CC BY
23
ности Аб оказалось достаточно иметь в подготовке не N блоков, а Ип/2. Тогда при той же рудной площади из числа других находившихся в подготовке блоков N„-N^2 можно выделить для очистных работ дополнительно N^4 блоков и для их обеспечения (подготовки) также выделить число блоков равное ^/4.Тогда новая производственная мощность рудника будет А = (^б+^б/4)Роб + +(^б/2+^б/4)Рпб, что значительно больше, чем базовая.
В более общем случае в результате сокращения удельного времени на подготовку запасов в q раз создается резервная рудная площадь, на которой может быть расположено число блоков равное AN = ^б^.
Часть этих блоков может быть выделена для очистных работ, другая часть - для подготовительно-нарезных работ в соответствии с пропорцией ^б/^б. При этом число очистных блоков будет увеличено до
л г л г , ^об '(( пб — N пб / ч)
^ о — л об +----7Гг--------\----,
(л пб + л об )
а число блоков в подготовке будет равно
Nп - Nпб /д + Лпб пб -Гпб '4)
Если q = 1,15, ^б = 4, Nоб = 2, то число блоков в подготовке при новом варианте будет равно 4 4 • 8
Nп —-----,----- 3,48 + 0,34 - 3,83 , а в очистной вы-
1,15 6
емке N о — 2 + -
4 • 0,52
6
■ — 2 + 0,17 — 2,17.
При неизменной производительности блоков производственная мощность рудника по одной и той же залежи при новом варианте разработки может достигнуть величины равной А = 1500002,177 + +3,8315000 = 325000+57450 = 382450 т/год, т.е. в 1,062 раза больше по сравнению с производственной мощностью базового варианта.
Годовая прибыль при базовом варианте разработки определится по формуле Пргб = Аб(цдб-сдб), где цдб и сдб - извлекаемая ценность добываемой рудной массы и затраты на ее добычу и переработку, руб/т. Если принять Аб = 360000 т/год, цдб = 155 руб/т, сдб = 153 руб/т, то Пргб = 360000(155-153) = 1720000 руб/год.
При новом варианте годовая прибыль будет равна 382450(159-153) = 2292000 руб/т, т.е. на 1572000 руб. или в 3,2 раза больше, чем при базовом варианте.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ --------------------------------------------------------------------------------
Шестаков Виктор Александрович — профессор, доктор технических наук, Южно-Российский государственный технический университет, г. Новочеркасск.
Отаров К.М., Каган Г.Ф., Разоренов Ю.И. — Южно-Российский государственный технический университет, г. Новочеркасск.
© В.А. Шестаков, К.М. Отаров, Г.Ф. Каган, А.В. Игнатов, 2002
В.А. Шестаков, К.М. Отаров, Г.Ф. Каган,
А.В. Игнатов
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СИСТЕМ РАЗРАБОТКИ РУАНЫХ ЗАЛЕЖЕЙ МАЛОЙ И СРЕАНЕЙ МОЩНОСТИ
При разработке месторождений малой и средней мощности объем пород от проходки подготовительных и нарезных выработок при подготовке запасов обычно составляет 5-8 % от годовой производственной мощности рудника или шахты, а при необходимости вскрытия новых горизонтов еще больше. В большинстве случаев эта порода не выдается на поверхность, не складируется в отвалы и не
оставляется в выработанном пространстве рудника, а выдается вместе с добытым полезным ископаемым, в результате чего разубоживание руды достигает 20-25 % и более что резко снижает извлечение при обогащении и величину извлекаемой ценности. Ликвидация даже небольшой части разубоживания добываемого полезного ископаемого породами от проходки подготовительно-нарезных выработок имеет огромное экономическое значение. При выборе способов снижения разубоживания полезных ископаемых необходимо иметь в виду, что для повышения эффективности горных работ следует не только стремиться к повышению удельной извлекаемой ценности добываемых полезных ископаемых и уменьшению прямых затрат, а также к росту годовой добычи для увеличения суммы годовой извлекаемой
ценности и снижения удельных условно-постоянных затрат, но и к снижению затрат на вскрытие и подготовку запасов этажей и блоков к эксплуатации. Последнее особенно важно в новых экономических условиях. Чем больше объемы проходческих работ и затраты на вскрытие и подготовку запасов, тем больше срок выполнения этих работ, что при большом проценте на кредит для их финансирования может стать решающим фактором снижения эффективности разработки месторождения. Затраты на вскрытие можно уменьшить, применяя упрощенные схемы вскрытия, групповые схемы вскрытия с концентрационными горизонтами, с увеличенной высотой этажа, а также способы вскрытия без оставления междуэтажных целиков полезных ископаемых, различного рода охранных целиков и т.п.
