Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Обоснование рациональной интенсивности добычи руды в переходной зоне от открытых к подземным горным работам
ВАК РФ 25.00.21, Теоретические основы проектирования горно-технических систем

Автореферат диссертации по теме "Обоснование рациональной интенсивности добычи руды в переходной зоне от открытых к подземным горным работам"

На правах рукописи

ВЛАСОВ СТАНИСЛАВ ИГОРЕВИЧ

ОБОСНОВАНИЕ РАЦИОНАЛЬНОЙ ИНТЕНСИВНОСТИ

ДОБЫЧИ РУДЫ В ПЕРЕХОДНОЙ ЗОНЕ ОТ ОТКРЫТЫХ К ПОДЗЕМНЫМ ГОРНЫМ РАБОТАМ

(применительно к месторождениям медио-колчеданных руд)

Специальность 25.00.21 - Теоретические основы проектирования горнотехнических систем

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Магнитогорск

2006

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический

университет им. Г.И.Носова».

Научный руководитель:

член.-кор. РАН,

доктор технических наук, профессор Каплунов Давид Родионович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Волков Юрий Владимирович

кандидат технических наук Сараскнн Александр Викторович

Ведущая организация: ОАО «Александринская горнорудная компания».

Защита диссертации состоится 28 декабря 2006 г. в 11м часов на заседании диссертационного совета Д 212.111.02 при ГОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И.Носова» по адресу: 455000, Челябинская область, г. Магнитогорск, пр. Ленина, д. 38, малый актовый зал. Факс: (3519) 23-57-60,29-84-26.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И.Носова».

Автореферат разослан «27» ноября 2006 г.

Учёный секретарь диссертационного совета

кандидат технических наук

О. Б. Горлова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы

Развитие комбинированного способа разработки месторождений сдерживается недостаточной взаимосвязью технологических решений по открытым и подземным горным работам. В результате переход предприятия при последовательной открыто-подземной разработке к подземным горным работам сопряжен с разрывом в добыче руды, консервацией части запасов, снижением производственной мощности и технико-экономических показателей рудника.

Принятые и широко апробированные в практике горных работ методики обоснования производственной мощности предприятия и выбора рациональных комплексов механизации открытых и подземных технологий не учитывают специфики отработки запасов переходной зоны от открытых горных работ к подземным, что приводит к нерациональному использованию имеющегося на руднике оборудования, а также к снижению интенсивности и качества извлечения рудной массы, особенно системами разработки с массовым выпуском руды. Изыскание горнотехнических решений, направленных на обоснование при проектировании комбинированной геотехнологии рациональной интенсивности добычи руды в переходной зоне с учетом возможностей современных высокопроизводительных комплексов механизации и рациональных способов управления качеством рудной массы» представляет весьма актуальную задачу.

Целью работы является обоснование рациональной интенсивности добычи руды в переходной зоне от открытых горных работ к подземным с учетом специфики горно-геологических и горнотехнических условий освоения месторождения комбинированной геотехнологией.

Идея работы. Обеспечение определенной компенсации выбывающей мощности карьера в переходный период к подземным горным работам возможно путем отработки открыто-подземного яруса увеличенной высоты комбинированной геотехнологией, предусматривающей применение комплекса оборудования открытых и подземных работ в сочетании со специальными средствами добычи разубоженных руд.

Основные задачи исследований:

1. Обобщение технологических решений по отработке запасов переходной зоны от открытых горных работ к подземным и методик обоснования производственной мощности рудника с учетом принятых средств комплексной механизации горных работ и способов управления качеством рудопотоков.

2. Классификация факторов, обусловливающих выбор производственной мощности рудника при проектировании комбинированной геотехнологии, и систематизация схем комплексной механизации горных работ.

3. Исследование закономерностей влияния основных горногеологических и горнотехнических факторов на технико-экономические показатели и производственную мощность рудника в переходной зоне от открытых горных работ к подземным.

4. Определение понятия и разработка исследовательской модели установления рациональной производственной мощности рудника в переходный период к подземным работам с учетом особенностей комплексной механизации горных работ при выемке запасов переходной зоны.

5. Разработка методики выбора производственной мощности рудника, средств механизации горных работ в переходной зоне и технологических рекомендаций по освоению месторождения Юбилейное.

Методы исследования включают анализ и обобщение отечественного и зарубежного опыта разработки и проектирования горнотехнических систем и средств комплексной механизации при комбинированной разработке рудных месторождений, физическое и экономико-математическое моделирование, системный анализ и статистическую обработку результатов исследований.

Защищаемые положения:

1. При освоении месторождений комбинированным способом восполнение выбывающих мощностей карьера в переходный период может быть обеспечено разработкой запасов переходной зоны технологиями, основанными на рациональном сочетании процессов и оборудования открытых и подземных работ, а также специальных средств добычи разубоженных руд, выбор параметров которых зависит от мощности и угла

' падения рудной залежи в основании карьера, крепости руды и высоты открыто-подземного яруса.

2. При последовательной открыто-подземной разработке рудных месторождений рациональная интенсивность выемки переходной зоны определяется исходя из сопоставления в ходе оптимизационных расчетов с

{учетом изменения доходности предприятия, периода ее отработки при максимально возможном понижении горных работ и требуемого срока ввода в эксплуатацию подземного рудника.

3. Рациональная интенсивность выемки руд в переходной зоне, как параметр комбинированной геотехнологии, направленный на восполнение убывающей производительности карьера при сохранении доходности предприятия, на медно-колчеданных месторождениях малой мощности (10-35м) обеспечивается применением на очистных работах переносного бурового оборудования и доставкой руды силой взрыва; средней мощности (35-75 м) - комбинацией карьерных и шахтных буровых станков и погрузочно-доставочных машин подземного исполнения; крупных (75-150 м) — мощных карьерных и шахтных буровых станков, вибровыпуска с последующей сепарацией рудопотока и выщелачиванием отсева сепарации.

Научная новизна

1. Рациональная интенсивность выемки руды в переходной зоне -параметр комбинированной геотехнологии, обеспечивающий такое восполнение выбывающей мощности карьера при переходе к подземным работам, при котором сохраняется доходность предприятия.

2. Функциональные зависимости показателя интенсивности горных работ в переходной зоне от высоты открыто-подземного яруса, крепости руды, мощности и угла падения рудной залежи в основании карьера для типовых комплексов механизации комбинированной геотехнологии.

3. Методика определения рациональной интенсивности отработки переходной зоны, основанная на учете максимально возможного понижения горных работ, периода строительства подземного рудника и динамики показателей доходности предприятия при последовательной открыто-подземной разработке.

Достоверность научных положений, выводов и результатов обеспечивается представительностью исходных данных, статистической оценкой и сходимостью результатов, полученных различными методами.

Практическая значимость работы состоит в разработке методики обоснования интенсивности добычи руды в переходной зоне от открытых работ к подземным, обеспеченной рациональными комплексами механизации горных работ и способами управления качеством рудопотоков в конкретных горно-геологических и горнотехнических условиях.

Реализация рекомендаций. Основные положения диссертации были использованы при рабочем проектировании технологии отработки переходной зоны на Учалинском месторождении и приняты при разработке технологических решений для отработки переходной зоны месторождения Юбилейное.

Личный вклад автора. Все исследования и основные технические решения по разработке методики обоснования интенсивности добычи руды в переходной зоне и выбору рациональных комплексов механизации горных работ, включая процессы управления качеством рудбпотоков, адаптированные к конкретным горнотехническим условиям освоения месторождений комбинированным способом, выполнены лично автором.

Публикации. Материалы диссертации опубликованы в 8 печатных

работах.

Работа выполнена в рамках Программы фундаментальных исследований Отделения наук о Земле РАН «Техногенное преобразование недр Земли: развитие теоретических основ эффективного использования и сохранения георесурсов» и при поддержке РФФИ (гранты 06-05-64541 и НШ-6523.2006.5).

Апробация работы. Результаты работы докладывались на Международном научном симпозиуме «Неделя горняка» (Москва, 2002); на Международном совещании «Плаксинские чтения-2002» (Москва, 2002); на научно-практической конференции «Молодежь и наука в 3-е тысячелетие»

(Красноярск, 2002); на Международных научно-технических конференциях: «Комбинированная геотехнология: проектирование и геомеханические основы» (Магнитогорск, 2001, 2002); «Комбинированная геотехнология: развитие способов добычи и безопасность горных работ» (Магнитогорск, 2004); «Комбинированная геотехнология: Масштабы и перспективы применения» (Магнитогорск - Учалы, 2005); на ежегодных научно-технических конференциях МГТУ им. Г.И.Носова (Магнитогорск, 20022005); на технических конференциях Учалинского ГОКа.

