Исследование зависимости техникоэкономических показателей открытой разработки мощных буроугольных месторождений от срока службы вскрывающих выработок и сооружений

В.Ю. Иншаков

ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАВИСИМОСТИ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ОТКРЫТОЙ РАЗРАБОТКИ МОЩНЫХ БУРОУГОЛЬНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ОТ СРОКА СЛУЖБЫ ВСКРЫВАЮЩИХ ВЫРАБОТОК И СООРУЖЕНИЙ

Проведен анализ изменения схемы и системы вскрытия в процессе разработки мощного буроугольного месторождения. Выявлено влияние срока службы вскрывающих выработок и сооружений на технико-экономические показатели. Сформулировано предложение по разработке алгоритма принятия решений по обеспечению конкурентоспособности и эффективности предприятий. Ключевые слова: вскрытие, грузопотоки, транспортные коммуникации, отвалообразование, эффективность, капитальные выработки, сооружения.

Мощные буроугольные месторождения характеризуются значительными запасами полезного ископаемого, расположенными на больших площадях, разработка которых ведется разрезами со значительной длиной фронта работ, использованием мощных роторных экскаваторов, нескольких видов транспорта, наличием нескольких выездных траншей с пересечением вскрышных и угольных грузопотоков. В современных условиях при разработке мощных буроугольных месторождений открытым способом, важное значение в процессе жизнедеятельности угольного предприятия является поддержание соответствующего уровня эффективности, что зависит от принятия технологических решений.

Ведение открытых горных работ с учетом вышеизложенного, требует периодического пересмотра проектных решений, значение которых зависит от принятого способа вскрытия и вы-

ISSN 0236-1493. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2016. № 5. С. 218-227. © 2016. В.Ю. Иншаков.

УДК 622.271: 658.5

бранных для конкретных периодов эксплуатации разреза схем вскрытия.

Характерным представителем мощных месторождений является Бородинское буроугольное, которое расположено на территории Рыбинского административного района Красноярского края. Рельеф района месторождения представляет собой слабовсхолмленную равнину, расчлененную системой левых притоков р. Кан на отдельные увалы. Абсолютные отметки рельефа составляют 300—370 м, относительные превышения достигают 70 м. Постоянные водотоки на площади месторождения отсутствуют. Ближайшими крупными водотоками являются реки Кан, Рыбная, Барга, Камала.

Месторождение представляет собой мульдообразную синклинальную складку (Бородинскую мульду) северо-западного простирания, длиной 13 км и средней шириной 9 км, выполненную осадками юры, которые подстилаются палеозойскими отложениями.

Балансовые запасы угля Бородинского буроугольного месторождения, на начало работы разреза (1949) составляли около 3 млрд т. На сегодняшний день, запасы полезного ископаемого составляют около 2 млрд т, а в границе горного отвода находится около 600 млн т.

Максимальная глубина карьера достигает 100 м.

В соответствии с «Классификацией запасов месторождений и прогнозных ресурсов твердых полезных ископаемых» Бородинское месторождение можно отнести к первой группе сложности.

Всего на площади действующего разреза ведется отработка 4-х угольных пластов — Рыбинский-1; Рыбинский-2; Боро-динский-1; Бородинский-2 (табл. 1).

Таблица 1

Характеристика угольных пластов

Наименование пласта Мощность пласта, м Объемная масса угольных пачек, т/м3 Мощность породных прослоев, м Угол падения пласта, град.

Рыбинский-1 2-4,6 1,32 - 0-3

Рыбинский-2 2-9,5 1,31 0-0,6 0-3

Бородинский-1 2-49 1,26 0-0,6 0-3

Бородинский-2 2-13,5 1,31 0-1,0 0-3

1950 1957 1960 1976 198? 1946 1996 2001 2005 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015

1 "ДобычатТонн. 2 "Вскрыша, ы.куб, Э ^Коэффициент вскрыши м.ку^'т.

Рис. 1. Диаграмма динамики добычи и вскрыши на разрезе Бородинский

Динамика добычи и вскрыши на разрезе Бородинский приведена в виде диаграммы на рис. 1.

В течение всего срока службы разреза изменялись форма и размеры карьерного поля, а также схема вскрытия (рис. 2).

В начале разработки поле разреза было вскрыто разрезной траншеей вдоль северной его границы, угольные выездные траншеи пройдены с запада и востока поля. Вскрышные горизонты имели непосредственный выход на поверхность с западной и восточной сторон (рис. 2, а, б).

Затем, из-за увеличения мощности предприятия с внедрением роторных экскаваторов, реконструирована схема вскрытия, которая обеспечивала пересечение грузопотоков посредством путепроводов мостового типа. Западное крыло в 1968 г., восточное крыло в 1972 г. (рис. 2, в).

В последующем реконструировано вскрытие западного крыла, посредством строительства путепровода тоннельного типа, а к середине 2000-х гг. — восточное крыло за счет сработки перемычки между основным участком и восточно-смешанным, что привело к объединению добычных грузопотоков (рис. 2, ж, з).