Затраты на подготовку этажей и блоков могут быть уменьшены благодаря применению способов и схем подготовки, обеспечивающих увеличение извлекаемых запасов, уменьшение объемов подготовительно-нарезных работ, снижение потерь и разубоживания, повышение интенсивности проходческих работ. При всех системах разработки, особенно на месторождениях малой и средней мощности, прежде чем начать очистные работы и выдавать продукцию, необходимо выполнить определенный объем подготовительно-нарезных работ практически без какой-либо компенсации за счет реализации продукции (исключая незначительную компенсацию за счет попутной добычи при проходке выработок по руде). В связи с малой мощностью рудных тел удельный объем подготовительно-нарезных выработок очень большой, что особенно важно, если подготовка осуществляется по породе.
Например, при разработке жильных месторождений различными системами разработки наиболее широко применяется рудная подготовка, хотя она требует оставления надштрековых и подштрековых целиков, из-за чего потери руды достигают 10-12 % и более. Кроме того она усложняет работы по проходке выработок, доставке и транспортированию добытого полезного ископаемого. Полевая подготовка позволяет уменьшить потери, ускорить проходку выработок, улучшить работу транспорта, но ее применение создает трудности с выдачей породы, из-за чего подчас увеличивается не только время подготовки, но и разубоживание (породу часто пускают в общий поток добытого полезного ископаемого).
Для того, чтобы существенно увеличить вскрытые запасы этажа и уменьшить объем проходческих работ по подготовке блоков, не разубоживать руду породой от проходки полевых выработок и не оставлять руду в подштрековых и надштрековых целиках, а также для более детальной разведки запасов, предлагается новый способ разработки, суть которого заключается в следующем. Этажи вскрываются и подготавливаются, как обычно квершлагами (если таковые требуются) и штреками, но при несколько увеличенной высоте этажа. Ниже уровня основного откаточного горизонта по пласту или рудному телу проходят этажный штрек в рудном массиве. Данная выработка изменчива по направлению, но позволяет
детально произвести доразведку рудного массива в пределах выемочного блока, что чрезвычайно важно для сложного рудного месторождения, особенно высокой нарушенности.
В пределах выемочного поля или блока на уровне основного откаточного горизонта по возможности прямолинейно проходится полевой откаточный штрек. Рудный этажный штрек и полевой этажный штреки соединяются наклонными соединительными выработками (уклонами или съездами). Через эти выработки осуществляют транспорт материалов и отбиваемой ниже уровня основного горизонта рудной массы. По мере продвигания этажного штрека по полезному ископаемому из него проходят блоковые восстающие. При достижении опережения рудного этажного штрека фронта очистных работ (отработанного блока) на величину, допустимую по требованиям правил безопасности, приступают к нарезке и последующей отработке очередного выемочного блока на этаже. Для этого в нижней части блока проходят необходимый комплекс буродоста-вочных выработок и приступают непосредственно к отработке ее запасов без оставления надштрековых целиков, образуя при этом свободное выработанное пространство. Минимальную высоту свободного выработанного пространства определяют из условия соответствия объема выработанного пространства для последующего размещения в нем породы от проходки полевой откаточной выработки и соединительных выработок:
Vg >{Vn +VC)Kp, (1)
где Ув - объем свободного выработанного пространства, м3; Уп - объем полевой откаточной выработки в пределах выемочного блока, м3; Ус - объем соединительных выработок в пределах выемочного блока, м3; Кр - коэффициент разрыхления пород.