Объем и структура .работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, библиографического списка из 101 наименования и содержит 155 с. текста, 52 рисунка, 32 таблицы.

Автор выражает благодарность научному руководителю - чл.-кор. РАН Д.Р. Каплунову за руководство над диссертацией, проф., д-рам техн. наук М.В. Рыльниковой и В.Н. Калмыкову за ценные консультации, а также сотрудникам кафедры ПРМПИ МГТУ им. Г.И. Носова и специалистам Учалинского горно-обогатительного комбината за помощь при проведении исследований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Комплексная разработка месторождений открыто-подземным способом с созданием трех ярусов (открытого, открыто-подземного и подземного), предложенная проф. В.И. Терентьевым и развитая научными шкалами академиков М.И, Агошкова и К.Н. Трубецкого в НПКОН РАН, в наибольшей мере реализует преимущества технологического комбинирования. Установленные возможности и преимущества комбинированной разработки запасов месторождения позволяют за счет рационального сочетания процессов и оборудования открытых и подземных горных работ, а также сокращения затрат на процессы управления состоянием массива при выемке запасов открыто-подземного яруса снизить эксплуатационные и капитальные затраты на отработку переходной зоны. Показано, что одним из основных геотехнологических преимуществ разработки переходной зоны является возможность существенного повышения интенсивности добычи руды.

Исследованию производительности рудника и интенсивности горных работ посвящены труды известных ученых М.И, Агошкова, Д.Р. Кашгунова, В.Р. Именитова, В.А. Шестакова, В.А. Симакова, П.И. Городецкого, Н.С. Демина и других. При этом вопросам - обоснования интенсивности отработки переходной зоны, основная часть запасов которой сосредоточена в открыто-подземном ярусе (ОПЯ) и ограничена его высотой, определяемой геомеханическими условиями и техническими возможностями применяемого оборудования различных способов добычи, не уделено достаточного внимания. Между тем, интенсивность горных работ оказывает определяющее влияние на экономические показатели функционирования горнотехнической системы комбинированной геотехнологии. Поэтому установление

рациональных значений показателей интенсивности отработки открыто-подземного яруса необходимо для обеспечения устойчивой работы горного предприятия в период перехода на подземный способ разработки без разрыва в добыче руды.

Для обоснования рациональной интенсивности отработки запасов переходной зоны разработаны типовые комплексы механизации очистных работ, основанные на сочетании карьерного и шахтного горнотранспортного оборудования применительно к пяти основным видам трехъярусных горнотехнических систем. Многообразие горно-геологических и горнотехнических условий разработки месторождений комбинированным способом определяет многовариантность технологических схем отработки запасов переходных зон и соответствующих им комплексов механизации горных работ (рис. 1).

В типовой трехъярусной горнотехнической системе с доставкой руды в переходной зоне силой взрыва обуривание запасов производится переносным буровым оборудованием. Доставка рудной массы осуществляется по подземным выработкам самоходной техникой (рис. 1, а).

Для типовой трехъярусной горнотехнической системы с открытым очистным пространством в открыто-подземном ярусе при применении на нижележащих горизонтах систем разработки с обрушением руды схема комплексной механизации горных работ в переходкой зоне предусматривает комбинацию карьерного и шахтного бурового оборудования с массовым выпуском взорванной рудной массы и последующей доставкой и транспортированием рудной массы самоходной техникой по подземным горным выработкам (рис. 1, б).

Комплекс механизации горных работ в горнотехнической системе, представленной на рисунке 1, в, предполагает использование на буровых работах высокопроизводительного карьерного и шахтного самоходного оборудования. При массовом выпуске руды применяются виброустановкн с погрузкой рудной массы в железнодорожный транспорт.

На основе анализа и обобщения применяемого оборудования разработана типовая схема комплексной механизации горных работ при отработке открыто-подземного яруса {рис. 2), базирующаяся на сочетании бурового, погрузочно-досгавочного, транспортного оборудования карьерного и шахтного типа, специальных средств добычи разу боже иных руд -радиометрических сепараторов и средств механизации работ по кучному выщелачиванию отходов сепарации. Необходимость применения последней связана с высоким разубожнванием рудной массы при выпуске в прибортовой зоне в условиях отработки открыто-подземного яруса с предельной по устойчиво сто высотой откоса.

Исследования влияния на производительность рудника в переходной зоне горно-геологических условий месторождений, высоты ОПЯ и применяемых средств механизации горных работ производились путем экономико-математического моделирования условий комбинированной

геотехнологии с варьированием технологических схем и комплексов механизации горных работ в переходной зоне и оценкой показателей функционирования горнотехнической системы.

Рис. 1. Трехъярусная горнотехническая система с открытым очистным пространством в переходной юне и соответствующий ей комплекс механизации горных работ: а - дня отработки мсстороаедсний малой мощности; б -средней; а- крупных

Средства механизации применяемые на:

Рис. 2. Типовая схема комплексной механизации отработки открыто-подземного яруса в трехъярусных горнотехнических системах

Аппроксимацией результатов моделирования определены функциональные зависимости интенсивности горных работ в переходной зоне от мощности и угла падения рудной залежи в основании карьера, крепости руды и высоты открыто-подземного яруса {рис. 3). Установлено, что наибольшее влияние на интенсивность отработки переходной зоны оказывает высота открыто-подземного яруса. Зависимость производительности от высоты ОПЯ прямолинейная. Рост высоты ОПЯ на каждые 10 м влечет увеличение интенсивности горных работ в переходной зоне на 11 %. Поэтому отработку запасов переходной зоны необходимо вести при максимально допустимой высоте открыто-подземного яруса, предельное значение которой ограничено устойчиво стью отко с а.

Применение специальных средств добычи разубоженных руд в прибортовой зоне позволяет вести работы при высоте ОПЯ, максимальное значение которой определено по условию предельного равновесия решением объемной задачи упругого деформирования массива (1). Отсутствие в очистном пространстве открыто-подземного яруса людей и оборудования и применение специальных средств добычи разубоженных руд позволяет вести работы в переходной зоне при коэффициенте запаса устойчивости откоса ОПЯ (К „), равном 1.

^=—^•0,998^.0,97" > (1)

& ЗУ

где Н^ц - высота открыто-подземного яруса, м; К ад - коэффициент запаса устойчивости; С - сцепление руды и пород в массиве, МПа; а« - угол откоса борта карьера, град; Н, - глубина карьера, м.

Мощность рудной залежи является параметром, определяющим выбор рациональных параметров технологических схем и комплексов механизации горных работ в переходной зоне. Увеличение мощности залежи в основании карьера приводит к прямо пропорциональному росту интенсивности отработки переходной зоны. Влияние крепости руды и угла наклона залежи на производительность менее значимо, причем зависимость от крепости обратно пропорциональная, а от угла наклона рудного тела -нелинейная. Так, в диапазоне значений угла падения рудных залежей 0 - 30° и 70 - 90° изменение интенсивности незначительно. При выемке наклонных залежей с углом падения от 40 до 55е значительное снижение производительности рудника обусловлено уменьшением поперечного сечения открыто-подземного яруса и высоты открыто-подземного яруса ввиду повышенного разубоживания руды (рис. 3,6).

С*1Я.М

Рис. 3. Влияние на интенсивность горных работ в переходной зоне мощности рудного тела (а), угла падения рудной залежи (б), крепости руды (в) и высоты открыто-пешем ного яруса (г)

Эмпирическая зависимость максимальной по горным возможностям интенсивности горных работ в переходной зоне Л „„ для медно-колчеданных месторождений с малой мощностью рудной залежи в переходной зоне (10-35 м) имеет вид:

=32* 1,027"™ * 1,027" * 1,008е *0,98',(Л1 = 0,98); (2)

средней мощностью (35-75 м):

^ = 32*1,018^ Ч01У 4007е =0,98); (3)

крупных (75-150 м):

=32*1,015"«" ♦1,015м *1,005" *0,98/,(Д1 =0,98), (4)

где А" „,,„, А*7 ,„„,, А4* „их- максимальная производительность открыто-подземного яруса на месторождениях малой, средней и крупной мощности в переходной зоне, тыс. т/год; Н0[1, - высота открьгто-подземного яруса, м; ni -мощность рудного тела, м; а - угол падения залежи, 1рад; f-крепость руды.

