Терещенко

УДК 622.271 + 622.73 : 553.3
В.В. ТЕРЕЩЕНКО, К.В. КОВАЛЕВ, Д.В. ШВЕЦ, магистр
ГП «ГПИ «Кривбасспроект»
ПОЭТАПНОСТЬ ВВОДА В ЭКСПЛУАТАЦИЮ ЦИКЛИЧНО-ПОТОЧНЫХ
ТЕХНОЛОГИЙ, ВСКРЫВАЮЩИХ КРУТОПАДАЮЩИЕ МЕСТОРОЖДЕНИЯ
ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ, С ИССЛЕДОВАНИЕМ РАЦИОНАЛЬНОГО ШАГА
ПЕРЕНОСА ДРОБИЛЬНО-ПЕРЕГРУЗОЧНОГО ПУНКТА
Рассмотрены закономерности зависимости рационального шага установки дробильно-перегрузочных пунктов, с учетом дальнейшей поэтапной ликвидации ДПП при последующем вскрытии месторождения полезного ископаемого и отработки балансовых
запасов, что позволяет рассчитывать параметры, проектировать и совершенствовать технологию комплексов циклично-поточных
технологий в условиях глубоких высокопроизводительных карьеров.
Проблема и ее связь с научными и практическими задачами. Эффективность разработки карьеров
определяется правильностью выбора технологии и техники при производственном выполнении работ на глубоких горизонтах. Для большинства карьеров приоритетным направлением разработки глубоких горизонтов
остается циклично-поточная технология, рациональность которой доказана опытом эксплуатации систем
ЦПТ на карьерах России, Украины, Узбекистана и зарубежных горных предприятий. По мере понижения
горных работ в карьере проблема транспорта приобретает все более актуальное значение.
Анализ практики ведения открытых горных работ показывает, что большое количество взаимосвязанного оборудования, значительные расстояния транспортирования разновидностей полезного ископаемого, систематически ухудшающиеся горно-геологические и горно-технические условия разработки, увеличение
глубины и пространственных размеров карьеров предопределяют аритмичность технологических процессов,
что приводит к значительным отклонениям фактических критериев работы по качественным и объемным
показателям от заданных. Через амплитудные и частотные колебания железной руды в рудопотоках каждый
горно-обогатительный комбинат (ГОК) Кривбасса ежегодно теряет до 250 тыс. т концентрата.
Конкурентоспособность автомобильно-конвейерного комбинированного транспорта с другими видами
транспорта возрастает с увеличением производственной мощности и глубины карьера. На большинстве карьеров глубиной свыше 200-250 м автомобильно-конвейерный транспорт становится на 10-15% экономически
более выгодным, чем автомобильно-железнодорожный. Возможность транспортирования дробленной скальной горной массы ленточными конвейерами во многом предопределяет уменьшение разноса бортов карьера
и объемов горнокапитальных работ, способствует сокращению периодов ввода в эксплуатацию новых горизонтов, уменьшению протяженности транспортных коммуникаций, позволяет внедрить элементы поточной
технологии, повысить производительность оборудования и интенсифицировать отработку месторождения.
Грузопоток при автомобильно-конвейерном транспорте составляет 18-20 млн. т в год и более.
Анализ исследований и публикаций. Неоспоримой тенденцией развития мировой горной промышленности на обозримую перспективу считается стабильная ориентация на открытый способ разработки, как
обеспечивающий наилучшие экономические показатели. На его долю приходится до 73% общих объемов
добычи полезных ископаемых в мире. Если учесть, что по мере роста глубины карьеров доля затрат на карьерный транспорт доходит до 55–60% в общей себестоимости добычи полезного ископаемого, то вполне очевидным является обос нования нование рационального сочетания основного технологического оборудования, формирующего структуру
комплексной механизации карьера.
При открытой разработке полезных ископаемых все более широкое распространение находит цикличнопоточная технология (ЦПТ), позволяющая существенно сократить дальность транспортирования горной массы за
счет применения ленточных конвейеров с углами наклона до 16-18º, снизить себестоимость транспортирования
горной массы на 30-40 %, поднять производительность труда в 1,4-2 раза. Суть циклично-поточной технологии
заключается в применении для транспортирования разрабатываемых скальных пород конвейеров, при этом погрузка их ведется цикличным способом, а доставка - непосредственно поточным видом транспорта, либо комбинированным (сборочный транспорт - цикличный, основной технологический - поточный) [1].
