Развитие технологических способов управления режимом горных работ при разработке месторождений группой карьеров Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

----------------------------------------- © Г.Н. Потехин, И.В. Черникова,

2009

УДК 622.34; 622.366.2/.3; 622.371

Г.Н. Потехин, И.В. Черникова

РАЗВИТИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СПОСОБОВ УПРАВЛЕНИЯ РЕЖИМОМ ГОРНЫХ РАБОТ ПРИ РАЗРАБОТКЕ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ГРУППОЙ КАРЬЕРОВ

Семинар № 14

ш Ж о запасам золота Россия третья

Ив мире, после ЮАР и США. До 75 % разведанных запасов находится в месторождениях Сибири и Дальнего Востока. В коренных золоторудных месторождениях сосредоточено 53,8 %, в комплексных - 28 %, в россыпных -18,2 %. Значительные запасы попутного золота учтены в медно-никелевых, мед-но-колчедан-ных и полиметаллических рудах месторождений Башкирии, Оренбургской области и Таймыра.

В то же время большой процент золоторудных месторождений полезных ископаемых не осваивается в силу нерентабельности разработки данных месторождений в сложных горнотехнических условиях вследствие снижения ресурсной базы, что предполагает вовлечение в разработку руд со средним содержанием золота в балансовых запасах 1,0-1,2 г/т и менее.

За последние годы прослеживается взрывной рост цены на золото. Рост спроса на золото подстёгивают различные отрасли промышленности, главным образом, в азиатских странах и использования золота как инвестиционного актива. По данным Всемирного золотого совета (World Gold Council), спрос на золото в мире в 2006 г. вырос на 31 % по сравнению с предыдущим годом (рис. 1). За этот же период курс доллара снизился на 4 % (рис. 1), что свидетельству-

ет о том, что снижение курса доллара ведёт к уменьшению капитальных затрат на приобретение импортного оборудования, а экономическая эффективность разработки золоторудных месторождений растёт.

Определением рационального направления развития горных работ в карьере занимались с середины 50-х годов прошлого столетия, и были разработаны методы горно-геомет-рического анализа карьерных полей и исследования режима горных работ, но до настоящего времени так и не разработана приемлемая методика выбора оптимальной последовательности развития горных работ при разработке обширных по площади месторождений группой карьеров.

В связи с этим, были проведены исследования в данной области и разработаны методические положения по выбору рационального вовлечения карьеров в разработку.

При отработке месторождений группой карьеров для определения рационального порядка вовлечения отдельных карьеров в эксплуатацию необходимо руководствоваться такими технологическими критериями как:

• скоростью углубки и скоростью подвигания фронта работ в границах отдельных карьеров в зависимости от площади рудных тел и заданной произ-

Годы

водительности отдельного карьера и горнодобывающего предприятия в целом;

• распределения вскрышных и добычных объёмов на вовлечённых в разработку карьеров по годам с учётом выполнения заданной производительности предприятия по руде, при снижении, по возможности, пиковых объёмов вскрышных работ.

• расстоянием транспортирования руды от действующих карьеров до обогатительной фабрики;

С учётом вышеприведённых технологических критериев была разработана

Рис 1. а) Рост цены на золото;

б) изменение курса доллара в рублях

методика управления режимом горных работ, которая включает в себя следующие этапы:

1. Эскизно намечаются основные технологические решения открытой разработки месторождения (вскрытие, система разработки, технология, механизация и т.д.).

2. Ориентировочно устанавливаются углы откосов бортов карьера: рабочего и нерабочего на момент погашения горных работ.

3. Определяются конечная глубина разработки и

контуры карьеров.

4. Определяется средняя площадь рудных тел в карьерах. Исследуется режим горных работ на карьерах и по месторождению в целом.

5. Рассчитываются объёмы вскрышных и добычных работ. По результатам полученных объёмов строятся кумулятивные графики зависимости У=£(Р).

6. Из полученных графиков выбирается оптимальные варианты разработки месторождения, по которым строится календарный график.

7. По конкурирующим вариантам ведётся расчёт производительности и количества горнотранспортного оборудования.

8. На основании полученных данных производятся технико-эконо-

мические расчёты, и выбирается рациональный вариант отработки месторождения группой карьеров.

