CC BY
50
УДК 622.272
Никитин Игорь Владимирович
младший научный сотрудник лаборатории подземной геотехнологии, Институт горного дела УрО РАН 620219, г. Екатеринбург, ул. Мамина-Сибиряка 58, Тел. +79506579574, e-mail: real [email protected]
Nikitin Igor Vladimirovich
research of the laboratory of underground geotechnology, The Institute of Mining, UB RAS 620219, Ekaterinburg, Mamin-Sibiryak st., 58, Tel. +7 9506579574, e-mail: real [email protected]
ВСКРЫТИЕ И ТЕХНОЛОГИЯ ОТРАБОТКИ КРУТОПАДАЮЩЕГО ЖИЛЬНОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ В УСЛОВИЯХ ГОРИСТОЙ МЕСТНОСТИ
OPENING AND PROCESSING TECHNOLOGY OF STEEPLY DEEPING VEIN DEPOSIT ОN THE HIGHLANDS
Аннотация:
Разработаны технические и технологические решения по вскрытию, подготовке и очистной выемке запасов, обеспечивающие эффективную и безопасную разработку Квайсинского полиметаллического месторождения. Произведено технико-экономическое сравнение вариантов вскрытия нижних горизонтов месторождения. Установлено, что вскрытие автотранспортным уклоном с действующей штольни по дисконтированным затратам эффективнее вскрытия новой штольней. Высокая эффективность подземной добычи руды достигается внедрением малозатратной технологии с обрушением руды и применением высокопроизводительного самоходного оборудования.
Abstract:
Technical and technological solutions on the development, preparation and mining extraction providing efficient and safety mining of the Kvaisinsky polymetallic deposit are worked out. Technical and economic comparison of the patterns of deposit's lower levels resources development is performed. It is determined that development with a motor transport grade from a running adit is more efficient by discounted expenditures than development by a new adit. №gh efficiency of subsurface ore mining is attained by introduction the technology of ore caving and self-propelled equipment employment with low expenditures.
Ключевые слова: схема вскрытия, система подземной разработки, самоходное оборудование, технико-экономическое сравнение, дисконтированные затраты.
Key words: pattern of development, subsurface mining system, self-propelled equipment, technical and economic comparison, discounted costs.
Квайсинское свинцово-цинковое месторождение находится на территории Республики Южная Осетия в высокогорной части предгорий Южного склона Главного Кавказского хребта. Оно представлено разрозненными столбообразными и жилообраз-ными рудными телами длиной по простиранию от 50 до 700 м и углом падения 75-80°, средняя мощность рудных тел 3 м, руды средней устойчивости с коэффициентом крепости 7 - 13. Вмещающие породы устойчивые и средней устойчивости, однако отдельные участки, вследствие гидротермальных изменений, характеризуются как неустойчивые в интервале 1 - 3 м от контакта с рудным телом [1, 2].
Схема и порядок вскрытия месторождения определяются существующим положением горных работ, состоянием вскрывающих выработок и технико-экономическим сравнением вариантов.
Запасы верхней части месторождения вскрываются этажными капитальными штольнями и вентиляционными восстающими, высота этажа 50 - 70 м. Добытая руда из очистных блоков подземными автосамосвалами транспортируется по штольне на
поверхность. На обогатительную фабрику (ОФ) руда доставляется автосамосвалами большой грузоподъемности по нагорной автодороге.
Для вскрытия нижележащих запасов возможно применение двух вариантов: Вариант I - вскрытие штольней длиной 2100 м, сечением 13,5 м2 и вентиляци-онно-ходовым восстающим (ВХВ) между горизонтами со строительством промпло-щадки возле устья новой штольни (рис. 1, а). Добытая руда транспортируется автосамосвалом по штольне на поверхность и далее на ОФ. Длина транспортирования по штольне - 2,1 км, по автодороге - 4,8 км.
Вариант II - вскрытие автотранспортным уклоном, проходимым с действующей штольни под углом 8° (рис. 1, б). По данному варианту необходимо пройти автоуклон длиной 360 м сечением 13,5 м2, доставочный штрек длиной 1050 м, ВХВ и комплекс водоотлива. Добытая руда транспортируется по доставочному штреку, автоуклону, действующей штольне на поверхность и далее на ОФ. Длина транспортирования по горным выработкам - 2,0 км, по автодороге - 5,5 км.
