ПОЛЕЗНЫЕ СТАТЬИ

УДК 622. 271. 002. 237. 658. 512. 8

МЕТОДЫ УПРАВЛЕНИЯ ИНТЕНСИВНОСТЬЮ ГОРНЫХ РАБОТ ПРИ РАЗРАБОТКЕ ЖЕЛЕЗОРУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

Гдвришев С.Е., Бурмистров К.В.

Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова

В настоящее время на отечественных и зарубежных рынках минерального сырья наблюдается существенное колебание цен и спроса на продукцию горнодобывающих предприятий руд черных металлов. В условиях рыночной среды обеспечение адекватной реакции на изменение спроса на добываемую продукцию позволяет повысить эффективность разработки месторождения. При этом в настоящее время многие Российские предприятия не способны в полной мере обеспечить внутренний спрос на производимую продукцию, а доля российских рудодобывающих предприятий на мировом рынке не превышает 3%, при общем объеме от мировой добычи железной руды достигающем 18%. Гибкое изменение объемов добычи при изменении спроса на добываемую продукцию возможно за счет управления интенсивностью разработки карьера.

Существующие методики планирования горных работ не предусматривают изменение интенсивности горных работ в течение длительных периодов разработки месторождения. Изменение интенсивности горных работ может осуществляться при реконструкции карьера за счет наращивания производительности по руде и вскрыше. Недостатком существующего подхода является неизбежный рост капитальных и эксплуатационных затрат, связанный с приобретением дополнительных единиц горнотранспортного оборудования, увеличением объемов вскрышных работ, что не всегда является экономически целесообразным. Формирование карьерного пространства участками с различной интенсивностью ведения горных работ обеспечивает снижение затрат на разработку. Однако применение данного способа сдерживается отсутствием обоснованных методов управления интенсивностью разработки участков карьера при постоянной и изменяющейся производительности по руде.

При неизменной технологии разработки месторождения управление интенсивностью горных работ будет осуществляться путем изменения концентрации горных работ и оборудования в рабочей зоне карьера. Традиционно оценка интенсивности и концентрации горных работ производилась на основе отдельных не взаимосвязанных показателей. Значения данных показателей имеют существенные колебания в период эксплуатации месторождения, при этом общая интенсивность ведения горных работ изменяется незначительно. Для оценки влияния на интенсивность разработки изменений концентрации горных работ и оборудования в рабочей зоне предложено использовать комплекс показателей, приведенный к единой величине -активной части рабочей зоны.

Анализ эксплуатации карьеров с использованием разработанного комплекса показателей, позволил установить, что значения показателя концентрации горных работ, обусловленные способом формирования рабочей зоны, изменяются в диапазоне от 0,4 до 1,0. Максимальное значение соответствует равномерному способу формирования рабочей зоны, а минимальное - формированию рабочей зоны дискретной по фронту и высоте. Для оценки влияния концентрации оборудования на интенсивность ведения горных работ при различных способах формирования рабочей зоны были проведены исследования на условной геометрической модели участка карьера. На основе обобщения параметров рудных карьеров была принята модель округлая в плане диаметром по верху 1000м, с высотой рабочей зоны равной 100м.

Проведенные исследования позволили установить значения предельной концентрации оборудования в рабочей зоне. Увеличение количества оборудования свыше этого значения концентрации приводит к снижению интенсивности горных работ. Большие значения интенсивности горных работ достигаются при дискретных способах формирования рабочей зоны. Таким образом, при формировании рабочей зоны дискретной по фронту и высоте максимальное значение интенсивности горных работ превышает максимальное значение интенсивности разработки при непрерывном способе формирования рабочей зоны более чем в 2 раза . Это обусловлено снижением одновременно вовлекаемой в разработку площади рабочей зоны.

