CC BY
133
УДК 622.271.326:[622.271:622.68]
ЦИКЛИЧНО-ПОТОЧНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ КАК УСЛОВИЕ
ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ МОЩНОСТИ ГОРНО-ОБОГАТИТЕЛЬНЫХ КОМПЛЕКСОВ
Ю.А. Лукьянов, И.А. Пыталев
Представлен анализ опыта и перспектив внедрения циклично-поточной технологии при перемещении руды в условиях увеличения производственной мощности карьеров и обогатительных фабрик. Обоснованы технико-технологические решения по внедрению циклично-поточной технологии в условиях карьера «Светлинский». Предложена конструкция дробильно-перегрузочного пункта, не предусматривающая строительства зданий. Приведены результаты технико-технологической оценки применения циклично-поточной технологии на открытых горных работах.
Ключевые слова: циклично-поточная технология, открытые горные работы, дробильно-перегрузочный пункт, конвейер, автосамосвал, приемный бункер, склад руды.
Большинство крупных месторождений в стране и в мире эксплуатируются высокопроизводительными горнодобывающими предприятиями. При проектировании мощных глубоких карьеров особо высокие требования и ответственность предъявляется к планированию и управлению горными работами, поскольку принятие нерациональных решений с учетом влияния масштабного эффекта приводит не только к значительным экономическим потерям, но и к неконкурентоспособности горного предприятия. Поэтому основные, системообразующие решения по карьеру, являющемуся сложной производственной системой, должны приниматься в условиях достаточности и достоверности исходной информации, с обязательным рассмотрения возможности внедрения новейших наукоемких технологий и решений. Однако при проектировании и планировании открытых горных работ, в силу их масштабности и продолжительности во времени это, как правило, не учитывается в полной мере.
На фоне постоянного снижения природного качества добываемых полезных ископаемых и увеличения требований к качеству перерабатываемой руды, с целью обеспечения производства заданного объема металла горно-обогатительные комплексы для обеспечения экономической эффективности своего функционирования вынуждены переходить на высокопроизводительное оборудование. Как следствие, в результате постепенного истощения отрабатываемых балансовых запасов относительно богатых по содержанию полезных компонентов месторождений неизбежными становятся переход на ведение горных работ на глубоких горизонтах и рост объемов переработки горной массы, в том числе вовлечением в эксплуатацию забалансовых запасов.
Одной из основных задач при проектировании мощных глубоких карьеров является обоснование рационального сочетания основного тех-
нологического горнотранспортного оборудования, эксплуатируемого в комплектах, формирующих структуру комплексной механизации открытых горных работ. Развитие комплексной механизации горных работ на карьерах в настоящее время идет по линии внедрения поточных технологий и высокопроизводительного оборудования. Причем цикличная выемка и поточная транспортировка горных пород являются характерной чертой современной открытой геотехнологии. В связи с этим обоснование параметров циклично-поточной технологии в сложных горно-геологических условий высокопроизводительных глубоких карьерах является актуальной научно-практической задачей проектирования горнотехнических систем.
Использование циклично-поточной технологии (ЦПТ)
Суть циклично-поточной технологии заключается в применении для транспортирования разрабатываемых горных пород конвейеров, при этом доставка пород от забоя до приемного бункера осуществляется транспортом цикличного действия. При этом доставка горных пород до перегрузочного пункта, расположенных, как правило, на одном или нескольких концентрационных горизонтов, осуществляется автомобильным транспортном, а с концентрационных горизонтов до складов на поверхности или непосредственно на обогатительную фабрику - конвейером. Таким образом, используется комбинированный транспорт, причем сборочный транспорт - цикличный, основной технологический - поточный. При открытой разработке полезных ископаемых все более широкое распространение находит циклично-поточная технология (ЦПТ), позволяющая существенно сократить дальность транспортирования горной массы за счет применения ленточных конвейеров с углами наклона до 16...18° [1, 2, 3].
При использовании ленточного конвейера транспортирование горной массы осуществляется по конвейерной ленте, выполняющей одновременно функции тягового и несущего органа. Загрузка возможна практически в любой точке по длине конвейера. Как правило, ленточные конвейеры загружаются в хвостовой части через загрузочный бункер, а разгружаются при сходе ленты с головного барабана. В случае необходимости разгрузки ленточного конвейера в промежуточных пунктах применяются плужковые сбрасыватели или разгрузочные тележки. С целью контроля работы и автоматизации конвейеров устанавливают необходимые датчики и приспособления.