Оценка изменения технико-экономических показателей функционирования горнотехнической системы комбинированной геотехнологии с расчетом интенсивности горных работ, себестоимости добычи, чистого дисконтированного дохода и индекса доходности в зависимости от сочетания применяемого в переходной зоне горнотранспортного оборудования показала, что в зависимости от горнотехнических условий разработки наилучшие показатели добычи способны обеспечить определенные комплексы механизации. Причем выбор схемы механизации горных работ по критерию максимальной интенсивности отработки переходной зоны и по критерию чистого дисконтированного дохода обеспечивает сопоставимость результатов. Это позволяет на начальной стадии проектирования комбинированной геотехнологии производить выбор предпочтительного варианта схемы механизации работ в переходной зоне по критерию максимальной интенсивности работ .в открыто-подземном ярусе с предельной по устойчивости высотой уступа (рис.4).

Результаты геотехнологического моделирования позволили определить предпочтительные комплексы механизации горных' работ в переходной зоне для типовых горнотехнических систем комбинированной разработки маломощных, средних по мощности и мощных месторождений медно-колчеданных руд.

При разработке медно-колчеданных месторождений малой мощности (10-35 м) с максимально допустимой по устойчивости высотой переходной зоны 100 м предпочтительный комплекс механизации предусматривает обуривание горного массива из подземных выработок, доставку руды силой взрыва с последующей её транспортировкой погрузочно-доставочными машинами до рудоспуска.

Разработка медно-колчеданных месторождений средней мощности (35-75 м) при предельной высоте открыто-подземного яруса 140 м в трехъярусной горнотехнической системе с обрушением руды и площадным

выпуском целесообразна с применением карьерного и шахтного бурового оборудования и самоходных погрузочно-доставочных машин, транспортирующих горную массу до рудоспуска, а б

60 ВО ТЕК) 120 1*0 160 Bbicvrp ОПЯ, м

Ж Э0 40 ее «« П Ю Ю 109 но

висит» ОПЯ, м

И "0 130 висота ОПЯ, м

50 60 70 «0 Вькеп ОПЯ м

Типовые комплексы механизации робот: 1-е доставкой руды ПДМ до рудоспуска; 1 -с погр узкой в шахтные автосамосвалы и транспортированием до шахтного подъема; 3 - с погрузкой в шахтные самоходные вагоны; 4-е погрузкой в шахтные авгосамосвалы и транспортированием в карьер; 5 - с скреперной погрузкой в самоходные вагоны; б - с доставкой скр епером до рудоспуска; 7 -с вибровыпуском в железнодорожный транспорт;

* - с использованием средств погрузки и транспорта открытых горных работ

Рис. 4. Зависимость интенсивности отработки открыто-подземного яруса от его высоты при типовых комплексах механизации горных работ (1 5) в трехъярусных горнотехнических системах; а - с обрушением руды и площадным выпуском; б - с единым открытым очистным пространством н доставкой руды силой взрыва; в - с открытым очистным пространством в переходной зоне н закладкой на подземном руднике; г - с закладкой на подземном руднике и последующей отработкой прибортовых запасов взрыванием вееров скважин; д - с отработкой горизонтальными слоями с закладкой в переходной зоне и на подзем ном руднике

Отработка переходной зоны мощных залежей (75-150 м) трехъярусной горнотехнической системой с открытым очистным пространством в переходной зоне и закладкой выработанного пространства на подземном руднике при максимально допустимой по геомеханическим

факторам высоте ОПЯ 160 м предпочтительна при более сложной схеме комплексной механизации работ, Обуривание горного массива предусматривается высокопроизводительными шахтными и карьерными буровыми станками с последующим массовым вибровьшусшм взорванной рудной массы. Доставка ее на поверхность предпочтительна подземным железнодорожным транспортом, обеспечивающим максимальную производительность горнотранспортного комплекса. Следует отметить, что большая часть рудной массы, выпускаемой из открыто-подземного яруса, ввиду отсутствия налегающих пустых пород, характеризуется высокими показателями качества извлечения. В приконтактной зоне при выпуске к руде примешиваются вмещающие породы, объем которых определяется исходя из параметров призмы возможного сдвижения. В соответствии с параметрами переходной зоны и физико-механическими характеристиками руды и вмещающих пород рассчитаны объемы и показатели разубожнвання рудной массы в приконтактной зоне для типовых вариантов горнотехнических систем применительно кразличным горно-геологическим условиям.

Для снижения негативного влияния разубожнвання и обеспечения полноты извлечения полезных ископаемых предложено рудную массу с повышенным объемом примешенных пустых пород направлять на радиометрическую сепарацию. Опыт работы Учал и некого рудника по эксплуатации комплексов радиометрической сепарации показал, что данный процесс обеспечивает эффективное разделение рудной массы на кондиционную руду (концентрат сепарации) и породу (хвосты) (см. таблицу). Побочным продуктом сепарации с достаточно высоким содержанием полезных компонентов является отсев.

Результаты опытно-лромышленыык испытаний комплексов радиометрической сепарации на Учал и иском руднике ОАО «Учалинский ГОК»

Я ШП1 Дга отбор* ИСШДЯМРТД! Otees Кшщешри- Хмсш

Обмн, I Си % Ze. к * % Оби* I e* % 2a % * % Сбьсм. I 6l % и * & W Обмк I c, % 2n ti i «

I 1 ■ ■ ■ 4 Í i 4 i » ■i 11 ll li 14 " li" 1¿ ll li

jri^1 тог ÍM.'IÍÍIM "ИМ' № Lti lt,¡ ""Sí"' W № ü.fl Ш Ц1 4¡Ó W

ГГ54 24.11.03. 1 JrJn1 tea Í6.I ' й U l.-Í! JJ.Ó ш i.il Ü4 41,1 tó 1 iU M i.¡

toi idildi Ué 1.4¡ Ji,( й № i!,ti 1 1(0 Í74 40.1 "Ti ' Ы tiJ W

mt 37.ll.tOJ Ю1 Ш 173 Ш w Ш 1.16 34,3 «i 1« 171 39,4 » Mi 11,i

aii.ii i,Ü Ш 1Я MI MJ ~3W Mi itó «y "ÜT" iU Ó,4Í

W.1ÍW " Ш iú.S üí Ш Ji.í "Ш- i.» Ш ~~Ш Ui i» IU

Ш tóiiói' 120 l,M Í8,Í t» I.OÍ I.4Í iti ы UJ i« 4Í.i So tM a» M

■щ— 05.11.03. -liü Ó.Ü I.W Ш Mi til Ш Ы lil Ш so fcll 14J

mi (ГШ и ¡¡0 ЦП 18,9 M <L» <L75 34Л so 131 117 40,S ftM ii) iU

)7б6 óíilóJ. Jlú idí Líí Ш и LÍl iú.i So 1)! 4.Í0 ЭТ.1 Ш H3ú Mo Í4

97(7 ¡1.1101 570 Ш L7I 3M 160 IB Ш J3J 200 1.» Í4Í 4» 2ID aso

Í769 14. ИИ зи гм «l 31.6 1M I» 3Í),Í "l4d 1.» l*í 40,0 "lít" 434 Hi) ü.i

т liiiti Ш 1f4l iV —i II U* 1.« y i,« Üi 4Í,i "IM" lid 11,*

Ипми ЯЮ HS7 1.» JM iso 0,85 1.45 soÍ 1ИО 1J8 ÍJ7 «J uso 0« IMS UA

Для вовлечения в промышленную эксплуатацию отсева сепарации были проведены лабораторные исследования выщелачивания из него

полезных компонентов в перколяционном режиме. Установлено, что большая часть полезных компонентов содержится в классе +3 мм. Показатели извлечения меда и цинка в продуктивный раствор из этой фракции, достигнутые за период выщелачивания 60 сут, свидетельствуют о технологической возможности применения данного процесса для комплексного извлечения металлов из добываемого сырья (рис. 3).

ю ю зо « зо а та

^ониожпшака пшгянт шил, сут

Рис. 5. Динамика выщелачивания ценных компонентов из отходов радиометрической сепарации

С учетом необходимости включения в технологический цикл добычи руды в переходной зоне процессов управления качеством рудной массы разработана технологическая схема формирования и движения руцопотоков, предусматривающая раздельную выдачу из приконтактной зоны руцы с повышенным разу б оживанием для радиометрической сортировки и выщелачивания отсева (рис. 6).

----£—>-

~Ш—[>

тищргшт мрйея

хжж ¡щюйюЩ',

Рнс. б. Схема формирования и движения руцопотоков при отработке переходной зоны; 1 - отвал пустых пород из карьера; 2 - шахтный подъем; 3 - временный склад руд с повышенным разубоживаннсм; 4 • комплекс радиометрической сепарации; 5 - руда на контакте с вмещающими породами; 6,7 — поток, соответственно с нормативным и повышенным разубоживанисм руяы; 3 -контур открыто-подзем нога яруса

Анализ динамики финансовых потоков (рис. 7) при комбинированной разработке маломощных, средней мощности и мощных месторождений свидетельствует, что при максимальной интенсивности отработки переходной зоны возможно снижение доходности в период отработки переходной зоны и строительства подземного рудника ввиду разрыва в добыче руды. Результаты геотехнологического моделирования доказывают необходимость обоснования рациональной интенсивности освоения запасов переходной зоны, обеспечивающей такое восполнение выбывающей мощности карьера при переходе к подземным горным работам, при котором сохраняется доходность горного предприятия.

