Совершенствование технологии открытой разработки рудных месторождений Забайкалья

УДК 622.271.3:622.34

Секисов

Геннадий Валентинович Gennadiy Sekisov

Костромин Михаил Витальевич Mikhaïl Kostromin

Якимов Алексей Алексеевич Alexey Yakimov

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ОТКРЫТОЙ РАЗРАБОТКИ РУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ЗАБАЙКАЛЬЯ

PERFECTION OF TECHNOLOGY OPEN CAST MINING OF ORE DEPOSITS TECHNOLOGY IN TRANSBAIKALIE

Рассматривается проблема освоения рудных месторождений Забайкалья в сложных горно-геологических и экономических условиях. Повышение эффективности освоения месторождений достигается радикальным совершенствованием технологии открытой разработки

Ключевые слова: минерально-сырьевые ресурсы Забайкалья, мелкие месторождения, эффективные технологии разрушения горных пород взрывом, мобильный подготовительно-перерабатывающий комплекс

The article deals with the development of ore deposits in Zabaykalie in difficult geo-logical and economic conditions. Improving the efficiency of deposits development is achieved by radically improving the technology for opencast mining

Key words: mineral resources of Zabaykalie, small deposits, effective technologiesfor the destruction of rocks by explosion, mobile set-processing complex

Хорошо известен факт, что минерально-сырьевая база твердых полезных ископаемых России на настоящий момент находится в сложном положении, которое усугубляется и наблюдающимся превышением объемов добычи балансовых запасов многих полезных ископаемых над их приростом. При этом в структуре минерально-сырьевой базы существенно возрастает доля мелких месторождений, месторождений с трудноизвлекаемыми запасами, с оставленными низкорентабельными законсервированными участками, а также месторождений, находящихся в труднодоступных районах [1].

Особенно это является актуальным для Забайкалья, где традиционно горнопромышленное производство всегда играло главенствующую роль в экономике региона и оказывало влияние на экономический уровень страны в целом. В связи с этим обеспечение его рационального формирования и эффективного развития является делом крайне неотложным и обязательным.

Забайкалье, в состав которого входит Республика Бурятия, северо-восточная часть Иркутской области и Забайкальский край, обладает значительными минеральными ресурсами. По запасам многих полезных ископаемых регион занимает ведущее

положение в России. В частности, в Восточном Забайкалье наряду с уникальными и крупными месторождениями, такими как Удоканское, Чинейское, Катугинское и т.д., сосредоточено большое количество малых и средних объектов многих видов полезных ископаемых различных геолого-промыш-ленныхтипов [2; 3].

Сырьевая база минерального сырья черных металлов в Забайкальском крае представлена железом, титаном, ванадием, хромом и марганцем. Это, в первую очередь, уникальное Чинейское месторождение ванадийсодержащих титаномагнети-товых руд с запасами около 20 млрд т, из них около 10 млрд т возможно отработать открытым способом, крупные — Кручинин-ское железо-титан-ванадиевых руд с разведенными запасами 617 млн т и Южно-Сулу-матское железистых кварцитов с запасами около 650 млн т.

Также следует отметить средние по масштабам Березовское месторождение сидеритовых руд с запасами 178 млн т и Муруринское месторождение апатиг-маг-нетитовых руд. Кроме того, имеются достаточно перспективные рудопроявления хрома (Муйский рудный район) и марганца (Громовское месторождение и ряд рудопро-явлений).

Даже по мировым меркам Забайкалье имеет мощную сырьевую базу руд цветных металлов — меди, никеля, кобальта, свинца, цинка, алюминия. Значительная часть запасов меди России (около 50 %) находится в пределах северной части Забайкальского края, где выявлено 18 месторождений и ру-допроявлений, вт.ч. крупнейшие Удоканское медистых песчаников и Чинейское медно-никелевое с суммарными прогнозными ресурсами более 24 млн т меди, а также ряде месторождений юго-восточной части края (Лугоканское, Быстринское, Култу-минское и др.) с прогнозными ресурсами более 6 млн т.