Преимуществами ленточных конвейеров являются: высокая производительность, большая длина как в одном ставе, так и всей конвейерной линии, относительная простота конструкции, значительно меньшие масса и удельная энергоемкость по сравнению со скребковыми конвейерами; высокая надежность, безопасность и возможность полной автоматизации работы.
При использовании ЦТМ как одного из видов комбинированного транспорта автосамосвалами перемещают горную массу внутри карьера до
перегрузочных дробильных пунктов, расположенных от забоевна расстояния до 0,6-0,8 км. Далее горная масса транспортируется ленточными конвейерами до пункта назначения. По мере углубки карьера перегрузочные пункты переносятся, как правило, через 3 - 4 горизонта и наращиваются конвейерные подъемники [4 - 8].
Ленточные конвейеры, применяемые в комплексе с автотранспортом, оборудованы лентами шириной 1600 и 2000 мм. Скорость ленты достигает 2,5...3,15 м/с. Такие конвейеры обеспечивают производительность 18.. .20 млн т в год при часовой производительности 4000 - 4500 т/ч.
Анализ отечественного и зарубежного опыта эксплуатации автомобильно-конвейерного транспорта при перемещении крепких пород и руд, показал, что использование циклично-поточной технологии при разработке месторождений открытым способом может быть основным технологическим транспортом и экономически целесообразен на карьерах глубиной от 100.150 м в зависимости от горно-геологических условий и типов разрабатываемых руд, в том числе при комбинированной геотехнологии [9 - 12].
Циклично-поточная технология доставки руды на ЗИФ «Светлинская»
Светлинское месторождение относится к типу сложных по геологическому строению, среднемасштабных по характеру оруденения минерализованных зон с невысоким содержанием золота. Месторождение по сложности геологического строения отнесено к 3-й группе. Скальные породы, требующие предварительного рыхления буровзрывным способом, представлены основными породообразующими минералами - кварцем, биотитом, хлоритом, серицитом. Главными рудными минералами являются пирит, пирротит, магнетит, сидерит, гидроокислы железа. Коэффициент крепости пород по шкале проф. М.М. Протодьяконова - 12 - 18.
В настоящее время перемещение руды и вскрыши из карьера производится автосамосвалами «БелАЗ» и «Кота1Би» с грузоподъемностью 90 и 130 тонн. Вскрыша доставляется на внешние бульдозерные отвалы, руда -на усреднительный склад и в приемный бункер обогатительной фабрики. Увеличение производительности карьера по горной массе за весь период его эксплуатации осуществлялось за счет развития автомобильного транспорта, в частности, - увеличения единичной грузоподъемности автосамосвалов. В рамках стратегии развития горно-перерабатывающего комплекса обосновано и принято решение перехода на циклично-поточную технологию. Данная технология предусматривает, что взорванную горную массу крупностью кусков до 1200 мм из забоев автотранспортом доставляют на разгрузочную площадку дробильно-перегрузочного пункта и выгружают в бункер, откуда руда подается в дробилку, а после дробления - на конвейерную линию.
Комплекс оборудования циклично-поточной технологии предназначен для приема и дробления рядовой рудной массы, транспортирования и подачи дробленного продукта на золотоизвлекательную фабрику (ЗИФ) подъемными и магистральными конвейерами.
Строящийся участок под комплекс циклично-поточной технологии, представленный на рис. 1, расположен на Светлинском ГОК в Пластов-ском районе Челябинской области в границах горного и земельного отводов. Территория проектирования свободна от застройки.
Рис. 1. Генплан промплощадки Светлинского ГОКа
В составе проектируемого комплекса циклично-поточной технологии предусматривается строительство следующих сооружений:
- дробильно-перегрузочный пункт (ДПП);
- магистральные конвейеры.
Дробильно-перегрузочный пункт, представленный на рис. 2, расположен непосредственно в карьере на целике с абсолютной отметкой +288,6 м, включает в себя следующие составные элементы:
- приемный модуль;
- блок модуль дробилки;
- модуль разгрузочного питателя;
- передаточную конвейерную систему.
Из рабочей зоны экскаватора к разгрузочному пункту, предназначенному для подготовки горной массы к перемещению конвейерным транспортом, руда доставляется автосамосвалами грузоподъемностью 90 т.
