CC BY
12
derlay pack of coal: research report / S. I. Kalinin [et al.]. Prokopyevsk branch KuzGTU in Pro-copies, 2007.
14. Investigation of the manifestations of mountain pressure in the development of a powerful reservoir with the release of a podkrovelnoy pack / V. O. TORRO [et al.] // Coal. 2009. no. 1. Pp. 64-67.
15. Research of manifestations of mountain pressure when working out a powerful flat formation with inclined layers in ascending order in mine conditions / V. O. TORRO, Yu. I. Morozov, N. G. Serdobintsev, A.V. Remezov // Bulletin Of KuzSTU. 2011. no. 6. Pp. 15 -17.
16. TORRO V. O., Remezov A.V. Development of technological schemes for working out powerful flat layers with inclined layers with an ascending order of excavation of layers // SB. nauch. Tr. II mezhdunar. scientific and practical Conf. September 29-30, 2014 Ufa: RIO ICIPT, 2014. Pp. 131-143.
17. TORRO V. O., Remezov A.V. Determining the priority of various parameters in the justification of the possibility of applying the method of working out powerful flat coal layers with inclined layers. Part 1, Part 2 // SB. nauch. Tr. II mezhdunar. scientific and practical conference, September 29-30, 2014 Ufa: RIO ICEPT, 2014. Pp. 143 -169.
УДК.622.271
ТЕХНОЛОГИЯ РАЗРАБОТКИ СЛОЖНОСТРУКТУРНОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ С ПРИМЕНЕНИЕМ УСОВЕРШЕНСТВОВАННОГО ДОБЫЧНОГО КОМПЛЕКСА
А.Ю. Чебан
Селективную выемку кондиционной и некондиционной руды взорванного слож-ноструктурного блока предлагается вести с применением усовершенствованного добычного комплекса, оборудованного классификационной решеткой с поворотными колосниками и дробилкой с регулируемым размером разгрузочной щели, что позволит обеспечить один из базовых принципов ресурсосбережения - не дробить ничего лишнего. Предлагаемое технико-технологическое решение позволит существенно повысить производительность ведения добычных работ, увеличить извлечение минерального сырья из разрабатываемого сложноструктурного блока за счет выделения из некондиционной руды полезного компонента рудной мелочи, а также уменьшить пыление и снизить потери минерального сырья от выдувания и просыпания во время погрузки и транспортировки.
Ключевые слова: взрывное рыхление, рудная масса, гидравлический экскаватор, бункер, дробилка, виброгрохот, мелкие фракции руды, покусковая сепарация.
Интенсивное освоение месторождений твердых полезных ископаемых ведет к качественному и количественному ухудшению минерально-сырьевой базы, в связи с чем добывающие предприятия вынуждены переходить на отработку сложноструктурных месторождений и участков, содержащих в отрабатываемых блоках одновременно кондиционные и некондиционные руды. Экономическая целесообразность освоения таких за-
пасов во многом зависит от возможности использования высокопроизводительных, энергосберегающих и высокоселективных способов выемки, а также предварительного обогащения рудной массы [1 - 5]. Таким образом, все усложняющиеся условия освоения месторождений предопределяют необходимость совершенствования горного оборудования и технологических схем его применения. Также значительное внимание при ведении горных работ должно уделяться уменьшению загрязнения окружающей среды и количества получаемых отходов [1, 6].
