Геотехнологические основы внутреннего отвалообразования при разработке глубокозалегающих месторождений ограниченной длины

Саканцев, Георгий Григорьевич

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Геотехнологические основы внутреннего отвалообразования при разработке глубокозалегающих месторождений ограниченной длины
ВАК РФ 25.00.22, Геотехнология(подземная, открытая и строительная)

Автореферат диссертации по теме "Геотехнологические основы внутреннего отвалообразования при разработке глубокозалегающих месторождений ограниченной длины"

УДК 622.271.452

Саканцев Георгий Григорьевич

ГЕОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ВНУТРЕННЕГО ОТВАЛООБРАЗОВАНИЯ ПРИ РАЗРАБОТКЕ ГЛУБОКОЗАЛЕГАЮЩИХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ОГРАНИЧЕННОЙ ДЛИНЫ

Специальность 25.00.22 — «Геотехнология (открытая, подземная и строительная)»

Автореферат диссертации па соискание ученой степени доктора технических наук

1 7 МАЙ 2012

Екатеринбург - 2012

005043833

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Институте горного дела Уральского отделения Российской академии наук

Научный консультант - доктор технических наук, член-корреспондент РАН, профессор Виктор Леонтьевич Яковлев

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Сергей Евгеньевич Гавришев,

доктор технических наук, профессор, Юрий Иванович Лель,

доктор технических наук Александр Валентинович Соколовский

Ведущая организация - Институт горного дела СО РАН, г. Новосибирск

Защита диссертации состоится 30 мая 2012 г. в 14 ч на заседании Диссертационного совета Д 004.010.01 в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Институте горного дела Уральского отделения Российской академии наук по адресу: 620219, г. Екатеринбург, ГСП-936, ул. Мамина-Сибиряка, 58.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Федерального государственного бюджетного учреждения науки Института горного дела Уральского отделения Российской академии наук

Автореферат разослан реля 2012 г.

Ученый секретарь

Диссертационного совета

доктор технических наук, профессор

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Особенностью современного этапа развития отечест-енной горнодобывающей промышленности является значительная сложность гор-о-геологических условий большинства месторождений твердых полезных ископае-[ых. Месторождения и залежи, расположенные относительно близко от поверхно-га Земли, к настоящему времени в основном отработаны или дорабатываются. Воз-икла необходимость отработки глубоких горизонтов эксплуатируемых месторож-ений, а также бедных месторождений и глубоко залегающих. Коэффициент вскрыш на отечественных карьерах в среднем в четыре раза выше по сравнению с карье-ами других основных добывающих стран мира. Их эксплуатация требует значи-зльных трудовых и энергетических ресурсов, а также земельных площадей для азмещения вскрышных пород, зачастую высокотоксичных.

Одним из наиболее перспективных технологических решений, направленных а сбережение ресурсов при открытой добыче минерального сырья, является веде-ие горных работ с внутренним отвалообразованием, которое широко применяется угольной промышленности при разработке месторождений большой протяженно-ги, особешю в Кузнецком бассейне, на отдельных карьерах которого объем внут-;ннего отвалообразования достиг почти 100 %. Однако эта технология не нашла элжиого применения при разработке глубокозалегающих месторождений рудного и грудного минерального сырья, где ее применяют, как правило, только на стадии эработки месторождений, причем в ограниченных объемах с параметрами, далеки-и от оптимальных.

Вопросам внутреннего отвалообразования посвящено большое число трудов гечественных ученых. Они в основном касаются разработки месторождений, леющих большие размеры по простиранию. Возможность же внутреннего отвало-)разования при разработке месторождений небольшой длины слабо изучена, что в ичительной степени и явилось одной из причин его ограниченного применения, оэтому разработка геотехнологических основ внутреннего отвалообразования при □работке глубокозалегающих месторождений, соответствующих округлым карь-инлм полям, к которым относится большинство рудных месторождений, является ггуальной проблемой. Ее решение диктуется необходимостью повышения эффек-

тивности разработки многих рудных месторождений.

Цель работы - обоснование технических возможностей и экономической целесообразности применения внутреннего отвалообразования при разработке глубо-козалегающих месторождений ограниченной длины.

Основная идея работы состоит в том, что эффективность и расширение области применения внутреннего отвалообразования при разработке глубокозале-гающих месторождений ограниченной длины достигаются путем управления формированием карьерного пространства и его рабочей зоны, предусматривающим создание выработанного пространства на полную глубину карьера и складирование в нем вскрышных пород на основе совершенствования существующих и разработки новых систем разработки, способов вскрытия, схем формирования внутренних отвалов и их параметров, отвечающих требованиям ведения горных работ в стесненных условиях и обеспечивающих сокращение затрат на транспортирование вскрышных пород и снижение потребности в земельных ресурсах.

Объектом исследования является технология и параметры ведения горных работ с внутренним отвалообразованием при разработке глубокозалегающих месторождений ограниченной длины, соответствующих округлым карьерным полям.

Область исследований - изыскание рациональных параметров вскрытия, порядка развития карьерного пространства, способов формирования внутренних отвалов и обоснование критериев их оценки, установление взаимозависимостей между ними и определяющими их факторами.

Предмет исследования - выявление взаимосвязей горно-геологических, горнотехнических и экономических параметров и показателей способов вскрытия и систем разработки с параметрами внутренних отвалов и последовательностью их формирования при разработке глубокозалегающих месторождений ограниченной длины.

Защищаемые научные положения:

1 Управлением последовательностью формирования карьерного пространства на основе предложенных систем разработки и способов вскрытия возможно создать условия расположения отвалов вскрышных пород на местах, освобожденных от рудных залежей.

2 Наиболее перспективные технологические схемы формирования рабочей зо-ы глубоких карьеров с временной консервацией бортов и уступов подчиняются бщей закономерности, отражающей взаимосвязь всех основных параметров и по-азателей систем разработки и технологических процессов открытых горных работ и озволягощей на основе разработанных аналитических и статистических зависимо-гей осуществлять управление параметрами рабочего пространства в интерактивном гжиме при проектировании и эксплуатации месторождений с применением внут-зннего отвапообразования.

3 При определении руководящих уклонов вскрывающих выработок учет кри-1зны бортов, глубины вскрытия и отрабатываемых объемов горной массы позволя-г до 2 - 5 раз уменьшить объемы дополнительного разноса бортов для размещения гих выработок.

4 Высокая эффективность внутреннего отвалообразования в глубоких карье-IX ограниченной длины достигается путем формирования карьерного пространства эи опережающем строительстве на одном из флангов передового карьера с проме-уточной глубиной и создания на противоположном фланге выработанного про-гранства для размещения оставшихся объемов вскрышных пород.

Методы исследований. В работе использован комплекс методов, вклю-нощих анализ литературных источников и обобщение практики; системный тех-жо-экономический и структурно-функциональный анализ; теория вероятности и иибок; аналитический и статистический (дисперсионный анализ, множественной >рреляции и регрессии) методы; методы технико-экономического моделирования, фиантов и производственного эксперимента.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов н рекомен-щий подтверждается результатами современных методов исследований; коррект-лм использованием разработанных экономико-математических моделей, их сходи-эстью с фактическими данными и результатами других исследователей и произ->дства; соответствием технологических и экономических критериев отечественной мировой практики; использованием результатов исследований в проектах и нормах апологического проектирования.

Научная новизна работы состоит в:

- выявлении причин и факторов, ограничивающих применение внутреннего

отвалообразования при разработке глубокозалегающих месторождений ограниченной длины;

- выявлении взаимосвязи основных параметров и показателей перспективных технологических схем формирования рабочей зоны карьеров и установление на этой основе аналитических и статистических зависимостей удельной дайны активного фронта горных работ, угла откоса рабочих бортов и интенсивности горных работ от факторов, обеспечивающих возможность определения их целесообразных значений в интерактивном режиме;

- разработке метода и установлении рациональных значений уклона вскрывающих выработок с учетом кривизны бортов, глубины вскрытия и объемов горной массы, отрабатываемых с применением этих уклонов;

- разработке перспективных углубочных систем разработки с внутренним от-валообразовапием, основанных на формировании внутренних отвалов наклонными ярусами с уменьшающейся высотой по мере понижения горных работ в карьерном пространстве;

- установлении зависимости себестоимости вскрышных пород и перевозки горной массы автомобильным транспортом от объемов и глубины карьера, расстояния транспортирования, физико-механических свойств горных пород и природно-климатических условий с учетом динамики развития горных работ;

- разработке способов регулирования режима горных работ при внутреннем отвалообразовании на основе строительства передового карьера и оптимизации его глубины с учетом эффекта от перераспределения времени отработки вскрышных пород и снижения затрат на их транспортирование и платы за земельные ресурсы;

- установлении условий и области применения внутреннего отвалообразования при разработке глубокозалегающих рудных месторождений.

Научное значение заключается в:

- выявлении причин незначительного, несистематического применения внутреннего отвалообразования на глубоких рудных карьерах небольшой длины;

- развитии теории и создании основ эффективного применения внутреннего отвалообразования при разработке глубокозалегающих рудных месторождений ограниченной длины с использованием автомобильного транспорта и карьерных погрузчиков;

- установлении общей взаимосвязи параметров и показателей схем формиро-ания рабочей зоны глубоких карьеров с временной консервацией бортов и уступов;

- учете кривизны бортов при определении величины руководящего уклона скрывающих выработок;

- разработка перспективных систем разработки с внутренним отвалообразо-анием, аккумулирующим достоинства и в значительной степени устраняющим неостатки существующих систем;

- определении технико-экономических условий применения внутреннего от-алообразования при разработке глубокозалегающих месторождений ограниченной пины.

Практическое зпачепне работы состоит в том, что выявлены возможности и азработаны способы повышения эффективности внутреннего отвалообразования ри освоении глубокозалегающих месторождений ограниченной длины, базируются на: системах разработки, предложенных для условий округлых карьерных по-ей; методиках определения технологических параметров и их рациональных значе-ий для углубочных систем разработки; установлетшх условиях и областях эффек-явного применения различных систем разработки; доказательстве необходимости и эзможности рассмотрения применения внутреннего отвалообразования еще на ран-их стадиях принятия проектных решений.

Личный вклад автора заключается в:

- установлении взаимосвязей параметров и показателей формирования рабо-гй зоны глубоких карьеров при временной консервации бортов и уступов;

- разработке метода определения удельной длины активного фронта горных збот, углов откоса рабочих бортов и скорости понижения горных работ при вре-енной консервации бортов и уступов;

- разработке метода и определении рациональных значений повышенного ук-эна автомобильных съездов в глубоких карьерах в зависимости от кривизны бор-эв, глубины вскрытия и вскрываемых объемов горной массы;

- разработке способа регулирования режима горных работ при освоении глу-экозалегающих месторождений ограниченной длины с внутренним отвалообразва-ием;

- выявлении взаимосвязи параметров и показателей технологии ведения гор-

ных работ с внутренним отвалообразованием;

- установлении зависимости себестоимости вскрышных работ и себестоимости транспортирования горной массы от определяющих факторов при применении автомобильного транспорта;

- определении области и условий применения систем разработки с внутренним отвалообразованием при освоении глубокозалегающих месторождений ограниченной длины.

Реализация результатов работы. Методические подходы, результаты и выводы работы использованы при составлении и разработке схемы развития минерально-сырьевой базы Свердловской области до 2015 года, проектов Горишне-Плавнинского и Лавриковского месторождений Полтавского ГОКа, при выполнении ТЭО освоения ряда месторождений марганцевых руд Североуральского марганцеворудного бассейна, при проектировании карьеров Горного управления комбината «Магнезит», учтены при разработке проекта « Норм технологического проектирования предприятий черной металлургии». Подход к вскрытию глубокозалегающих месторождений с повышенным уклоном вскрывающих выработок использован при выборе способа разработки месторождения Восход и законтурных запасов карьера Южный Донского ГОКа, а также ряда месторождений руд цветных металлов Южного Урала.

Апробация работы. Основные положения диссертации и ее отдельные результаты доложены и обсуждены на международных конференциях «Проблемы разработки месторождений глубокими карьерами» (г.Челябинск, 1996 г.) и «Проблемы геотехнологии и недроведения» (г. Екатеринбург, 1998 г.), на симпозиумах и конференциях Московского государственного горного университета в рамках «Неделя горняка» (1999, 2002, 2008 гг.), на международной научно-технической конференции «Итоги и проблемы производства, науки и образования в сфере добычи полезных ископаемых открытым способом» (г. Екатеринбург, 2002 г.), на международной научно-технической конференции «Проблемы открытой разработки месторождений полезных ископаемых (Хохряковские чтения)» (г. Екатеринбург, 2007 г.), на Уральских горнопромышленных форумах «Горное дело, оборудование, технологии» (г. Екатеринбург, 2006, 2008, 2009 г.), на научно-технических советах институтов Гипроруда и Уралги-проруда, Донского и Полтавского ГОКов, комбината «Магнезит».

Работа выполнепа при поддержке гранта «Геоинформационное, геомеханиче-

кое и геотехнологическое обеспечение освоения стратегически важных объектов [инералыю-сырьевого комплекса Сибири и Дальнего Востока» по государственно-[у контракту с Федеральным агентством по науке и инновациям (шифр заявки 2009-1.1-151-066-004»», государственный контракт № 002.740.11.0317).

Публикации работы. По результатам выполненных исследований опублико-ано 37 научных работ, в том числе 16 в рецензируемых изданиях, рекомендуемых 1АК России.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав и заключения на 36 страницах машинописного текста, списка литературы из 156 наименований, 45 исунков и 30 таблиц.

Автор выражает глубокую благодарность научному консультанту докт. техн. аук, член-корр. РАН, проф. В.Л.Яковлеву за оказанную методическую помощь при аботе над диссертацией, проф., докт. техн. наук, акад. АЕН [В.С.Хохрякову!, проф., окт. техн. наук В.М.Аленичеву, проф., докт. техн. наук С.В.Корнилкову за под-ержку и ценные советы при обсуждении и формировании работы, ст. науч. сотр., окт. техн. наук М.Г.Саканцеву за многолетнее творческое сотрудничество и по-ощь в проведении исследований, инж. Т.М.Зыряновой, Р.Н.Зуйковой, [.У.Макаровой - за всестороннюю помощь в подготовке и оформлении работы.