В разгрузочном пункте руда из карьерных автосамосвалов перегружается в приемный бункер, из которого, проходя через конусную дробилку, попадает в разгрузочный бункер, а затем питателем подается на перегрузочный конвейер и следом - на магистральный наклонный конвейер.
Рис. 2. Дробильно-перегрузочный пункт в Светлинском карьере
Конусная крупнокусковая дробилка ККД 1200/150 производительностью 1200 м3/ч предназначена для дробления кусков с максимальным размером 1000 мм и имеет разгрузочную щель 150 мм. Преимуществом дробилки является то, что ее работа возможна под завалом и не требует установки перед ней питателя. Аналогичные устройства дробильных комплексов с использованием конусной крупнокусковой дробилки положительно себя зарекомендовали на Уральском асбестовом ГОКе и на Качка-нарском ГОКе.
Пластинчатый питатель ПП1-24-90 с шириной полотна 2400 мм и производительностью 1500 т/ч регулирует объем подачи руды на перегрузочный конвейер. Основное назначение питателя - равномерная подача
дробленого продукта на конвейерную линию и работа под завалом при заполненном бункере.
Перегрузочный конвейер КЛ2000 с шириной ленты 2000 мм и скоростью 1,2.. .1,5 м/с доставляет руду из-под питателя на наклонный конвейер магистральной линии. На поверхности карьера руда, доставленная наклонным конвейером, перегружается на магистральные конвейеры.
Технические характеристики конвейеров приведены в таблице.
Характеристики ленточных конвейеров ЦПТ Светлинского ГОКа
0 1 уча- 2 3 4 5 уча-
Показатель участок сток участок участок участок сток
КЛ2000 КРУ-900 1ЛУ-120 КЛМ-500 КЛМ-500 КЛ-1200
Производительность, т/ч 1800 1800 1800 1800 1800 1800
Мощность электродвигателя, кВт 75 320 250 250 250 315
Напряжение, кВ 0,4 6 6 6 6 6
Число приводов, шт. 1 3 2 2 2 2
Скорость движения ленты, м/с 1,5 3,08 3,7 3,8 3,9 4,0
Ширина ленты, мм 2000 1200 1200 1200 1200 1200
Длина, м 28 440 567 513 517 585
Длина общая, м 2650
Электроснабжение линейного объекта осуществляется от ЗРУ-6 кВ существующей ПС 110/6 кВ «Светлинский ГОК».
Проектная производительность конвейерной линии при непрерывности ее работы составляет 1800 тонн руды в час. Подача руды осуществляется путем перегруза ее с одного конвейера на последующий конвейер.
Работа ленточных конвейеров осуществляется в автоматизированном режиме с пуском с централизованного пульта управления. Для запуска и контроля работы ленточных конвейеров принимается автоматизированная система управления конвейерами (АУК).
Для стабильной работы конвейерной линии и предотвращения аварийности конвейерная линия оборудуется:
- устройством для аварийной остановки конвейера из любого места по его длине;
- блокирующими устройствами, останавливающие конвейеры, предшествующие аварийно остановленному;
- сигнализацией о начале запуска конвейерной линии;
- блокирующим устройством, исключающим возможность дистанционного пуска после срабатывания защиты конвейера;
- устройством, отключающим конвейер в случае остановки (пробуксовки) ленты при включенном приводе;
- датчиками от бокового схода ленты, отключающие привод конвейера при сходе ленты в сторону более 10 % ее ширины;
- местной блокировкой, предотвращающей пуск конвейера с централизованного пульта управления;
- блокировкой ограждений приводных и натяжных станций с приводным двигателем конвейера для исключения возможности его работы при снятых ограждениях.
В рамках применяемой циклично-поточной технологии по магистральным конвейерам руда транспортируется на Светлинскую золотоиз-влекательную фабрику для дальнейшего измельчения и обогащения.
К основным конструктивным особенностям ЦПТ в условиях Свет-лиснкого ГОКа следует отнести устройство подпорной стены высотой 21,9 м. В отличие от дробильных комплексов на предприятиях в г. Качка-нар и в г. Асбест, где дробилка установлена в здании, в условиях карьера «Светлинский» установка дробильного комплекса потребовала строительства массивной подпорной стены, представленной на рис. 3.