Период разработки месторождения, лет

Рис. 7. Динамика финансовых потоков при отработке переходной зоны с максимальной (6) н рациональной интенсивностью (а) при комбинированной разработке маломощных (I), средней мощности (2) и мощных месторождений (3)

При последовательной открыто-подземной разработке рудных месторождений рациональная интенсивность выемки переходной зоны определяется исходя из сопоставления в ходе оптимизационных расчетов, с учетом изменения доходности предприятия, периода ее отработки при максимально возможном понижении горных работ и требуемого срока ввода в эксплуатацию подземного рудника. Для определения рациональной интенсивности отработки переходной зоны при проектировании комбинированной геотехнологии разработана методика, алгоритм которой представлен на рис. 8.

Методика определения рациональной интенсивности отработки переходной зоны основана на учете максимально возможного понижения горных работ, периода строительства подземного рудника и динамики показателей доходности предприятия при последовательной открыто-подземной разработке. Предложенная методика была использована при обосновании параметров технологической схемы и комплекса механизации для отработки переходной зоны медно-колчеданного месторождения Юбилейное (рис. 9).

Определение условий технологических схем и комплексов механизации работ в переходной зоне

Рис. 8. Алгоритм определения рациональной интенсивности освоения запасов переходной зоны

- наклонный съезд; 5 - открыто-подземный ярус

Реализация технологической схемы с применением при отработке открыто-подземного яруса механизированного комплекса, предусматривающего обуривание массива из карьера и шахтных выработок с вибровыпуском взорванной рудной массы и погрузкой в железнодорожный транспорт, обеспечивает увеличение совокупного дохода при освоении месторождения на 1,85 млрд руб. (в ценах 2005 г.). Производительность рудника в переходной зоне -1,4 млн тонн руды в год.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации дано новое решение актуальной научно-практической задачи — разработана методика обоснования рациональной интенсивности отработки переходной зоны от открытых горных работ к подземным с учетом специфики горно-геологических и горнотехнических условий комбинированной разработки медно-колчеданных месторождений, позволяющая произвести выбор приоритетной схемы комплексной механизации горных работ в открыто-подземном ярусе.

Основные результаты исследований заключаются в следующем:

1. Произведена систематизация комплексов механизации горных работ в переходной зоне на основе сочетания карьерного, шахтного оборудования и специальных средств добычи руд с повышенным разубоживанием применительно к типовым горнотехническим системам комбинированной геотехнологии с оценкой технико-экономических показателей очистных работ в открыто-подземном ярусе.

2. Установлены функциональные зависимости показателей интенсивности отработки переходной зоны* от высоты открыто- подземного яруса * и мощности рудного тела (зависимости прямолинейные), крепости руды

(линейная обратно пропорциональная) и угла падения рудной залежи (степенная). Показано, что наибольшее влияние на интенсивность работ в открыто-подземном ярусе оказывает его высота, предельное значение которой, определенное решением объемной задачи упругого деформирования массива, для медно-колчеданных месторождений малой мощности составляет 100 м, средней - 140 м, крупных - 160 м. Увеличение высоты на каждые 10 м влечет рост производительности механизированного комплекса в переходной зоне на И %.

3. Экономическое сравнение вариантов механизации горных работ в переходной зоне по производительности и чистому дисконтированному доходу показало сопоставимый результат. В соответствии с этим предложено производить выбор предпочтительного варианта комплекса механизации горных работ по критерию максимальной интенсивности отработки открыто-подземного яруса.

4. Установлено, что на выбор средств механизации добычных работ в переходной зоне наибольшее влияние оказывает мощность рудной залежи в основании карьера. При комбинированной разработке медно-колчеданных месторождений малой мощности (10-35 м) предпочтительна горнотехническая система с доставкой руды силой взрыва при бурении из подземных выработок и транспортированием погрузочно-доставочным и машинами. При разработке месторождений средней мощности (35-75 м) трехъярусной горнотехнической системой с обрушением руды и площадным выпуском целесообразно применение карьерного и самоходного шахтного бурового оборудования, а также погрузочно-доставочных машин. При отработке переходной зоны мощных месторождений (75-150- м) трехъярусной горнотехнической системой с открытым очистным пространством в переходной зоне и закладкой выработанного пространства на подземном руднике для обуривания массива рекомендуется применять высокопроизводительные шахтные и карьерные станки, на выпуске рудной массы - виброустановки, для доставки - подземный железнодорожный транспорт.

5. Предложено для обеспечения полноты и качества извлечения руды на контакте с вмещающими породами применять специальные средства добычи разубоженных руд - радиометрические сепараторы с последующим кучным выщелачиванием обедненной фракции. Показано, что при отсеве на грохоте фракции ~ 3 мм с низким содержанием полезных компонентов, в массиве фракции + 3 мм обеспечивается достаточная для выщелачивания фильтрация раствора с переходом в него широкого спектра ценных компонентов: меди, цинка, селена, теллура, таллия и других редких элементов. Разработана технологическая схема формирования и движения рудопотоков, предусматривающая управление качеством рудной массы в типовых горнотехнических системах с применением горнотранспортного оборудования открытых и подземных работ, а также специальных средств добычи разубоженных руд.

6. Доказано, что с учетом специфики горных работ в открыто-подземном ярусе и ограничения его запасов предельно допустимой высотой, рациональная интенсивность выемки руды в переходной зоне - это параметр комбинированной геотехнологии, обеспечивающий такое восполнение выбывающей мощности карьера при переходе к подземным работам, при котором сохраняется доходность предприятия.

7. Разработана методика определения рациональной интенсивности горных работ в переходной зоне, основанная на выборе технологической схемы и рационального комплекса механизации добычных работ, обеспечивающих переход с открытых на подземные горные работы без разрыва в добыче руды с сохранением индекса доходности функционирования горнотехнической системы в переходный период. Установление рациональной интенсивности отработки переходной зоны при последовательном переходе с открытой на подземную разработку рудных месторождений производится путем сопоставления максимально возможного понижения горных работ и периода завершения строительства подземного рудника при условии сохранения индекса доходности предприятия. Использование предложенной методики для условий медно-колчеданного месторождения Юбилейное позволило определить предпочтительный вариант отработки переходной зоны с применением при отработке открыто-подземного яруса механизированного комплекса, предусматривающего обуривание массива из карьера и шахтных выработок с внбровыпуском взорванной рудной массы и погрузкой в железнодорожный транспорт. Это обеспечивает увеличение совокупного дохода при освоении месторождения на 1,85 млрд рублей (в ценах 2005 г.). Рациональная производительность рудника в переходной зоне составляет 1,4 млн. тонн руды в год.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Олизаренко, В В. Обобщение опыта разработки месторождений методом выщелачивания / В.В. Олизаренко, ИЛ. Шадрунова, С.И. Власов, Н.Н. Старостина // Комбинированная геотехнология: проектирование и геомеханические основы: тез. докл. междунар. науч.-техн. конф. -Магнитогорск: МГТУ им. Г.И. Носова, 2001. - С.58 - 60.

2. Шадрунова, И.В. Влияние внешних энергетических воздействий на процесс выщелачивания меди из хвостов обогащения медно-цинковых руд / И.В. Шадрунова, В.В. Олизаренко, С.И. Власов, Д.Н. Радченко // Комбинированная reo технология: прдектирование и геомеханические основы: тез. докл. междунар. науч.—техн. конф. — Магнитогорск : МГТУ им. Г.И. Носова, 2002. - С.171 - 174.

3. Шадрунова, И.В. Обоснование целесообразности применения комбинированных флотационно-гидрометаллургических схем при переработке медно-цинковых руд / И.В. Шадрунова, Е.А. Горбатова, С.И. Власов и др. // Экологические проблемы и новые технологки комплексной переработки минерального сырья: материалы междунар.

совещания «Плаксинские чтения-2002». — М.: Изд-во ПКД «Альтекс», 2002.-С. 43-44.

4. Большакова, Т.В. Ультразвуковая и электрохимическая интенсификация сернокислотного выщелачивания природного н техногенного медьсодержащего сырья / Т.В. Большакова, Д.Н. Радченко, Е.А. Горбатова, С.И. Власов // Молодежь и наука 3-е тысячелетие. — Красноярск, 2002. - С, 158 -159.