Автор считает своим долгом выразить признательность коллегам по работе в Госковском государственном горном университете, ИПКОНе и ИГД СО РАН за оддержку и критические замечания, оказавшие положительное влияние на выпол-ение исследований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Состояние, проблемы и задачи исследований

Большие и постоянно возрастающие затраты на добычу полезных ископае-ых, связанные с ухудшением горно-геологических и горнотехнических условий от-абатываемых и перспективных месторождений, требуют применения ресурсосбе-ггающих технологий и повышения эффективности горного производства. В облас-я открытых горных работ потенциальными направлениями ресурсосбережения яв-иотся совершенствование способов вскрытия, систем разработки, способов фор-

мирования карьерного пространства, технологии ведения горных работ и методов оптимизации их параметров, а также изыскание принципиально новых технологических и технических решений. Существенный вклад в решение указанных проблем внесли труды академиков Н.В. Мельникова, В.В. Ржевского, М.И. Агошкова, К.Н. Трубецкого, H.H. Мельникова, член-корреспондентов РАН B.JI. Яковлева, В.Н. Опарина, A.A. Пешкова, докторов технических наук В.М. Аленичева, Ю.И. Анистрато-ва, А.И. Арсентьева, Ю.П. Астафьева, Ю.И. Беляева, В.Г. Близнюкова, Ж.В. Бунина, М.В. Васильева, С.Е. Гавришева, В.А. Галкина, A.B. Гальянова, А.М. Демина, А.Ю. Дриженко, В.А. Ермолаева, В.Г. Зотеева, В.В. Истомина, B.C. Коваленко, C.B. Кор-нилкова, АЛ. Корякина, A.A. Кулешова, Ю.И. Леля, Ю.А. Мамаева, А.Р. Маттиса, H.A. Мацко, И.Н. Медынкова, М.Г. Новожилова, С.И. Попова, М.Г. Потапова, С.С. Резниченко, С.П. Решетняка, А.Г. Секисова, Б.А. Симкина, A.B. Соколовского, В.П. Смирнова, П.И. Томакова, Г.А. Фисенко, Г.А. Холоднякова, B.C. Хохрякова, В.В. Хронина, А.Г. Шапаря, Е.Ф. Шешко, В.Г. Шитарева, H.H. Чаплыгина, Ю.А. Черне-гова, Б.П. Юматова и многих других ученых.

Одним из наиболее перспективных способов ресурсосбережения при добыче полезных ископаемых открытым способом является применение внутреннего отва-лообразования, в том числе на основе транспортных систем разработки. Идея разработки глубокозалегаю гцих месторождений транспортными системами с внутренним отвалообразованием была выдвинута еще Е.Ф. Шешко. Он предложил размещать вскрышные породы во внутреннем отвале при разработке синклинальных складок на угольных месторождениях Кузбасса. В последующем исследование этой проблемы получило развитие в трудах М.И. Агошкова, JI.K. Антоненко, В.Е. Богдашока, Е.И. Васильева, А.Ю. Дриженко, В.Л. Ермолаева, А.А.Зайцевой, В.Г. Зотеева, A.B. Зуб-кова, В.Е. Киковки, B.C. Коваленко, А.И. Корякина, М.В. Курлени, В.Т. Лашко, А.Р. Маггаса, С.Г. Молотилова, H.A. Мацко, П.П. Меныпонка, В.В. Михальченко, A.C. Ненашева, A.A. Пешкова, Н.И. Просандеева, A.B. Романешсо, Б.Т. Рутковского, БА. Симкина, A.C. Танайно, В.И. Терентьева, П.И. Томакова, К.Н. Трубецкого, В.И. Чес-кидова, А.П. Шапаря и многих других ученых. Наиболее полные исследования по внутреннему отвалообразованию выполнены применительно к угольным месторождениям и к рудным, имеющим большую длину по простирапию, как наиболее перспективным для применения данной технологии. Рядом исследований установлено,

го при существующей технологии горных работ внутреннее отвалообразование зычно ограничивается залежами, имеющими значительные размеры по простирало.

М.И. Агошков поставил вопрос о необходимости максимально полного эко-эмически обоснованного использования выработанных пространств на основе са-ых разнообразных способов и технологий их освоения. Важной вехой стали публи-щии К.Н. Трубецкого, A.A. Пешкова, H.A. Мацко, в которых образующееся выра-эташгое пространство выделено в отдельный вид техногенного ресурса и создана гассификация способов его формирования и использования. Иначе говоря, воз-ожность использования выработаштого пространства карьера многогранна. Это поженив подтверждает актуальность и настоящей работы.

Опираясь на представленные выше предпосылки, сформулированы основные дачи исследований, направленных на повышение эффективности и расширение эласти применения внутреннего отвалообразования при разработке глубокозале-адщих месторождений ограниченной длины.

1 Анализ существующих систем разработки и исследование факторов, опреде-нощих эффективность внутреннего отвалообразования при разработке глубокоза-:гшощих месторождений ограниченной длины.

2 Разработка и систематизация ресурсосберегающих систем разработки с 1утренмим отвалообразованием и исследование их параметров и показателей.

3 Изыскание эффективных способов управления параметрами рабочей зоны т разработке глубокозалегающих месторождений.

4 Изыскание ресурсосберегающих способов вскрытия глубокозалегающих ме-горождепий в стесненных условиях при внутреннем отвалообразовании и опреде-:ние целесообразных параметров вскрывающих выработок.

5 Исследование возможности и разработка эффективных способов регулиро-шия режима горных работ при внутреннем отвалообразовании.

6 Исследование эффективности и области применения перспективных систем »зработки.

ИССЛЕДОВАНИЕ ФАКТОРОВ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИХ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ТЕХНОЛОГИИ ГОРНЫХ РАБОТ С ВНУТРЕННИМ ОТВАЛООБРАЗОВАНИЕМ

Установлено, что к основным технологическим показателям эффективности технологии горных работ с внутренним отвалообразованием следует отнести:

- удельный вес внутреннего отвалообразования;

- удельную экономию внутрикарьерных перевозок;

- объем дополнительного разноса бортов для размещения вторичных вскрывающих выработок;

- режим горных работ.

Взаимосвязь технологических показателей с определяющими их факторами традиционных (сплошных и углубочных) систем разработки отражена на рисунок 1.

Наибольшее влияние на технологические показатели углубочных систем разработки оказывает длина* карьера. Ее увеличение ведет к соответствующему улучшению всех технологических показателей. При этом значительное влияние на эффективность технологии оказывает уклон вскрывающих выработок и высота выемочного слоя. Их изменение на 1 % ведет к изменению технологических показателей на 0,3 -1,0 %. Но если увеличение уклона вскрывающих выработок однозначно ведет к снижению объемов дополнительного разноса бортов и, соответственно, к снижению затрат на вскрышные работы, то высота выемочного слоя оказывает неоднозначное влияние на технологические показатели (рисунок 2). При максимальной высоте выемочного слоя удельный вес внутреннего отвалообразования достигает максимума, а удельная экономия внутрикарьерных перевозок уменьшается до нуля.

В сплошных системах разработки главным фактором, оказывающим наибольшее влияние технологические показатели, является, как и в углубочных, длина карьера. Из числа управляемых факторов наибольшее влияние на технологические показатели оказывает способ вскрытия. Данный способ, основанный на применении полустационарных съездов, характеризуется большими объемами дополнительного разноса бортов, составляющими десятки процентов от общих объемов вскрышных пород в границах карьера. Кроме того, значительное влияние на техно-

* Здесь и далее длина карьера по дну.

Сплошная система разработки с многоярусной схемой отвалообразования

Удельный вес внутреннего отвалообразования Д Ь;

Удельный объем дополнительного разноса бортов

_ш__

Удельная экономия внут-рикарьерных перевозок Щ,

Режим вскрышных и добычных работ У=ЯР)

Длина карьера

Глубина карьера

Угол наклона рабочего борта карьера ср

Высота уступа /к,

Высота выемочного яруса _>±_

Высота выемочного слоя Нсп

Способ вскрытия месторождения

Руководящий уклон съездов /'

Ширина транспортных площадок 8Тр

Углубочная система разработки со слоевой схемой отвалообразования

Удельный вес внутреннего отвалообразования Д

Удельный объем дополнительного разноса бортов Д V

Удельная экономия внутри карьерных перевозок

Режим вскрышных и добычных работ ЧЩР)

Рисунок 1 - Взаимосвязь параметров и показателей при применении сплошных и углубочных ванием

систем разработки с внутренним отвалообразо-

д, % и/, %

и/, % ~~ N ^/2 N Ч >

\ /\ \у \

^<2 \

0,5

0,6

0.7 0,8 О.эМв/Нк

1 -М = 100 м; 2-М = 200 м 1 -Я„=200 м; 2-Яв =300м; 3 -#в = 400 м

Рисунок 2 - Зависимость удельного веса Рисунок 3 - Зависимость удельного веса

внутреннего отвалообразования (—) и внутреннего отвалоообразования (—) и

удельной экономии внутрикарьерных пере- удельной экономии внутрикарьерных пе-

возок (--) от относительной высоты вы- ревозок (--) от угла откоса рабочего

емочного слоя при разной мощности рудно- борта карьера при разной высоте вы-

го тела емочного слоя

логические показатели оказывают угол откоса рабочего борта карьера и уклон вскрывающих выработок. Увеличение угла откоса рабочего борта ведет к увеличению удельного веса внутреннего отвалообразования (рисунок 3). При этом чем меньше длина карьера, тем существеннее влияние углов откоса бортов. Так, при глубине карьера 300 м и длине 1500 м увеличение угла откоса рабочего борта с 14 до 26° ведет к увеличению удельного веса внутреннего отвалообразования в среднем на 90 %, при длине 1000 м - на 225 %. Увеличение уклона вскрывающих выработок способствует увеличению удельного веса внутреннего отвалообразования и снижению объемов дополнительного разноса бортов.

Следовательно, технологические показатели внутреннего отвалообразования при разработке глубокозалегающих месторождений ограниченной длины могут быть улучшены путем увеличения углов откоса рабочих бортов карьеров и уклона вскрывающих выработок, а также совершенствования способов вскрытия, систем

разработки, технологических схем формирования внутренних отвалов и оптимизации их параметров.

РАЗРАБОТКА ПЕРСПЕКТИВНЫХ СИСТЕМ РАЗРАБОТКИ С ВНУТРЕННИМ ОТВАЛООБРАЗОВАНИЕМ И ИССЛЕДОВАНИЕ ИХ ПАРАМЕТРОВ И ПОКАЗАТЕЛЕЙ

Основой повышения эффективности и расширения области применения технологии горных работ с внутренним отвалообразованием при эксплуатации глубокозалегающих рудных месторождений является: адаптация существующих систем разработки с внутренним отвалообразованием к стесненным условиям карьерного пространства; создание альтернативных систем разработки.

Адаптация существующих систем разработки к стесненным условиям глубоких рудных карьеров предполагает применение способов формирования рабочей зоны глубоких карьеров с крутыми углами рабочих бортов и способов вскрытия месторождений, обеспечивающих существенное снижение объемов дополнительного разноса бортов для размещения вскрывающих выработок.

В основу создания альтернативных систем разработки заложено изменение порядка формирования карьерного и отвального пространства при использовании положительных сторон существующих систем: возможности значительного снижения высоты подъема вскрышных пород путем поярусного формирования внутренних отвалов, применяемого в сплошных системах разработки; снижения объемов дополнительного разноса бортов для размещения вскрывающих выработок, что характерно для углубочных систем. Одной из таких альтернативных систем, обеспечивающих значительное снижение высоты подъема вскрышных пород и одновременно уменьшение объемов дополнительного разноса бортов для размещения вскрывающих выработок, является углубочная система разработки с простой ступенчатой схемой внутреннего отвалообразования, основанная на формировании внутреннего отвала наклонными ярусами уменьшающейся высоты по мере понижения горных работ в карьере второй очереди (рисунок 4). При этом во внутреннем отвале может размещаться вся вскрыша из карьера второй очереди или только ее часть, ограниченная по высоте. Она представляет собой выемочный слой, который

по высоте делится на отдельные выемочные ярусы с целью снижения высоты подъема вскрышных пород и концентрации их по отдельным горизонтам транспортирования и размещения во внутреннем отвале. Каждому выемочному ярусу соответствует свой отвальный ярус, в результате чего внутренний отвал приобретает ступенчатую форму. Благодаря делению выемочного слоя на отдельные выемочные ярусы высота подъема вскрышных пород сокращается во столько раз, во сколько раз высота выемочного яруса меньше высоты выемочного слоя.

Рисунок 4 - Углубочная система разработки с простой ступенчатой схемой внутреннего отвалообразования

Проведенными исследованиями установлено, что удельный вес внутреннего отвалообразования Д и удельная экономия внутрикарьерных перевозок IV находятся в параболической зависимости от отношения расстояния между нижней отметкой выемочного слоя и дном карьера Н„ к его глубине Нк. При верхней отметке выемочного слоя //„, равной отметке поверхности, эти зависимости имеют вид, представленный на рисунках 5 и 6. Надежность зависимостей подтверждается достаточно высокими значениями корреляционных отношений г| (соответственно, 0,743

и 0,850) и относительно небольшими среднеквадратическими отклонениями а (9,4 и 10,5 %). Критерий Фишера F имеет значения 3,48 и 3,42 при табличных 4,2 и 4,17.

При Ни/Нк=0 удельный вес внутреннего отвалообразования составляет 63,3

% от максимально возможного значения, удельная экономия внутрикарьерных пере- возок 81,5 %, то есть размещение вскрышных пород нижних горизонтов в виде самостоятельных отвальных ярусов на дне карьера первой очереди неэффективно. Эти породы могут размещаться на ранее сформированных отвальных ярусах, в которых находятся вскрышные породы верхних горизонтов. Размещение таким способом вскрышных пород нижних горизонтов по существу соответствует созданию внутреннего отвала второй очереди, а простая ступенчатая схема внут-

реннего отвалообразования превращается в сложную ступенчатую схему со специфическими взаимосвязями между технологическими показателями и определяющими их факторами.

% •

Э = 8.1 2+18 00 -45.85 \ . %\ \.

О 0.1 0,2 0.3 0,4 0.5 0.6 0,7 Нн/Нк

0,1

0,2 0.3 0,4 0,5 Ни/Нк

Рисунок 5 - Зависимость удельного Рисунок 6 - Зависимость удельной веса внутреннего отвалообразования экономии внутрикарьерных перевозок от отношения расстояния между ниж- от отношения расстояния между нижней отметкой выемочного слоя и дном ней отметкой выемочного слоя и дном

карьера к его глубине

карьера к его глубине Нн/Нк

Установленные факты привели к необходимости создания систем разработки с внутренними отвалами второй очереди, то есть более сложных систем, в которых вскрышные породы нижних горизонтов размещаются не на уровне выемочных горизонтов, а на более высоких отметках - на ранее сформированных ярусах внутренних отвалов. Адаптированные и вновь созданные системы разработки, обеспечивающие потенциальную возможность отработки глубокозалегающих месторождений ограниченной длины с применением внутреннего отвалообразования, приведены в таблице 1, в которой дана общая характеристика систем, показано исходное и конечное положение объемов пород, складируемых во внутренний отвал.

В результате исследования параметров и показателей этих систем разработки установлены статистические зависимости основных технологических показателей горных работ (удельного веса внутреннего отвалообразования и удельной экономии внутрикарьерных перевозок) от определяющих факторов для разных систем разработки.