Кроме этого, в регионе насчитывается более 700 объектов свинцово-цинковой минерализации, около 100 месторождений и рудопроявлений молибдена, 132 — вольфрама, многочисленные месторождения и

рудопроявления олова, ртути, сурьмы, перспективные месторождения и рудопроявления в несколько сот миллионов тонн никеля и сотни тысяч тонн кобальта. Отдельно следует отметить наличие более 1000 объектов коренного золота, преимущественно мелких по масштабу, а также 6 месторождений тантала, ниобия и циркония (в.т.ч. уникальное Катугинское с разведанными запасами руды 744 млн т) и около 200 рудопроявлений редких металлов.

В последнее время в Забайкальском крае сложилась ситуация, когда разработка крупных минеральных объектов (в частности, уникальных месторождений Кодаро-Удоканской зоны) в силу различных обстоятельств отложена на неопределенный срок и потому прогнозы делать затруднительно, хотя эти месторождения благоприятны для открытой разработки и их освоение могло бы существенно НЛП полностью удовлетворить потребности России по меди, ванадию, титану, редким металлам и пр.

Освоение новых среднемасштабных месторождений чаще всего требует значительных капитальных затрат, что связано в первую очередь с их периферийным расположением и необходимостью формирования полной инфраструктуры. Так, предполагаемое освоение перспективных месторождений юго-востока края со строительством пяти ГОКов, начатое со строительства железнодорожной ветки до района работ, в течение нескольких лет находится на стадии поиска инвесторов, проектирования и согласований.

Разработке мелких месторождений должного внимания со стороны российских горнодобывающих компаний уделяется крайне мало. Так, горнодобывающие компании развитых стран, в первую очередь США, Канады и Австралии, имеют богатый опыт освоения мелких, но относительно богатых месторождений, что свидетельствует о их высокой результативности и эффективности. В последнее время значительно вырос интерес к малым и средним минеральным объектам (особенно приграничным) со стороны китайских компаний,

не заинтересованных в строительстве обогатительного и металлургического производств на территории России и уже сейчас загружающих российской рудой свои перерабатывающие мощности. На настоящий момент объектами разработки являются Березовское месторождение железных руд, в планах — Нойон-Тологойское месторождение полиметаллических руд и др.

Освоение мелких рудных месторождений полезных ископаемых Забайкальского края является достаточно перспективным. Руды этих месторождений в основной своей массе являются богатыми, зачастую комплексными, значительная часть средних и мелких месторождений и рудопроявлений весьма благоприятна для разработки открытым способом. Эффективность освоения мелких месторождений достигается за счет сравнительно небольших капитальных вложений при коротком сроке их окупаемости, минимальных затрат на создание инфраструктуры и применения простых технологических схем разработки, а также вахтового метода организации труда [4]. Все это позволит привлечь в горнорудную промышленность средний и даже малый бизнес, что согласуется с государственной программой его развития в России, а также частично улучшит достаточно негативное положение в сфере занятости местного населения.

Кризисные экономические явления достаточно ярко выявили проблемы горнодобывающих предприятий Забайкальского края, в большинстве своем работающих сейчас крайне нестабильно. Помимо понятных экономических причин этого особо следует отметить и технологическую отсталость производства. При этом руководство предприятий не заинтересовано в какой-либо эффективной модернизации, в лучшем случае ограничиваясь лишь заменой выбывающего оборудования более новым аналогичным. Применяемые в регионе технологии открытой разработки месторождений находятся на уровне 60...70-х гг. прошлого века и не отвечают современным требованиям ни к комплексности освоения, ни к производительности труда, что в усло-

виях ухудшающейся минерально-сырьевой базы напрямую влияет на качество продукции и конкурентоспособность горного предприятия. Это послужило причиной того, что многие предприятия вынуждены были закрыться, дополнительно усугубляя сложившееся социально-экономическое положение региона.

Научно-технический уровень развития горного производства как в нашей стране, так и в мире в настоящее время достиг той отметки, когда становится необходимым поиск новых прогрессивных технологий освоения месторождений полезных ископаемых в сложных горно-геологических и экономических условиях с наименьшими материальными затратами и минимальным негативным воздействием на окружающую среду.