В настоящее время вскрышные породы с западного и восточного крыла направляются на внутренние отвалы. Горные работы ведут по транспортной и бестранспортной системе с использованием одноковшовых экскаваторов на вскрыше, одноковшовых и роторных экскаваторов на добыче. Вывоз угля и вскрыши

Рис. 2. Временная динамика схем вскрытия Бородинского месторождения: а)1953 г., б) 1957г., в) 1978 г., г) 1982 г., д) 1986 г., е) 1996 г., ж) 2001 г., з) 2005 г., и) 2013 г.

Таблица 2

Состояние разреза по годам

Показа- 1953 1957 1978 1982 1986 1996 2001 2005

тель/ Год

Способ капи- капи- капи- капи- капи- капи- капи- капи-

вскрытия тальными тальными тальными тальными тальными тальными тальными тальными

внешними внешними внешними внешними внешними внешними внешними внешними

траншея- траншея- траншея- траншея- траншея- траншея- траншеями траншеями

ми (флан- ми (флан- ми (флан- ми (флан- ми (флан- ми (флан- (фланговые, (фланговые,

говые, говые, говые, говые, говые, говые, стационар- стационар-

стацио- стацио- стацио- стацио- стацио- стацио- ные) ные)

нарные) нарные)) нарные) нарные)) нарные) нарные)

Вскрыш- вскрыш- вскрыш- вскрыш- вскрыш- вскрыш- вскрыш- вскрышные вскрышные

ные гру- ные по- ные по- ные по- ные по- ные по- ные по- породы пе- породы пе-

зопотоки роды по роды по роды пере- роды пере- роды пере- роды пере- ремещаются ремещаются

выездной выездной мещаются мещаются мещаются мещаются транспортом транспортом

траншее траншее транс- транс- транс- транс- по нерабо- по нерабо-

вывоз- вывоз- портом по портом по портом по портом по чим бортам чим бортам

ятся через ятся через нерабочим нерабочим нерабочим нерабочим (флангам) с (флангам) с

пункт об- пункт об- бортам бортам бортам бортам пересечени- пересечени-

мена , во мена , во (флангам) (флангам) (флангам) (флангам) ем внешней ем внешней

внешний внешний с пере- с пере- с пере- с пере- траншеи траншеи

отвал отвал сечением сечением сечением сечением посредством посредством

внешней внешней внешней внешней капитальных капитальных

траншеи траншеи траншеи траншеи сооружений сооружений

посред- посред- посред- посред- (путепровод (путепровод

ством ка- ством ка- ством ка- ством ка- тоннельного тоннельного

питальных питальных питальных питальных типа); типа);

сооруже- сооруже- сооруже- сооруже- рекон- рекон-

ний (пу- ний (пу- ний (пу- ний (пу- струкция струкция

тепровод тепровод тепровод тепровод западного западного

мостового мостового мостового мостового крыла раз- крыла раз-

типа) типа) типа) типа) реза-перена- ре за-перена-

резка вскры- резка вскры-

вающих

вающих капитальных

капитальных выработок

выработок со строи-

со строи- тельством

тельством капиталь-

капитально- ного со-

го сооруже- оружения и

ния объединение участков

Система транс- транс- система система система система система система

разработ- портная портная разработки разработки разработки разработки разработки разработки

ки система система комбини- комбини- комбини- комбини- комбиниро- комбиниро-

разработ- разработ- рованная— рованная— рованная— рованная— ванная — ванная —

ки; ки; транспорт- транспорт- транспорт- транспорт- транспорт- транспорт-

вскрыш- вскрыш- ная с пере- ная с пере- ная с пере- ная с пере- ная с пере- ная с пере-

ные по- ные по- мещением мещением мещением мещением мещением мещением

роды роды вскрышных пород во внеш- вскрышных пород во внеш- вскрышных пород во внеш- вскрыш- вскрышных вскрышных

транспор- транспор- ных пород пород во пород во

том пере- том пере- ние и вну- ние и вну- ние и вну- во вну- внутренние внутренние

мещают во мещают во тренние тренние тренние тренние отвалы и отвалы и

внешние внешние отвалы и отвалы и отвалы и отвалы и бестран- бестран-

отвалы отвалы бестранспортная бестранспортная бестранспортная бестранспортная спортная спортная

Транспорт используется паровозная тяга совместно с думпкарами используется паровозная тяга совместно с думпкарами используются тепловозы ТЭМ-7, тяговые агрегаты ОПЭ совместно с думпкарами используются тепловозы ТЭМ-7, тяговые агрегаты ОПЭ совместно с думпкарами используются тепловозы ТЭМ-7, тяговые агрегаты ОПЭ совместно с думпкарами ВС-105 используются тепловозы ТЭМ-7, тяговые агрегаты ОПЭ совместно с думпкарами ВС-105 используются тепловозы ТЭМ-7, 7а совместно с думпкарами ВС-105 используются тепловозы ТЭМ-7, 7а совместно с думпкарами ВС-105

Площадь карьерного поля,га 90 340 940 1100 1600 1800 2100 2800

Производственная мощность (установленная), тыс.т/год 1000 9000 16 000 20 000 30 000 30 000 21 000 22 000

Длина фронта горных работ, м 1800 3200 4600 5000 4800 6900 6900 6700

8.1,00

4.00

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2003 2005 2010 2011 2012 2013 2015 2016

Рис. 3. Зависимость себестоимости вскрыши от срока службы капитальных выработок и сооружений

осуществляется железнодорожным транспортом с тепловозной тягой на угле и вскрыше.