5. Шадрунова, И .В. Закономерности формирования технологических свойств хвостов обогащения медно-цинковых руд при их хранении / И.В. Шадрунова, A.B. Сизиков, Н.В. Сыромятникова, Е.А. Горбатова, С.И. Власов, Д.Н. Радченко // ГИАБ. - 2002. - Ха4. - С.191.

6. Власов, С.И. К вопросу оценки эффективности инвестиционных проектов при разработке месторождений комбинированной геотехнологией / Власов С.И. // Комбинированная геотехнология: развитие способов добычи и безопасность горных работ: материалы междунар. науч.—техн. конф. — Магнитогорск : МГТУ им. Г.И. Носова, 2004. -С.213 —220.

7. Власов, С.И. Средства комплексной механизации горных работ в переходной зоне при комбинированной разработке месторождений / Власов С.И., Корнеев С.А. // «Комбинированная геотехнология: масштабы и перспективы применения»: материалы междунар. науч.-техн. конф. - Магнитогорск: МГТУ им. Г.И. Носова, 2006. -С.71 -73.

8. Власов, С.И. Обоснование рациональной интенсивности добычи руды в переходной зоне от открытых горных работ к подземным / Власов С.И. // «Комбинированная геотехнология: масштабы и перспективы применения»: материалы междунар. науч.-техн. конф. ~ Магнитогорск : МГТУ им. Г.И. Носова, 2006.. - СЛ31 - 133.

Подписано в печать 24.11.06. Формат 60x84 1/16.

Плоская печать. Усл.печ.л.],0. Тираж 100 экз.

455000, Магнитогорск, пр. Ленина, 38 Полиграфический участок ГОУ ВПО «МГТУ»

Бумага тип.№ 1, Заказ 821.

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Власов, Станислав Игоревич

Введение.

Глава 1. Современные методы выбора производственной мощности и средств механизации горных работ в переходной зоне. Цель, задачи и методы исследований.

1.1. Технология открыто-подземной отработки запасов переходной зоны.

1.2. Средства механизации горных работ и методики их выбора.

1.3. Методы обоснования производственной мощности рудника в переходной зоне от открытых горных работ к подземным.

1.4. Направление повышения качества добываемого сырья при комбинированной разработке рудных месторождений.

1.5. Цель, задачи и методы исследований.

Глава 2. Научно-методические основы выбора средств механизации и производственной мощности рудника при переходе от открытых горных работ к подземным.

2.1. Классификация факторов, обусловливающих выбор производственной мощности рудника при комбинированной геотехнологии.

2.2. Систематизация схем механизации горных работ в переходной зоне в типовых горнотехнических системах комбинированной геотехнологией.

2.3. Методика обоснование предельной по устойчивости высоты открыто-подземного яруса.

2.4. Пути повышения интенсивности горных работ и качества извлечения руды в переходной зоне.

Выводы по главе.'.

Глава 3. Исследование влияния на технико-экономические показатели рудника в переходной зоне горно-геологических и горнотехнических условий освоения месторождений.

3.1. Влияние на производительность рудника в переходной зоне параметров и элементов залегания рудных тел.

3.2. Влияние высоты переходной зоны на технико-экономические показатели рудника.

3.3. Влияние на производительность и эксплуатационные затраты рудника в переходной зоне типа комплекса механизации горных работ и способов управления качеством рудной массы.

3.4. Исследование процессов сепарации рудопотока и выщелачивания отходов сепарации.

3.5. Исследования финансовых показателей функционирования горнотехнических систем при переходе от открытых к подземным горным работам.

Выводы по главе.

Глава 4. Технологические рекомендации по выбору производственной мощности рудника и средств механизации горных работ при выемке запасов переходной зоны и оценка их экономической эффективности.

4.1. Алгоритм выбора рациональной интенсивности добычи руды при отработке запасов переходной зоны.

4.2. Определение рациональной интенсивности добычных работ при отработке переходной зоны месторождения Юбилейное.

4.3. Оценка экономической эффективности результатов исследований.

Выводы по главе.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Обоснование рациональной интенсивности добычи руды в переходной зоне от открытых к подземным горным работам"

Актуальность работы

Развитие комбинированного способа разработки месторождений сдерживается недостаточной взаимосвязью технологических решений по открытым и подземным горным работам. В результате переход предприятия при последовательной открыто-подземной разработке к подземным горным работам сопряжен с разрывом в добыче руды, консервацией части запасов, снижением производственной мощности и технико-экономических показателей рудника.

Принятые и широко апробированные в практике горных работ методики обоснования производственной мощности предприятия й выбора рациональных комплексов механизации открытых и подземных технологий не учитывают специфики отработки запасов переходной зоны от открытых горных работ к подземным, что приводит к нерациональному использованию имеющегося на руднике оборудования, а также к снижению интенсивности и качества извлечения рудной массы, особенно системами разработки с массовым выпуском руды. Изыскание горнотехнических решений, направленных на обоснование при проектировании комбинированной геотехнологии рациональной интенсивности добычи руды в переходной зоне с учетом возможностей современных высокопроизводительных комплексов механизации и рациональных способов управления качеством рудной массы, представляет весьма актуальную задачу.

Целью работы является обоснование рациональной интенсивности добычи руды в переходной зоне от открытых горных работ к подземным с учетом специфики горно-геологических и горнотехнических условий освоения месторождения комбинированной геотехнологией.

Идея работы. Обеспечение определенной компенсации выбывающей мощности карьера в переходный период к подземным горным работам возможно путем отработки открыто-подземного яруса увеличенной высоты комбинированной геотехнологией, предусматривающей применение комплекса оборудования открытых и подземных работ в сочетании со специальными средствами добычи разубоженных руд.

Основные задачи исследований:

1. Обобщение технологических решений по отработке запасов переходной зоны от открытых горных работ к подземным и методик обоснования производственной мощности рудника с учетом принятых средств комплексной механизации горных работ и способов управления качеством рудо-потоков.

2. Классификация факторов, обусловливающих выбор производственной мощности рудника при проектировании комбинированной геотехнологии, и систематизация схем комплексной механизации горных работ.

3. Исследование закономерностей влияния основных горногеологических и горнотехнических факторов на технико-экономические показатели и производственную мощность рудника в переходной зоне от открытых горных работ к подземным.

4. Определение понятия и разработка исследовательской модели установления рациональной производственной мощности рудника в переходный период к подземным работам с учетом особенностей комплексной механизации горных работ при выемке запасов переходной зоны.

5. Разработка методики выбора производственной мощности рудника, средств механизации горных работ в переходной зоне и технологических рекомендаций по освоению месторождения Юбилейное.

Методы исследования включают анализ и обобщение отечественного и зарубежного опыта разработки и проектирования горнотехнических систем и средств комплексной механизации при комбинированной разработке рудных месторождений, физическое и экономико-математическое моделирование, системный анализ и статистическую обработку результатов исследований.

Защищаемые положения:

1. При освоении месторождений комбинированным способом восполнение выбывающих мощностей карьера в переходный период может быть обеспечено разработкой запасов переходной зоны технологиями, основанными на рациональном сочетании процессов и оборудования открытых и подземных работ, а также специальных средств добычи разубоженных руд, выбор параметров которых зависит от мощности и угла падения рудной залежи в основании карьера, крепости руды и высоты открыто-подземного яруса.

2. При последовательной открыто-подземной разработке рудных месторождений рациональная интенсивность выемки переходной зоны определяется исходя из сопоставления в ходе оптимизационных расчетов с учетом изменения доходности предприятия, периода ее отработки при максимально возможном понижении горных работ и требуемого срока ввода в эксплуатацию подземного рудника.

3. Рациональная интенсивность выемки руд в переходной зоне, как параметр комбинированной геотехнологии, направленный на восполнение убывающей производительности карьера при сохранении доходности предприятия, на медно-колчеданных месторождениях малой мощности (1035 м) обеспечивается применением на очистных работах переносного бурового оборудования и доставкой руды силой взрыва; средней мощности (35-75 м) - комбинацией карьерных и шахтных буровых станков и погрузочно-доставочных машин подземного исполнения; крупных (75-150 м) - мощных карьерных и шахтных буровых станков, вибровыпуска с последующей сепарацией рудопотока и выщелачиванием отсева сепарации. I

Научная новизна

1. Рациональная интенсивность выемки руды в переходной зоне - параметр комбинированной геотехнологии, обеспечивающий такое восполнение выбывающей мощности карьера при переходе к подземным работам, при котором сохраняется доходность предприятия.

2. Функциональные зависимости показателя интенсивности горных работ в переходной зоне от высоты открыто-подземного яруса, крепости руды, мощности и угла падения рудной залежи в основании карьера для типовых комплексов механизации комбинированной геотехнологии.