б)

Вышеизложенная методика

управления режимом горных работ применена на ОАО «Алданзолото» ГРК на золоторудном месторождении «Дэлбэ», которое предполагается отрабатывать группой карьеров.

Современное состояние горных работ приведено на рис. 2. Пример

пользования данной методикой

рассмАОреіАнданзолото» создано в 1924 году, как государственное предприятие с целью организации добычи золота из россыпных месторождений юга

Рис. 2. а) Современное состояние горных работ; б) Погрузка вскрышной породы экскаватором ЕХ1900 в автосамосвал ИБ 1200

Якутии. Добыча руды из сторождений Куранахского рудного поля была начата в 1956 г. и продолжается по настоящее время. За всю торию существования

пании «Алданзолото» ей ло добыто более 581,4 т. лота из них 234,9 т. рудного. Руды открытым способом добываются из одиннадцати рудных тел, и все тела должают содержать ресурсы и ни одно из тел не ривается геологами как ностью отработанное.

Кривая добычи за шедшие 30 лет

рует результат

венной деятельности

пании ОАО «Алданзолото» ГРК. Содержание металла в карьерах и на рудном де падает до 1997 года со стабилизацией на уровне 1.5 г/т. С 1992 года добыча руды из отвалов забалансовых руд, размещенных на бортах карьеров, была весьма большой и составила до 47 % от общих объёмов добычи руды (рис. 3).

Золоторудные тела месторождения «Дэлбэ» представляют собой залежи лентообразной формы с сильноизвилистыми краями, с раздувами и пережимами. Как правило, границы залежей со стороны висячего и лежачего боков весьма разнообразны (рис. 4).

£1!Н!1ННННт!Н1!!Ш1

Рис. 3. Общая добыча руды по годам

Рис. 4. Геологический разрез месторождения «Дэлбэ» по разведочной линии 53-3

Эксплуатационными работами подтверждено, что залежи повторяют рельеф дна депрессий.

Размеры рудных тел на месторождениях колеблются в широких пределах. Мощность залежей от 1 до 40 м (средняя 15-20 м), длина - от сотни метров до нескольких километров. Геометрические характеристики рудных тел представлены в табл. 1.

К особенностям отработки данного месторождения можно отнести разобщенность рудных тел, исключающих возможность их отработки путем строи-

тельства одного карьера. Карьеры имеют вытянутую форму с соотношением длины к ширине от 2:1 до 3,5:1. Форма карьеров обусловлена формой залегания рудных тел. Геометрические параметры карьеров представлены в табл. 2 и рис.

5.

Для отработки рудных тел месторождения «Дэлбэ» принята углубочная продольная двухбортовая система разработки. Разработка вскрышных пород и руды осуществляется поперечными и продольными заходками.

Таблица 1

Геометрические характеристики рудных тел

Рудные тела

Параметры рудных тел 1 2-4 Залежь Короткая Залежь Коротокая 2 6

Длина рудного тела, м 1440 610 440 130 700

Ширина рудного тела, м 220 180 160 32 190

Средн. содержание, г/т С1 2,09 1,8 1,83 2,27 1,77

С2 1,57 2,09 1,84

Таблица 2

Геометрические параметры карьеров

Параметры Номера карьеров

1 2 3 4 5 6 7

Залежь «Короткая»,

Рудные тела 1; 2,4 1; 2,4 1 Залежь «Короткая-2» 6 6 6

Длина карьера по поверхности, м 1566 1424 1435 1505 1038 511 397

Ширина карьера по поверхности, м 872 533 749 701 297 307 322

Глубина разработки карье- до до до до 110 до до до

ра максимальная, м 80 80 100 80 60 70

Рис. з. Расположение карьеров на золоторудном месторождении «Дэлбэ» Куранахского рудного поля

На выемочно-погрузочных работах используется следующее оборудование: вскрыша - КН90С (10 м3), ЕХ1900 (11 м3) (прямая лопата);

добыча - ЕХ1200 (6,5 м3) (прямая лопата), выемка за-падений 2X450 (6,5 м3) (обратная лопата).