Рис. 1 - Схема вскрытия месторождения а - штольнями для автомобильного транспорта; б - штольнями и автотранспортным уклоном
Сравнение вариантов производилось по критерию минимума дисконтированных затрат (ДЗ), получаемых путем суммирования разновременных капитальных затрат на вскрытие и эксплуатационных затрат на транспортирование руды. Данный показатель позволяет учесть, соизмерить, объективно оценить все затраты, связанные со вскрытием месторождения, с учетом динамики развития горного производства. Математическое описание целевой функции следующее:
штольнр-
/
а)
штол
где Т - продолжительность строительства и эксплуатации горизонта, лет; К - капитальные затраты в м году строительства горизонта, руб/год;
Э - эксплуатационные затраты в ¿-м году эксплуатации, руб/год;
Е - норма дисконта, доли ед.
По обоим вариантам удельные затраты на строительство горно-капитальных выработок приняты равными 3500 руб/м3, затраты на автомобильный транспорт по автодороге - 14 руб/ткм, по горным выработкам - 27 руб/ткм. Для дисконтирования приняты следующие условия: норма дисконта - 10 %; продолжительность строительства горизонта по обоим вариантам - 2 года; годовой объем добычи - 100 тыс. т; расчетная продолжительность отработки запасов этажа - 13 лет. Технико-экономические показатели (ТЭП) по сравниваемым вариантам вскрытия представлены в табл. 1.
Т аб лица 1
ТЭП по вариантам вскрытия запасов нижнего горизонта
Показатель Затраты, тыс. руб.
Вариант I Вариант II
Капитальные затраты
1. Строительство промплощадки 20000 -
2. Горно-капитальные работы
- штольня 99225 -
- автоуклон - 17010
- доставочный штрек - 49613
- комплекс водоотлива - 7000
- ВХВ 847 847
Итого капитальные затраты 120072 74470
Эксплуатационные затраты
3. Транспорт руды до ОФ
- внутрирудничный 70552 67192
- внешний 83617 95811
Итого эксплуатационные затраты 154169 163003
Дисконтированные затраты 179198 141085
Технико-экономическое сравнение показало, что вариант II вскрытия автотранспортным уклоном более эффективен по дисконтированным затратам и может быть принят для вскрытия запасов нижней части месторождения.
Параметры системы разработки определяются технологическими требованиями, направленными на достижение заданных показателей, и геомеханическими возможностями обеспечения устойчивости ее конструктивных элементов. Порядок отработки месторождения предполагается следующий:
- по падению рудных тел - сверху вниз;
- по простиранию - от дальнего фланга к устью вскрывающей штольни;
- вкрест простирания - от висячего бока к лежачему.
Основным направлением совершенствования технологии добычи руды является применение современного высокопроизводительного самоходного технологического оборудования, обладающего рядом преимуществ по сравнению с традиционным (рельсовым и переносным) [3]:
- сокращение продолжительности строительства горно-капитальных и подготовительно-нарезных выработок;
- высокая производительность труда;
- низкие затраты на содержание и ремонт выработок;
- сокращение численности персонала;
- повышение безопасности производства проходческих и очистных работ за счет ликвидации ручного труда;
- создание комфортных условий труда подземных рабочих на проходческих, очистных и транспортных работах.
Исходя из особенностей Квайсинского месторождения рекомендовано применение следующих систем разработки:
1. Подэтажно-камерная с последующим обрушением и выемкой запасов междублоковых целиков (МБЦ) и потолочин (ПЦ) для участков с устойчивыми рудой и вмещающими породами (рис. 2). Параметры системы разработки таковы: высота блока (высота этажа) 50 - 70 м, высота подэтажей 15 - 20 м, длина блока 55 м, ширина обусловлена средней мощностью рудного тела 3 м, мощность ПЦ 4 - 8 м, ширина МБЦ 6 - 10 м. Очистные блоки располагаются по простиранию рудных тел.