3. Методика определения рациональной интенсивности отработки переходной зоны, основанная на учете максимально возможного понижения горных работ, периода строительства подземного рудника и динамики показателей доходности предприятия при последовательной открыто-подземной разработке.

Достоверность научных положений, выводов и результатов обеспечивается представительностью исходных данных, статистической оценкой и сходимостью результатов, полученных различными методами.

Практическая значимость работы состоит в разработке методики обоснования интенсивности добычи руды в переходной зоне от открытых работ к подземным, обеспеченной рациональными комплексами механизации горных работ и способами управления качеством рудопотоков в конкретных горно-геологических и горнотехнических условиях.

Реализация рекомендаций. Основные положения диссертации были использованы при рабочем проектировании технологии отработки переходной зоны на Учалинском месторождении и приняты при разработке технологических решений для отработки переходной зоны месторождения Юбилейное.

Личный вклад автора. Все исследования и основные технические решения по разработке методики обоснования интенсивности добычи руды в переходной зоне и выбору рациональных комплексов механизации горных работ, включая процессы управления качеством рудопотоков, адаптирован-, ные к конкретным горнотехническим условиям освоения месторождений комбинированным способом, выполнены лично автором.

Публикации. Материалы диссертации опубликованы в 8 печатных работах.

Работа выполнена в рамках Программы фундаментальных исследований Отделения наук о Земле РАН «Техногенное преобразование недр Земли: развитие теоретических основ эффективного использования и сохранения георесурсов» и при поддержке РФФИ (гранты 06-05-64541 и НШ-6523.2006.5).

Апробация работы. Результаты работы докладывались на Международном научном симпозиуме «Неделя горняка» (Москва, 2002); на Международном совещании «Плаксинские чтения-2002» (Москва, 2002); на научно-практической конференции «Молодежь и наука в 3-е тысячелетие» (Красноярск, 2002); на международных научно-технических конференциях: «Комбинированная геотехнология: проектирование и геомеханические основы» (Магнитогорск, 2001, 2002); «Комбинированная геотехнология: развитие способов добычи и безопасность горных работ» (Магнитогорск, 2004); «Комбинированная геотехнология: Масштабы и перспективы применения» (Магнитогорск - Учалы, 2005); на ежегодных научно-технических конференциях МГТУ им. Г.И.Носова (Магнитогорск, 2002-2005); на технических конференциях Учалинского ГОКа.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, библиографического списка из 101 наименования и содержит 155 с. текста, 52 рисунка, 32 таблицы.

Заключение Диссертация по теме "Теоретические основы проектирования горно-технических систем", Власов, Станислав Игоревич

Основные результаты исследований заключаются в следующем:

1. Произведена систематизация комплексов механизации горных работ в переходной зоне на основе сочетания карьерного, шахтного оборудования и специальных средств добычи руд с повышенным разубоживанием применительно к типовым горнотехническим системам комбинированной геотехнологии с оценкой техникр-экономических показателей очистных работ в открыто-подземном ярусе.

2. Установлены функциональные зависимости показателей интенсивности отработки переходной зоны от высоты открыто-подземного яруса и мощности рудного тела (зависимости прямолинейные), крепости руды (линейная обратно пропорциональная) и угла падения рудной залежи (степенная). Показано, что наибольшее влияние на интенсивность работ в открыто-подземном ярусе оказывает его высота, предельное значение которой, определенное решением объемной задачи упругого деформирования массива, для медно-колчеданных местор.ождений малой мощности составляет 100 м, средней - 140 м, крупных - 160 м. Увеличение высоты на каждые Юм влечет рост производительности механизированного комплекса в переходной зоне на 11 %.

3. Экономическое сравнение вариантов механизации горных работ в переходной зоне по производительности и чистому дисконтированному доходу показало сопоставимый результат. В соответствии с этим предложено производить выбор предпочтительного варианта комплекса механизации горных работ по критерию максимальной интенсивности отработки открыто-подземного яруса.

4. Установлено, что на выбор средств механизации добычных работ в переходной зоне наибольшее влияние оказывает мощность рудной залежи в основании карьера. При комбинированной разработке медно-колчеданных месторождений малой мощности (10-35 м) предпочтительна горнотехническая система с доставкой руды силой взрыва при бурении из подземных выработок и транспортированием погрузочно-доставочными машинами. При разработке месторождений средней мощности (35-75 м) трехъярусной горнотехнической системой с обрушением руды и площадным выпуском целесообразно применение карьерного и самоходного шахтного бурового оборудования, а также погрузочно-доставочных машин. При отработке переходной зоны мощных месторождений (75-150 м) трехъярусной горнотехнической системой с открытым очистным пространством в переходной зоне и закладкой выработанного пространства на подземном руднике для обуривания массива рекомендуется применять высокопроизводительные шахтные и карьерные станки, на выпуске рудной массы - виброустановки, для доставки - подземный железнодорожный транспорт.

5. Предложено для обеспечения полноты и качества извлечения руды на контакте с вмещающими породами применять специальные средства добычи разубоженных руд - радиометрические сепараторы с последующим кучным выщелачиванием обедненной фракции. Показано, что при отсеве на грохоте фракции - 3 мм с низким содержанием полезных компонентов, в массиве фракции + 3 мм обеспечивается достаточная для выщелачивания фильтрация раствора с переходом в него широкого спектра ценных компонентов: меди, цинка, селена, теллура, таллия и других редких элементов. Разработана технологическая схема формирования и движения рудопотоков, предусматривающая управление качеством рудной массы в типовых горнотехнических системах с применением горнотранспортного оборудования открытых и подземных работ, а также специальных средств добычи разубоженных руд.

6. Доказано, что с учетом специфики горных работ в открыто-подземном ярусе и ограничения его запасов предельно допустимой высотой, рациональная интенсивность выемки руды в переходной зоне - это параметр комбинированной геотехнологии, обеспечивающий такое восполнение выбывающей мощности карьера при переходе к подземным работам, при котором сохраняется доходность предприятия.

Разработана методика определения рациональной интенсивности горных работ в переходной зоне, основанная на выборе технологической схемы и рационального комплекса механизации добычных работ, обеспечивающих переход с открытых на подземные горные работы без разрыва в добыче руды с сохранением индекса доходности функционирования горнотехнической системы в переходный период. Установление рациональной интенсивности отработки переходной зоны при последовательном переходе с открытой на подземную разработку рудных месторождений производится путем сопоставления максимально возможного понижения горных работ и периода завершения строительства подземного рудника при условии сохранения индекса доходности предприятия. Использование предложенной методики для условий медно-колчеданного месторождения Юбилейное позволило определить предпочтительный вариант отработки переходной зоны с применением при отработке открыто-подземного яруса механизированного комплекса, предусматривающего обуривание массива из карьера и шахтных выработок с вибровыпуском взорванной рудной массы и погрузкой в железнодорожный транспорт. Это обеспечивает увеличение совокупного дохода при освоении месторождения на 1,85 млрд руб. (в ценах 2005 г.). Рациональная производительность рудника в переходной зоне составляет 1,4 млн тонн руды в год

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации, являющейся законченной квалификационной работой, дано новое решение актуальной научно-практической задачи - разработана методика обоснования рациональной интенсивности отработки переходной зоны от открытых горных работ к подземным с учетом специфики горногеологических и горнотехнических условий комбинированной разработки медно-колчеданных месторождений, позволяющая произвести выбор приоритетной схемы комплексной механизации горных работ в открыто-подземном ярусе.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Власов, Станислав Игоревич, Магнитогорск

1. Агошков, М.И. Открыто-подземный способ освоения месторождений крепких руд / М.И. Агошков, Д.Р. Каплунов, В.И. Шубодеров и др. М. : ИПКОН РАН, 1992.- 188 с.

2. Агошков, М.И. Определение производительности рудника / М.И. Агошков М.: Металлургиздат, 1948. - 272 с.

3. Агошков, М.И. Экономика горной промышленности и планирование геологоразведочных работ / М.И. Агошков М. : Моск. геологоразвед. ин-т, 1978.-25 с.

4. Арене, В.Ж. Физико-химическая геотехнология : Учеб. пособие / В.Ж. Арене М.: Изд-во МГГУ, 2001. - 656 с.

5. Арсентьев, А.И. Определение производительности и границ карьера / А.И. Арсентьев. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Недра, 1970,

6. Баранов А.О. Проектирование технологических схем и процессов подземной добычи руды / А.О. Баранов М.: Недра, 1992. - 285 с.

7. Боголюбов, A.A. Опыт применения комбинированной системы разработки и показатели работы крупнейших рудников за рубежом / A.A. Боголюбов, JI.A. Ермолаева // ЦНИИ Цвет экономики и информации. 1991. - 53 с.

