CC BY
18
УДК 622.683:656.21:624.19
Ю.И. Л ель, в.в. Макаров
тоннельное вскрытие глубоких горизонтов костомукшского
карьера при использовании железнодорожного транспорта
Горно-технические условия разработки Центрального участка Костомукшского карьегь! обуславливают возможность использования тоннельного вскрытия глубоких горизонтов для увеличения зоны работы железнодорожного транспорта. Этому способствуют следующие фактов
1. Схема вскрытия участка железнодорожным транспортом, предусмотриваемая существе ющим проектом. Вскрытие осуществляется двумя внешними траншеями - Южной глубиной ЗЯ м с уклоном 40°/оо и Северной глубиной 85 м с уклоном 57 °/оо, пройденной с отметками +23Я м на поверхности до горизонта +145 м в карьере. Дальнейшее развитие схемы вскрытия проходит! за счет строительства внутрикарьерных постоянных железнодорожных съездов по Западней^! борту карьера, что обеспечит ввод железнодорожного транспорта на глубину 170 м (гор. +40 мш Вместе с тем предусмотренный проектом переход на вскрытие глубоких горизонтов конвейерньг-1 ми подъемниками в наклонных стволах (по руде - в 2006 г., по породе - после 2010 г.) приведет! к недоиспользованию потенциальных возможностей железнодорожного транспорта. Основное объем горной массы (71,2% руды и 88,8% породы) сосредоточен в контурах карьера до глуби юЛ 300 м, что соответствует зоне эффективной работы железнодорожного транспорта. Это указывает! на необходимость рассмотрения возможности более глубокого ввода железнодорожного тран-1 спорта.
2. Условия залегания рудного тела (угол падения залежи 68,5°) и соответствующее им] направление углубки обуславливают опережающее формирование в конечное положение Запад-1 ного борта карьера. Это позволяет осуществить глубокий ввод железнодорожного транспорта сЯ расположением порталов внутрикарьерных тоннелей на указанном борту. Одновременно сводит-! ся к минимуму протяженность постоянного борта, необходимого для размещения транспортным коммуникаций.
3. Проектная скорость углубки карьера (10 м/год) выше скорости понижения коммуникаций железнодорожного транспорта, составляющей на большинстве карьеров 5-7 м/год. Вслед ст-1 вие этого при траншейном вскрытии будет наблюдаться постоянное увеличение расстояния! транспортирования и высоты подъема горной массы сборочным автотранспортом с соответствующим ростом капитальных и эксплуатационных затрат. Тоннельное вскрытие позволит в значительной степени ликвидировать указанный недостаток.
К рассмотрению приняты внутрикарьерные однопутные тоннели с тупиковой формой трассы, обеспечивающие более высокую пропускную способность и скорость проведения, лучшие показатели устойчивости подземных выработок и возможность этапного сооружения по сравнению с двухпутными тоннелями.
Применение тоннельного вскрытия в условиях Центрального участка Костомукшского карьера позволяет:
- выполнять независимо процессы горных работ в карьере и сооружение вскрывающих подземных выработок;
- обеспечить стационарное размещение транспортных коммуникаций при мшгимальной протяженности борта, приведенного в конечное положение;
- сократить о&ьем работ по дополнительному разносу бортов для трассирования вскрываю- • щих выработок;
- обеспечить оптимальное расстояние перевозки и высоту подъема сборочным автотранспортом на длительный период эксплуатации карьера.
При обосновании экономической целесообразности и границы перехода к тоннельному вскрытию в качестве альтернативного варианта рассматривалось траншейное вскрытие железнодорожным транспортом глубоких горизонтов Центрального участка карьера Костомукшского ГОКа. Технологически возможная глубина ввода железнодорожного транспорта при тупиковой форме трассы железнодорожных коммуникаций, располагаемых на Западном борту и в торцах
и руководящем уклоне 57°/оо составляет 310 м (гор. -100 м). Раздельные пункты трассы располагаются на горизонтах +40 м, -20 м, -60 м и -100 м. Последний пункт горной массы с автомобильного на железнодорожный транспорт устраивается на гор.
Рассмотрено три варианта вскрьггия глубоких горизонтов внутрикарьеркыми однопутными
«и, отличакмцихся глубиной перехода с траншейного к тоннельному вскрытию. I вариант. Переход к тоннельному вскрытию осуществляется с глубины 170 м (гор. +40 м) 3 этапа. На первом этапе к 2010 году вводятся внутрикарьерные однопутные тоннели 40 м до гор. -20 м. В 2016 г. вводятся тоннели с гор. -20 м до гор. -100 метров и в 2021 - тоннели с гор. -100 м до гор. -180 м. Установлено, «гго более глубокий ввод железнодорожного юрта с помощью внутрикарьерных тоннелей не обеспечивает окупаемость капитальных <й и экономически нецелесообразен. П вариант. Переход к тоннельному вскрытию осуществляется с глубины 230 м (гор. -20 м), •исключается первый этап тоннельного вскрытия, До гор. -20 м предусматривается траншей-•скрытие при расположении трассы на Западном борту карьера.