В свою очередь объемы можно определить по формуле (м3)
Ve = -A^m ■ 1 • Кв, sin а
где Ah - вертикальная высота свободного выработанного пространства, м; а - угол наклона (падения) рудного тела, град.; m - мощность рудного тела, м; l
- длина выемочного блока, м; Кв - эмпирический коэффициент, учитывающий выдержанность рудного тела по мощности в пределах выемочного блока, Кв= = 0,9-1,1.
Аналогично Vn = Sов ■ 1 ■ Кр,
где 1 и Бов - длина и сечение полевой откаточной выработки, м и м2.
V = S ■ b ■ K
у C ^св U JVP’
где Бсв - площадь сечения соединительных выработок, м2; b - суммарная длина соединительных выработок по породе в пределах выемочного блока, м.
Подставив значения Ув, Уп, Ус в выражение (1), получим
—т£Кв >(Sов ■ 1 + Sсв ■ b), sina
откуда
АН —
зт а ((о, • 1 + ясе • Ь) т £К ,
На уровне основного откаточного горизонта проходят полевой откаточный штрек и соединительные выработки. Породу от проходки размещают в выработанном пространстве ниже уровня основного горизонта. Затем отрабатывают основные запасы блока. Причем основные запасы блока отрабатывают без оставления подштрековых целиков в верхней части блока, обеспечивающих устойчивость рудного этажного штрека вышележащего этажа. Соединительные выработки выполняют роль погрузочных заездов. Отбитую руду доставляют через них на полевой этажный штрек и далее по полевому этажному штреку к рудоспуску или стволу. После отработки запасов блока в соединительных выработках устанавливают вентиляционные перемычки, препятствующие проникновению воздуха в выработанное пространство.
Благодаря опережающей разведке и разработке запасов ниже основного горизонта, ликвидации надштрековых и подштрековых целиков увеличиваются запасы, разрабатываемые с основного горизонта и производительность блока. Снижаются потери полезных ископаемых и затраты на добычу (на подготовительные и очистные работы).
При наличии на руднике дополнительных источников породы высота очистного пространства (опе-
режающего забоя) может быть соответственно увеличена. При данном способе разработки высота этажа и соответственно его запасы увеличиваются в
Нэ + АН *
—------- раз, где Ьэ — высота этажа при обычной под-
Нэ
готовке, а АЬ — высота части запасов ниже уровня основного горизонта.
На одних и тех же запасах вместо Пб этажных квершлагов (штолен), околоствольных дворов, штре-
Пб • Нэ
ков и т.д. можно пройти всего лишь п — —-—— вы-
Нэ + АН
работок горизонта.
При обычных вариантах систем разработки длинными столбами по простиранию, подэтажных штреков, с магазинированием руды и др. на рудных залежах или угольных пластах малой и средней мощности объем пород от проходки подготовительно-нарезных выработок может достигать 7-8 %. Применение нового варианта технологической схемы разведочно-эксплуатационных, подготовительных и очистных работ позволит на эту величину уменьшить разубоживание, благодаря чему извлечение из недр увеличится на 5-7 %, извлечение полезных компонентов при обогащении увеличится на 2-3 %, а извлекаемая ценность добываемого полезного ископаемого (рудной массы) увеличится на 3-4 %.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ --------------------------------------------------------------------------------
Шестаков Виктор Александрович — профессор, доктор технических наук, Южно-Российский государственный технический университет, г. Новочеркасск.
Отаров К.М., Каган Г.Ф., А.В. Игнатов — Южно-Российский государственный технический университет, г. Новочеркасск.
© В.А. Шестаков, К.М. Отаров,
Г.Ф. Каган, Т.В. Литовченко, 2002
УАК 622.831
В.А. Шестаков, К.М. Отаров, Г.Ф. Каган, Т.В. Литовченко
МЕТОА ОБОСНОВАНИЯ ПУТЕЙ БОЛЕЕ ПОЛНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЗАПАСОВ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ
Н
а разных этапах развития экономики должны предъявляться разные требования к качеству минерально-сырьевых ресурсов и их полноте использования. В современных экономических условиях определить оптимальный уровень полноты использования рудных месторождений можно на основе системного подхода, рассматривая все этапы использования недр (разведку, добычу, транспортирование, обогащение и металлургический передел) во взаимосвязи и взаимозависимости, а также учитывая особенности изменений в современной экономике
