Особенности открытой разработки нагорных месторождений

СПЕЦИАЛЬНЫЕ ВИДЫ ОТКРЫТЫХ ГОРНЫХ РАБОТ

' ВХ

> В.Р. Рахимов, А.Л. Аввакумов. :.Х. Абдурахманов, 2000

УДК 622.271.3

В.Р. Рахимов, А.Л. Аввакумов, Х.Х. Абдурахманов ОСОБЕННОСТИ ОТКРЫТОЙ РАЗРАБОТКИ

Разработка нагорных месторождений открытым способом, расположенных на косогорах, отличается от разработки равнинных месторождений. До начала эксплуатационных работ при последовательном и равномерном развитии всех уступов необходимо отрабатывать большой объем вскрышных пород. Это связано с тем, что горные работы по вскрытию нагорного месторождения обычно начинают в верхней части карьерного поля, что определяется необходимостью ведения горных работ только сверху вниз. Борт карьера при этом имеет сплошную форму, а саму разработку предложено назвать традиционной (рис. 1). Однако при

сплошной форме рабочего борта имеются существенные недостатки в развитии горных работ при отработке нагорных месторождений. Они проявляются при косогоре свыше 200, при повышенных плановых показателях по добыче руды, при недостаточном уровне вскрышных работ и др. Ведение горных работ со сплошной формой рабочих бортов обуславливает большой срок ввода нагорного карьера в эксплуатацию при значительных объемах удаляемой вскрыши.

Если угол откоса косогора не превышает величину 350, то возможно применение поэтапной разработки (рис. 2). С этой целью по склону горы проходятся промежуточные врезки в косогор, от которых начинаются работы по вскрытию месторождения. В этом случае удается приблизить вскрывающие выработки (разрезные полутраншеи) к рудной зоне. Это дает возможность значительно сократить как объемы выемки вскрышных пород до начала эксплуатации нагорного карьера, так и уменьшить сроки начала добычных работ. Основной признак поэтапной отработки нагорных месторождений - чередование в вертикальной плоскости пологих и крутых участков одного общего рабочего борта. На пологих участках борта концентрируется выемочнопогрузочное оборудование по выемке вскрыши как до начала эксплуатации карьера, так и в эксплуатационный период.

Существенным недостатком поэтапной отработки нагорных месторождений является хроническая нехватка вскрытых запасов руды, что обусловлено жесткостью этой системы. Несоблюдение соразмерного развития горных работ, несогласованность скоростей разноса крутых участков борта приводит к периодическим колебаниям уровня добычи руды вплоть до полных приостановок выемочных работ. Для предотвращения резких колебаний уровня добычи руды и сокращения размеров рудной зоны требуется специальная синхронизация горных работ по формированию и разносу породных крутых участков борта карьера. Для этого над каждым крутым участком необходимо открывать дополнительный фронт горных работ. Чем выше по высоте врезка в косогор, тем большая скорость разноса крутого участка требуется для слияния пологих и крутых участков на кровле рудного тела. При наличии нескольких крутых участков в ступенчатом борту карьера скорость разноса каждого вышележащего участка будет пропорционально возрастать по мере удаления от рудной зоны. Исходя из этого, наибольшая скорость разноса будет иметь место при отработке самого верхнего крутого участка. В соответствии с этим свойством поэтапной отработки нагорных месторождений уровень добычи руды будет тем ниже, чем больше число крутых участков борта карьера. Следовательно, в начале эксплуатации карьера будет самый низкий темп добычи руды, который будет затем постепенно возрастать при срабатывании крутых участков борта.

Для улучшения и регулирования режима горных работ нагорного карьера нами была предложена каскадная отработка нагорных месторождений, которая является альтернативой традиционной и поэтапной разработкам [1,2] (рис. 3). Она предусматривает придание управляемого смещения крутым участкам борта в дополнение к их разносу и формированию. Это позволяет обеспечивать более стабильный уровень добычи руды по сравнению с поэтапной разработкой, уменьшать объем горно-капитальных

Рис. 1. Традиционная отработка нагорного месторождения Рис. 2. Поэтапная отработка нагорного месторождения

Рис. 3. КаскаДНш бтраКонкмиигарагогафМекпрожденииариантов отработки нагорного месторождении

работ и сокращать срок ввода нагорного карьера в эксплуатацию.

Для исследования параметров порядка отработки месторождений высотного типа в настоящее время нами разработана компьютерная модель

развития рабочей зоны нагорного карьера с учетом закономерностей традиционной, поэтапной и каскадной разработок [3]. Первая версия программы имеет рабочее название «Порядок отработки месторождений» и предназначена для работы в операционной системе Microsoft Windows’ 95/98 и NT.