При подготовке горных массивов, сложенных прочными горными породами, к выемке в основном применяется взрывное рыхление, а собственно выемка взорванной горной массы осуществляется преимущественно одноковшовыми экскаваторами. Для углубления селекции при разработке сложноструктурных массивов уменьшаются высота отрабатываемых уступов и типоразмер выемочного оборудования с целью соответствия параметров ковша экскаватора размерам технологических неодно-родностей добычного блока [7]. Благодаря более функциональной кинематике движения рабочего оборудования, позволяющей ковшу внедряться в нужную точку забоя, высокой удельной мощности и мобильности наиболее предпочтительными для ведения селективной выемки являются гидравлические экскаваторы. В настоящее время происходит внедрение систем роботизации и автоматизации в горном производстве, находят применение спутниковые навигационные системы, все это позволяет в значительной мере трансформировать технико-технологические принципы ведения открытых горных работ [8 - 9]. Разработаны автоматизированные системы управления процессом селективной выемки руды, обеспечивающие высокоточное позиционирование экскаватора в забое, необходимую траекторию движения ковша относительно зон локализации различных типов горной массы, а также возможность идентификации качества горной массы в ковше с учетом постоянно актуализируемой геологической модели сложноструктурного месторождения [10].
В процессе селективной выемки кондиционной и некондиционной руды, последняя отправляется на склад временно некондиционной руды, а по существу в отвал, при этом зачастую вместе с некондиционными рудами в отвал попадает существенное количество минерального сырья, содержащегося в отрабатываемом блоке. В то же время у некоторых руд в процессе взрывного и механического рыхления происходит концентрация полезных компонентов в рудной мелочи [11 - 12], что дает возможность рентабельно перерабатывать выделенные мелкие фракции с применением кучного или кюветного выщелачивания. Известны технологические схемы и специализированное оборудование, обеспечивающие выделение обогащенной рудной мелочи из кондиционных и некондиционных руд при разработке сложноструктурных месторождений [5, 12, 13]. В работе [12] предлагается конструкция гидравлического карьерного экскаватора, осу-
ществляющего выделение мелких фракций непосредственно в процессе выемки некондиционной руды, для исключения ее последующей сортировки и перевалок. Ковш экскаватора оборудован щелями, через которые рудная мелочь в процессе поворота экскаватора на разгрузку просеивается в коллекторы, откуда вакуумной системой по гибкому трубопроводу транспортируется в специальный контейнер, разгрузка оставшейся в ковше некондиционной руды производится в автосамосвал. При выемке экскаватором кондиционной руды отделение рудной мелочи в ковше не производится.
Для Тырныаузского вольфрамо-молибденового комбината предложен способ формирования качества руд [13], заключающийся в выделении на рудоскатах с прорезями обогащенной рудной мелочи, причем из кондиционной руды выделяется несортируемый класс -20 мм, при этом более крупные фракции руды направляются на покусковую сепарацию. А из некондиционной руды выделяются наиболее обогащенные мелкие фракции размером менее 5 мм, которые затем отправляются на обогащение, остальные фракции размером +5 мм не перерабатываются и направляются на склад временно некондиционной руды. Для разработки сложноструктур-ного Ошурковского месторождения апатитов в работе [5] предлагается использование выемочно-сортировочного комплекса на базе карьерного комбайна, оборудованного транспортно-сортировочным агрегатом, с помощью которого из кондиционной апатитовой руды выделяется фракция размером -20 мм, а из некондиционной руды фракция -10 мм, обогащенные полезным компонентом.
Существенно повысить эффективность производства также возможно за счет покусковой сепарации на рудосортировочном комплексе [4] кондиционной руды, с выделением из руды породных включений непосредственно в карьере (руднике) с их последующей транспортировкой в отвал, минуя обогатительную фабрику, что позволит значительно сократить транспортные издержки. На покусковую сепарацию направляется рудная масса машинных классов размером от 15 - 25 до 150 - 200 мм.