Вскрышные породы и забалансовые руды транспортируются автосамосвалами НБ-1200, БелАЗ-75145 грузоподъемностью 120 т во внешний отвал по внутренним карьерным и внешним автодорогам. На отвалообра-зовании вскры-шных пород применяется бульдозер ДЗ-

Таблица 3

Расчёт производительности карьера по руде по горнотехническим условиям

№ карьера Средняя площадь рудных тел в карьере,8,м2 Среднегод. понижение добычных работ, Ьг,м/год Объёмный вес руды Y, т/м3 Производительность карьера по руде, тыс.т

1 22028,48 716,10

2 20101,72 653,46

3 23420,29 761,34

4 31270 17,8 1,78 1016,52

5 13775,05 447,80

6 18360,8 596,87

7 8507,33 276,55

Таблица 4

Расчёт необходимой скорости понижения добычных работ при заданной производительности карьера

№ Карьера Средняя площадь рудных тел в карьере, в,м2 Необходимая скорость понижения добычных работ, при заданной мощности карьера, м/год

Производительность карьера, тыс.т.

250 500 750 1000

1 22028,48 6,2 12,4 18,6 24,9

2 20101,72 6,8 13,6 20,4 27,2

3 23420,29 5,8 11,7 17,5 23,4

4 31270 4,4 8,8 13,1 17,5

5 13775,05 9,9 19,9 29,8 39,8

6 18360,8 7,5 14,9 22,4 29,8

7 8507,33 16,1 32,2 48,3 64,4

158 (базовый трактор Т-25.01). На отва-лообразовании забалансовых руд применяется бульдозер ДЗ-109 Б (базовый трактор Т-170.01).

Для перемещения основного горнотранспортного оборудования предусмотрена проходка временных наклонных съездов на вскрышных и добычных уступах для транспортировки вскрышных пород во внешний отвал. Транспортирование руды производится от забоя до обогатительной фабрики по внутрикарьерным и существующим внешним дорогам.

Календарный план горных работ по месторождению «Дэлбэ» по проекту приведен на рисунке 6. Как видно из представленных данных, в первые 2 года эксплуатации объемы вскрышных

работ составляют 2,0 млн м3. В то же время пиковые объемы вскры-шных работ приходятся на 5-8 года отработки месторождения.

С целью сглаживания пиковых значений вскрышных работ, были проведены исследования по определению рационального порядка вовлечения в разработку выделенных карьеров в границах месторождения. Продолжительность периода отработки каждого карьера определена исследованиями и лежит в диапазоне 3-6 лет.

С целью определения порядка вовлечения в работу конкретного карьера рассчитаны возможные производительности по руде, исходя из горнотехнических условий (табл. 3).

1 2 3 4 5 6 7 8 Э Ю 1 1 12 13 14

Годы отработки, лет.

| Ш Объём вскрыши. тыс.мЗ 1 Балансовые запасы руды С1 +С2, тыс.т □ Добыча Ме, кг |

Рис. 6. Календарный план горных работ месторождения «Дэлбэ» по проекту

Таблица 5

Характеристика карьеров

№ карьера Длина карьера по поверхности, м Расстояние транспортирования от карьеров до ОФ, км э 3 - § — § кт с, я § 3 & 1 § ^ * 8 й § в и Я в + І § и . я у " н ю 2 8 у 3 і * § 1 * 2 * 3 £ о а Среднее содержа-ние,г/т Запасы металла, кг ,и ы р а -Й ^ з п § ■& п о И Коэф. метал -лоносности

і 1566 15,235 4669,98 1550,89 2,04 2752,52 3,01 0,51

2 1424 17,145 7383,09 1248,83 1,88 2042,59 5,91 0,35

3 1435 18,907 16552,94 1959,44 2,13 3631,04 8,45 0,70

4 1505 18,907 30047,06 3908,29 2,1 7140,45 7,69 1,36

5 1038 16,845 6884,59 1462,64 1,56 1985,10 4,71 0,28

6 511 16,098 1408,44 1499,89 1,56 2035,65 0,94 0,29

7 397 16,098 1192,74 449,02 1,56 609,41 2,66 0,09

Среднее значе-

ние по месторо- 17,033 9734,12 1725,57 1,83 2885,25 4,77 0,51

ждению:

Итого по месторождению: 68138,84 12079 20196,7

Из данных, приведённых в таблице 3 видно, что при среднегодовом понижении добычных работ со скоростью 17,8 м/год заданная производительность в 1000 тыс.т. может быть достигнута только при отработке карьера № 4. Исходя из этого, можно сделать вывод, что для достижения проектной производительности предприятия по руде необходимо увеличить годовую скорость понижения горных работ.