Таблица 1 - Системы разработки с внутренним отвалообразованием

Система разработки Схема внутреннего отва-лообразования Характеристика схемы Общий вид системы разработки

Углубочная Простая ступенчатая Внутренний отвал формируется путем последовательной отсыпки наклонных ярусов уменьшающейся высоты с углом наклона, равным углу естественного откоса разрушенных пород. -

Углубочная Сложная ступенчатая Объемы вскрышных пород с нижнего выемочного яруса размещаются на ранее сформированных отвальных ярусах, создавая отвал второй очереди. /

Углубочная Простая слоевая Выемочный слой состоит из одного яруса, также одним ярусом производится отсыпка внутреннего отвала. \ щу у

Углубочная Сложная слоевая Выемочный слой состоит из двух ярусов. Вскрыша верхнего яруса отсыпается в нижний ярус отвала с помощью насыпной бермы, вскрыша нижнего яруса размещается в верхнем ярусе отвала. - ■. 2 - -л

Сплошная Простая многоярусная Каждому выемочному ярусу соответствует свой отвальный ярус. **-^У

Смешанная углубочно-ступенчатая Сложная многоярусная Верхние горизонты отрабатываются по сплошной системе разработки, нижние - по углубоч-ной. Вскрыша нижних горизонтов размещается на сформированных отвальных ярусах верхних горизонтов ■ v. . ■ \ /

Для углубочной системы разработки со сложной ступенчатой схемой формирования внутренних отвалов эти зависимости имеют вид:

где Н, — высота выемочного слоя; Я, - высота яруса; К^- коэффициент, учитывающий влияние глубины и длины карьера; Ки — коэффициент, учитывающий влияние мощности рудного тела.

Основными факторами, определяющими величину технологических показателей углубочных систем являются высота выемочного слоя, глубина карьера, его длина по дну, а также мощность рудного тела.

Абсолютная величина объема дополнительного разноса бортов в углубочных системах разработки увеличивается с увеличением параметров карьера, но его относительная величина при этом снижается. При этом 70-80 % объемов дополнительного разноса бортов карьеров приходится на наклонные съезды, одинаковые по объемам для всех углубочных систем. Остальные 20-30 % объема приходятся на транспортные бермы, обеспечивающие грузотранспортную связь рабочей зоны с внутренним отвалом. Сопоставление по технологическим показателям всех представленных систем разработки показало преимущество углубочной системы со сложной ступенчатой схемой внутреннего отвалообразования, что подтверждает дополнительная экономическая оценка. Эта система при длине карьера менее 1000 - 1200 м обеспечивает более высокие значения удельного веса внутреннего отвалообразования и удельной экономии внутрикарьерных перевозок, а также значительное снижение (в 2 - 3 раза) объемов дополнительного разноса бортов для размещения вскрывающих выработок по сравнению со сплошной и углубочно-сплошной системами разработки.

Таким образом можно сделать вывод, что управлением последовательностью формирования карьерного пространства па основе предложенных систем разработки и способов вскрытия возможно создать условия расположения отвалов вскрышных работ на местах, освобожденных от рудных залежей.

(1)

(2)

ИЗЫСКАНИЕ ЭФФЕКТИВНЫХ СПОСОБОВ УПРАВЛЕНИЯ ПАРАМЕТРАМИ РАБОЧЕЙ ЗОНЫ

Установлено, что наиболее значительные возможности увеличения углов откоса рабочих бортов, в значительной степени определяющих эффективность внутреннего отвалообразования, обеспечивают перспективные технологические схемы формирования рабочей зоны, основанные на временной консервации бортов и уступов. Это, главным образом сквозные, тупиковые, каскадные и поэтапные схемы. Применительно к этим схемам все площадки рабочей зоны можно разделить на:

- рабочие с готовыми к выемке запасами горной массы;

- минимальные рабочие, подготовленные к работе, но не имеющие готовых к выемке запасов;

- временно нерабочие, поставленные во временную консервацию, для создания на которых готовых к выемке запасов необходимо подвигание вышележащих уступов на соответствующую величину.

Фронт горных работ, включающий в себя рабочие и минимальные рабочие площадки, можно считать рабочим, а фронт, включающий в себя временно нерабочие площадки, - временно нерабочим. Часть рабочего фронта, содержащего готовые к выемке запасы, можно назвать активной, другую часть, с минимальными рабочими площадками, - пассивной, так как горные работы на ней могут осуществляться только после превращения минимальных рабочих площадок в рабочие. К временно нерабочему фронту, помимо уступов с временно нерабочими площадками, следует отнести вскрывающие выработки и перегрузочные пункты, расположенные в пределах рабочей зоны (таблице 2).

Таблица 2 - Систематизация площадок и фронта горных работ рабочей зоны глубоких карьеров

Фронт работ

Площадка По степени готовности к работе По степени активности

Рабочая Рабочий Активный

Минимальная рабочая Рабочий Пассивный

Временно нерабочая Временно нерабочий Пассивный

Рабочая зона карьера может включать рабочие, минимальные рабочие и временно нерабочие площадки и, соответственно, рабочий активный, рабочий пассивный и временно нерабочий пассивный фронты. Их соотношение в рабочей зоне характеризуется рядом показателей. Главным из них является относительная доля активного фронта в общей протяженности уступов рабочей зоны. Этот показатель можно назвать удельной длиной активного фронта горных работ Д,, которая является функцией большого числа параметров и показателей, включая технологическую схему формирования рабочей зоны. В результате проведенных исследований установлено, что наиболее типичные технологические схемы формирования рабочей зоны (сквозная, тупиковая, поэтапная и каскадная) подчиняются единой, общей для них, закономерности и описываются следующим уравнением:

Лс/)у/а [Ввн + йуйда ± Лус1др)

О =--—}-1-1--—(3)

3 ОА - МйгшЛ^у + сЮ-БшЛ^

где £>а - удельная длина активного фронта горных работ, доли ед.; йу- высота уступа, м; ¡г- скорость понижения горных работ, м/год; /а- дайна выемочного блока, м; -®тш - ширина минимальной рабочей площадки, м; 5Вн - ширина времетю нерабочей площадки, м; £>, - производительность экскаватора, м3/год; с/ - норматив обеспеченности готовыми к выемке запасами горной массы, год; а - угол откоса рабочего уступа, град; /? - угол падения рудного тела, град.

Различие рассматриваемых технологических схем состоит только в том, что в сквозной, тупиковой и каскадной схемах временно нерабочие площадки являются минимальными рабочими.

Угол откоса рабочего борта, определяющий режим горных работ и объем внутреннего отвалообразования, находится в прямой зависимости от удельной длины активного фронта горных работ:

Лу Вв

Вр Оа + Втт °т\п + ВВц Ови + Ьус1да + с!дФ =---. (4)

/1у

Здесь Вр - ширина рабочей площадки, м; Вв - ширина вскрывающих выработок (съездов) в рабочей зоне карьера, м; Х,в - протяженность уступа или его части, вскрываемой одной выработкой (съездом), м; ¡в - руководящий уклон съезда; Аш>, Аш - соответственно, удельный вес рабочих, минимальных рабочих и временно нерабочих площадок. В сквозных, тупиковых и каскадных схемах От!„=1 -- Д,, в поэтапной Ц,н = 1

Зависимость для определения скорости понижения горных работ молено представить в следующем виде:

-. » „ . -д-пМ • (5)

с'Цфтйп + °аА + йуйда ± Лу<йдэ)]'

На основе функциональных зависимостей (4) и (5) получены уравнения регрессии углов откоса рабочих бортов карьеров и скорости понижения горных работ от основных определяющих их факторов при и йу=1,5 Л3 (где А3 - максимальная

высота черпания экскаватора, м).

Уравнение регрессии углов откоса рабочих бортов при тупиковой схеме и при кг=к3 имеет вид:

Ф = (- 0,37 + 1,46Лу - 0,018Лу )• (1,081 + 0,0138А - 0,000615А2)- ^ •(1,214 + 0,04280а).

Уравнение регрессии скорости понижения горных работ при тупиковой схеме и при к

йс =(-0,82 + 1,53Лу-0,016Л^)-(0,269 + 0,0855Л-0,00125/\2)-• (- 0,19 + 3,1 Юа — 1,750д )

Аналогичные уравнения получены для всех перспективных схем формирования рабочей зоны при и А,

Степень влияния отдельных факторов на угол откоса рабочего борта и интенсивность горных работ характеризуется графиками (рисунок 7). Максимально возможные значения угла для сквозной схемы находятся в пределах 18 - 22°, для тупиковой - в пределах 25 - 28° и для каскадной - в пределах 25-30°. Наибольшую скорость понижения горных работ обеспечивают каскадная и тупиковая схемы, которые при средних условиях (йу=18 м, А=25 м, £>а=0,5) находится в пределах 23-25 м/год, а при оптимальных сочетаниях данных факторов достигает 30-35 м/год.

Из изложенного выше следует, что наиболее перспективные технологические схемы формирования рабочей зоны глубоких карьеров с временной консервацией бортов и уступов подчиняются общей закономерности, отражающей взаимосвязь всех основных параметров и показателен систем разработки и технологических процессов горных работ и позволяющей на основе разрабо-

тайных аналитических и статистических зависимостей осуществлять управление параметрами рабочего пространства в интерактивном режиме па различных стадиях проектирования и эксплуатации месторождений с применением внутреннего отвалообразования.

ф° /?с, м/год

25 20

' 20

101- 10

10* 10

С, М/ГОД , ч У У У +

✓ V 2

< Зз

20 25 30 А,М

25 20 15 10 5

с, м/год 1 У у

-и 72

У У

У* —■—.

25 20 15 10

5 5

Гс, М/ГОД

У^/

ъ V

0,3 0,4 0,5 0,6 £>,м 1 1,125 1,25 ЛуЯь, к/м

1,2^ - соответственно каскадная, тупиковая, сквозная схемы формирования рабочей зоны

Рисунок 7 Зависимости углов откоса рабочих бортов <р (-) и скорости понижения горных работ Ис ( от высоты уступа Ьу (а), ширины выемочной заходки А (б), удельной длины активного фронта Д, (в), отношения высоты уступа к максимальной высоте черпания экскаватора А/Аэ (г)

ИЗЫСКАНИЕ РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИХ СПОСОБОВ ВСКРЫТИЯ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

Установлено, что снижение объемов дополнительного разноса бортов при применении внутреннего отвалообразования может быть достигнуто за счет:

- совмещения вскрывающих выработок с транспортными бермами;

- применения полустационарных понижающихся соединительных транспортных берм;

- применения временных насыпных съездов;

- применения насыпных транспортных площадок с веерообразным изменением продольного профиля;

- применения временных и скользящих съездов;

- увеличения уклона вскрывающих выработок.

При применении углубочных систем разработки наиболее целесообразным является совмещение вскрывающих выработок с транспортными бермами. Полустационарные понижающиеся соединительные транспортные бермы особенно эффективны при применении углубочных систем разработки со ступенчатыми схемами формирования внутренних отвалов. Насыпные съезды целесообразны при отработке нижних горизонтов карьеров большой глубины. При применении сплошных систем разработки наибольшее снижение объемов дополнительного разноса бортов обеспечивают временные и скользящие съезды, устраиваемые на верхних горизонтах вместо полустационарных.

Увеличение уклона вскрывающих выработок как способа снижения объемов дополнительного разноса бортов наиболее эффективно при небольшой длине карьера, так как в этом случае длина разноса бортов по верху многократно превышает длину выработок, расположенных на нижних горизонтах. Форма трассы съездов или их отдельных элементов в этом случае соответствует форме логарифмической спирали. Поэтому объем дополнительного разноса бортов следует определять на основе применения формул логарифмической спирали:

ив -О.ЯрВф (8)

= , 'эро-'дрп 1де2

I - , Ч^о-чип т

агссоэ к =

(Ро-Рп)-^тр

100Д,

(Ю)

где Ьр длина разноса борта по поверхности, необходимая для ввода вскрывающих выработок на глубину #„ м; Ьп - периметр карьера по поверхности, м;, р0, рп -соответственно, полярный радиус начала и конца вскрывающей выработки, ж, к -угол между прямой, проходящей через центр спирали, и касательной к спирали в точке пересечения этой прямой со спиралью.

Кривизна бортов в плане существенно влияет па объем дополнительного разноса: чем меньше радиус кривизны борта, тем больше дополнительный разнос (рисунок 8). Наибольшее сокращение объемов дополнительного разноса бортов обеспечивает применение крутых уклонов на нижних горизонтах карьеров (рисунок 9).

Кмлн.м3-,--- У.мпн.мз'

120

5 10 15 20 ¡в, %

1,1'-НК= 200 м; 2, Т300 м; 3,3' - Як = 400 м; 1,2,3- прямолинейный борт; Г, 2', 3' - криволинейный борт с радиусом закругления по дну 25 м

Рисунок 8 - Зависимость дополнительного объема вскрышных работ для размещения вскрывающих выработок от их уклона при глубине карьера Як

Снижение объема дополнительного разноса бортов для размещения вскрывающих выработок на глубоких карьерах должно достигаться за счет экономически

О 25 50 75 Нп, %

1, Г-НК= 300 м; 2, 2'~Н%= 400 м; 1, 2-1= 50 м; Г,2'-Ь= 500 м Рисунок 9 - Зависимость объемов дополнительного разноса бортов от глубины перехода на крутые уклоны (с 8 на 24%)

обоснованного повышения их уклонов при отработке нижних горизонтов карьера. Смысл этого положения состоит в том, что вскрытие верхних горизонтов карьера, на которых сосредоточены основные объемы горной массы, производится вскрывающими выработками с параметрами, обеспечивающими применение наиболее эффективных видов транспортных средств, а нижние горизонты вскрываются выработками с повышенным уклоном на основе применения специальных транспортных средств. Происходящее при этом увеличение транспортных расходов компенсируется экономией от снижения дополнительного разноса бортов.

Целевая функция определения величины и области применения крутых уклонов имеет вид:

ОУв+(Q, - С0уп min, (И)

где С, - себестоимость вскрышных работ, руб/м3; К - объем вскрывающей выработки, м3; С0, С* - себестоимость 1 км транспортирования горной массы, соответственно, при исходном и повышенном уклонах вскрывающих выработок, руб/м; Va -объем горной массы, отрабатываемой с применением повышенных уклонов, м3.

В результате исследования эко-

номически целесообразной глубины перехода на крутые уклоны для автомобильного транспорта и карьерных погрузчиков по условию (11) установлено, что затраты на вскрышу и эксплуатацию вскрывающих выработок имеют минимум, соответствующий некоторому значению глубины перехода (рисунок 10). Эту глубину можно считать оптимальной для конкретных условий. Исследования, проведенные по представительному числу наблюдений (более 60), позволили установить статистическую зависимость затрат, соответствующих оптимальным глубинам перехода на крутой уклон, от величины уклона.

3, млн. руб. 1200

900

600

300

0 100 200 Пи, м

1, Г-Яп=200м;2,г-Я1[=300м; 1,2 - Ьд= 50 м; 1', Т - Ьд= 500 м Рисунок 10 - Зависимость затрат на вскрытие и эксплуатацию вскрывающих выработок от глубины перехода на крутые уклоны (с 8 на 32 %)

На зависимость затрат на вскрытие и отработку запасов нижних горизонтов с применением автотранспорта влияют длина дна Ь и глубина Нк карьера, отражающие учет трех названных выше факторов, определяющих величину уклона. Эта зависимость при Ь< Нк имеет вид:

За = 163,8 - 9,55/в + 0,176/'в % ■ (12)

При Ь > #к

За = 166,6 - 9,85/в + 0,199/|, % • (13)

Наиболее целесообразный уклон при Ь < Нк в соответствии с (12) составляет 27 %, при Ь > Нк 25 %, то есть при небольшой длине дна карьера целесообразный уклон /=27 %, при большой /=25 %.