Ш вариант. Переход, к тоннелжому вскрытию осуществляется с глубины 310 мч (гср. -100 м). Б качестве критерия оценки эффективности вариантов вскрытия принят минимум суммы ipoванных затрат за весь период разработки карьера (методика NPV). В качестве года ьения был принят 2006 год, так как до указанного периода рассматриваемые варианты жэоытия аналогичны и отличаются только затратами на дополнительный разнос бортов карьера, рассмотрен период отработки карьера с 1995 г. до 2031 г. включительно. Объемы дополнительного разноса бортов карьера по рассматриваемым вариантам в сравне-с проектными и объемы горнокапитальных работ по проходке тоннелей и вспомогательных туземных выработок представлены в таблице.
К детальной проработке принят II вариант тоннельного вскрьггия как наиболее экономич-wuk. Суммарные затраты по указанному варианту на 10% ниже, чем при вскрьггии с траншейным шедом железнодорожного транспорта на глубину 340 м, и на 6-11% ниже, чем при I и III криантах тоннельного вскрытия.
При тоннельном вскрытии глубоких горизонтов транспортная систе/ла до 2000 г. остается ¿налоги чной проектному варианту. Дополнительно производится разнос Западного и Южного хугов карьера в объеме 24,6 млн. м\ а следовательно, изменение их положения в конечном жжгуре.
Объемы гор но капитальных работ по проходке то кнелей и дополнительному разносу боргов карьера
Вариант всхрьти Объем дополнительного разноса бортов, МАК. М* Объем горнокалмталышх работ прч юпн.тмн тоннелям*
•сего тыс-м' V прохсчьк* тоннелей, тмс. м' а том тмсле
проходка аастндефюихки стаолоа. ты- м'
Траншейный
■»CU Ж-А.
транспорта 33.0 - - -
на глубину •
310 м
Вариан- I 17.1 615.9 603.7 ш
ты тон-
нелкно- II 24.6 323.0 316.5 6.5
го ккры - 38.2 162,0 158,3 ' 3.7
TMS III
После 2000 года вскрытие нижних горизонтов осуществляется путем более глубокого ввода железнодорожного транспорта. К 2006 году на гор. +10 м в Южном торце карьера устраиваются склады перегрузки горной массы с автомобильного на железнодорожный транспорт и начинается строительство капитального железнодорожного съезда с гор. +10 м на гор. -20 м по Западному борту карьера (см.рисунок). По окончании строительства (2011-2012 гг.) перегрузочные склады переносятся на гор. -20 северного торца карьера. Одновременно проводится реконструкция транспортной системы, заключающаяся в укладке третьего железнодорожного пути в Северной траншее и на постоянных съездах Западного борта для обеспечения необходимой провозной способности 62 млн. т в год.
По мере приведения борта в конечное положение (2013 г.) в Северо-Западной части карьера с гор. -20 м начинается проходка двух однопутных железнодорожных тоннелей. Выбор места заложения порталов тоннелей обусловлен развитием схемы вскрытия железнодорожными съездами и формированием борта в конечное положение. Скорость проходки тоннелей по опыту Сарбайского карьера ССГПО принята 60 м/мес. (по 15 м/мес, на забой при организации проходки четырьмя забоями) Полный цикл строительства с учетом времени на обустройство припортальной части тоннелей составит 3,2 года. Срок окончания строительства (2016 г.) увязан с временем формирования Западного борта в конечное положение на горизонте -100 м При вводе тоннелей в эксплуатацию на гор. -100 м устраиваются перегрузочные пункты.
Основные параметры подвижного состава железнодорожного транспорта и вскрывающих выработок при тоннельном способе вскрытия приведены ниже.
Подбижлой состаб
Тяговый агрегат......................;....................................................................................................................ТАУ-1
Сцепной «ее, кН.......................................................................................................................................4^08,9
Количество моторных думпкаров.............................................................................................................. 2
Масса груза в моторном думпкаре, т.......................................................................................................35
Думпкары...................................................................................................................................................2ВС-105
Количество думпкаров в составе, шт ........................................................................................................9
Масса поезда, нетто, т................................................................-............................................................. 1015
брутто, т.................................................................................................................. 1861,5
Длина состава, м.................................-..................................................................................................... 203 •
Полезная длина путей на раздельных пунктах, м...................................................................................250
Руководящий уклон железнодорожных путей на
постоянных съездах, °/оо..............................................................................................-........................ 57
Жехпнодорожнш тоннели
Общая длина тоннеля, м....................-.................................................................................................... 2029
в том числе: длина наклонной части, ................................................................................................ 1509
длина горизонтальных участков, м............................................-........................ 520
Площадь поперечного сечения тоннеля, м2
в проходке............................................................................................................. 38-40
в свету............................................:..,...........................................-........................ 36,5
Высот» в свету, мм.................................................................................................................................. 7650-8050
Шириня по низу, мм............................................................................................................................... 5100;3650
Габарит.......................................................................................................................................................Т
Руководящий уклон железнодорожных путей в тоннеле, °/оо...............................................................53
Расстояние по вертикали между порталами, ......................................................................................» 80
Пропускная способность тоннеля, поездов/смену...............;..................................................................45
Провозная способность, млн. т/год........................................................................................*................ 25,9
Число рабочих дней в году........................................................................................................................280
С 2018 г. в Юго-Западной части карьера начинается строительство второй очереди тоннелей - с гор. -100 м на гор. -180 м. В 2021 г. вторая очередь тоннелей вводится в эксплуатацию.
