CC BY
29
ДОКЛАД НА СИМПОЗИУМЕ «НЕДЕЛЯ ГОРНЯКА - 97»
МОСКВА, МГГУ, 3.02.97 - 7.02.97 СЕМИНАР 2 «РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ И ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ПРИ ОТКРЫТЫХ ГОРНЫХ РАБОТАХ»
Н.П. Сенаторов, доц., к.т.н.
Московский государственный горный университет
РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ АСПЕКТЫ ТЕХНОЛОГИИ ОПЕРЕЖАЮЩЕЙ выемки руп ОТКРЫТЫМ СПОСОБОМ
Разработка месторождений, представленных крутопадающими рассредоточенными рудными телами, при значительном числе последних требует применения систем открытой разработки характеризующихся наличием нескольких рабочих бортов. При существующих технологических схемах углы откосов таких бортов составляют (10- 15) градусов, что приводит к увеличению текущих объемов вскрышных работ в сравнении с вариантами формирования выработанного пространства карьера с углами бортов, поставленных в конечное положение.
При открытой разработке месторождений полезных ископаемых используются природные, материальные, финансовые и трудовые ресурсы [!]• Создание возможности перераспределения объемов вскрышных работ во времени с целью переноса определенной части последних на более поздние периоды и сокращения суммарных объемов вскрышных пород в конечных контурах карьера позволит уменьшить использование земельных ресурсов, расход топлива и энергии, капитальные затраты и текущие расходы, потребность в трудовых ресурсах.
Традиционная технология подразумевает необходимость выемки вскрышных пород, как правило, на всю высоту рабочей зоны с целью обеспечения ВОЗМОЖНОСТИ последующей выемки руд. Переход на формирование в карьерном пространстве ограниченных в размерах и во времени существования открытых горных выработок с крутыми углами откосов и глубиной до 100 м,
на принципиальную возможность которого указывал академик В.В. Ржевский [2], позволяет создать технологию опережающей выемки (в дальнейшем тексте используется аббревиатура - ОВ) рудных тел. Формирование в карьере выработок ограниченных размеров с крутыми откосами бортов, основные размеры которых определяются параметрами рудных тел, и является основной идеей данной технологии (рис. 1). Эти выработки формируются в отдельных рудных зонах карьера на глубину (60-100) м с последующим проведением вскрышных работ в этой зоне и понижением горных работ до отметок дна опережающей выработки.
Рис. 1. Положение горных работ в карьере при опережающей выемке руды.
Для получения количественных оценок эффективности перехода к технологии ОВ было проведено рассмотрение некого идеализированного случая с использованием пакета компьютерных программ ОРР1Т8,
позволяющего моделировать развитие открытых горных работ для рудных карьеров (автор программ - проф., д.т.н. Коробов С.Д. (МГГУ)).
В рассматриваемых вариантах исследовался режим открытых горных работ при разработке идеализированного месторождения, представляющего собой три симметрично расположенных рудных тела округлой формы одинаковой мощности. Программой PRIMEPIT был построен конечный контур карьера с углами погашения бортов порядка 40 градусов и глубиной 270 м. Отстройка борта ведется уступами высотой 30 м. Размеры карьерного поля составили 1600x2100м. Объемы работ при этом: вскрышные породы - 250 млн. м3; запасы руды - 66 млн. т.
Моделирование различных вариантов развития горных работ велось с использованием программы MINING. Разработка ведется уступами высотой 15 м. В варианте
1 (с традиционной технологией) ширина рабочих площадок принималась равной 50 м. Угол рабочего борта составил порядка 20 градусов. При анализе режима горных работ высота этапа принималась равной 30 м (два уступа).