Глубина перехода на эти уклоны зависит от величины самого уклона, длины дна карьера и его глубины и выражается зависимостью:

= (-12,2 +1,717/в) (0,734 + 0,0005*. + 0,00000023 ¿.2)х

У (14)

х (- 0,035 + 0,00534Нк - 0,00000063Н^)%.

Среднеквадратическая ошибка определения показателей на основе зависимостей (12), (13), (14), соответственно, составляет 5,5; 6,1 и 8 %.

Глубина перехода на целесообразные уклоны изменяется в диапазоне 40 -100 % глубины карьера. При этом первые цифры соответствуют условиям карьеров с небольшой длиной дна, а последние - карьерам большой протяженности.

Установлено, что при применении карьерных погрузчиков относительные минимальные затраты на вскрытие месторождения, соответствующие оптимальным глубинным перехода на крутой уклон, описываются зависимостью:

Зп = С-к;°'13(133 - 4,89/в + 0,0859/|),%. (15)

"к

Данная зависимость характеризуется высокой теснотой связи - среднеквадратическая ошибка определения затрат по формуле (15) равняется 4,8 %. Наибольшее влияние на величину относительных минимальных затрат оказывает длина карьера, затем величина уклона и, наконец, глубина карьера.

Согласно зависимости (15), оптимальный уклон вскрывающих выработок при использовании карьерных погрузчиков равняется 28,5 %. Относительная глубина перехода на повышенный уклон при использовании карьерных погрузчиков в основном зависит от длины дна карьера, в меньшей степени - от величины уклона и описывается зависимостью:

НЦ = 53,8 + 0,0275L - 0,00000083L2 + 0,17/в, %.

(16)

Среднеквадратическая ошибка зависимости (16) составляет 2,7 %. Целесообразная глубина перехода на крутой уклон изменяется от 60 % (для карьеров с небольшой длиной дна) до 100 % (для карьеров большой протяженности).

Таким образом, при определении руководящих уклонов вскрывающих выработок учет кривизны бортов, глубины вскрытия и отрабатываемых объемов горной массы позволяет до 2 - 5 раз уменьшить объемы дополнительного разноса бортов для размещения этих выработок.

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ И ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ПЕРСПЕКТИВНЫХ СИСТЕМ РАЗРАБОТКИ

Задача определения эффективности и области применения технологии горных работ с внутренним отвалообразованием характеризуется важной отличительной особенностью - значительной в сравниваемых вариантах величиной и разновременностью затрат и доходов и необходимостью рассмотрения большого числа вариантов в различных горно-геологических и горнотехнических условиях. В этих условиях наиболее простым и в то же время достаточно надежным критерием, обеспечивающим решение такой задачи, является минимум дисконтированных затрат на вскрышные работы при условии приведения сравниваемых вариантов в сопоставимый вид по годовым объемам и качеству добываемого полезного ископаемого. Дисконтированные затраты определяются по формуле:

где 3, - затраты на вскрышные работы в 1-м году; Е - норма дисконта.

Годовые затраты для оценки горных работ, характеризующиеся разными объемами грузоперевозок и глубиной горных работ, могут быть определены по формуле:

где 3, - затраты на вскрышные работы в f-м году; V, - объем вскрышных работ в t-м году; S, - расстояние транспортирования вскрышных пород в t-м году; С6[ - бестранспортная составляющая себестоимости в t-м году; С„ - себестоимость 1 там

(17)

или

3 t=c6tVt+CTtVtSt 3 t=CBtVt,

(18) (19)

перевозки вскрыши в <-м году; Св, - себестоимость вскрышных работ с учетом транспортных расходов в г-м году.

Достоверность исходных стоимостных показателей тем выше, чем больше их соответствие условиям решаемой задачи. Наиболее достоверным стоимостным показателем при разработке месторождений полезных ископаемых является показатель, установленный методом множественного корреляционного анализа на основе фактических данных, как наиболее объективно отражающих реальные горногеологические, горнотехнические, административно-климатические и другие условия в динамике развития горных работ.

Главными исходными данными для экономической оценки технологии горных работ с внутренним отвалообразованием являются фактическая себестоимость вскрышных работ и себестоимость 1 ткм перевозки горной массы. С этой целью нами получены соответствующие зависимости (модели) в виде функций от определяющих факторов, основанных на анализе фактической деятельности горных предприятий, как наиболее объективно отражающие такие связи.

Себестоимость вскрышных работ характеризуется зависимостью:

Св = 5,39ЦГ0<1 °у°'5Н°'3К°'65 (Г - 2000)°'35 руб/мэ (20)

Зависимость себестоимости 1 ткм от определяющих факторов имеет вид:

са = гж^С'к^т-гътТ^ руб/ткм (21)

где К- - годовой объем вскрышных работ, млн.м3; у„ - плотность вскрышных пород, т/м3; Нт - текущая глубина карьера, м; Т-календарный год; Кр - районный коэффициент на заработную плату; }УТ - годовой объем перевозки горной массы, млн. т'> У™. Ув - соответственно, плотность горной массы и вскрышных пород, т/м3; /га -расстояние транспортирования горной массы, км.

Остаточная дисперсия расчетов стоимостных показателей по зависимостям (20), (21) составляет, соответственно, 21,5 и 19,8 %. Это значительно ниже (в 1,5 -2 раза), чем при способе сметно-финансовых расчетов или при использовании предприятий-аналогов, которая составляет 30-40%.

Анализ показал, что основным способом улучшения неблагоприятного режима горных работ, характерного для внутреннего отвалообразования и снижающего его потенциальные возможности, является строительство передового карье-

ра с крутыми бортами в пределах карьера второй очереди (рисунок 11) и определение его глубины на основе оптимизации суммы всех затрат и эффекта при разработке месторождения.

Целевая функция определения глубины передового карьера имеет вид:

Зв+Зс-Ск ->тт, (22)

где 3„ - дисконтированные затраты на выполнение основных объемов вскрышных работ, руб.; Зс - дисконтированные затраты на дополнительный разнос бортов для размещения вскрывающих выработок, руб.; С3 - величина снижения дисконтированных затрат в результате снижения транспортных расходов и платы за землю при применении внутреннего отвалообразования, руб.

1 "—I

Рисунок 11 — Схема разработки месторождения с применением передового карьера

Основными факторами, определяющими дисконтированные затраты на выполнение основных объемов вскрышных работ, является непосредственно глубина передового карьера и интенсивность его формирования. Увеличение глубины передового карьера на 1 % ведет к снижению дисконтированных затрат на 0,12 %, увеличение скорости понижения горных работ в передовом карьере в 2 раза по сравнению со скоростью понижения горных работ в остальной части основного

(22)

карьера обеспечивает снижение затрат на 5 - 6 %, создавая предпосылки для максимально интенсивной его отработки.

Объем дополнительного разноса бортов для размещения вторичных вскрывающих выработок зависит от их уклона и степени совмещения с первичными выработками. Объем вторичной вскрывающей выработки в случае наиболее вероятной схемы ее расположения, когда до глубины Н„ она совмещается с первичной выработкой, а ниже принимается с повышенным уклоном, выражается зависимостью:

У=0,5\рк-Нп).{Нк-Нп)-Кр7Вв 'в

В этом случае затраты на дополнительный разнос бортов при определенных условиях могут достигать 12 - 16 % от общих затрат на разработку месторождения, снижаясь с увеличением глубины карьера и увеличением руководящих уклонов съездов.

Применение передового карьера, улучшая режим горных работ, приводит к уменьшению удельного веса внутреннего отвалообразования и удельной экономии внутрикарьерпых перевозок. Их значения в этом случае в наибольшей степени зависят от параметров основного карьера - его длины и глубины и при высоте внутреннего отвала На=Н„ выражаются следующими уравнениями регрессии:

Д = - 0,87 + 37,2—--14,бГ-^-]2

1000 1,1000J

4,53-22,5

иоос

Нк_+34,8|--

юоо Чюоо;

.I2

= [з,75 + 4,27 -У • - 6,93 + 53,6 - 88, гГ-^У2 I. 1000] 1000 1,1000,1

при Н0-Нк-На Д= 0,024 + 31,8^- + 14,

1000

ИЛ=

0,365 + 32,9—^+14,2б|

,юоо;

-I2 1000,1

2,34-7,1

3,66-15,36

Нк

1000

-+21,5

иооо; иооо;

,24)

(25)

(26)

(27)

При высоте внутреннего отвала, равной глубине карьера, то есть при Н0—Нх, удельный вес внутреннего отвалообразования изменяется от 15 до 25 %, а удельная экономия внутрикарьерных перевозок - от б до 9 %. При верхней отметке внутреннего отвала, равной отметке дна передового карьера, то есть при

= Щ - Нт удельный вес внутреннего отвалообразования изменяется от 12 до 20 а удельная экономия внутрикарьерных перевозок - от 13 до 22 %. Эти цифры при дефиците производствишых ресурсов свидетельствуют в пользу На-Нк - Н„, а при дефиците и высокой ценности земельных ресурсов - в пользу Н0=НК.

При существующей разнонаправленности влияния основных определяющих факторов рациональная глубина передового карьера описывается уравнением регрессии:

Нп =Нк(о,314 + 1,322Е-0,614£2)-(1,114-0,00076М) (28)

Область применения внутреннего отвалообразования зависит от горногеологических, горнотехнических и экономических условий, при которых эффективность горных работ с внутренним отвалообразованием с учетом погрешности расчетов превышает эффективность горных работ с внешним отвалообразованием:

Э&д/дС^+ДУ (29)

где Э - показатель эффективности технологии ведения горных работ с внутренним отвлообразованием, отражающий величину снижения дисконтированных затрат при применении этой технологии, %; АСв- погрешность определения себестоимости вскрышных работ, %; ЛУ — погрешность определения объемов вскрышных работ, %.

Показатель эффективности технологии горных работ с внутренним отвалообразованием выражается следующей зависимостью:

КНКМКЕ (30)

Ки=3,31-18,24-^-+ 34,341-^-1 (31)

1000 \1000j

Км = 0,97 + 0,0006М, ' (32)

Ке=0,14+8,6Е, (33)

где Кю Км и - коэффициенты, отражающие влияние на показатель эффективности, соответственно, глубины карьера, мощности рудного тела и нормы дисконта.

Наибольшее влияние на эффективность внутреннего отвалообразования при применении передового карьера оказывают норма дисконта, глубина и длина основного карьера и мощность рудного тела. Чем больше численные значения этих факторов, тем выше эффективность внутреннего отвалообразования.

Э =

- 48,9 +149 - 82,бГ—-1

юоо иооо;

Варианты, обеспечивающие показатель эффективности, превышающий погрешность расчетов, которая складывается из установленной погрешности определения стоимостных показателей (20 - 22 %) и погрешности определения объемов работ (7-8 %), составляя в сумме от 22 до 24 % с вероятностью 67 %, можно относить к области целесообразного применения внутреннего отвалообразвания.

Минимальная длина дна карьера, при которой целесообразно осуществление внутреннего отвалообразования в различных горно-геологических, горнотехнических и экономических условиях, исходя из (30), определяется по выражению:

149 ±122200-330

48,9 +

кнкмкЕ,

165,2

(33)

Минимальная длина дна карьера, установленная при показателе эффективности Э = 23 %, обеспечивает довольно широкие возможности применения внутреннего отвалообразования при разработке глубоких, ограниченных в плане, крутопадающих месторождений (таблице 3). Таблица 3 - Минимальная длина дна карьера, м

Мощность Норма дисконта

рудного 0,05 0,10 0,15

Глубина карьера, м Глубина карьера, м Глубина карьера, м

300 360 300 360 300 360

50 1460 1340 1190 980 800 660

150 1430 1310 1160 880 760 640

250 1410 1290 1120 790 720 630

Следовательно высокая эффективность внутреннего отвалообразования в глубоких карьерах ограниченной длины достигается путем формирования карьерного пространства при опережающем строительстве на одном из флангов передового карьера с промежуточной глубиной и создания на противоположном фланге выработанного пространства для размещения оставшихся объемов вскрышных работ, что позволяет в зависимости от условий уменьшить на 6 - 22 % объемы внутрикарьерных перевозок вскрышных пород и на 15 - 25 % сократить потребность в земельных ресурсах для их размещения.

АПРОБАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ В КОНКРЕТНЫХ ГОРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ И ГОРНОТЕХНИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ

Характерным примером эффективного применения крутых уклонов вскрывающих выработок для снижения дополнительного разноса бортов в конкретных горно-геологических условиях стал выбор способа вскрытая для карьера Восход Донского ГОКа с проектной глубиной 460 м. Уменьшение длины вскрывающих выработок на нижних горизонтах карьера за счет увеличения их уклона до 20 -25 % позволило сократить дополнительный объем вскрышных работ на 62 млн. м3. Экономия средств составила в ценах 1984 года порядка 100 млн. руб.

На основе применения ресурсосберегающих схем вскрытия исследованы также возможности снижения дополнительного разноса боров при вскрытии и отработке законтурных запасов карьера Южный Донского ГОКа и максимального использования выработанного пространства дня размещения вскрышных пород при минимальных расстояниях их перевозки. Предложенная схема вскрытия позволила сократить объемы вскрыши на 5,5 млн. м3 и создать грузотранспортную связь рабочих горизонтов с выработанным пространством существующего карьера и тем самым обеспечить возможность размещения вскрышных пород по внутреннем отвале с минимальными расстояниями транспортирования.

Рассмотрена возможность применения внутреннего отвалообразования при разработке Баженовского месторождения асбеста. Она предусматривает ускоренную отработку залежей Северного карьера и северной части Центрального карьера и создание на их основе выработанного пространства дня последующего размещения вскрышных пород Центрального карьера. В качестве системы разработки предусматривается углубочная система со сложной ступенчатой схемой внутреннего отвалообразования. Вскрышные породы размещаются в образующемся выработанном пространстве. Данный порядок отработки месторождения обеспечивает многократное сокращение расстояний транспортирования вскрышных пород и снижение потребности в земельных площадях для их размещения.

Углубочная система разработки с внутренним отвалообразованием предусмотрена для отработки Лозьвинского марганцеворудного месторождения Северо-

уральского бассейна; расстояние транспортирования вскрышных пород сокращается по карьеру в 1,5 раза.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации на основе обобщения теории и практики и выполненных исследований дано обоснование и решена комплексная научная проблема создания геотехнологических основ применения внутреннего отвалообразования при разработке глубокозалегающих месторождений ограниченной длины, включающая установление взаимосвязи параметров и показателей формирования карьерного и отвального пространства и создание эффективных способов вскрытия и систем разработки, адаптированных к стесненным условиям карьерного пространства и обеспечивающих значительное снижение объемов перевозок вскрышных пород и потребности в земельных площадях для их размещения, что имеет важное народнохозяйственное значение.