Постановка задачи. Основным видом технологического транспорта при добыче полезных ископаемых
открытым способом остается автомобильный. Автомобильный транспорт, как транспорт рабочей зоны карьера, в наибольшей степени подвержен воздействию усложняющихся с глубиной горно-технических условий
разработки. Известно, что железнодорожный транспорт является весьма капиталоемким. При этом эксплуатационные расходы на него существенно ниже, чем на другие виды карьерного транспорта, но с увеличением
глубины его ввода на нижележащие горизонты требуется существенное увеличение парка подвижного состава и единовременных капитальных вложений. Основным ограничением применения автомобильного транспорта на глубоких карьерах по-прежнему остается высокая себестоимость перевозки горной массы. Достаточно обозначить, что себестоимость перевозок горной массы автотранспортом по сравнению с железнодорожным выше в среднем в 3,9 раза.
Разработка рудных месторождений, вып. 94, 2011
3
Суть исследований обуславливается тем, что третьим основным видом технологического карьерного
транспорта, после автомобильного и железнодорожного карьерного транспорта, является конвейерный. Объемы транспортирования горной массы с использованием конвейерного транспорта на предприятиях Канады,
США, Австралии, Чили и других стран на сегодняшний день составляют до 50% от общего объема добычи
минерального сырья. В настоящее время его применяют на Оленегорском и Ковдорском ГОКах (Россия),
Полтавском, Южном, Ингулецком, Центральном, Новокриворожском и Северном ГОКах (Украина), Навоийский ГМК (Узбекистан). Интенсивный переход на ЦПТ добычи полезных ископаемых и выемки вскрышных
пород, вызванный ростом затрат на транспортирование и, следовательно, поиском вариантов более эффективных комбинированных способов доставки горной массы с глубоких горизонтов карьеров.
Накопленный опыт эксплуатации комбинированного автомобильно-конвейерного транспорта (комплекс
циклично-поточной технологии) и его совершенствования на основе применения промежуточных накопительно-перегрузочных складов, поочередного транспортирования разных сортов горной массы позволяет
расширить область применения этой технологии и существенно повысить ее эффективность.
Изложение материала и результаты. Рассмотрим современное состояние горных работ в Глееватском
карьере Центрального ГОКа, которым разрабатывается месторождение Большая Глееватка, расположенного в центральной части Саксаганской рудоносной структуры Кривбасса. Железистые кварциты (I,II
и IV железистых горизонтов) представлены двумя типами руд - магнетитовыми и окисленными. В настоящее
время карьер вскрыт на глубину 388 м до отметки -278 м. На гор. -134 м расположено приемное устройство
комплекса ЦПТ, связанное системой подземных конвейеров с перегрузочным складом, расположенным за
контуром карьера. Приемный бункер конвейерного подъемника расположен в средней части карьера на концентрационном горизонте, вследствие этого горные работы ведутся на двух участках: северном и южном.
Добычные работы, в основном, ведутся на нижележащих горизонтах. При этом дробильно-перегрузочный
пункт горизонта минус 134 м, консервирует запасы магнетитовых руд в центральной части карьера, что также не предоставляет возможность вскрыть запасы 1-го и 4-го железистых горизонтов восточного и западного
бортов соответственно. Помимо этого, на сегодняшний день систематическое невыполнение объемов выемки
вскрышных пород ухудшило до предела состояние горных работ в карьере, что привело к сокращению рудных фронтов, снижению готовых к выемке запасов руды, снижению ширины рабочих площадок до размеров
предохранительных берм. Дальнейшая отработка залежи магнетитовой руды, находящейся ниже достигнутой
глубины карьера без остановки дробильно-перегрузочного пункта (ДПП) на горизонте минус 134 м для отработки законсервированных запасов неокисленных руд в количестве 16,0 млн т и возможности понижения
горных работ, невозможна.