В связи с ограниченной вместимостью ковшей экскаваторов, используемых при разработке сложноструктурных забоев, увеличения продолжительности времени цикла экскаватора при выемке и загрузке разнотипной горной массы в автосамосвалы [7], а также простоев экскаваторов при ожидании замены транспортных средств под погрузкой, производительность добычных работ невелика. Существенно увеличить производительность экскаваторов возможно путем сокращения времени цикла копания, при исключении потерь времени на поворот рабочего оборудования к месту разгрузки и обратного поворота к забою за счет разгрузки ковша в специальное приемное устройство, установленное на поворотной платформе, а также автоматизации процесса разгрузки ковша. Известны конструктивные схемы добычных комплексов на базе гидравлических экска-
ваторов [14, 15], позволяющие за счет конвейеров различных конструкций преобразовать циклический процесс черпания в непрерывный поток, погружаемой в автосамосвалы горной массы. Конструкция комплекса [15] также дополнительно включает шнеко-зубчатую дробилку для разрушения крупных кусков угля до кондиционного размера 200 (300) мм, оборудование пылеподавления и отделения тонких фракций угля для уменьшения пыления при ведении выемочно-погрузочных работ, а также накопительный бункер для безостановочной работы комплекса при замене автосамосвалов под погрузку. Дробилки устанавливаются и на роторные экскаваторы, так на разрезе «Богатырь» Экибастузского угольного бассейна предусматривается применение комплекса циклично-поточной технологии с применением на внутрикарьерном складе роторного экскаватора БК^к)-2000, который используется как усреднительный агрегат, обеспечивающий, кроме того, додрабливание угля роторным колесом и встроенной молотковой дробилкой до размеров 0 - 350 мм [16]. Недостатком конструкции добычного комплекса, представленного в работе [15], применительно к разработке сложноструктурных рудных месторождений, является его ограниченная функциональность не позволяющая изменять режимы классификации, дробления и отделения мелких фракций в зависимости от кондиционности поступающей рудной массы.
Целью исследования является разработка технико-технологического решения, обеспечивающего повышение эффективности производства при открытой разработке сложноструктурных месторождений, руды которых характеризуются природным обогащением мелких классов, за счет снижения потерь полезных компонентов, увеличения производительности и расширения функциональности добычного оборудования, обеспечивающего выделение в забое непосредственно в процессе выемки мелких фракций кондиционной и некондиционной руды.
Автором предлагается технология разработки сложноструктурного месторождения с применением усовершенствованного добычного комплекса, включающего рабочее оборудование 1 гидравлического экскаватора, приемный бункер 2, классификационную решетку 3 с поворотными колосниками 4, рудоскат 5, дробилку 6 с регулируемой шириной разгрузочной щели 7, расположенные на поворотной платформе 8, виброгрохот 9 с накопителем 10, питатель 11, разгрузочный конвейер 12 и систему пнев-мотранспортирования 13, установленные на корпусе 14 (рис. 1).
Усовершенствованный добычной комплекс осуществляет селективную выемку горных пород взорванного сложноструктурного массива. При выемке пустых пород рабочее оборудование 1 комплекса разгружается напрямую в автосамосвал, в случае выемки кондиционной или некондиционной руды разгрузка рабочего оборудования 1 ведется в приемный бункер 2 на колосники классификационной решетки 3.
а 6 а
Рис. 1. Схема усовершенствованного добычного комплекса для разработки сложноструктурного месторождения: а - общий вид;
б - классификационная решетка с поворотными колосниками (поворотные колосники опущены); в, г - схема работы виброгрохота соответственно с некондиционной и кондиционной рудой
Рис. 2. Блок-схема технологии разработки сложноструктурного месторождения с применением усовершенствованного добычного комплекса и первичной переработки рудной массы
С учетом базовых принципов ресурсосбережения технологий добычи и переработки минерального сырья, заключающихся в том, чтобы «не добывать, не дробить и не обогащать ничего лишнего» [1, 17], при работе добычного комплекса с некондиционной рудой на дробление отправляются только крупнокусковые отдельности размером +КН, которые не могут быть перемещены разгрузочным конвейером 12. Для уменьшения потерь обогащенных полезным компонентом мелких фракций при погрузке и транспортировке рудной массы, а также снижения пыления, на виброгрохоте 9 из некондиционной руды выделяется обогащенная рудная мелочь размером -МН, а из кондиционной руды - немашинный класс (покусковая сепарация которого малопроизводительна) размером -МК.