Рис. 3. Трехмерная модель конусной крупнокусковой дробилки с подпорной стеной в условиях карьера «Светлинский»
Для обеспечения устойчивости подпорной стены были приняты следующие проектные решения:
- для увеличения жесткости в горизонтальной плоскости геометрия стены выбрана непрямолинейной;
- все элементы конструкции стены жестко связаны с перекрытиями опорной части дробилки для образования дополнительных дисков жесткости;
- грунтовое основание в зоне остановки БелАЗов при разгрузке усилено буронабивными сваями;
- на высоте 15 метров от фундамента выполнены дополнительные связи подпорной стены по типу «якорей»;
- у основания подпорной стены выполнены контрфорсы.
Предложенные и обоснованные технические решения по организации концентрационного перегрузочного пункта на горизонте +288,6 м и строительству конвейерных галерей обеспечили переход в условиях Свет-линсокго ГОКа с цикличной на цикличного-поточную технологию перемещения руды с карьера до обогатительной фабрики.
Заключение
Таким образом, переход на циклично-поточную технологию в сложных горно-технических условиях мощных глубоких карьеров позволяет снизить себестоимость транспортирования горной массы на 30...40 %, поднять производительность труда в 1,4 - 2 раза. Внедрение циклично-поточной технологии на открытых горных разработках позволяет в сравнении с цикличной технологией увеличить производительность карьера в 1,5 - 2 раза, снизить затраты на разработку на 25.30 %, увеличить производительность применяемых экскаваторов на 25.30 % при сокращении в несколько раз потребности в мощных автосамосвалах. Кроме того, автомобильно-конвейерный комплекс позволяет существенно повысить степень комплексной автоматизации производства как с целью контроля выполнения горных работ, так и обеспечения качества рудопотока.
Список литературы
1. Васильев М.В. Проблемы транспорта рудных карьеров. Свердловск, 1981. 109с.
2. Васильев М.В. Транспорт глубоких карьеров. М.: Недра, 1983.
296с.
3. Lucio, J.C., Senra, C.T., &A. Souza. 2009. Paving the future - A case study replacing truck-and-shovels by shovel-and-conveyor continuous mining at Carajas open pit mines // IronOre 2009 Conference. Perth, WA. July 27-29. Р. 269-276.
4. Васильев, М.В., Яковлев В.Л. Научные основы проектирования карьерного транспорта /под ред. Н.В. Мельникова. М.: Наука, 1972. 202 с.
5. Анализ конструкций крутонаклонных конвейеров для глубоких карьеров / Е.Д. Николаев [и др.] // Горный журнал, 1998. №11 - 12. С. 62.
6. Шешко Е.Е., Картавый А.Н. Эффективный транспорт для глубоких карьеров // Горный журнал. 1998. №1.
7. Методика определения границ рационального использования карьерного транспорта / Б.П. Юматов [и др.] // Изв. вузов. Горный журнал. 1974. №11. С. 12 - 16.
8. Медведева, О.А. Производительность по руде и вскрышным по-родамгорнотранспортных комплексов карьера // Межвед. сб. науч. тр. «Геотехническая механика». Днепропетровск, 2003. №47. С. 272 - 277.
9. Четверик М.С., Медведева О.А., Ворон Е.А. Производственная мощность и технологические комплексы при доработке карьеров, использование их выработанных пространств // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2006. №11. С. 209.
10. Рыльникова М.В. Комплексное освоение рудных месторождений комбинированным способом. Магнитогорск: МГТУ, 1998.
11. Калмыков В.Н., Ивашов Н.А. Особенности вскрытия месторождений при освоении их комбинированным способом разработки // Межвуз. сб. науч. тр. «Разработка мощных рудных месторождений». Магнитогорск: МГТУ, 1999. 190 с.
12. Принципы и экономическая эффективность комбинирования технологий добычи руд / В.И. Голик, Ю.И. Разоренов, С.Г. Страданченко, З.М. Хашева // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2015. Т. 326. № 7. С. 6 - 14.
Лукьянов Юрий Александрович, соискатель, vehicle@,list.ru, Россия, Москва, Институт проблем комплексного освоения недр Российской академии наук,
Пыталев Иван Алексеевич, д-р техн. наук, вед. науч. сотр., vehicle@,list.ru, Россия, Москва, Институт проблем комплексного освоения недр Российской академии наук
CYCLE-FLOW TECHNOLOGY AS A CONDITION FOR ENSURING PRODUCTION CAPACITY MINING AND PROCESSING COMPLEXES
Y.A. Lukyanov, I.A. Pytalev
The analysis of experience and prospects of introduction of cyclic-flow technology at movement of ore in the conditions of increase in production capacity of quarries and concentrators is presented. Technical and technological solutions for the introduction of cyclic flow technology in the conditions of the career "Svetlinsky" are substantiated. The design of crushing and transshipment point, which does not provide for the construction of buildings, is proposed. The results of technical and technological evaluation of the use of cyclic flow technology in open pit mining are presented.