Переход к технологии ОВ в варианте
2 осуществляется в действующем карьере при глубине 90 м и предусматривает изменение параметров горных работ. В рассматриваемом примере на участках, приуроченных к рудным телам, производится последовательная (от участка к участку) отстройка карьерных выработок глубиной 60 м и углами откосов бортов равных 65 градусам. По завершению добычных работ на одном из участков, вскрышные работы по традиционной технологии возобновляются на отработанном участке и понижаются на 60 м. В этот период времени добычные работы ведутся на следующем участке применением технологии ОВ. В последующем традиционная технология ведения вскрышных работ "перемещается", ведутся работы по
разносу бортов в этой зоне карьера без извлечения руды, добыча которой в тоже время осуществляется с применением технологии ОВ на другом участке . Дальнейший порядок отработки состоит в последовательном чередовании на каждом рудном участке технологий (традиционной - на вскрышных работах и с опережающей выемкой - по рудным телам).Переход на данную технологию, как следует из полученных результатов, приводит к смещению во времени графиков распределения объемов вскрышных работ, что само по себе дает ощутимое ресурсосбережение. Вместе с тем, такое изменение технологии позволяет осуществить и пересмотр границ открытых горных работ. Так, в рассматриваемом нами примере последние 60 метров можно отработать по технологии ОВ без существенного разноса борта карьера на этом заключительном этапе, что позволит уменьшить суммарный объем вскрышных работ (рис. 2). В варианте 2 такое уменьшение составило около 30 млн. куб. м. Для оценки изменения общего объема вскрышных работ с учетом того, что использование технологии ОВ проектируется на весь период отработки, программой РШМЕР1Т был отстроен конечный контур карьера с углами погашения 40 градусов не до глубины 270 м, а до 210 м (остальные условия прежние). Вариант 3 отработки тех же 66 млн. т руды уменьшает общий объем вскрышных работ до 170 млн. куб. м (против 250 млн. куб. м в варианте использования традиционной технологии) и существенно сокращает текущие объемы выемки вскрышных пород.
Проведенный анализ возможных структур технологических комплексов, позволяющих реализовать технологию ОВ, выявил следующее:
• в целях обеспечения безопасных условий отработки, особенно при ведении горных работ в малоустойчивых породах, предпочтение должно отдаваться комплексам, не
требующих присутствия людей в пространстве опережающей выемки (таким выемочным машинам, как драглайны, гидравлические экскаваторы нижнего черпания, грейферы);
• при устойчивых породах, с учетом того, что опережающие выработки имеют относительно небольшие размеры, характеризуются замкнутыми округлыми формами и небольшим временем стояния при максимальной высоте (высота выработки увеличивается постепенно), возможно применение ком-бплексов с нахождением людей в пространстве этой выработки( среди них - колесные погрузчики, экскаваторы цикличного действия, фрезерные машины).
Рис. 2. Распределение объемов (в млн. куб. м) вскрышных работ по этапам
Ведение открытых горных работ по рассматриваемой технологии требует формирования крутых откосов бортов выработки, что предопределяет отсутствие или на-
личие малых по ширине берм. Возможность формирования трасс для традиционных видов карьерного транспорта отсутствует. Все это ставит задачу поиска таких средств перемещения горной массы из опережающей выработки, которые обеспечивают подъем руды по траектории, близкой к вертикальной. При использование комплексов, расположенных вне выемочного пространства, подъем осуществляется в рабочем органе выемочной машины. В случае нахождения выемочной машины в пределах опережающей выработки появляется необходимость перехода к использованию специальных транспортных средств (крутонаклонные подъемники, контейнеро-крановые комплексы).
Возвращаясь, в заключении, к вопросам ресурсосбережения при открытых горных работах следует заметить, что существенное снижение потребности во многих видах ресурсов, включая земельные, энергетические, финансовые и трудовые, возможно лишь при переходе на новые технологии, базирующихся как на изменении порядка ведения горных работ, так и использовании перспективных средств механизации.
1. Ильин С.А., Коваленко B.C., Манкевич В.В. Ресурсосбережение при открытых горных работах. Учебное пособие. М., МГГУ, 1996 г.
2. Ржевский В.В. Проблемы горной промышленности и комплекса горных наук. М., Изд-во МГИ, 1991 г.
3. Сенаторов Н.П. Основные принципы технологии опережающей выемки руд на карьерах. М., Изд-во МГГУ Информационный бюллетень, 4, 1996 г.
©Н.П. Сенаторов
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