Выполненные исследования позволяют сделать следующие выводы и рекомендации:

1 Основными причинами ограниченного применения внутреннего отвалообразования при разработке глубокозалегающих месторождений небольшой длины на основе традиционных систем разработки являются:

- снижение производительности горных работ вследствие уменьшения рудных площадей на отдельных этапах разработки;

- неблагоприятный режим горных работ, особенно при сплошных системах разработки;

- большие объемы дополнительного разноса бортов для размещения вскрывающих выработок, достигающие при углубочных системах разработки 20 % общих объемов вскрышных пород в границах карьера, а при сплошных системах -40%.

Указанные причины могут быть устранены на основе совершенствования существующих и создания новых систем разработки, способов вскрытия и схем формирования внутренних отвалов, а также на основе оптимизации параметров вскрывающих выработок, создания эффективных способов регулирования режима

горных работ и разработки новых схем и способов управления параметрами рабочей зоны глубоких карьеров.

2 Наиболее типичные технологические схемы формирования рабочей зоны глубоких карьеров с временной консервацией бортов и уступов (поэтапная, каскадная, тупиковая, сквозная) подчиняются единой, общей для них, закономерности, отражающей взаимосвязь их основных параметров и показателей, что позволяет определять наиболее рациональные технологические схемы и их параметры, соответствующие требованиям наиболее эффективного применения внутреннего от-валообразования в стесненных условиях карьерного пространства при поэтапном ведении горных работ.

3 Установлено, что наиболее значительное снижение объемов дополнительного разноса бортов для размещения вскрывающих выработок обеспечивает увеличение их руководящего уклона. Объем дополнительного разноса борта как функции уклона вскрывающих выработок зависит от глубины карьера, вскрываемых объемов и, главное, от кривизны бортов. Экономически целесообразный уклон при отработке глубоких горизонтов с применением автотранспорта может достигать 26 - 27 %, а глубина перехода на эти уклоны изменяется в интервале от 40 до 100 % глубины карьера в зависимости от длины его дна. При применении на глубоких горизонтах карьерных погрузчиков оптимальный уклон может достичь 28 -29 %, а целесообразная глубина перехода на крутой уклон изменяется от 60 % (для карьеров небольшой длины дна) до 100 % (для карьеров большой протяженности).

4 В результате исследования систем разработки с внутренним отвалообразо-ванием, созданных для стесненных условий карьерного пространства, установлено, что наиболее эффективной системой является углубочная со сложной ступенчатой схемой формирования внутренних отвалов, обеспечивающая потенциально максимальный удельный вес внутреннего отвалообразования до 35 %, удельную экономию внутрикарьерных перевозок до 19 % и самые низкие объемы дополнительного разноса боров для размещения вскрывающих выработок - не более 10 - 12 % от общих объемов вскрышных пород в границах карьера.

5 Значительное улучшение режима горных работ, необходимое для нейтрализации последствий поэтапной разработки, являющейся основой применения внутреннего отвалообразования, достигается путем строительства передового

карьера и оптимизации его глубины с учетом всех затрат и эффекта при разработке месторождения. Основными факторами, определяющими рациональную глубину карьера, являются глубина основного карьера и норма дисконта: при норме дисконта Е=0,05 и средних значениях прочих факторов глубина передового карьера составляет 39 % глубины основного карьера, увеличиваясь при £=0,1 до 44 % и при £=0,15 до 50%.

6 Эффективность внутреннего отвалообразования зависит от длины и глубины карьера, расстояния от карьера до внешнего отвала вскрышных пород, мощности рудного тела и нормы дисконта. Увеличение всех этих показателей ведет к повышению эффективности и расширению области применения внутреннего отвалообразования. Оно целесообразно при глубине карьера не менее 280 - 300 м, его доше 600 - 800 м, мощности рудного тела 120 - 150 м и платы за кредит (норме дисконта) 10 -15 %. Эта область может быть расширена в результате уточнения исходных расчетных данных и уменьшения погрешности расчетов при поэтапном проектировании.

Таким образом, доказана возможность и целесообразность внутреннего отвалообразования при разработке глубокозалегающих месторождений ограниченной длины, соответствующих округлым карьерным полям, и установлена рациональная область его применения. Она соответствует горно-геологическим и горнотехническим условиям многих разрабатываемых и перспективных рудных месторождений.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах: В репетируемых научных журналах и изданиях:

1. Хохряков B.C. Прогнозирование себестоимости выемки руды и вскрышных пород для решения проектных задач глубоких карьеров [Текст] / B.C. Хохряков, Г. Г. Саканцев, М. Г. Саканцев и др. // Горный журнал. - 1973. - № 5 - С. 26 -28.

2. Сакапцев Г. Г. Исследование зависимости себестоимости вскрыши от определяющих факторов [Текст ] / Г. Г.Саканцев, М. Г. Саканцев // Изв. вузов. Горный журнал. - 1974. - № б - С. 25 - 29.

3. Саканцев Г. Г. Исследование перспективных контуров карьера [Текст] / Саканцев Г. Г., Дзусова В. М. //Изв. вузов. Горный журнал. - 1974. - № 11. - С.17 -21.

4. Васильев М. В. Оптимизация параметров рабочей зоны глубоких карьеров [Текст] / Васильев М. В., Саканцев Г. Г. // Горный журнал. - 1981. - № 8. - С. 21 -23.

5. Рябов П. А. Интенсификация горных работ на Коршуновском карьере [Текст] / П. А. Рябов, В. Н. Хохлов, Г. М. Новожилов, А. Ф. Ткачев, Г. Г. Саканцев , А. А. Чижов U Горный журнал. - 1984. - № 11. - С. 20 - 22.

6. Хохлов В.Н. Положительный опыт применения экскаваторов с увеличенными рабочими параметрами на Коршуновском карьере [текст]/Хохлов В.Н., Новожилов Г.М., Ткачев А.Ф., Саканцев Г.Г., Чижов А.А. // Горный журнал. - 1986. -№3 - С.

7. Сурганов JL В. Перспективы освоения марганцевых месторождений Урала [Текст] / Л. В.Сурганов, Г. Г.Саканцев, М. Г.Саканцев // Изв. вузов. Горный журнал. - 1997. - № 3/ 4. - С. 8 - 10.

8. Саканцев Г. Г. Исследование факторов, определяющих условия формирования карьерного пространства при разработке глубокозалегающих месторождений ограниченной длины с внутренним отвалообразованием [Текст] / Г. Г. Саканцев // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2000. 11. - С. 127 - 133.

9. Яковлев В. Л. Об использовании опыта разработки уральских сложно-структурных месторождений открытым способом [Текст] / В. Л .Яковлев, М. Г. Саканцев, Г. Г. Саканцев // Изв. вузов. Горный журнал. - 2002. - № 3. - С. 103 - 110.

10. Саканцев Г. Г. Основы применения внутреннего отвалообразования при разработке глубокозалегающих месторождений ограниченной длины [Текст] / Г. Г. Саканцев И Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2004. - № 3. - С. 219 - 226.

11. Саканцев Г. Г. Ресурсосберегающие технологии при разработке рудных месторождений с использованием выработанного пространства [Текст| / Г. Г. Саканцев // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2008. - № 8. - С. 226 -234.

12. Саканцев Г. Г. Внутреннее отвалообразование на глубоких рудных карьерах [Текст] / Г. Г. Саканцев. - Екатеринбург: УрО РАН, 2008. - 225 с.

13. Саканцев Г. Г. Зависимость эффективности внутреннего отвалообразова-ния от максимально допустимой высоты отвальных ярусов при разработке глубо-козалегающих месторождений ограниченной длины [Текст] / Г. Г. Саканцев // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2009. - № 1. - С. 40 - 45.

14. Саканцев М. Г. Целесообразность применения и эффективная конструкция высоких уступов на предельном контуре карьеров [Текст] / М. Г. Саканцев, \ Г. Саканцев, А. В. Смирнов // Изв. вузов. Горный журнал. - 2011. - № 1. - С. 23 -

27.

15. Саканцев Г. Г. Установление зависимости параметров систем разработки гг определяющих факторов при временной консервации боргов и уступов [Текст] / \ Г. Саканцев, А. В. Смирнов, К. А. Кочнев И Изв. вузов. Горный журнал. - 2011. -fa 3. - (в печати).

16. Патент № 2246620 Российская Федерация, С 2У21 С41/26. Способ откры-■ой разработки крутопадающих месторождений с внутренним отвалообразованием [Текст] / Г. Г. Саканцев; заявитель и патентообладатель ИГД УрО РАН; опубл. :0.02.2005, Бюл. № 5.

В материалах всесоюзных, всероссийских и международных конферен-(ий и симпозиумов:

17. Саканцев Г. Г. Проблемы применения технологии с внутренним склади-юванием при открытой разработке крутонадающих месторождений [Текст] / Г. Г. Маканцев // Эффективность технологии, способы и средства, обеспечивающие со-;ременпые требования к экологии при разработке месторождений полезных иско-гаемых: тез. докл. — М.: Черметинформация, 1990. — С.26 — 29.

18. Саканцев Г. Г. Экологические аспекты формирования карьерного про-транства при отработке глубокозалегающих месторождений [Текст] / Г. Г. Са-апцев // Проблемы разработки месторождений глубокими карьерами (Мельников-кие чтения): междунар. конф.: сб. докл. (тезисы), 10-14 июня 1996 г. - Челябинск: ШОГР, 1996. - С. 151 - 152.

19. Чайкина Г. М. Экологические аспекты освоеши рудных месторождений и Урале [Текст] / Г. М. Чайкина, В. А. Объедкова, Г. Г. Саканцев // Междуна-

родной конференция по открытым и подземным горным работам (М,, 27 - 28 мая 1998 г.): сб. докл. / МГИ. - М„ 1998. - С. 48 - 49.

20. Саканцев Г. Г. Совершенствование технологии горных работ с внутренним отвалообразованием при разработке глубокозалегающих рудных месторождений [Текст ] / Г. Г. Саканцев // Проблемы геотехнологии и недроведения (Мельни-ковские чтения): докл. междунар. конф. (6-10 июля 1998 г.): в 4-х т.: т. 2. - Екатеринбург: ИГД УрО РАН, 1998. - С. 159- 164.

21. Саканцев М. Г. Технико-экономические аспекты повышения высоты рабочих уступов в глубоких карьерах [Текст] / М. Г. Саканцев, Г. Г. Саканцев, Э. П. Артемьев, В. Н. Рождественский // Проблемы геотехнологии и недроведения (Мельниковские чтения): докл. междунар. конф. (6-10 июля 1998 г.): в 4-х т: т.2. -Екатеринбург: ИГД УрО РАН, 1998. - С. 149 -154.

22. Саканцев Г. Г. О некоторых результатах учета фактора времени в горном деле [Текст] / Г. Г. Саканцев П Итоги и проблемы производства, науки и образования в сфере добычи полезных ископаемых открытым способом: материалы междунар. науч.-техн. конф. (10-11 октября 2002 г.). - Екатеринбург: УГТГА, 2002. - С. 271 - 275.

23. Саканцев Г. Г. Ресурсосбережение при открытой разработке глубокоза-легащих рудных месторождений [Текст] / Г. Г. Саканцев // Уральский горнопромышленный форум. Горное дело. Оборудование. Технологии: 1 Межрегион, спец. выставка и науч.-техн. конф. :сб. докл. / KOCK «Россия», ИГД УрО РАН. - Екатеринбург: УрО РАН, 2006. - С. 92 - 95.

24. Саканцев Г. Г. Теоретические основы ресурсосбережения при открытой разработке глубокозалегающих рудных месторождений ограниченной длины [Текст] / Г. Г. Саканцев // Фундаментальные проблемы формирования техногенной геосреды: труды конф. с участием ипостранных ученых (7-11 июля 2008 г.): в 2 т. : т. I. Геотехнология. -Новосибирск: ИГД СО РАН, 2009. - С. 182 -186.

25. Саканцев Г. Г. Геотехнологические основы ресурсосбережения при разработке глубокозалегающих месторождений ограниченной длины с применением внутреннего отвалообразования [Текст] / Г. Г. Саканцев // Проблемы открытой разработки месторождений полезных ископаемых: материалы междунар. науч.-техн.

конф., 29-30 ноября 2007 г., Екатеринбург (Хохряковские чтения, посвященные памяти проф. В. С.Хохрякова) / УГГУ. - Екатеринбург, 2010. - С. 133 - 139.

В трудах научно-исследовательских институтов и других изданиях

26. Экономико-математическое моделирование и проектирование карьеров [Текст] / В. С. Хохряков, Г. Г. Саканцев и др. - М.: Недра, 1977. - 200 с.

27. Саканцев Г. Г. Определение максимально допустимого количества «узких» площадок в рабочей зоне карьера [Текст] / Г. Г. Саканцев // Сб. науч. тр. / ИГД МЧМ СССР. - № 58. - Свердловск, 1979. - С. 9 - 13.

28. Саканцев М.Г. Прогнозирование стоимостных показателей на основе многофакторных статистических моделей [Текст]/ М.Г.Саканцев, Г.Г.Саканцев //Эффективность разработки месторождений руд цветных металлов и схем их переработки: сб.науч.тр. /Унипромедь. - Свердловск, 1992. - С. 3-10.

29. Саканцев Г. Г. Освоение производственной мощности при реконструкции Полтавского ГОКа [Текст] / Г. Г. Саканцев, А. Ф. Федин, А. А. Чижов, А. Г. Нейфельд // Сб. науч. тр. / ИГД МЧМ СССР. - № 76. - Свердловск, 1984 - С. 20 -28.

30. Саканцев Г. Г. Выбор целесообразного способа вскрытия при открытой разработке законтурных запасов карьера Южного Донского ГОКа [Текст] / Г. Г. Саканцев, А. М. Фаст, В. Г. Драчев // Сб. науч. тр. / ИГД МЧМ СССР. - № 78. - Свердловск, 1985. - С. 45 - 50.

31. Саканцев Г. Г. Исследование зависимости скорости понижения горных работ с временно нерабочими бортами от определяющих факторов [Текст] / Г. Г. Саканцев // Сб.науч. тр. / ИГД МЧМ СССР. - - № 88. - Свердловск, 1989. - С. 22 -29.

32. Саканцев Г. Г. Экологические аспекты при формировании карьерного пространства [Текст] / Г. Г. Саканцев // Горный вестник. - 1996. - № 4. - С. 74 - 77.

33. Саканцев Г. Г. Исследование влияния параметров систем разработки на режим вскрышных и добычных работ глубоких карьеров [Текст ] / Г. Г. Саканцев // Проблемы горного дела: сб. науч. тр. / ИГД УрО РАМ. - Екатеринбург, 1997. - С. 232 - 241.

34. Состояние и перспективы развития горнорудной промышленности Урала: препринт [Текст] / В. Л. Яковлев, С. И. Бурыкин, Г. Г. Саканцев и др. - Екатеринбург: ИГД УрО РАН, 2000. - 71 с.

35. Саканцев Г. Г. Исследование возможностей и условий применения крутых уклонов вскрывающих выработок на глубоких карьерах [Текст] / Г. Г. Саканцев И Изв. УГГУ. Серия: Горное дело. - 2005. - Вып 21. - С. 37 - 44.