Для образования щелей размером КН поворотные колосники 4 классификационной решетки 3 посредством гидроцилиндров 15 опускаются до контакта с рудоскатом 5 (см. рис. 1,а). Надрешетный продукт размером +КН направляется на дробление, при этом разгрузочная щель 7 дробилки 6 отрегулирована на получение продукта -КН (рис. 2). Рудная масса после классификационной решетки 3 и дробилки 6 ссыпается на виброгрохот 9, состоящий из набора сит 16-18, где происходит ее разделение на фракции (см. рис. 1,в).
Подрешетный продукт размером -МН с нижнего сита 18 направляется в накопитель 10. Надрешетный продукт +МН...-МК с нижнего сита 18 по заслонке 19, перекрывающей загрузочное окно 20, направляется на питатель 11, туда же поступают фракции +МК...-КН с остальных сит. От питателя 11 посредством разгрузочного конвейера 12 рудная масса перемещается в автосамосвал 21 для транспортировки на склад некондиционной руды. Рудная мелочь, обогащенная полезным компонентом, посредством системы пневмотранспортирования 13 направляется в герметичный бункер 22 транспортного средства 23.
При выемке добычным комплексом кондиционной руды поворотные колосники 4 классификационной решетки 3 подняты и образуют щели размером КК (см. рис. 1б) для ограничения размера подрешетного продукта соответствующего максимальному размеру отдельностей руды, направляемой на последующую покусковую сепарацию. Надрешетный продукт размером +КК направляется в дробилку, ширина разгрузочной щели которой уменьшается с целью получения продукта размером -КК (рис. 2). Рудная масса размером -КК после классификации по рудоскату 5 направляется на виброгрохот 9, туда же поступает руда после дробления. На виброгрохоте 9 на предпоследнем сите 17 выделяется немашинный класс кондиционной руды размером -МК, который через нижнее сито 18 (фракция -МН ) и открытое загрузочное окно 20 (фракция +МН. ,.-МК) направляется в накопитель 10 (см. рис. 1,г), а оттуда системой пневмотранспортирования 13 подается в герметичный бункер 22 транспортного средства 23. Рудная масса машинных классов +МК...-КК подается через питатель 11 и разгру-
зочный конвейер 12 в автосамосвал 21 для последующей транспортировки к рудосортировочному комплексу, расположенному в карьере.
Предлагаемое в статье технико-технологическое решение с применением усовершенствованного добычного комплекса позволит существенно повысить производительность ведения добычных работ, а также увеличить извлечение минерального сырья из разрабатываемого сложнострук-турного блока за счет выделения из некондиционной руды обогащенной полезным компонентом рудной мелочи. Кроме того, выделение из рудной массы на виброгрохоте мелких фракций руды позволит уменьшить пыле-ние и снизить потери минерального сырья от выдувания и просыпания во время погрузки и транспортировки. Наличие на добычном комплексе классификационной решетки с поворотными колосниками и дробилки с регулируемым размером разгрузочной щели обеспечит один из базовых принцип ресурсосбережения - «не дробить ничего лишнего», и позволит сократить количество оборудования и численность производственного персонала на последующем этапе подготовки минерального сырья к обогащению. Дробление кондиционной руды на добычном комплексе даст возможность получить машинные классы для ведения покусковой сепарации с выделением из рудной массы породных включений непосредственно в карьере и направлением их в отвал, что значительно сократит транспортные издержки.
Список литературы
1. Трубецкой К.Н., Шапарь А.Г. Малоотходные и ресурсосберегающие технологии при открытой разработке месторождений. М.: Недра, 1993. 272 с.
2. Каплунов Д.Р., Рыльникова М.В. Комбинированная разработка рудных месторождений. М.: Горная книга, 2012. 344 с.
3. Adams M. D. Gold Ore Processing: Project Development and Operations. 2nd ed. Amsterdam : Elsevier, 2016, 980 p.
4. Обоснование параметров рудничной сепарации рудничной массы при разработке медных месторождений Жезказганского региона / Ю.А. Юн, Е.Н. Есина, А.Г. Рыльников, Л.А. Гаджиева // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2019. Вып. 3. С. 203-212.