Следует отметить, что выполнять разработку данного месторождения с применением автотранспорта является экономически не выгодно за счет ежегодного увеличения расстояния транспортировки горной массы
из карьера и необходимостью обновления подвижного состава для поддержания производительной мощности комбината. Производить укладку железнодорожного пути также не целесообразно из-за большого радиуса кривизны ввода железнодорожного полотна с гор. -5 и ниже, значительного разноса бортов карьера для
размещения транспортных коммуникаций.
В связи с этим, рассмотрены варианты строительства рудо-скальных комплексов циклично-поточных
технологий с прекращением в 2011 г. эксплуатации действующего комплекса ЦПТ, что позволит оптимизировать транспортную схему выдачи горной массы с глубоких горизонтов, сократить количество экскаваторных перегрузочных пунктов к минимуму и обеспечить беспрепятственное подвигание рабочих бортов карьера и вскрытие нижних горизонтов.
Определение шага переноса дробильно-перегрузочного пункта и месторасположения трассы конвейерной
траншеи. Перенос полустационарного пункта на нижележащий горизонт или строительство нового стационарного пункта обычно осуществляются через 90-140 м по вертикали.
При выборе шага переноски дробильно-перегрузочного пункта, для определения горизонта на котором будет
расположен новый перегрузочный пункт, можно руководствоваться формулой, м
h = 0,27H – 21,
(1)
где Н - проектная глубина карьера на момент ввода очередного перегрузочного пункта, м.
Например, отметка дна карьера к моменту ввода в эксплуатацию нового перегрузочного пункта на горизонт
минус 230 м будет находиться на гор. -314 м. При этом глубина карьера составит 424 м.
h = 0,27·424- 21 = 93,48 м.
Таким образом, рациональный перенос перегрузочных пунктов целесообразно принимать с шагом в 95
м.
Выбор возможных вариантов рационального месторасположения трассы конвейерной траншеи значительно усложнялся и ограничивался наличием зон воронкообразования от подземных работ шахт «Большевик» и «Октябрьская», временного внутреннего отвала и транспортных коммуникаций на юго-западном
участке Глееватского карьера. Расположение дробильно-перегрузочного пункта и перегрузочного узла необходимо выполнять на целике. Наличие на горизонте минус 242 м в маркшейдерских осях 250-260 ранее выработанного пространства обуславливает расположение дробильно-перегрузочного пункта на западном или
4
Разработка рудных месторождений, вып. 94, 2011
восточном бортах. Параметры восточного борта и отработка южной части карьера обуславливают расположение перегрузочного узла на западном борту карьера. Наличие на юго-западе карьера зоны возможного воронкообразования от подземных работ шахты «Большевик» ограничивает выбор месторасположения комплекса погрузки в думпкары. Поэтому рассмотрены следующие варианты выхода наклонной траншеи на
дневную поверхность.
Строительство комплекса ЦПТ открытого исполнения. Конвейера комплекса ЦПТ располагаются в открытой траншее на западном борту карьера, рис. 1.
Производительность комплекса 13 млн т в год горной массы. Для строительства траншеи необходимо
выполнение горно-капитальных работ в объеме 6,176 млн м³. Поверхностный склад располагается на отметке
95 м на борту карьера. Конвейера расположены под максимально допустимым углом 16º и имеют перегрузочный узел на отметке минус 66 м. Дробильно-перегрузочный пункт располагается на отметке минус 230 м,
разгрузочная площадка размещается на отметке минус 200,5 м. Применяемая дробилка ККД 1500/180.
Рис. 1. Строительство рудо-скального ЦПТ открытого исполнения
Строительство комплекса ЦПТ подземного исполнения. Для строительства рудо-скального комплекса
ЦПТ подземного исполнения предусматривается углубка существующего наклонного ствола с отметки минус 87 м до отметки минус 228 м с углом наклона 16º к горизонту. ДПП расположен на западном борту карьера на отметке минус 230 м, конвейерная траншея выходит на горизонт плюс 95 м, где и соединяется с уже
существующей станцией погрузки в думпкары, рис. 2. Производительность комплекса 13 млн т в год горной
массы. Для дробления горной массы применяется конусная дробилка ККД 1500/180.