36. Яковлев В. Л. Границы карьеров при проектировании разработки сложно-структурных месторождений [Текст] / В. Л. Яковлев, М. Г. Саканцев, Г. Г. Саканцев. - Екатеринбург: УрО РАН, 2009. - 302 с.

37. Яковлев В. Л. Глубокозалегающие рудные месторождения ограниченной длины [Текст] : раздел 1. Глава 2 / В. Л. Яковлев, C.B. Корнилков, Г. Г. Саканцев, М. Г. Саканцев // Пути повышения эффективности и экологической безопасности открытой добычи твердых полезных ископаемых / отв. ред. Опарин В. Н..; ИГД СО РАН, ИГД УрО РАН, ИГДС СО РАН и др. - Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2010. -С. 70-107.

Подписано в печать 18.04.2012. Формат 60x84 / 16 Бумага офсетная. Усл. печ. л. 2,0 Тираж 100 экз. Заказ № 778

Отпечатано в типографии ИПЦ УрФУ 620000, Екатеринбург, ул. Тургенева, 4

Содержание диссертации, доктора технических наук, Саканцев, Георгий Григорьевич

Введение.

1 Проблемы разработки глубокозалегающих рудных месторождений

1.1 Современное состояние и перспектива развития горных работ на глубоких рудных карьерах.

1.2 Развитие теории применения внутреннего отвалообразования в глубоких карьерах.

1.3 Опыт проектирования и применения внутреннего отвалообразования

1.4 Выводы.

2 Исследования факторов, определяющих эффективность технологии горных работ с внутренним отвалообразованим.

2.1 Принципы оценки технологии.

2.2 Взаимосвязь параметров и показателей ведения горных работ с внутренним отвалообразованием в условиях округлых карьерных полей.

2.3 Степень влияния различных факторов на оценочные показатели горных работ.

2.4 Выводы. Цели и задачи работы.

3 Разработка перспективных систем разработки с внутренним отвалообразованием и исследование их параметров и показателей.

3.1 Формирование банка систем разработки с внутренним отвалообразованием и исследование их параметров и показателей.

3.2 Углубочные системы разработки со ступенчатыми схемами внутреннего отвалообразования.

3.3 Взаимосвязь параметров и показателей горных работ при применении слоевых схем формирования внутренних отвалов.

3.4 Взаимосвязь параметров и показателей внутреннего отвалообразования при применении сплошных и смешанных углубочно-сплошных систем разработки.

3.5 Сравнительная оценка систем разработки.

3.6 Выводы.

4 Изыскание эффективных способов управления параметрами рабочей зоны.

4.1 Особенности формирования рабочей зоны глубоких карьеров. Термины и понятия.

4.2 Взаимосвязь параметров и показателей рабочей зоны.

4.3 Зависимость угла наклона рабочих бортов карьеров от определяющих фактров.

4.4 Скорость понижения горных работ.

4.5 Выводы.

5 Изыскание ресурсосберегающих способов вскрытия месторождений

5.1 Ресурсосберегающие схемы вскрытия.

5.2 Факторы, определяющие объем вскрывающих выработок.

5.3 Условия и эффективность применения крутых уклонов вскрывающих выработок.

5.4 Адаптация ресурсосберегающих способов вскрытия к реальным условиям глубокозалегающих месторождений.

5.5 Выводы.

6 Исследование эффективности и области применения перспективных систем разработки.

6.1 Особенности определения экономической эффективности горных работ с внутренним отвалообразованием.

6.2 Зависимость стоимостных показателей горных работ от определяющих факторов.

6.3 Управление режимом горных работ. Определение экономической эффективности и области применения технологии горных работ с внутренним отвалообразованием.

6.4 Выводы.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Геотехнологические основы внутреннего отвалообразования при разработке глубокозалегающих месторождений ограниченной длины"

Актуальность работы. Особенностью современного этапа развития отечественной горнодобывающей промышленности является значительная сложность горногеологических условий большинства месторождений твердых полезных ископаемых. Месторождения и залежи, расположенные относительно близко от поверхности Земли, к настоящему времени в основном отработаны или дорабатываются. Возникла необходимость отработки глубоких горизонтов эксплуатируемых месторождений, а также бедных месторождений и глубокозалегающих. Коэффициент вскрыши на отечественных карьерах в среднем в четыре раза выше по сравнению с карьерами других основных добывающих стран мира. Их эксплуатация требует значительных трудовых и энергетических ресурсов, а также земельных площадей для размещения вскрышных пород, зачастую высокотоксичных.

Одним из наиболее перспективных технологических решений, направленных на сбережение ресурсов при открытой добыче минерального сырья, является ведение горных работ с внутренним отвалообразованием, которое широко применяется в угольной промышленности при разработке месторождений большой протяженности, особенно в Кузнецком бассейне, на отдельных карьерах которого объем внутреннего отвалообразования достиг почти 100 %. Однако эта технология не нашла должного применения при разработке глубокозалегающих месторождений рудного и нерудного минерального сырья, где ее применяют, как правило, только на стадии доработки месторождений, причем в ограниченных объемах с параметрами, далекими от оптимальных.

Вопросам внутреннего отвалообразования посвящено большое число трудов отечественных ученых. Они в основном касаются разработки месторождений, имеющих большие размеры по простиранию. Возможность же внутреннего отвалообразования при разработке месторождений небольшой длины слабо изучена, что в значительной степени и явилось одной из причин его ограниченного применения. Поэтому разработка геотехнологических основ внутреннего отвалообразования при разработке глубокозалегающих месторождений, соответствующих округлым карьерным полям, к которым относится большинство рудных месторождений, является актуальной проблемой. Ее решение диктуется необходимостью повышения эффективности разработки многих рудных месторождений.

Цель работы - обоснование технических возможностей и экономической целесообразности применения внутреннего отвалообразования при разработке глубоко-залегающих месторождений ограниченной длины.

Основная идея работы состоит в том, что эффективность и расширение области применения внутреннего отвалообразования при разработке глубокозалегаю-щих месторождений ограниченной длины достигаются путем управления формированием карьерного пространства и его рабочей зоны, предусматривающим создание выработанного пространства на полную глубину карьера и складирование в нем вскрышных пород на основе совершенствования существующих и разработки новых систем разработки, способов вскрытия, схем формирования внутренних отвалов и их параметров, отвечающих требованиям ведения горных работ в стесненных условиях и обеспечивающих сокращение затрат на транспортирование вскрышных пород и снижение потребности в земельных ресурсах.

Защищаемые научные положения:

1. Управлением последовательностью формирования карьерного пространства на основе предложенных систем разработки и способов вскрытия возможно создать условия расположения отвалов вскрышных пород на местах, освобожденных от рудных залежей.

2. Наиболее перспективные технологические схемы формирования рабочей зоны глубоких карьеров с временной консервацией бортов и уступов подчиняются общей закономерности, отражающей взаимосвязь всех основных параметров и показателей систем разработки и технологических процессов открытых горных работ и позволяющей на основе разработанных аналитических и статистических зависимостей осуществлять управление параметрами рабочего пространства в интерактивном режиме при проектировании и эксплуатации месторождений с применением внутреннего отвал ообразования.

3. При определении руководящего уклона вскрывающих выработок учет кривизны бортов, глубины вскрытия и отрабатываемых объемов горной массы позволяет до 2 - 5 раз уменьшить объемы дополнительного разноса бортов для размещения этих выработок.

4. Высокая эффективность внутреннего отвалообразования в глубоких карьерах ограниченной длины достигается путем формирования карьерного пространства при опережающем строительстве на одном из флангов передового карьера с промежуточной глубиной и создания на противоположном фланге выработанного пространства для размещения оставшихся объемов вскрышных пород.

Методы исследований. В работе использован комплекс методов, включающий анализ литературных источников и обобщение практики; системный технико-экономический и структурно-функциональный анализ; теория вероятности и ошибок; аналитический и статистический (дисперсионный анализ, множественной корреляции и регрессии) методы; методы технико-экономического моделирования, вариантов и производственного эксперимента.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается результатами современных методов исследований; корректным использованием разработанных экономико-математических моделей, их сходимостью с фактическими данными и результатами других исследователей и производства; соответствием технологических и экономических критериев отечественной и мировой практики; использованием результатов исследований в проектах и нормах технологического проектирования.

Научная новизна работы состоит в:

- выявлении причин и факторов, ограничивающих применение внутреннего отвалообразования при разработке глубокозалегающих месторождений ограниченной длины;

- разработке перспективных углубочных систем разработки с внутренним отва-лообразованием, основанных на формировании внутренних отвалов наклонными ярусами с уменьшающейся высотой по мере понижения горных работ в карьерном пространстве;

- выявлении взаимосвязи основных параметров и показателей перспективных технологических схем формирования рабочей зоны карьеров и установление на этой основе аналитических и статистических зависимостей удельной длины активного фронта горных работ, угла откоса рабочих бортов и интенсивности горных работ от факторов, обеспечивающих возможность определения их целесообразных значений в интерактивном режиме;

- разработке способа регулирования режима горных работ при внутреннем от-валообразовании на основе строительства передового карьера и оптимизации его глубины с учетом эффекта от перераспределения времени отработки вскрышных пород и снижения затрат на их транспортирование и платы за земельные ресурсы;

Научное значение заключается в:

- развитии теории и создании основ эффективного применения внутреннего от-валообразования при разработке глубокозалегающих рудных месторождений ограниченной длины с использованием автомобильного транспорта и карьерных погрузчиков;

- установлении общей взаимосвязи параметров и показателей схем формирования рабочей зоны глубоких карьеров с временной консервацией бортов и уступов;

- учете кривизны бортов при определении величины руководящего уклона вскрывающих выработок;

- разработка перспективных систем разработки с внутренним отвалообразова-нием, аккумулирующим достоинства и в значительной степени устраняющим недостатки существующих систем;

- определении технико-экономических условий применения внутреннего отва-лообразования при разработке глубокозалегающих месторождений ограниченной длины.

Практическое значение работы состоит в том, что выявлены возможности и разработаны способы повышения эффективности внутреннего отвалообразования при освоении глубокозалегающих месторождений ограниченной длины, базирующиеся на: системах разработки, предложенных для условий округлых карьерных полей; методиках определения технологических параметров и их рациональных значений для углубочных систем разработки; установленных условиях и областях эффективного применения различных систем разработки; доказательстве необходимости и возможности рассмотрения применения внутреннего отвалообразования еще на ранних стадиях принятия проектных решений. I

Личный вклад автора заключается в:

- установлении взаимосвязей параметров и показателей формирования рабочей зоны глубоких карьеров при временной консервации бортов и уступов;

- разработке метода определения удельной длины активного фронта горных работ, углов откоса рабочих бортов и скорости понижения горных работ при временной консервации бортов и уступов;

- разработке метода и определении рациональных значений повышенного уклона автомобильных съездов в глубоких карьерах в зависимости от кривизны бортов, глубины вскрытия и вскрываемых объемов горной массы;

- разработке способа регулирования режима горных работ при освоении глу-бокозалегающих месторождений ограниченной длины с внутренним отвалообразва-нием;

- выявлении взаимосвязи параметров и показателей технологии ведения горных работ с внутренним отвалообразованием;

Апробация работы. Основные положения диссертации и ее отдельные результаты доложены и обсуждены на международных конференциях «Проблемы разработки месторождений глубокими карьерами» (г.Челябинск, 1996 г.) и «Проблемы геотехнологии и недроведения» (г. Екатеринбург, 1998 г.), на симпозиумах и конференциях Московского государственного горного университета в рамках «Недели горняка» (1999, 2002, 2008 гг.), на международной научно-технической конференции «Итоги и проблемы производства, науки и образования в сфере добычи полезных ископаемых открытым способом» (г. Екатеринбург, 2002 г.), на международной научно-технической конференции «Проблемы открытой разработки месторождений полезных ископаемых (Хохряковские чтения)» (г. Екатеринбург, 2007 г.), на Уральских горнопромышленных форумах «Горное дело, оборудование, технологии» (г. Екатеринбург, 2006, 2008, 2009 гг.), на научно-технических советах институтов Гипроруда и Уралгипроруда, Донского и Полтавского ГОКов, комбината «Магнезит».

Работа выполнена при поддержке гранта «Геоинформационное, геомеханическое и геотехнологическое обеспечение освоения стратегически важных объектов минерально-сырьевого комплекса Сибири и Дальнего Востока» по государственному контракту с Федеральным агентством по науке и инновациям (шифр заявки «2009-1.1-151-066-004»», государственный контракт № 002.740.11.0317).

Публикации работы. По результатам выполненных исследований опубликовано 37 научных работ, в том числе 16 в рецензируемых изданиях, рекомендуемых ВАК России.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав и заключения на 236 страницах машинописного текста, списка литературы из 156 наименований, 45рисунков и 30 таблиц.

Заключение Диссертация по теме "Геотехнология(подземная, открытая и строительная)", Саканцев, Георгий Григорьевич

6.4 Выводы

1. Достоверность исходных стоимостных показателей, определяющих экономическую эффективность внутреннего отвалообразования, тем выше, чем больше их соответствие условиям решаемой задачи. Наиболее достоверными являются показатели, установленные методом множественного корреляционного анализа на основе фактических данных как наиболее объективно отражающие реальные горно-геологические, горнотехнические, административно-климатические и другие условия в развития горных работ.

2. Наиболее эффективным способом расширения области применения внутреннего отвалообразования при разработке глубокозалегающих месторождений ограниченной длины является строительство передового карьера с глубиной, определяемой на

6.36) основе суммы всех затрат и эффекта, связанных с освоением месторождения.

3. В результате экономической оценки установлено, что минимально допустимая длина дна карьера, обеспечивающая эффективное применение внутреннего отвалообра-зования, обратно пропорциональна мощности рудного тела, глубине карьера и норме дисконта и при глубине карьера 300 - 400 м в зависимости от этих параметров изменяется в пределах 600 - 1200 м.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации на основе обобщения теории и практики и выполненных исследований дано обоснование и решена комплексная научная проблема создания геотехнологических основ применения внутреннего отвалообразования при разработке глу-бокозалегающих месторождений ограниченной длины, включающая установление взаимосвязи параметров и показателей формирования карьерного и отвального пространств и создание эффективных способов вскрытия и систем разработки, адаптированных к стесненным условиям карьерного пространства и обеспечивающих значительное снижение объемов перевозок вскрышных пород и потребности в земельных площадях для их размещения, что имеет важное народнохозяйственное значение.

Выполненные исследования позволяют сделать следующие выводы и дать рекомендации:

1. Основными причинами ограниченного применения внутреннего отвалообразования при разработке глубокозалегающих месторождений небольшой длины на основе традиционных систем разработки являются:

- неблагоприятный режим горных работ, особенно при сплошных системах разработки;

2. В результате исследования систем разработки с внутренним отвалообразова-нием, созданных для стесненных условий карьерного пространства, установлено, что наиболее эффективной системой является углубочная со сложной ступенчатой схемой формирования внутренних отвалов, обеспечивающая потенциально максимальный удельный вес внутреннего отвалообразования до 35 %, удельную экономию внутри-карьерных перевозок до 19 % и самые низкие объемы дополнительного разноса боров для размещения вскрывающих выработок - не более 10 - 12 % от общих объемов вскрышных пород в границах карьера.