5. Чебан А.Ю. Технология разработки сложноструктурного месторождения апатитов и выемочно-сортировочный комплекс для ее осуществления // Записки Горного института. 2019. Т.238. С. 399-404.
6. К вопросу защиты окружающей среды от мелкодисперсной пыли горных предприятий / Г.В. Стась, С.З.К. Калаева, К.М. Муратова, Я.В. Чистяков // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2019. Вып. 1. С. 92-109.
7. Анистратов Ю.И., Анистратов К.Ю., Щадов. М.И. Справочник по открытым горным работам. М.: НТЦ «Горное дело», 2010. 700 с.
8. Условия и перспективы внедрения роботизированных геотехнологий при открытой разработке месторождений / К.Н. Трубецкой, М.В. Рыльникова, Д.Я. Владимиров, И.А. Пыталев // Горный журнал. 2017. №11. С. 60-64.
9. Brown C. Autonomous Vehicle Technology in Mining // Autonomous Mining. 2012. №1. p. 30-32.
10. Технология формирования качества руд Тырныаузского месторождения с использованием предварительной сортировки и обогащения / В.А. Хакулов, Е.И. Крапивский, Б.Х. Блаев, В.А. Шаповалов // Обогащение руд. 2018. №5. С. 33-39.
11. Санакулов К.С., Руднев С.В., Канцель А.В. О возможности отработки месторождения Учкулач с использованием технологии рентгенра-диометрического обогащения свинцово-цинковых руд // Горный вестник Узбекистана. 2011. №1. С. 17-20.
12. Чебан А.Ю., Секисов А.Г. Карьерный экскаватор с рабочим оборудованием для отделения обогащенной рудной мелочи // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2020. Т.18. №1. С. 16-22.
13. Способ формирования качества руд при добыче и рудоскат для его осуществления: пат. № 3562948/22-03 РФ; заявл. 14.03.1983 ; опубл. 23.10.1984. Бюл. №39. 3 с.
14. Казаков В.А., Кубышкин И.П. Добычной комплекс ДК-2000 // Горное оборудование и электромеханика. 2007. №12. С. 35-38.
15. Чебан А.Ю., Хрунина Н.П. Снижение запыленности при добыче и перевалке угля на основе модернизации горного оборудования // Уголь. 2020. №1. С. 65-67.
16. Щукин В.К., Мелехов Д.П. Трансформация технологий добычи угля на разрезах Экибастузского месторождения, новые решения - путь к мировым стандартам // Уголь. 2015. №6. С. 12-16.
17. Хопунов Э.А. Проблемы рудоподготовки в «четвертой промышленной революции» // Известия вузов. Горный журнал. 2019. №5. С. 54-62.
Чебан Антон Юрьевич, канд. техн. наук, доц., вед. науч. ник, chehanayamail. ru, Россия, Хабаровск, Институт горного дела Хабаровского федерального исследовательского центра Дальневосточного отделения Российской академии наук
TECHNOLOGY OF DEVELOPMENT OF COMPLEX STRUCTURAL DEPOSIT WITH APPLICA TION OF IMPROVED MINING AGGREGA TE
A.Yu. Cheban
It is proposed to conduct selective extraction of conditioned and substandard ore of an exploded complex structural unit using an improved mining aggregate equipped with a classification grid with rotary grates and a crusher with an adjustable size of the discharge gap, which will allow one of the basic principles of resource saving - not to crush anything superfluous. The proposed technical and technological solution will significantly increase the productivity of mining operations, increase the extraction of mineral raw materials from the developed complex structural unit due to separation from substandard ore enriched with a useful component of ore fines, as well as reduce dusting and reduce the loss of mineral raw materials from blowing and spilling during loading and transportation.