Отработку карьера предполагается выполнять при помощи автомобильного
и
железнодорожного
транспорта с использованием перегрузочных пунктов.
Ориентировочный срок ввода
комплекса по вышеперечисленным
вариантам в эксплуатацию существенно не отличается.
До этого времени вся руда
транспортируется на фабрику через
перегрузочные пункты, вскрыша
частично напрямую транспортируется в отвалы автомобильным и железнодорожным транспортом и частично проходит через перегрузочные пункты.
Рис. 2. Положение рудо-скального ЦПТ подземного исполнения
Следует отметить, что вскрытие
нижних горизонтов временными автомобильными съездами с выходом на участки постоянных автодорог, связывающих рабочие горизонты с
приемными устройствами комплексов ЦПТ и перегрузочными пунктами в карьере, необходимо осуществлять в
одновременном последовательно-поэтапном режиме.
Разработка рудных месторождений, вып. 94, 2011
5
Поскольку для строительства ДПП на бортах карьеров необходимо создание специальных площадок и котлованов для размещения зданий с дробильным оборудованием, фактически являющихся корпусами крупного
дробления обогатительных фабрик. Выполнение строительно-монтажных работ также требует продолжительного
времени (2-3 года), в результате чего до момента сдачи комплекса ЦПТ в эксплуатацию вновь увеличивается до
предельно допустимых значений дальность доставки руд и вскрышных пород автотранспортом до концентрационного горизонта в связи с понижением горных работ за период подготовки борта и строительства ДПП.
Следовательно, временной факт подготовки строительства и переноса ДПП комплекса ЦПТ очень важен, что подразумевает необходимость его учета до демонтажа действующего комплекса циклично-поточной
технологии.
Предложенный вариант рудо-скального комплекса ЦПТ подземного исполнения является наиболее оптимальным с точки зрения развития горных работ в карьере, технико-экономических показателей и расположения транспортных коммуникаций.
Выводы и направления дальнейших исследований. Комплекс рудо-скального ЦПТ подземного исполнения имеет перспективы будущего развития горных работ в карьере так, как соединяется с действующей
станцией погрузки в думпкары, уменьшает расстояния транспортирования горной массы железнодорожным
транспортом, уменьшая высоты подъема для транспортировки железнодорожным и автотранспортом. Расположение комплекса ЦПТ предоставляет возможность беспрепятственной перспективной отработки железистых кварцитов восточного и западного бортов карьера, сохраняя при этом емкости внутреннего отвала.
Также отсутствует влияние буро-взрывных работ на функционирование конвейеров, сравнительно с комплексом ЦПТ открытого исполнения. Следовательно, комплекс ЦПТ подземного исполнения работает отдельно, вне зависимости от горнокапитальных, буро-взрывных и других работ в карьере.
Таким образом, в условиях Глееватского карьера Центрального горно-обогатительного комбината более
предпочтительным является строительство рудо-скального комплекса циклично-поточной технологии подземного исполнения.
Отметим, что наиболее перспективным для глубоких карьеров является поэтапное широкое внедрение
дробильно-перегрузочных комплексов в блочном исполнении, что позволит расширить диапазон функционирования комбинированного автомобильно-конвейерного транспорта и создаст предпосылки к переходу на
адаптируемые горно-транспортные системы карьеров на базе гибких переналаживаемых технологий.
Список литературы
1. Решетняк С.П. Обоснование и разработка схем циклично-поточной технологии с внутрикарьерными передвижными дробильно-перегрузочными комплексами: Дис. д-ра техн. наук: 05.15.03 Апатиты, 1998 423 с. РГБ ОД, 71:99-5/68-8.
2. Мариев П.Л., Кулешов А.А., Егоров А.Н., Зырянов И.В. Карьерный автотранспорт: состояние и перспективы. – СПб:
Наука, 2004. – 429 с.
3. Столяров В.Ф. Проблема циклично-поточной технологии глубоких карьеров. – Екатеринбург: Уро РАН, 2004. – 232 с.
Рукопись поступила в редакцию 15.03.11
6
Разработка рудных месторождений, вып. 94, 2011