8. Бурмин, Г.М. Определение годовой производительности предприятия при отработке рудных месторождений системами с закладкой / Г.М. Бурмин, А.И. Шушуков // Горный журнал. 1980. - №11. - С. 20-24.

9. Власов, С.И. К вопросу оценки эффективности инвестиционных проектов при разработке месторождений комбинированной геотехнологией / С.И.

10. Власов // Комбинированная геотехнология: развитие способов добычи и безопасность горных работ : материалы междунар. науч.-техн. конф. -Магнитогорск : МГТУ им. Г.И. Носова, 2004. С.213 - 220.

11. Волков, Ю.В. Подземная разработка медно-колчеданных месторождений Урала / Ю.В. Волков, И.В. Соколов Екатеринбург : УрО РАН, 2006. - 232 с.

12. Вовк, A.A. Разработка месторождений полезных ископаемых комбинированным способом / A.A. Вовк, Г.И. Черный Киев : Наук, думка, 1965.- 192 с.

13. Временная инструкция «Определение горных возможностей шахты (рудника) при отработке залежей камерными системами с твердеющей закладкой». Кривой Рог : н.-и. горноруд. ин-т, 1982. 36 с.

14. Вскрытие и отработка Юбилейного месторождения (восполнение выбывающих мощностей): проект. Т. 1. Сибай, 1995. - 62 с.

15. Геомеханическое обоснование порядка и конструктивных параметров систем разработки Учалинского месторождения : отчет о НИР 97-03 / МГМА. -Магнитогорск, 1998.

16. Гольдман, E.J1. Цена разведанных запасов в новом хозяйственном механизме минерально-сырьевого комплекса страны : дис. . д-ра экон. наук / ■Гольдман Е.Л. М., 1992. - 275 с.

17. Гордеев, А.И. Системно-оптимизационная оценка комбинированной геотехнологии (на примере медно-колчеданных месторождений Учалинской группы) : дис. . канд. техн. наук / Гордеев А.И. Магнитогорск : МГТУ, 2000.

18. Гордин, Д.В. Обоснование высоты открыто-подземного яруса при комплексном способе разработки протяженных железорудных месторождений : автореф. дис. . канд. техн. наук / Гордин Д.В. М., 1988.

19. Гордин, Д.В. Обоснование высоты открыто-подземного яруса при комплексном способе разработки протяженных железорудных месторождений : дис. канд. техн. наук / Гордин Д.В. М., 1988.

20. Горное дело : Терминологический словарь. М.: Недра, 1982. - 126 с.

21. Городецкий, П.И. Основы проектирования горнорудных предприятий / П.И. Городецкий. М.: Металлургиздат, 1955. - 415 с.

22. Демин, Н.С. Определение годовой производительности рудника / Н.С. Демин. М.: Металлургиздат, 1954. - 80 с.

23. Добыча металлов способом выщелачивания / В.П. Новик-Качан, Н.В. Губкин, Д.Т. Десятников и др. // Цветметинформация. 1970.

24. Единая методика проектирования железорудных предприятий черной металлургии с подземным способом разработки. Л. : Гос. союз, ин-т по проектированию предприятий горнорудной пром-сти. - 1981. - 534 с.

25. Именитов, В.Р. К вопросу определения производительности рудника по горным возможностям / В.Р. Именитов И Изв. вузов. Горн. журн. 1960. - №9.- С. 7-12.

26. Именитов, В.Р. Проектирование рудников : учеб. пособие / Именитов В.Р.- М.: Моск. горн, ин-т, 1981. 47 с.

27. Именитов, В.Р. Процессы подземных горных работ при разработке рудных месторождений / Именитов В.Р. М.: Недра, 1984. - 504 с.

28. Исследование параметров и режимов технологии выщелачивания техногенных отходов Бурибаевского ГОКа: отчет по НИР / ЗАО «Маггеоэксперт»; рук. Рыльникова М.В. Магнитогорск: 2005. - С. 205.

29. Историческая справка и обзор зарубежной практики кучного и подземного выщелачивания / Б. Д. Халезов, Н. А. Ватомин, В. А. Неживых и др. // ГИАБ. 2002. - № 4. - С. 139-143.

30. Казикаев, Д.М. Совместная разработка рудных месторождений / Казикаев Д.М.-М.: Недра, 1967,

31. Калмыков, В.Н. Геомеханическое обоснование предельной высоты открыто-подземного яруса / Калмыков В.Н., Рыльникова М.В., Гордеев А.И. // Освоение запасов мощных рудных месторождений. Магнитогорск : МГТУ им. Г.И. Носова, 2000.

32. Калмыков, В.Н. Расчет параметров крепления подрабатываемых бортов карьера анкерами / Калмыков В.Н., Рыльникова М.В., Зиннуров A.B. // Разработка мощных рудных месторождений: сб. науч. тр. / МГТУ. -Магнитогорск, 1999. С. 41-46.

33. Каплунов, Д.Р. Развитие производственной мощности подземных рудников при техническом перевооружении / Каплунов Д.Р. М.: Наука, 1989. - 263 с.

34. Каплунов, Д.Р. О принципах проектирования комбинированной разработки и месторождений при комплексном освоении недр / Каплунов Д.Р. // Актуальные проблемы освоения месторождений и использования минерального сырья. М.: МГТУ, 1993. - С. 59-68.

35. Каплунов, Д.Р. Проектирование подземных рудников при комплексном освоении месторождений / Каплунов Д.Р., Болотов Б.В. М. : ИПКОН АН СССР, 1988.- 182 с.

36. Каплунов, Д.Р. Комбинированная геотехнология / Каплунов Д.Р., Калмыков В.Н., Рыльникова M.B. М. : Руда и металлы, - 2003. - 560 с.

37. Каплунов, Д.Р. Стабилизация качества руды при подземной добыче / Каплунов Д.Р., Манилов И.А. М.: Недра, 1983. - 236 с.

38. Каплунов, Д.Р. Научные аспекты выбора геотехнологической стратегии освоения рудных месторождений комбинированным способом / Каплунов Д.Р., Рыльникова М.В., Блюм Е.А, Красавин A.B. // ГИАБ. 2005. - №1. - С. 5-9.

39. Кебеде, Ч.Д. Исследования и развитие комбинированной (открыто-подземной) технологии с учетом качества руды и экологических последствий : дисс. . канд. техн. наук / Кебеде Ч.Д. М., 2004.

40. Козаков, Е.М. К экономическому обоснованию трехъярусного способа разработки рудных месторождений / Козаков Е.М. // Повышение эффективности комплексного открыто-подземного способа разработки месторождений. М.: ИПКОН АН СССР, 1988. С. 89-94.

41. Комплексное освоение рудных месторождений: проектирование и технология подземной разработки / Д.Р. Каплунов, И.И. Помельников, В.И. Левин и др. М.: ИПКОН РАН, 1998. - 383 с.

42. Корнеев, С.А. Обоснование параметров рудопотоков при освоении медно-колчеданных месторождений комбинированной геотехнологией : дис. . канд. техн. наук / Корнеев С.А. Магнитогорск, 2005.

43. Корнеев, С.А. Разработка технологических схем движения рудопотоков при комбинированной геотехнологии / Корнеев С.А. // Комбинированная геотехнология : масштабы и перспективы : материалы III междунар. науч.-техн. конф. Магнитогорск, 2005. - С. 83-84.

44. Кузнецова, Т.С. Обоснование параметров карьера при комбинированной разработке крутопадающих месторождений : автореф. дис. . канд. техн. наук / Кузнецова Т.С. Магнитогорск, 2003.

45. Кузнецов, И.А. О коэффициенте эксплуатации и годовой добыче рудных месторождений / Кузнецов И.А. // Горный журнал. №4. - С. 39-46; №5. - С. 40-46.

46. Кучное выщелачивание на Коунрадском руднике / Б. Д. Халезов, Б. М. Томкин, Н. А. Быков и др. // Цветная металлургия. 1976. - № 5. - С. 33.

47. Ломоносов, Г.Г. Горная квалиметрия / Ломоносов Г.Г. М. : МГГУ, 2000. -201с.

48. Ломоносов, Г.Г. Управление качеством продукции горного предприятия Ч. I. / Ломоносов Г.Г. М.: МГИ, 1984. - С. 94.

49. Методические рекомендации по оценке эффективности инвестиционных проектов (утв. Минэкономики РФ, Минфином РФ, Госстроем РФ 21.06.1999, №ВК 477).

50. Нормы технологического проектирования горнодобывающий предприятий чёрной металлургии с подземным способом разработки. JI. : Гос. союз, ин-т по проектированию предприятий горноруд. пром-ти, 1986. -133 с.