3. Наиболее типичные технологические схемы формирования рабочей зоны глубоких карьеров с временной консервацией бортов и уступов (поэтапная, каскадная, тупиковая, сквозная) подчиняются единой, общей для них, закономерности, отражающей взаимосвязь их основных параметров и показателей, что позволяет определять наиболее рациональные технологические схемы и их параметры, соответствующие требованиям наиболее эффективного применения внутреннего отвалообразования в стесненных условиях карьерного пространства при поэтапном ведении горных работ.

4. Установлено, что наиболее значительное снижение объемов дополнительного разноса бортов для размещения вскрывающих выработок обеспечивает увеличение их руководящего уклона. Объем дополнительного разноса борта как функции уклона вскрывающих выработок зависит от глубины карьера, вскрываемых объемов и, главное, от кривизны бортов. Экономически целесообразный уклон при отработке глубоких горизонтов с применением автотранспорта может достигать 26 - 27 %, а глубина перехода на эти уклоны изменяется в интервале от 40 до 100 % глубины карьера в зависимости от длины его дна. При применении на глубоких горизонтах карьерных погрузчиков оптимальный уклон может достичь 28 - 29 %, а целесообразная глубина перехода на крутой уклон изменяется от 60 % (для карьеров с небольшой длиной дна) до 100 % (для карьеров большой протяженности).

5. Значительное улучшение режима горных работ, необходимое для нейтрализации последствий поэтапной разработки, являющейся основой применения внутреннего отвалообразования, достигается путем строительства передового карьера и оптимизации его глубины с учетом всех затрат и эффекта при разработке месторождения. Основными факторами, определяющими рациональную глубину карьера, являются глубина основного карьера и норма дисконта: при норме дисконта £'=0,05 и средних знаI чениях прочих факторов глубина передового карьера составляет 39 % глубины основного карьера, увеличиваясь при Е=0,1 до 44 % и при Е— 0,15 до 50 %.

6. Эффективность внутреннего отвалообразования зависит от длины и глубины карьера, расстояния от карьера до внешнего отвала вскрышных пород, мощности рудного тела и нормы дисконта. Увеличение всех этих показателей ведет к повышению эффективности и расширению области применения внутреннего отвалообразования. Оно целесообразно при глубине карьера не менее 280 - 300 м, его длине 600 - 800 м, мощности рудного тела 120 - 150 м и платы за кредит (норме дисконта) 10 -15 %. Эта область может быть расширена в результате уточнения исходных расчетных данных и уменьшения погрешности расчетов при поэтапном проектировании.

Библиография Диссертация по наукам о земле, доктора технических наук, Саканцев, Георгий Григорьевич, Екатеринбург

1. Арсентьев С. Я. Определение высоты уступов Текст. / С. Я. Арсентьев // Физика и технология разработки рудных месторождений в Заполярье: сб. статей / под ред. И. А. Турчанинов. Л.: Наука, 1967. - С. 75 - 85.

2. Барабанов В. Ф. Разработка крутых и наклонных пластов открытым способом с размещением пустых пород в выработанном пространстве Текст. / В. Ф. Барабанов, П. И. Томаков, И. И. Дергачев // Уголь,- 1959. № 12. - С. 12 -15.

3. Барецков И. М. Взаимосвязь технологических параметров внутренних отвалов горностроительной вскрыши и разрезной траншеи Текст. / И. М. Барецков // Изв. вузов. Горный журнал. 1986. - № 8. - С. 17 - 22.

4. Багданюк В. Е. Влияние схемы отработки карьерного поля на режим горных работ Текст. / В. Е. Багданюк // Горный журнал. 1966. - № 7. - С. 29 - 32.

5. Бурыкин С. И. Природоохранные работы на карьерах цветной металлургии Текст. / С. И. Бурыкин // Изв. вузов. Горный журнал. 1994. - № 5. - С. 121 - 123.

6. Васильев Е. И. Стабилизация режима горных работ при отработке наклонных месторождений блоками Текст. / Е. И.Васильев, А. А. Зайцева, В. И. Ческидов // Фи-зико-техн. проблемы разраб. полез, ископ. 1996. - №6. - С. 81 - 88.

7. Васильев Е. И. Математическая модель внутренних отвалов с учетом динамики схем вскрыши Текст. / Е. И. Васильев // Оптимизация решений при проектировании и планировании открытых горных работ: сб. науч. тр. / ИГД СО АН СССР. Новосибирск, 1985.-С. 3 - 19.

8. Васильев М. В. Влияние возрастающей глубины карьеров на эффективность горного производства Текст. / М. В. Васильев // Горный журнал. 1983. - № 2. - С. 29-33.

9. Васильев М. В. Комбинированный транспорт на карьерах Текст. / М. В. Васильев. М.: Недра, 1975. - 360 с.

10. Васильев М. В. Оптимизация параметров рабочей зоны глубоких карьеров /

11. М. В. Васильев, Г. Г. Саканцев // Горный журнал. 1981. - № 8. - С. 21 - 23.221

12. Васильев М. В. Научные основы проектирования карьерного транспорта Текст. / М. В. Васильев, В. Л. Яковлев. М.: Наука, 1972. - 202 с.

13. Витязев О. В. Об охране природной среды при отработке асбестовых карьеров Урала Текст. / О. В. Витязев // Горный журнал. 2001. - № 8. - С. 78 - 80.

14. Влияние горнотехнических условий разработки крутопадающих месторождений на формирование внутренних отвалов при доработке и реконструкции карьеров Текст. / Р. М Габитов и др. // Вестник Магнитогорского гос. техн. университета. -2009. -№ 1.-С. 5-9.

15. Гавришев С. Е. Особенности формирования вскрышных пород для утилизации промышленных отходов Текст. / С. Е. Гавришев, И. А. Пыталев, А. А. Козловский // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2010. - № 8. - С. 251 - 255.

16. Гавришев С. Е. Перспективные направления отвалов и выработанного карьерного пространства Текст. / С. Е. Гавришев, И. А. Пыталев // Вестник магнитогорского гос. техн. университета. 2007. - № 4. - С. 10 - 14.

17. Дриженко А. Ю. Восстановление земель при горных разработках Текст. / А. Ю. Дриженко. М.: Недра, 1985. - 240 с.

18. Дриженко А. Ю. Опыт внутреннего отвалообразования на карьере №1 НовоКриворожского ГОКа Текст. / А. Ю. Дриженко, Н. И. Проскыдеев, Б. А. Кузуб // Металлургическая и горнорудная промышленность. 1982. - № 2. - С. 62.

19. Дриженко А. Ю. Повышение эффективности горных работ при увеличении глубины железорудных карьеров Текст. / А. Ю. Дриженко, В. В. Лотоус // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2002. - № 1. - С. 176 - 179.

20. Единые правила безопасности при разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом Текст. : утв. Федеральным горным и промышленным надзором России от 09.09.02 № 57. М.: Госгортехнадзор, 2002. - 96 с.

21. Езекиэл М. Методы анализа корреляций и регрессий Текст. : пер. с англ. / М. Езекиэл, К. Фокс. М.: Статистика, 1966. - 560 с.

22. Железорудная база России Текст. / под ред. В. П. Орлова, М. И. Веригина, Н. И. Голивкина. М.: ЗАО «Геоинформарк», 1998. - 842 с.

23. Зайдель А. Н. Элементарные оценки ошибок измерений Текст. / А. Н. Зай-дель. Л.: Наука, 1968. - 96 с.

24. Зайцева А. H. Оптимизация вместимости внутреннего отвала на наклонном месторождении Текст. / А. Н. Зайцева // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2003. - № 5. - С. 138 - 140.

25. Зельберг А. С. Технология внутреннего отвалообразования на глубоких алмазодобывающих карьерах Якутии Текст. / А. С. Зельберг // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2000. - № 2. - С. 128 - 129.

26. Зотеев В. Г. Камнеулавливающие сооружения при доработке глубоких горизонтов на железорудных карьерах Текст. / В. Г. Зотеев, Ф. Ф. Крушатин, В. В. Комаров // Сборник научных трудов / ИГД Минчермета СССР. Вып. № 7. - Свердловск, 1975.-С. 84 - 94.

27. Зотеев В. Г. Теоретические основы обеспечения устойчивости и формирования скальных откосов глубоких карьеров Текст. : дис. . д-ра техн. наук / В. Г. Зотеев; ИГД МЧМ СССР. Свердловск, 1981. - 395 с.

28. Изменение способа вскрытия карьера на различных этапах отработки крутопадающих месторождений Текст. / С. Е. Гавришев и др. // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2010. - № 8. - С. 225 - 228.

29. Зубков А. В. Развитие горных работ при комбинированной разработке месторождений Текст. / А. В. Зубков // Сборник научных трудов / ИГД Минчермета СССР. Вып. № 76. - Свердловск, 1984. - С . 56 - 63.

30. Инструкция по определению вскрытых, подготовленных и готовых к выемке запасов полезных ископаемых на горных предприятиях МЧМ СССР Текст. / ВИО-ГЕМ. Белгород, 1974. - 39 с.

31. Истомин Б. В. О режиме горных работ и его экономической оценке Текст. / Б. В. Истомин // Горные науки и промышленность: сб. статей. Посвящается 70-летию со дня рождения В. В. Ржевского; сост. П. И. Томаков, В. В. Истомин. М.: Недра, 1989.-С .251 - 258.

32. Ковалев Б. Н. Экологические и экономические вЬзможности внутреннего от-валообразования Текст. / Б. Н. Ковалев // Комплексное использование минерального сырья. 1986. - № 8. - С. 76 - 79.

33. Коваленко В. С. Новые природоохранные ресурсосберегающие технологии для открытой разработки угольных пластов Текст. / В. С. Коваленко // Уголь. 1999. -№ 1.-С. 28-31.

34. Коваленко В. С. Формирование ресурсосберегающих технологий открытой разработки свит крутых и наклонных угольных пластов Текст. : автореф. дис. . д-ра техн. наук / В. С. Коваленко; МГГУ. М., 1995. - 34 с.

35. Коваленко В. С. Принципы управления техногенным ресурсом выработанного пространства карьеров Текст. / В. С. Коваленко // Открытые горные работы. 1999. - Пилотный номер. - С. 34 - 37.

36. Конончик Л. Е. Складирование вскрышных пород в отработанное пространство как способ охраны окружающей среды Текст. / Л. Е. Конончик, Г. Н. Суслонова // Горный журнал. 2001. - № 7. - С. 26 - 28.

37. Линев В. П. Ширина рабочих площадок уступов и возможная скорость углубления горных работ Текст. / В. П. Линев // Горный журнал. 1978. - № 6. - С. 31 -33.

38. Малютин В. И. Расчет ширины предохранительных берм на карьерах Текст. / В. И. Малютин // Повышение эффективности разработки месторождений руд цветных металлов: сб. статей / Унипромедь. Свердловск, 1986.-С. 22-25.

39. Маттис А. Р. Техника для безвзрывных технологий на карьерах: состояние и перспективы Текст. / А. Р.Матгис, В. И. Ческидов, Г. Д. Зайцев // Горные машины и автоматика. 2005. - № 3. - С. 11-13.

40. Мацак Г. Г. Расконсервация бортов глубоких карьеров с применением взрывания совмещенных уступов Текст. / Г. Г. Мацак // Изв. вузов. Горный журнал. 1973. - № 10.-С. 21 -24.

41. Мельников Н. В. Одноковшовые погрузчики на открытых работах Текст. / Н. В. Мельников, К. Н. Трубецкой, Е. Р. Леонов. М.: Недра, 1971. - 191 с.

42. Методические рекомендации по оценке эффективности инвестиционных проектов и их отбору для финансирования Текст. : утв. Госстроем России, Мин. экономики, Мин. финансов РФ, Госпланом России от 31.03.94 № 7-12/47). М., 1994. -80 с.

43. Место России в минерально-сырьевой базе мира: по данным Роскомнедр Текст. // Минеральные ресурсы России. 1995. - № 6. - С. 4 - 5.

44. Михайлова Т. Л. Рациональное землепользование в цветной металлургии Текст. / Т. Л. Михайлова, А. В. Хохряков // Изв. вузов. Горный журнал. 1993. - № 6. -С. 97 - 135.

45. Мозжухин А. В. Разработка мероприятий по защите нижних горизонтов карьеров от падения кусков породы с уступа Текст. / А. В. Мозжухин // Сб. науч. трудов / ГИГХС. Вып. № 70. - М., 1986.- С. 36 - 40.

46. Молотилов С. Г. К вопросу формирования высоких породных отвалов на карьерах Текст. / С. Г. Молотилов, В. К. Норри // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2007. - № 5. - С. 70- 75.

47. Новожилов М. Г. Оптимизация параметров высоких уступов глубоких горизонтов карьеров Текст. / М. Г. Новожилов, В. И. Куценко, А. Ю. Дриженко // Горный журнал. 1983. - № 3. - С. 14 - 19.

48. Нормы технологического проектирования горнодобывающих предприятий черной металлургии с открытым способом разработки Текст. / Гипроруда. Л., 1986. - 264 с.

49. Нормы технологического проектирования горнорудных предприятий цветной металлургии с открытым способом разработки Текст. / Минцветмет СССР; сост. М. Г. Саканцев и др. М., 1986. - 109 с.

50. Открытые горные работы Текст. : справочник / К. Н. Трубецкой и др. М.: Горное бюро, 1994. - 590 с.

51. Открытые горные работы: труды американского института горных инженеров, инженеров-металлургов и нефтяников Текст. : сокращ. пер. с англ. / под ред. Ю. П. Пфлейдера. М.: Недра, 1971. - 456 с.

52. Отсыпка высоких отвалов карьеров на ГОКах Кривбасса Текст. / А. М. Михайлов и др. // Горный журнал. 1984. - № 5. - С. 21 - 24.

53. Пешков А. А. Управление развитием горных работ на глубоких карьерах Текст. / А. А. Пешков. М.: ИПКОН РАН, 1999. - 320 с.

54. Платежи горных предприятий за пользование природными ресурсами Текст. / Н. Д. Волкова и др.; под общ. ред. Певзнера М. Е. 2-е изд., стереотип. - М.: Изд-во Московского государственного горного университета, 2002. - 224 с.

55. Положительный опыт применения экскаваторов с увеличенными рабочими параметрами на Коршуновском карьере Текст. / В. Н. Хохлов, М. Г. Новожилов, А. Ф. Ткачев, Г. Г. Саканцев, А. А. Чижов // Горный журнал. 1986. - № 3. - С. 18-19.

56. Попов С. И. Управление горнотехническими параметрами отвалов Текст. / С. И. Попов, Р. М. Габитов, 3. П. Кашапов // Горный журнал. 1988. - № 2. - С. 24 - 27.

57. Проблемы разработки глубоких горизонтов карьеров и новые технологические решения Текст. / А. П. Шапарь и др. // Горный журнал. 1984. - № 1. - С. 32 - 33.