Key words: explosive cultivation; ore mass; hydraulic excavator; hopper; crusher; vibrating screen; fine ore fractions; lump separation.
Cheban Anton Yuryevich, candidate of technical sciences, docent, leading researcher, chehanay amail. ru, Russia, Khabarovsk, Mining Institute of the Khabarovsk Federal Research Center of the Far Eastern Branch of the Russian Academy of Science
Reference
1. Trubetskoy K. N., Shapar A. G. low-Waste and resource-saving technologies in open-pit mining. Moscow: Nedra, 1993, 272 p.
2. Kaplunov D. R., Rylnikova M. V. Combined development of ore deposits. Moscow: Gornaya kniga, 2012. 344 p.
3. Adams M. D. Gold Ore Processing: Project Development and Operations. 2nd ed. Amsterdam : Elsevier, 2016, 980 p.
4. Substantiation of parameters of mine separation of ore mass in the development of copper deposits in the Zhezkazgan region / Yu. a. Yun, E. N. Esina, A. G. Rylnikov, L. A. Gadzhieva // Izvestiya of the Tula state University. earth science. 2019. Issue 3. Pp. 203-212.
5. Cheban A. Yu. Technology of development of a complex structural place of birth of apatites and a dredging and sorting complex for its implementation // Notes of the Mining Institute. 2019. T. 238. P. 399-404.
6. to the issue of environmental protection from fine dust of mining enterprises / G. V. Stas, S. Z. K. kalaeva, K. M. Muratova, Ya. V. Chistyakov // Izvestiya of the Tula state University. earth science. 2019. Issue 1. Pp. 92-109.
7. Anistratov Yu. I., Anistratov K. Yu., shazhadov. M. I. Handbook of open-pit mining. Moscow: STC "Mining", 2010, 700 p.
8. Conditions and prospects for implementing robotic geotechnologies in open-pit mining / K. N. Trubetskoy, M. V. Rylnikova, D. Ya. Vladimirov, I. A. Pytalev // Gorny Zhur-nal. 2017. no. 11. Pp. 60-64.
9. Brown C. Autonomous Vehicle Technology in Mining // Autono-mous Mining. 2012. no. 1. p. 30-32.
10. Technology of forming the quality of ores of the Tyrnyauz Deposit using presorting and enrichment / V. A. Khakulov, E. I. Krapivsky, B. H. Blaev, V. A. Shapovalov // Ore dressing, 2018, no. 5, Pp. 33-39.
11. Sanakulov K. S., Rudnev S. V., Kanzel A.V. on the possibility of processing the Uchkulach Deposit using the technology of x-ray radiometric enrichment of lead-zinc ores / / Gorny Vestnik Uzbekistana. 2011. no. 1. Pp. 17-20.
12. Cheban A. Yu., Sekisov A. G. Quarry excavator with working equipment for the Department of enriched ore fines // Bulletin of the Magnitogorsk state technical University named After G. I. Nosov. 2020, Vol. 18, No. 1, Pp. 16-22.
13. A. S. 1120104 USSR, IPC E21C 41/00, E21F 13/04. Method of forming the quality of ores during mining and ore aggregate for its implementation: Pat. No. 3562948/2203 RF; application 14.03.1983; publ. 23.10.1984. Byul. 39. 3 p.
14. Kazakov V. A., Kubyshkin I. P. Mining complex DC-2000 / / Mining equipment and electromechanics. 2007. no. 12. Pp. 35-38.
15. Cheban A. Yu., Khrunina N. P. Reduction of dust during coal mining and transshipment based on modernization of mining equipment // Coal. 2020. no. 1. Pp. 65-67.
16. Shchukin V. K., Melekhov D. P. Transformation of coal mining technologies at the Ekibastuz field sections, new solutions-the way to world standards // Coal. 2015. no. 6. Pp. 12-16.
17. Khopunov E. A. Problems of ore preparation in the "fourth industrial revolution" // Izvestiya vuzov. Mining journal. 2019. No. 5. Pp. 54-62.