Выемка запасов блока производится в две стадии: на первой - вынимаются запасы камер, на второй - обрушаются МБЦ и ПЦ на открытое пространство камеры. Выпуск руды площадной при выемке камер из открытого пространства после обрушения целиков - под обрушенными породами. Отбитая руда выпускается через днище блока в погрузочные заезды. Погрузка и доставка руды из погрузочных заездов производится погрузо-доставочными машинами (ПДМ) типа Бапёу1к ЬН203 грузоподъемностью 3,5 т в автосамосвал БапсЫк ТН320 грузоподъемностью 20 т.
А-А
Ц
> > ю
Б-Б
¥
№ п/п Наименование выработок
1 Поставочный штрек
2 погрузочный заезд
3 венте бойка
4 вентиляционно-ходовой восстающий
5 заезд на подэтаж
6 буровой штрек
7 междублоковый целик (МБЦ)
8 потолочина
Рис. 2 - Подэтажно-камерная система разработки
2. Подэтажное обрушение с торцевым выпуском руды для участков с устойчивой рудой и неустойчивыми (трещиноватыми и склонными к вывалам) вмещающими породами (рис. 3). Параметры системы разработки таковы: высота блока 50 - 70 м, блок разбивается на подэтажи высотой 1 7 - 23 м, длина блока по простиранию рудного тела 55 м, ширина принимается равной средней мощности рудных тел 3 м. Очистные блоки располагаются по простиранию рудных тел.
Очистная выемка на подэтаже осуществляется путем послойной отбойки руды в зажиме на обрушенную породу зарядами восходящих вееров скважин диаметром 65 мм. Порядок отработки в подэтаже - сплошной от фланга блока к флангу. Выпуск руды осуществляется под обрушенными породами через торец буро-доставочной выработки. Погрузка и доставка руды осуществляется ПДМ типа Бапёу1к ЬН203 до рудоспуска, по
которому руда перепускается на откаточный горизонт, где при помощи вибрационной доставочно-погрузочной установки ВДПУ-4ТМ загружается в автосамосвал Sandvik TH
320. Доставка ПДМ на подэтажи осуществляется по наклонному съезду.
Основные показатели по разработанным и применяемым на руднике системам разработки приведены в табл. 2.
Т аб лица 2
ТЭП по системам разработки
Подэтажные штреки Подэтажное обрушение
с доставкой с доставкой с доставкой с доставкой са-
Показатели рельсовым оборудова- самоходным оборудова- рельсовым оборудова- моходным оборудованием
нием нием нием
Эксплуатационные запасы блока, т 27696 27696 27844 27844
Удельный объем ПНР, м3/1000 т 84,9 113,0 90,6 125,1
Выход руды с 1 м скважины, м3/м 1,7 1,7 1,5 1,5
Производительность труда на
процессах: - проходка, м3/ чел-смену - бурение, т/ чел-смену 2,8 164,2 6,1 164,2 2,8 144,9 6,1 144,9
- доставка, т/ чел-смену 70,5 267,0 72,3 267,0
Производительность труда забойных рабочих, т/ чел- 19,9 34,7 19,6 33,8
смену
Потери, % 6,0 6,0 10,0 10,0
Разубоживание, % 16,0 16,0 20,0 20,0
Таким образом, разработанные технические и организационные решения по вскрытию и очистной выемке запасов Квайсинского полиметаллического месторождения обеспечивают планомерное достижение рудником максимальной производственной мощности в 150 тыс. т руды в год и его ритмичную работу в течение 17 - 20 лет.
Литература
1. Дзайнуков А.Б. Обоснование необходимости создания Квайсинского горнопромышленного комплекса / А.Б. Дзайнуков, В.Г. Дзеранов, Б.Р. Кусов // Вестник Владикавказского научного центра. - 2010. - Т. 10. - № 1. - С. 43 - 53.
2. Голик В.И. Разработка обводненных нагорных месторождений / В. И. Голик // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 1999. - № 3. - С. 69 - 70.
3. Волков Ю.В. Основные направления развития геотехнологии и геотехники подземной разработки рудных месторождений / Ю.В. Волков, И.В. Соколов // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2007. - № 3. - С. 270 - 273.