58. Прогнозирование себестоимости выемки руды и вскрышных пород при решении проектных задач глубоких карьеров Текст. / В. С. Хохряков, Г. Г. Саканцев, А. Г. Сисин и др. // Горный журнал. 1973. - № 5. - С. 26 - 29.

59. Просандеев Н. И. Определение основных параметров внутренних отвалов Текст. / Н. И. Просандеев // Разработка рудных месторождений: респ. межвед. науч.-техн. сб. / КГРИ. № 33. - Киев: Техшка, 1982. . - С. 81 - 88.

60. Просандеев Н. И. О размещение пород во внутренних отваловах при разработке крутопадающих залежей Текст. / Н. И. Просандеев // Открытая разработка угольных месторождений: межвуз. сб. науч. тр. / КузПТИ. Кемерово, 1987. - С. 87 -93.

61. Просандеев Н. И. Оптимизация высоты ярусов внутренних отвалов после переходного периода Текст. / Н. И. Просандеев // Изв. вузов. Горный журнал. 1982. -№7.-С. 25 -29.

62. Путин В. В. Минерально-сырьевые ресурсы в стратегии развития Российской экономики Текст. / В. В. Путин // Записки горного института. Т. 144 (1). -СПб., 1999.-С. 3-9.

63. Ржевский В. В. Режим горных работ при открытой добыче угля и руды Текст. / В. В. Ржевский. М.: Углетехиздат, 1957. - 200 с.

64. Ржевский В. В. Технология и комплексная механизация открытых горных работ Текст. / В. В. Ржевский. М.: Недра, 1965. - 630 с.

65. Ройнишвили Н. М. Защита железнодорожного пути от горных обвалов и осыпей Текст. / Н. М. Ройнишвили. М.: Транспорт, 1973. - 304 с.

66. Романенко А. В. Особенности складирования скальных пород в глубоких карьерах Кривбасса Текст. / А. В. Романенко, А. Г. Черный, Ю. М. Николашин // Металлургическая и горнорудная промышленность. 2000. - № 5. - С. 78 - 80.

67. Романенко А. В. Оценка области применения технологии разработки крутопадающих месторождений с внутренним отвалообразованием этапами Текст. / А. В. Романенко // Горный журнал. 2002. - № 4. - С. 87 - 89.

68. Рутковский Б. Т. Блоковый способ отработки карьерных полей с большим простиранием Текст. / Б. Т. Рутковский // Разработка угольных месторождений открытым способом: межвуз. сб. / КузПТИ. Вып. 1. - Кемерово, 1972. - С. 81 - 87.

69. Рябов П. А. Интенсификация горных работ на Коршуновском карьере Текст. / П. А. Рябов, В. Н. Хохлов, Г. М. Новожилов, А. Ф. Ткачев, Г. Г. Саканцев, А. А. Чи-жов // Горный журнал. 1984. - № 11. - С. 20 - 22.

70. Саканцев Г. Г. Исследование зависимости скорости понижения горных работ с временно нерабочими бортами от определяющих факторов Текст. / Г. Г. Саканцев // Сб. науч. трудов / ИГД Минчермета СССР. Вып. № 88. - Свердловск, 1989. - С. 22 - 29.

71. Саканцев Г. Г. Исследование зависимости себестоимости вскрыши от определяющих факторов Текст. / Г. Г. Саканцев, М. Г. Саканцев // Изв. вузов. Горный журнал. 1974. - № 6. - С. 25 - 30.

72. Саканцев Г. Г. Внутреннее отвалообразование на глубоких рудных карьерах Текст. / Г. Г. Саканцев. Екатеринбург: ИГД УрО РАН, 2008. - 225 с.

73. Саканцев Г. Г. Исследование влияния параметров систем разработки на режим вскрышных и добычных работ глубоких карьеров Текст. / Г. Г. Саканцев // Проблемы горного дела: сб. науч. тр. / ИГД УрО РАН. Екатеринбург, 1997. - С. 232 -241.

74. Саканцев Г. Г. Исследование возможностей и условий применения крутых уклонов вскрывающих выработок на глубоких карьерах Текст. / Г. Г. Саканцев // Изв. УГГУ. Серия: Горное дело. 2005. - Вып 21. - С. 37 - 44.

75. Саканцев Г. Г. Исследование перспективных контуров карьера Текст. / Саканцев Г. Г., Дзусова В. М. // Изв. вузов. Горный журнал. 1974. -№ 11.-С. 17-21.

76. Саканцев Г. Г. Освоение производственной мощности при реконструкции Полтавского ГОКа Текст. / Г. Г. Саканцев и др. // Сб. науч. тр. / ИГД МЧМ СССР. -№ 76. Свердловск, 1984. - С. 20 - 28.

77. Саканцев Г. Г. Установление зависимости параметров систем разработки от определяющих факторов при временной консервации бортов и уступов Текст. / Г. Г. Саканцев, А. В. Смирнов, К. А. Кочнев // Изв. вузов. Горный журнал. 2011. - № 3. -С. 4-9.

78. Саканцев Г. Г. Экологические аспекты при формировании карьерного пространства Текст. / Г. Г. Саканцев // Горный вестник. 1996. - № 4. - С. 74 -77.

79. Саканцев Г. Г. Основы применения внутреннего отвалообразования при разработке глубокозалегающих месторождений ограниченной длины Текст. / Г. Г. Саканцев // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2004. - № 3. - С. 219 -226.

80. Саканцев Г. Г. Ресурсосберегающие технологии при разработке рудных месторождений с использованием выработанного пространства Текст. / Г. Г. Саканцев // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2008. - № 8. - С. 226 - 234.

81. Саканцев М. Г. Целесообразность применения и эффективная конструкция высоких уступов на предельном контуре карьеров Текст. / М. Г. Саканцев, Г. Г. Саканцев, А. В. Смирнов // Изв. вузов. Горный журнал. 2011. - № 1. - С. 23 - 27.

82. Симоненко В. И. Перспективы применения внутреннего отвалообразования на глубоких флюсовых и нерудных карьерах Текст. / В. И. Симоненко // Металлургическая и горнорудная промышленность. 1999. - № 2 - 3. - С. 60 - 63.

83. Система разработки поперечными заходками без разрезных траншей Текст. / А. И. Арсентьев и др. Л.: Наука, 1969. - 165 с.

84. Смирнов В. П. Теория карьерного большегрузного автотранспорта Текст. / В. П. Смирнов, Ю. И. Лель; под ред. В. Л. Яковлева. Екатеринбург: ИГД УрО РАН, 2002.-355 с.

85. Соколовский А. В. Оценка производственного потенциала действующего карьера для проектирования Текст. / А. В. Соколовский // Горный информационно-аналитический бюллетень. -2007. -№12.-С. 27- 31.

86. Соколовский А. В. Принципы проектирования развития действующего карьера Текст. / А. В. Соколовский // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2007. - № 12. - С. 21 - 26.

87. Состояние и перспективы развития горнорудной промышленности Урала: препринт Текст. / В. Л. Яковлев, С. И. Бурыкин, Г. Г. Саканцев и др. Екатеринбург: ИГД УрО РАН, 2000. - 71 с.

88. Стенин Ю. В. Рациональные параметры автотранспортных берм карьеров Текст. / Ю. В. Стенин, Д. X. Ильбульдин // Горный журнал. 2010. - № 2. - С. 8 - 10.

89. Сурганов Л. В. Перспективы освоения марганцевых месторождений Урала Текст. / Л. В. Сурганов, Г. Г. Саканцев, М. Г. Саканцев // Изв. вузов. Горный журнал. 1997. -№3/4. -С. 8-10.

90. Технико-экономическое обоснование ширины карьерных автодорог при внедрении автосамосвалов особо большой грузоподъемности Текст. / А. Г. Силин и др. // Горный журнал. 1973. - № 3. - С. 29 - 31.

91. Томаков П. И. Природоохранные технологии открытой разработки крутых и наклонных угольных месторождений Кузбасса Текст. / П. И. Томаков, В. С. Коваленко // Уголь. 1992. - № 1. - С. 16 - 20.

92. Томаков П. И. Рациональное землепользование при открытых горных работах Текст. / П. И. Томаков, В. С. Коваленко. М.: Недра, 1984. - 213 с.

93. Томаков П. И. Система разработки крутых пластов угля с внутренним от-валообразованием Текст. / П. И. Томаков // Новые направления в технике и технологии открытых горных работ: сб. трудов / МИРГЭМ. М.: Недра, 1965. - С. 67 - 73.

94. Томаков П. И. Перспективы развития внутренних отвалов на разрезе «Богатырь» Текст. / П. И. Томаков, В. И. Супрун, Д. П. Мелехов // Уголь. 1986. - № 12. -С. 24 - 26.

95. Трубецкой К. Н. Классификация способов формирования и использования выработанного карьерного пространства Текст. / К. Н. Трубецкой, А. А. Пешков, Н.

96. А. Мацко // Ресурсосберегающие технологии открытой разработки месторождений / отв. ред. Трубецкой К. Н. М.: ИПКОН РАН, 1992. - С.5 - 19.

97. Трубецкой К. Н. Проектирование карьеров Текст. : учебник для вузов: в 2 т. / К. Н. Трубецкой, Г. Л. Краснянский, В. В. Хронин. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Изд-во Академии горных наук, 2001. - т. 1. - 519 е.; - т. 2. - 535 с.

98. Трубецкой К. Н. Методы оценки эффективности инвестиций горных предприятий Текст. / К. Н. Трубецкой, А. А. Пешков, Н. А. Мацко // Горный журнал. -1993. -№ 2. -С. 3-11.

99. Трубецкой К. Н. Технология применения и параметры карьерных погрузчиков Текст. / К. Н. Трубецкой. М.: Недра, 1985. - 264 с.

100. Трубецкой К. Н. Малоотходные и ресурсосберегающие технологии при открытой разработке месторождений Текст. / К. Н. Трубецкой, А. Г. Шапарь. М.: Недра, 1993.-272 с.

101. Фисенко Г. Л. Укрепление откосов Текст. / Г. Л. Фисенко, М. А. Ревазов, Э. Л. Галустьян. М.: Недра, 1974. - 208 с.

102. Фисенко Г. Л. Устойчивость бортов карьеров и отвалов Текст. / Г. Л. Фисенко. М.: Недра, 1974. - 208 с.

103. Френкель А. А. Математический анализ производительности труда Текст. / А. А. Френкель. М.: Экономика, 1968. - 168 с.

104. Хохряков В. С. Открытая разработка месторождений этапами Текст. / В. С. Хохряков // Изв. вузов. Горный журнал. 1965. - № 10. - С. 15 - 26.

105. Хохряков В. С. Поэтапное проектирование контуров глубоких карьеров Текст. / В. С. Хохряков, Г. Г. Саканцев // Уголь Украины. 1969. - № 5. - С. 20 - 24.

106. Хохряков В. С. Проектирование карьеров Текст.: учеб. для вузов / В. С. Хохряков. М.: Недра, 1992. - 383 с.

107. Хохряков В. С. Исследование точности технико-экономических расчетов при разработке месторождений открытым способом Текст. / В. С. Хохряков, Г. Г. Саканцев // Изв. вузов. Горный журнал. 1968. - № 5. - С. 15-21.

108. Хохряков В. С. Критерии технико-экономической оценки вариантов открытой разработки Текст. / В. С. Хохряков // Горный журнал. 1970. - № 9 - С. 16 - 20.

109. Хохряков В. С. Прогнозирование себестоимости выемки руды и вскрышных пород для решения проектных задач глубоких карьеров Текст. / B.C. Хохряков, Г. Г. Саканцев, М. Г. Саканцев и др. // Горный журнал. 1973. - № 5. - С. 26 - 28.

110. Хохряков В. С. Учет разновременности затрат при открытой разработке месторождений Текст. / В. С. Хохряков // Горный журнал. 1962. - № 7. - С. 21 - 26.

111. Церенщиков П. П. Определение основных параметров этапов открытой разработки Текст. / П. П. Церенщиков // Изв. вузов. Горный журнал. 1978. - № 6. - С. 26 - 30.

112. Чураков Е. А. Перспективы использования выработанного пространства карьеров для отвалообразования Текст. / Е. А. Чураков, В. В. Выравщиков // Цветная металлургия. 1987. - № 1. - С. 35 - 36.

113. Шапарь А. Г. Новые технологии отвалообразования на основе управления состоянием природных и техногенных массивов Текст. / А. Г. Шапарь // Горный журнал. 1988. -№ 1.-С. 24-26.

114. Шапарь А. Г. Проблемы разработки глубоких горизонтов карьеров и новые технологические режимы Текст. / А. Г. Шапарь, Э. И. Ефремов, И. И. Гаврилкин // Горный журнал. 1984. - № 1. - С. 32 - 33.

115. Шевчук В. Г. Совершенствование технологии отвалообразования и использования земель в условиях Бакальского рудоуправления Текст. / В. Г. Шевчук // Сборник научных трудов / ИГД МЧМ СССР. Вып. 73. - Свердловск, 1983. - С. 36 - 43.

116. Шешко Е. Ф. Открытая разработка месторождений полезных ископаемых Текст. / Е. Ф. Шешко. М.: Углетехиздат, 1957. - 495 с.

117. Щелканов В. А. К вопросу внутреннего отвалообразования на горнорудных предприятиях СССР Текст. / В. А. Щелканов, А. Я. Элькин, JI.B. Сватковский // Сборник научных трудов / ИГД МЧМ СССР. Вып. 28. - Свердловск, 1970. - С. 117 - 119.

118. Экономико-математическое моделирование и проектирование карьеров Текст. / В. С. Хохряков, Г. Г. Саканцев, А. 3. Яшкин и др. М.: Недра, 1977. - 200 с.

119. Эффективность внутреннего отвалообразования на карьерах ОАО «СевГОК Текст. / Н. И. Дядечкин и др. // Горный журнал. 2000. - № 8. - С. 12 -14.

120. Яковлев В. JL Границы карьеров при проектировании разработки сложно-структурных месторождений Текст. / В. JI. Яковлев, М. Г. Саканцев, Г. Г. Саканцев. -Екатеринбург: ИГД УрО РАН, 2009. 302 с.

121. Яковлев В. JI. Об использовании опыта разработки уральских сложно-структурных месторождений открытым способом Текст. / В. Л.Яковлев, М. Г. Саканцев, Г. Г. Саканцев // Изв. вузов. Горный журнал. 2002. - № 3. - С. 103 - 110.

122. Яковлев В. Л. Основы стратегии освоения минеральных ресурсов Урала Текст. / В. Л. Яковлев, С. И. Бурыкин, Н. Л. Стахеев. Екатеринбург: ИГД УрО РАН, 1999.-279 с.

Информация о работе

Саканцев, Георгий Григорьевич
доктора технических наук
Екатеринбург, 2012
ВАК 25.00.22

Диссертация

Геотехнологические основы внутреннего отвалообразования при разработке глубокозалегающих месторождений ограниченной длины - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Геотехнологические основы внутреннего отвалообразования при разработке глубокозалегающих месторождений ограниченной длины - тема автореферата по наукам о земле, скачайте бесплатно автореферат диссертации

Похожие работы