Таким образом, решая обратную задачу, были определены необходимые скорости развития горных работ для различной производительности карьеров по руде. Данные расчётов представлены в табл. 4.

Анализируя табл. 3 и 4 можно сделать вывод, что месторождение «Дэлбэ» целесообразно отрабатывать несколькими карьерами для обеспечения годовой производительности по руде - 1 млн т.

Календарный график: отработки месторождения т,Дэлбэ' (вариант ,1^2 3).

□ Объём вскрыши. тыс.мЗ ■ Балансовые запасы руды С1+С2, тыс.т □ Добыча Ме» кг

Объёмы вынимаемых балансовых запасов п вскрышных пород, тыс.т. II тыс.м.куо.

м ы Ы Л 0\ ^ СО © О

оооооооооо

оооооооооо

ООООООООООО

к

л

ф

Я

т

и

3<

1

3

и о - н ^3 *р' = »

5 да

■ 2 И 4

■ т, $ я

м I

о

н

о

л

0\

ч?

Объёмы вынимаемых балансовых запасов и вскрышных пород, тыс.т. и тыс.м.куб.

/“ч

ю

*^3

3

а

3

н

Календарный график отработки месторождения "Дэ-лб

Рис. 7. Календарные графики горных работ. Кумулятивный график

1 1 Стоимость выемки вскрыши |3

І2 1 Стоимость выемки руды І4

Стоимость транспортировки руды Обогащение

Рис. 8. Структура себестоимости добычи золота по проекту

Горно-геометрический анализ

карьерных полей для крутопадающих месторождений выполнен по методике проф. А.И. Арсентьева с использованием вертикальных геологических сечений. Это позволило обеспечить необходимую точность расчётов.

Подсчёт площадей производился следующим образом: на вертикальных геологических сечениях, относящихся к отдельным карьерам, с учётом необходимой скорости понижения добычных работ для

каждого конкретного карьера определены годовые положения горных работ с учётом ширины рабочих площадок при использовании гидравлических экскаваторов и рассчитаны площади балансовых руд и вскрышных пород в годовых контурах горных работ. Результаты расчётов представлены в виде гистограмм на рис. 7.

Характеристика карьеров приведена в табл. 5.

По каждому варианту отработки месторождения «Дэлбэ» рассчитаны на-

ІйО

Годы отработки месторождения, год

I » попроекту—■—вариант1 * вавиант2вавиантЗ!

Рис. 9. Себестоимость добычи 1 труды по годам эксплуатации месторождения

по проекту И вариант 1 вариант 2 вариант 3

Рис. 10. График зависимости ЧДД по годам отработки месторождения

растающие объёмы вскрышных пород и бот являются 1-й и 3-й, так как данным балансовых руд, и отстроен кумулятив- вариантам соответст-вуют самые низ-

ный график зависимости У=£.(Р) (рис. кие положения кривых У=Т(Р).

7).

Из рис. 7 видно, что конкурирующими вариантами развития горных ра-

ггг

-и Ы К) Н-* О чо 00 ^1 04 (/1 4- ы К) Г од эксплуатации месторождения

ю <1 937,3 1790,7 1538,9 Объём вскрыши, ТЫС.М3 Р.т. 1,2-4 - Вводимые карьеры в эксплуатацию

231,95 423,13 456,89 413,21 Объём балансовых запасов, ТЫС.Т.

3449,28 1524,3 1748,6 2369,8 1384,05 636,6 Объём вскрыши, ТЫС.М3 Р.т. 1,2-4 ы

421,64 264,86 263,02 296,68 104,47 40,51 Объём балансовых запасов, ТЫС.Т.

ю <1 £ ^/1 2286,05 3824,5 3719 2187,5 1511,5 Объём вскрыши, ТЫС.М3 Р.т. 1 и

& 378,11 421,66 485,31 238,45 и> Объём балансовых запасов, ТЫС.Т.