Key words: cycle-flow technology, open pit mining, crushing and reloading point, conveyor, dump truck, receiving hopper, ore warehouse.
Lukyanov Yury Alexandrovich, applicant, vehicle @ list.ru, Russia, Moscow, Institute for Integrated Subsoil Development Problems of the Russian Academy Science,
Pytalev Ivan Alekseevich, doctor of technical sciences, leading researcher, vehi-cle@,list.ru, Russia, Moscow, Institute for Integrated Subsoil Development Problems of the Russian Academy Science
Reference
1. Vasiliev M. V. Problems of transport of ore quarries // Sverdlovsk, 1981. 109c.
2. Vasiliev M. V. Transport of deep quarries. Moscow: Nedra, 1983. 296 PP.
3. Lucio, J. C., Senra, C. T., & A. Souza. 2009. Paving the future - A case study replacing truck-and-shovels by shovel-and-conveyor continuous mining at Carajas open pit mines. Iron Ore 2009 Conference. Perth, WA. July 27-29. Pp. 269-276.
4. Vasiliev, M. V., Yakovlev, V. L. Scientific bases of design of quarry transport / ed. by N. V. Melnikov. Moscow: Nauka, 1972. 202 PP.
5. Analysis of designs of steep-slope conveyors for deep quarries / E. D. Nikolaev [et al.] // GornyZhurnal, 1998. No. 11-12. P. 62.
6. Sheshko E. E., Kartavy A. N. Efficient transport for deep quarries // Gorny Zhur-nal, 1998. No. 1.
7. Method of determining the boundaries of rational use of career transport / B. p. Yumatov [et al.] // Izv. higher educational. Mining magazine, 1974. No. 11. Pp. 12-16.
8. Medvedev, O. A. Performance for the ore and overburden rocks of the mining transportation complex career // Medved. sat. nauch. tr. Geotechnical mechanics. Dnepropetrovsk. 2003. No. 47. Pp. 272-277.
9. Chetverik M. S., Medvedeva O. A., Raven E. A. Production capacity and technological complexes for the completion of quarries, the use of their developed spaces // Gorny information and analytical Bulletin, 2006. No. 11. P. 209.
10. Ryl'nikova M. V. Integrated development of the ore field deposits with a combined method // Magnitogorsk, MSTU. 1998.
11. Kalmykov V. N., Ivashov N. A. Features of opening place-births in the development of their combined method of development // Mezhvuz. sat. nauch. tr. Development of powerful ore deposits. Magnitogorsk: MSTU, 1999. 190 PP.
12. Principles and economic efficiency of combining ore mining technologies / V. I. Golik, Yu. I. Razorenov, S. G. Stradan-Chenko, Z. M. Khasheva // proceedings of the Tomsk Polytechnic University. Geo-resource engineering. 2015. Vol. 326. No. 7. Pp. 6-14.
УДК 504.55.054:622(470.6)
К ДИВЕРСИФИКАЦИИ ТЕХНОЛОГИЙ РАЗРАБОТКИ БОСНИЙСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ ДОЛОМИТОВ
А.С. Олисаев, И.Ю. Гарифулина, З.А. Гашимова
На примере Боснийского месторождения доломитов дана оценка перспективы диверсификации геотехнологий добычи доломитов открытым способом путем комбинирования технологий добычи разносортного сырья с достижением экономического эффекта в условиях выживания предприятия в депрессивном регионе. Рекомендована модель определения экономической эффективности диверсификации.
Ключевые слова: доломит, уступ, взрывание, погрузка, экономика, экология, активация.
Изменение хозяйственного уклада СССР и последующий кризис производства отразились на судьбе горнодобывающих предприятий, в том числе и Северо-Кавказского доломитового предприятия в Республике Северная Осетия-Алания. Некогда флагман в своей отрасли комбинат «Кавдоломит» практически прекратил существование. С течением времени необходимость возобновления производства стала очевидной.
Целью исследований по затронутой теме является улучшение технологических, экономических и экологических показателей эксплуатации нагорных карьеров путем оптимизации технологии разработки месторождения.