В компьютерной модели нашли ряд усовершенствований, направленных на создание более мощных алгоритмов и учета трех возможных вариантов порядка отработки месторождений. Так были получены процедуры расчета площадей произвольной формы, расчета слоевых объемов в пределах фигур со сложными контурами, экономического сравнения вариантов порядка отработки. Это дает возможность проводить расчеты календарного распределения горной массы в привязке к реальным контурам на-

стоящего карьера с учетом влияния экономических показателей на эффективность ведения горных работ.

Полученная компьютерная модель позволяет в наглядной форме проследить связь между поэтапной и каскадной разработками путем придания ограниченной скорости подвигания крутым участкам бортов, остающихся при поэтапной разработке неподвижными. В компьютерной модели стало возможным анализировать погодовое развитие горных работ реального карьера за определенный период времени с получением значений подвигания горных работ по всем горизонтам карьера, измерять углы откоса бортов, подсчитывать объемы и требуемое число экскаваторов по отработке отдельных горизонтов.

Необходимо отметить, что разработанная компьютерная модель имеет большое значение при разработке месторождений открытым способом. С ее помощью можно выявлять эффективность того или иного варианта разработки месторождений по величине горно-капитальной вскрыши, сроку строительства карьера, степени стабильности добычи полезных ископаемых, величине прибыли от эксплуатации месторождения.

Первая версия программы «Порядок отработки месторождений» позволяет выполнять следующие опера-

фронта горных работ по всем горизонтам, углов откосов бортов карьера, подсчетом объемов и числа экскаваторов по отдельным горизонтам.

3. Рассчитывать площади любой формы и конфигурации.

4. Вводить исходные данные в удобном для пользователя интерактивном режиме.

5. Получать графики по результатам исследования горногеометрического анализа с выводом их на печатающее устройство.

6. Получать компьютерную модель карьера на профиле месторождения.

7. Исследовать и обосновывать порядок отработки месторождений нагорных и равнинных месторождений.

8. Проводить качественные исследования и давать рекомендации по дальнейшему развитию карьера при его реконструкции, а также при наличии в рабочей зоне неблагоприятных факторов развития горных работ.

Для анализа изменения во времени объемов горной массы и экономической эффективности на компьютерной модели было выбрано положение

карьера при отработке нагорных месторождений при косогоре 270 (рис. 1, 2 и 3).

При сравнении этих вариантов по календарному распределению объемов руды и вскрыши можно отметить, что традиционной отработке нагорного месторождения характерны большой срок ввода карьера в эксплуатацию и значительные объемы горнокапитальных работ. Поэтапной разработке характерно уменьшение как срока ввода карьера в эксплуатацию, так и сокращение объема горнокапитальных работ. При каскадной отработке месторождений также наблюдается их уменьшение (рис. 4). Можно отметить, что с уменьшением угла косогора при традиционной разработке величина горно-капитальных работ уменьшается незначительно. При поэтапной и каскадной разработках этот параметр уменьшается более

ции:

1. Проводить гор-но-геометри-ческий анализ работы карьера и экономическое сравнение вариантов.

2. Анализировать

развитие горных работ реального карьера за определенный период с получением: значений

скоростей подвигания

Рис. 4. Календарное распределение объемов вскрыши и руды при традиционной (1), поэтапной (2) и каскадной (3) отработках нагорного месторождения

чем вдвое. Разница в объемах горнокапитальных работ между традиционной с одной стороны и поэтапной и каскадной разработках с другой - колеблется от 2 до 7 раз.

Анализ экономической эффективности показывает, что при каскадной

разработке обеспечивается больше прибыли (рис. 5) по сравнению с традиционной и поэтапной разработками. С уменьшением угла откоса косогора разница в прибыли между этими вариантами возрастает в пользу каскадной отработки нагорных месторо-

ждений. Таким образом, при данных условиях каскадная разработка более выгодна по сравнению с традиционной и поэтапной разработками.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Аввакумов А.Л. Исследование и обоснование порядка отработки месторождений высотного типа с крутым склоном и несогласным залеганием рудных тел. Канд. дисс. М., МГИ, 1990 г.

2. Рахимов В.Р., Аввакумов А.Л.. Области применения каскадной разработки месторождений открытым способом. Тезисы международной научно-технической конференции. Ташкент. 1999 г.

3. Аввакумов А.Л., Абдурахманов Х.Х., Татаринцев С.В. Компьютерная модель развития рабочей зоны нагорного карьера при каскадной разработке месторождения. Тезисы международной научнотехнической конференции. Ташкент. 1999 г.

/

W

Рахимов, Вахаб Рахимович чл.-корр. Академии наук Республики Узбекистан. докіор технических наук. профессор. Ташкентский государственный технический университет. Аввакумов Александр Леонидович кандидат технических наук. Ташкентский государственный технический университет.

Абдурахманов Хусалиддин Хусаиддинович магистр. Ташкентский государствен-

ныи технический университет.

У