В ходе результате анализа опыта эксплуатации карьеров в работе были выделены работы ограничивающие наращивание интенсивности горных работ на участках карьера: возрастающие объемы работ по заоткоске борта карьера, при постановке его в нерабочее положение; снижение производительности экскаваторов в добычной зоне (при осуществлении селективной выемки п.и., и при подготовке новых горизонтов) и увеличение влияния горных работ на смежных горизонтах при увеличении концентрации оборудования в рабочей зоне. Предложенные способы производства ограничивающих интенсификацию работ предусматривают:

- применение на подготовке новых горизонтов комплексов оборудования обеспечивающих необходимую скорость понижения горных работ;

- способы производства работ по заоткоске борта карьера при постановке в нерабочее положение в зависимости от интенсивности горных работ и применяемых способов формирования рабочей зоны участков карьера;

- детализированное планирование горных работ, позволяющее учитывать влияние горных работ на смежных блоках и планировать горные работы таким образом, чтобы свети данное влияние к минимуму.

Выявление и учет ограничивающих работ позволит обоснованно распределять комплексы горного оборудования в рабочей зоне и обеспечить необходимую интенсивность горных работ.

На основе обобщения проведенных исследований предложен комплекс методов управления интенсивностью горных работ, включающий технологический, технический и организационный методы (табл. 2).

Таблица 1. Методы управления интенсивностью горных работ

Применение методов управления интенсивностью горных работ на участках карьера будет различным, в зависимости от продолжительности периода интенсификации разработки.

В работе выделено 3 периода интенсификации горных работ: долговременный, продолжительный и краткосрочный, которые имеют различные причины возникновения и сроки реализации. Увеличение концентрации горных работ и оборудования для данных способов осуществляется: при долговременной интенсификации - путем увеличения количества оборудования при неизменном способе формирования рабочей зоны; для продолжительной интенсификации путем применения способа формирования рабочей зоны с повышенной дискретностью и распределения горно-транспортного оборудования по участкам карьера; при краткосрочной интенсификации путем концентрации горных работ в добычной зоне и распределением оборудования во вскрышной и добычной зонах участков карьера.

При интенсификации горных работ на участках возрастают удельные текущие затраты на разработку месторождения, вызванные ускоренной заоткоской борта и частичной заменой технологического оборудования. Увеличение угла наклона бортов карьера в конечном положении является одним из наиболее радикальных путей минимизации общих затрат на разработку месторождения открытым способом, так как в общей структуре затрат на разработку месторождения они составляют существенную величину 35-60%. С этой целью предлагается ставить борт на участке карьера во временно устойчивое положение. Экономический эффект при этом зависит от высоты временно устойчивого борта и величины приращения угла нерабочего борта. В работе обосновано применение временной устойчивости нерабочих бортов участков карьера как способ поэтапного снижения эксплуатационных затрат при интенсификации горных работ.

На первом этапе осуществляется снижение объемов извлекаемых вскрышных пород за счет увеличения угла нерабочего борта на участке карьера. Борт карьера при этом ставится во временно устойчивое положение с коэффициентом запаса устойчивости равным 1,1-1,2, таким образом, обеспечивается устойчивость борта карьера на период 5-10 лет.

На втором этапе снижение затрат на транспортирование вскрышных пород осуществляется за счет формирования в отработанном пространстве внутреннего отвала вскрышных пород, приведенное расстояние транспортирования вскрыши снижается до 2-5 раз по сравнению с транспортированием во внешние отвалы. При этом происходит восстановление запаса прочности массива обеспечивающего долговременную устойчивость.

Реализация данной методики была предложена к применению на карьере Малый Куйбас рудника ОАО «ММК». Концентрация большей части оборудования в Южной части карьера позволит повысить интенсивность горных работ более чем в 1,5 раза и соответственно увеличить объемы добываемой на Южном участке руды с 1,1 до 1,8 млн.т/год и довести общие объем добычи руды по карьеру до 2,5 млн.т/год. Интенсивная разработка Южного участка карьера позволит снизить объем вскрышных работ на 11,3 млн. м 3 при увеличении угла нерабочего борта карьера до 10°. Максимальный объем внутреннего отвала в отработанной части карьера достигнет 11 млн.м 3, при этом приведенное расстояние транспортирования вскрыши снижается в 2,5 раза. Экономический эффект от реализации методики на карьере «МК» составит 365,7 млн. руб. за четырнадцатилетний период.