубоких карьерах и на этой основе совершенствование методов проектирования и планирования перемещения рабочей зоны в пространстве-времени с целью экономичной и безопасной отработки месторождения.
Отработка мощных карьеров сопровождается, как это показал анализ фактических данных за 5-12 лет, возникновением ряда присущих только им условий эксплуатации, среди которых выделяются следующие:
1.Увеличение угла наклона рабочего борта карьеров, которое начинается при достижении ими глубины 200-250 м. При дальнейшем понижении горных работ средний угол наклона отрабатываемого борта составляет 16- 23 град., а его профиль по глубине чаще всего плоский, с относительно равномерным размещением временно нерабочих уступов по высоте, или выпуклый -с выраженной консервацией в нижней части карьерного поля.
Основные характеристики рабочей зоны обследованных нами карьеров приведены в ниже. ЗдеАЦ/Ц, - отношение протяженности активного фронта фронта работ по горной массе к общей длине уступов в карьере.