Перегрузочные пункты с автомобильного на железнодорожный транспорт устраиваются на гор. -180 м Северного торца карьера. При этом во временной консервации будет находиться часть рудной залежи (1,5-2 млн. тонн), расположенной под перегрузочными пунктами между гор. -
• Васильев М.В. Транспорт глубоких карьеров. - М.: Недра, 1983. - 295 с.
План Центрального участка Костомуктского карьра на конец разработки (вариант тоннельного вскрытия): I - тоннели первой очереди; II - тоннели »торой очереди
180 м и гор. -300 м. С целью сокращения площадей консервации предполагается устройсп безэкскаваторных перегрузочных пунктов , оборудованных бункерами и вибропитателям! Консервируемые запасы руды отрабатываются при ликвидации перегрузочных пунктов (203! 2037 гг.) и вывозятся автотранспортом
Технико-экономическая оценка, проведенная совместно с институтом Гипроруда, показыв! ет, что, несмотря на значительные капитальные вложения (87 млн. рублей в ценах 1990 г. вариант тоннельного вскрытия позволит сократить суммарные затраты на разработку карьера у 22-25% по сравнению с проектным вариантом.
УДК 621221.23
АЛ. Кости и
оценка способов вскрытия горизонтальных и поаогопадающих месторождений
Одной из главных задач при проектировании открытой разработки месторождений являетсЛ выбор способа вскрытия, т. к. он требует производства значительных объемов горнокапитальныЛ работ и, следовательно, больших капиталовложений. При этом должны учитываться многие факторы: условия залегания и форма рудного тела, конечные контуры карьера, рельеф местности! система разработки, принятый зид транспорта, срок строительства карьера, место расположения на поверхности приемных пунктов (отвалов, обогатительных фабрик, складов и др.), а в последнее! время также и условия инвестирования и т.д. Альтернативные способы вскрытия различаются не только величиной и временем вложения капитальных затрат, но и размерами эксплуатационных затрат, г данным образом их транспортной составляющей.
В современных условиях, при экономической оценке технических решений (в том числе выбор способа вскрытия), различающихся размерами инвестиций и разновременностью затрат, необходимо руководствоваться Методическими рекомендациями по оценке эффективности инвестиционных проектов и их отбору для финансирования [1]. При решении динамических оптимизационных задач в соответствии с рекомендациями необходимо применять следующие критерии: ЧДД (чистый дисконтированный доход), ВНД (внутренняя норма доходности), ид (индекс доходности) и срок окупаемости, позволяющие учесть влияние фактора времени на результаты. Опыт применения указанных критериев показывает, что в ряде технологических задач они существенно влияют на принятие решения.
Для условий открытых горных работ создан программный продукт «11га1-М1пт§-1пуе$1» (11М1), который производит расчет всех критериев и показателей, необходимых при оценке инвестиций. Его основное отличие от других аналогичных программных продуктов заключается в том, что он учитывает специфику вложения инвестиций в горное производство и предназначен для оценки экономической эффективности различных проектов и проектных решений на горных предприятиях. Все расчеты, приведенные ниже, были произведены с помощью этого программного продукта.
Рассмотрим использование нового метода на оценке способа вскрытия в простых горногеологических условиях - при разработке горизонтального месторождения бокситов (рис.1,а), когда вскрытие осуществляется одной или двумя внешними траншеями (рис.1 б,в).
Краткая характеристика месторождения.
Размеры месторождения в плане 800x1400 м, средняя мощность пласта 6 м и глубина залегания 20 м. Обогатительная фабрика расположена в 1,5 км к северу от месторождения. Производительность по руде 900 тыст/год при сроке отработки месторождения 15 лет. По данным существующих предприятий принимаем следующие показатели: внутреннее отвалообра-зование, автомобильный транспорт, продольный уклон траншей 80 °/оо, себестоимость транспортирования 1800 руб/т, удельные затраты на ГКР 12 тыс.ру6/м5, цена эе/лли (неудобья) 5000