2325,3 2563,1 2207,25 1252,45 4220,7 8 о и> ьо 00 <1 V) 1846,5 2129,2 00 Ъ Объём вскрыши, ТЫС.М3 Залежь короткая, Короткая 2 -и

630,6 641,03 516,76 279,43 ^/1 О о 00 00 ^/1 о о 00 00 ^/1 о о 00 00 101,87 127,91 40 ъ Объём балансовых запасов, ТЫС.Т.

301,8 2696 654,9 300 1453 1717 <1 и> То Объём вскрыши, ТЫС.М3 Р.т. 6 сл

77,56 509,82 356,93 и> о о 370,19 115,39 Объём балансовых запасов, ТЫС.Т.

217,3 о о о 1028,3 600 240 Объём вскрыши, ТЫС.М3 Р.т. 6

165,4 354,4 467,1 397,84 90,27 Объём балансовых запасов, ТЫС.Т.

314,16 00 40 ТО Объём вскрыши, ТЫС.М3 Р.т. 6 <1

и> 40 <1 402Д Объём балансовых запасов, ТЫС.Т.

Таблица 6

Рациональный вариант ввода карьеров в эксплуатацию

Для определения рационального варианта отработки месторождения проведена технико-экономическая оценка конкурирующих вариантов.

Себестоимость добычи золота ОАО «Алданзолото ГРК» в 2005 году составила 300-350 руб./т. По оценкам экспертов, себестоимость добычи золота в России остаётся ниже, чем в других странах (200 долл. за унцию). При среднемировом значении за 2006 год на уровне $521 за унцию ОАО «Алданзо-лото ГРК» добывает золото с издержками $206 за унцию. Структура себестоимости продукции на ОАО «Алданзолото ГРК» по проекту показана на рис. 8.

Себестоимость добычи 1 т руды рассчитана по данным действующего предприятия в ценах 2007 года. Изменение себестоимости добычи по вариантам приведена на рис. 9.

Чистый дисконтированный доход по вариантам и по годам показан на рис. 10. Из рис. 10 видно, что конкури-

1. Трубецкой К.Н. Проектирование карьеров [Текст] / Учеб. Для вузов / К.Н Трубецкой, Г.Л. Краснянский, В.В. Хронин - Изд. 2-е., пе-рераб. и доп. - М.: Издательство Академии горных наук, 2001. - Т. I. - 519 с.

2. Пешкова М.Х. Экономическая оценка горных проектов [Текст]. - М.: Издательство Московского государственного горного университета, 2003. - 422 с.

3. Черникова И.В. Обоснование порядка отработки золоторудных месторождений группой карьеров./И.В. Черникова, Г.Н. Потехин// Совершенствование технологий производства цветных металлов: Сб. материалов Межрегио-

рующими вариантами являются вариант по проекту и вариант № 3. Наиболее выгодным и рациональным вариантом отработки месторождения группой карьеров является вариант под номером 3, так как при отработке по данному варианту экономическая эффективность выше, чем в конкурирующих вариантах. Разработанная методика управления режимом горных работ позволяет выбрать оптимальный вариант ввода отдельных карьеров в эксплуатацию и определить наиболее рациональный вариант отработки вытянутых и обширных по площади месторождений по технологическим и экономическим критериям. Оптимальный вариант ввода карьеров в эксплуатацию приведён в табл. 6.

Данная методика использовалась для обоснования рационального порядка вовлечения карьеров в разработку на золоторудном месторождении «Дэлбэ» Ку-ранахского рудного поля ОАО «Алданзолото» ГРК.

--------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

нальной научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых -ИЦМиЗ СФУ. - Красноярс - 2007. - С.52-54.

4. Черникова И.В. Проектирование горных работ на золоторудных месторождениях с использованием универсальных программных средств./И.В. Черникова, Г.Н. Потехин, Р.В. Григорьев// Совершенствование технологий производства цветных металлов: Сб. материалов Межрегиональной научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых - ИЦМиЗ СФУ. - Красноярск - 2007. -С. 50-52. 1233

— Коротко об авторах ----------------------------------------------------------------

Потехин Г.Н., Черникова И.В. - Сибирский Федеральный университет.

Доклад рекомендован к опубликованию семинаром № 14 симпозиума «Неделя горняка-2008». Рецензент д-р техн. наук, проф. В.С. Коваленко