51. Нормы технологического проектирования горнодобывающих предприятий металлургии с подземным способом разработки. СПб. : Гипроруда, 1993. - 234 с.

52. Освоение запасов мощных рудных месторождений: межвуз. сборник. -Магнитогорск: МГТУ, 2001. С. 156-159.

53. Основные методические положения по определению производственной мощности подземных рудников // Типовые методические указания. М. : Ин-т пробл. комплекс, освоения недр АН СССР, 1981. - 20 с.

54. Открыто-подземный способ освоения месторождений крепких руд / М. И. Агошков, Д. Р. Каплунов, В. И. Шубодеров, Д. В. Гордин; отв. ред. Д.М. Бронников. -М. :ИПКОНРАН, 1992. 188 с.-ISBN 5-201-11390-7.

55. Отчет о результатах опытно-промышленной рентгенометрической сепарации разубоженных руд на Учалинском подземном руднике ОАО «Учалинский ГОК». Учалы, 2003.

56. Пешкова, М.Х. Экономическая оценка горных проектов / Пешкова М.Х. -М. : изд-во Моск. Горн, ун-та, 2003. 422 е.: ил. - ISBN 5-7418-0215-Х.

57. Пешков, A.A. Управление развитием горных работ на глубоких карьерах / Пешков A.A.; под ред. акад. К.Н. Трубецкого. М. : ИПКОН РАН, 1999. - 321 с.-ISBN-5-201-15576-6.

58. Промышленные испытания выщелачивания ■ забалансовой руды Коунрадского месторождения / Б. Д. Халезов, Б. М. Томкин, Г. Д. Буров и др.-// Труды ин-та Унипромедь. Вып. XX. Свердловск, 1977. - С. 133.

59. Радченко, Д.Н. Разработка комбинированной геотехнологии освоения месторождений медно-колчеданных руд с комплексным использованиемотходов их переработки : дис. . канд. техн. наук / Радченко Д.Н. -Магнитогорск, 2004. С. 155.

60. Развитие подземной добычи при комплексном освоении месторождений / Д.Р. Каплунов, В.И. Левин, Б.В. Болотов и др. М. : Наука, 1992. - 256 с. -ISBN 5-02-001538-5.

61. Ржевский, В.В. Принципы управления состояния бортов глубоких карьеров / Ржевский В.В., Ревазов М.А. // Горный журнал, 1975. - № 3.

62. Риск-анализ инвестиционного проекта : учебник для вузов / Под ред. М.В. Грачевой. -М.: ЮНИШ-ДАНА, 2001,- 351 с.

63. Рыльникова, М.В. Комбинированная геотехнология : развитие способов добычи и безопасности горных работ / Рыльникова М.В. // Материалы междунар. науч.-техн.й конференции. Сибай; Магнитогорск: МГТУ, 2004. -216 с.

64. Рыльникова, М.В. Комплексное освоение рудных месторождений комбинированным способом / Рыльникова М.В. Магнитогорск : МГТУ, 1998.

65. Рыльникова, М.В. Обоснование параметров комбинированной геотехнологии освоения медно-колчеданных месторождений Урала : дис. . д-ра техн. наук / Рыльникова М.В. М., 1999г.

66. Рыльникова, М.В. Экономический анализ технических решений при разработке законтурных запасов карьеров поземным способом / Рыльникова М.В., Гордеев А.И. // Разработка мощных рудных месторождений: сб. науч. тр. Магнитогорск, 1999. - С. 22-32.

67. Рыльникова, М.В. Систематизация и методика экономической оценки технологических схем выемки прикарьерных запасов комбинированными горными работами / Рыльникова М.В., Зинуров A.B. // Горные науки на рубеже XXI века: сб. науч. тр. Пермь: УрО РАН, 1997.

68. Рыльникова, M.B. К вопросу классификации способов комбинированной разработки месторождений / Рыльникова М.В., Мещеряков Э.Ю. // ГИАБ. М. : МГГУ, 1997.-№3. с. 61-67.

69. Самусенко, А.К. Отработка Учалинского медно-колчеданного месторождения комбинированным способом / Самусенко А.К., Григорьев В.В., Волков Ю.В. и др. // Горный журнал. 1994. - №6. - С. 11-14.

70. Семевский, В.Н. Основы проектирования рудников. М.: Недра. 1968. -С. 204.

71. Симаков В.А. Годовая производительность рудника / Семевский В.Н. М. : Моск. геологоразвед. ин-т, 1978. 48 с.

72. Совершенствование методов проектирования рудников: Обзор / Б.В. Болотов. М., 1988. - 60 е.: ил.2. - (Сер. «Горн, дело»: Обзор, информ. / М-во цв. металлургии СССР. ЦНИИцветмет экономики и информ.; вып. 7).

73. Справочник по горнорудному делу. М.: Недра, 1983. 816 с.

74. Стариков, A.B. Планирование концентрации и развития горных работ на угольных шахтах / Стариков A.B. // Ин-т пробл. комплекс, освоения недр АН СССР. 1982. - 123 с.

75. Стариков, H.A. Интенсивность разработки рудных месторождений подземными работами : афтореф. дис. . д-ра техн. наук / Стариков A.B. -Свердловск, 1938. 31 с.

76. Терентьев, А.М. Коэффициент эксплуатации рудного месторождения / Терентьев А.М., Агошков М.И. // Горный журнал. 1945. №10. С.9-14.

77. Терентьев, А.М. Комплексная открыто-подземная разработка прибортовых и подкарьерных запасов рудных месторождений / Терентьев В.И., Черных А.Д. М.: ИПКОН РАН, 1988.

78. Технология и механизация подземной добычи руд цветных металлов за рубежом. М.: Изд-во. ЦНИИ Эицветмет, 1969.

79. Толмачев, В.И. Расчёт мощности рудника или отдельного участка по горнотехническим условиям / Толмачев В.И. // Цв. металлургия. 1983. - 34. -с. 12-14.

80. Трубецкой, К.Н. Методы оценки инвестиций горных предприятий / Трубецкой К.Н., Пешков A.A., Мацко H.A. // Известия вузов. Горный журнал. 1993.-№2.-С. 15-21.

81. Трубецкой, К.Н. Пути механизации горно-транспорных работ на карьерах: Монография. / В.В. Куликов//Совместная и повторная разработка рудных месторождений. М., 1972. - С. 190-202.

82. Фугзан, М.Д. Влияние технологии очистной выемки на стабильность качества выдаваемой руды при подземной добыче / Фугзан М.Д., Каплунов Д.Р., Манилов И.А. Горный журнал. 1974. - №11. - С. 6-9.

83. Черных, А.Д. Комплексная открыто-подземная разработка месторождений системами с обрушением / Черных А.Д., Балашев В.В. // Разработка месторождений твердых полезных ископаемых. Итоги науки и техники / ВИНИТИ АН СССР. M., 1988.

84. Черчинцева, Т.С. Объемная задача определения коэффициента запаса устойчивости / Черчинцева Т.С., Кузнецова Т.С. // ГИАБ. М., 2004. №1. -С.210-213.

85. Шадрунова, И.В. Обоснование целесообразности применения комбинированных флотационно-гидрометаллургических схем при переработке медно-цинковых руд / И.В. Шадрунова, Е.А. Горбатова, С.И. .Власов и др. //

86. Экологические проблемы и новые технологии комплексной переработки минерального сырья: материалы междунар. совещания «Плаксинские чтения-2002». М.: Изд-во ПКЦ «Альтекс», 2002. - С. 43 - 44.

87. Шадрунова, И.В. Закономерности формирования технологических свойств хвостов обогащения медно-цинковых руд при их хранении / И.В. Шадрунова, A.B. Сизиков, Н.В. Сыромятникова, Е.А. Горбатова, С.И. Власов, Д.Н. Радченко // ГИАБ. 2002. - №4. - С. 191.

88. Шапарь, А.Г. Проблемы разработки глубоких горизонтов карьеров и новые технологические решения / Шапарь А.Г., Ефремов Э.И., Гаврилюк И.И. и др. Горный журнал. - 1984. - №1, С.32-33.

89. Шестаков, В.А. Проектирование рудников / Шестаков В.А. М. : Недра, 1987.-231 с.

90. Шнайдер, М.Ф. Совмещение открытых и подземных разработок рудных месторождений / Шнайдер М.Ф., Вороненко B.K. М.: Недра. 1985.- 132 с.

91. Щелканов, В.А. Комбинированная разработка рудных месторождений / Щелканов В.А. М. : Недра, 1974. - 250 с.

92. Щелканов, В.А. Основные положения рудника при комбинированной отработке / Щелканов В.А. // Перспективы развития технологии подземной разработки рудных месторождений. М.: МГИ, 1985. - С.5-6.