Более подробное состояние разреза по планам горных работ рис. 2 сведены в табл. 2.

Анализ работы разреза показал, что интервал времени при реконструкции вскрывающих выработок и сооружений может составлять более 30 лет (рис. 2). Это приводит к снижению производительности горно-транспортного оборудования, значительному увеличению парка и протяженности транспортных коммуникаций, а также к росту затрат на их обслуживание (табл. 3). Соот-

Лак .-Ю- лап ¿й|н ; ,шиь .Ш.- .чип дю -МИ ши »1* Лень ,'и1д ЛЯ1 лх>ъ ,.•>..

Рис. 4. Динамика дальности транспортировки вскрыши на разрезе Бородинский

Таблица 3

Производственно-технические показатели

Показатели Ед. изм. 2000 2004 2013 2015 2016

Объем ж.д. вскрыши тыс. м3 16 708 7161 12 780 14 350 14 400

в т.ч. Западное крыло тыс. м3 9869 4436 6960 7335 7975

Кол-во локомотивов на ж.д. вскрыше ед. 18,4 7,03 11,14 12,43 12,43

в т.ч. Западное крыло ед. 10,9 4,4 6 6,3 6,8

Дальность транспортировки км 8 5,2 5,7 6,21 5,6

в т.ч. Западное крыло км 7,9 4,9 5,47 6,72 5,69

Производительность локомотивосостава тыс. м3/лок 908 1019 1147 1154 1158

ветственно этому возрастает себестоимость вскрыши и в первую очередь затраты на транспортирование вскрыши (рис. 3). В связи с этим задача обоснования срока службы капитальных выработок и сооружений при вскрытии и эксплуатации мощных буроуголь-ных месторождений является весьма актуальной.

На рис. 4 приведен цикл изменения дальности транспортирования вскрыши с последней реконструкции вкрывающих выработок и строительстве сооружений до настоящего времени и прогнозом по проектным решениям.

Вывод

Существующим проектным решением предусматривается перенос путевых развязок со строительством путепроводов на флангах разреза вслед за подвиганием фронта горных работ без какого-либо методического подхода к технико-экономической оценке. Сгладить негативное влияние можно через сокращение временного промежутка по корректировке элементов вскрытия (горно-капитальные работы по нерабочему борту, строительство путепровода с меньшим сроком службы), что приведет к более рациональному управлению дальностью транспортировки.

Необходимо:

1) проанализировать и обобщить опыт разрезов, отрабатывающих мощные буроугольные месторождения с пересечением угольных и вскрышных грузопотоков, и на этой основе установить параметры (факторы) горнотехнической системы, значи-

тельно влияющие на эффективность (производства) угольного разреза;

2) определить степень влияния параметров (факторов) горнотехнической системы на эффективность производственного процесса угольного разреза при различных объемах добычи угля и скорости подвигания фронта горных работ;

3) разработка технологических схем бортов выездной траншеи (нерабочий борт, отвал) в зоне строительства сооружений обеспечивающих пересечение грузопотоков (путепровода);

4) разработка методических положений (оптимизационной модели) позволяющих управлять сроком службы (режимом строительства) капитальных выработок и сооружений через их горно-технологические и конструктивные параметры.

КОРОТКО ОБ АВТОРE

Иншаков Владимир Юрьевич — заместитель технического директора, АО «СУЭК-Красноярск», e-mail: Inshakovvy@suek.ru.

Gornyy informatsionno-analiticheskiy byulleten'. 2016. No. 5, pp. 218-227. V.Yu. Inshakov

ANALYSIS OF EFFECT EXERTED BY LIFETIME OF ACCESS DRIVES AND FACILITIES ON ECONOMIC PERFORMANCE OF OPEN PIT MINING AT THICK LIGNITE DEPOSITS

The author analyzes the change in the flowchart and system of opening up of thick lignite reserves in the course of mining. The effect of lifetime of access drives and facilities on economic performance of mining is determined. The article formulates a proposition of a decision-making algorithm aimed to ensure marketability and efficiency of mines.

Key words: opening up, cargo flow, transportation communication, dumping, efficiency, permanent drives, facilities.

AUTHOR

Inshakov V.Yu., Deputy Technical Director,

JSC «SUEK-Krasnoyarsk», 660049, Krasnoyarsk, Russia,

e-mail: Inshakovvy@suek.ru.

UDC 622.271: 658.5