Большинство как проектируемых, так и функционирующих предприятий, ведущих разработку рудных месторождений открытым способом, базируются преимущественно на «традиционных» технологических решениях, зачастую в той или иной мере характеризующихся большими сроками строительства карьера, значительными капитальными и эксплуатационными затратами на производство минеральной продукции; невысокой производительностью труда; высокими затратами энергии, материалов и других ресурсов; невысоким уровнем комплексного освоения недр и минерального сырья; наличием немалого количества процессов и операций, относительно высоким уровнем минеральных отходов и т.д. При этом некоторое повышение эффективности достигается лишь модернизаций какого-либо из элементов технологической цепочки. В настоящее время возникла острая необходимость в обеспечении перехода от совершенствования отдельных технологических звеньев к разработке принципиально новых технологий, позволяющих коренным образом изменить технологические, экологические и экономические показатели открытых горных работ [5].

Перспективы эффективного освоения рудных месторождений скального и полус-кального типов напрямую связаны с созда-

нием и широким использованием высокоэффективных технологий, основу которых составляют мобильные добычные и перерабатывающие агрегаты, а в идеале — мобильные комплексы, что особенно актуально для осуществления промышленного освоения средних и мелких рудных месторождений и даже целого ряда рудопроявлений Забайкальского края. Такие минеральные объекты пока не отрабатываются и в большинстве своем предметно не оцениваются геологической службой. Обусловлено это тем, что они считаются нерентабельными из-за малых размеров и труднодоступнос-ти, поэтому работы на них обычно прекращаются на стадии поисково-оценочных мероприятий. Разработка их с применением традиционного стационарного минерально-подготовительного и обогатительного оборудования требует больших капитальных и эксплуатационных затрат. В связи с этим основной проблемой создания и введения в эксплуатацию нового оборудования мобильного типа является, прежде всего, разработка нетрадиционной — мобильной минеральноподготовительной и обогатительной техники и технологии, которые наиболее полно были бы адекватны условиям малообъемного горнопромышленного производства.

Кроме того, такие технологические комплексы могут быть применимы и в условиях крупных месторождений. Так, в первоначальный период освоения при минимальных капитальных затратах карьером первой очереди возможно разрабатывать богатые участки месторождения, в том числе и без его привязки к общей схеме вскрытия. Вырученные от реализации продукции средства в дальнейшем могут служить базисом для реконструкции карьера с повышением производственной мощности и строительства стационарной обогатительной фабрики. Такая стратегия позволит более гибко подойти к проблеме строительства крупных горных предприятий в сложных экономических условиях.

Эффективное совершенствование технологии открытой разработки месторождений возможно лишь на основе глубокой

модернизации процесса подготовки руд к выемке и дальнейшей переработке. Единственным универсальным и наиболее эффективным способом разрушения крепких горных работ в обозримом будущем остается использование энергии взрыва [6]. Однако применение массовых взрывов на карьерах имеет ряд отрицательных последствий экологического и технологического характера. Прогрессивный способ разрушения горных пород под локальным укрытием горизонтальными зарядами малого диаметра позволит уменьшить средний размер куска взорванной руды до 150...200 мм, избежать переизмельчения и максимально возможно сохранить геологическую структуру массива. Уже на этом этапе, используя ряд технических и технологических приемов, можно положительно влиять на степень извлечения полезного компонента на стадии обогащения [7].

Следует отметить, что многие месторождения Забайкалья и, в частности, золоторудные, имеют сложную структуру рудного массива и по факту зачастую их разработка сопряжена со значительными количественными и качественными потерями — маломощные рудные тела с высоким содержанием полезного компонента в процессе добычи разубоживаются до уровня некондиционных руд и направляются в спецотвалы. Использование технологии взрывания блоков скальных и полускаль-ных горных пород под укрытием в совокупности с послойно-порционным способом выемки позволит обеспечить высокий уровень селективности выемки руд различного качества и снижение потерь в 3,8...9 раз и разубоживания в 2,6...9 раз по сравнению с традиционным способом ведения горных работ [8].

В настоящее время предпринимаются попытки ввести в пространство карьера и технологические процессы, связанные с обогащением, в основном гравитационными способами и магнитной сепарацией. Это, к примеру, модульная фабрика сборного типа «Караван», состоящая из минимального количества технологического оборудования производительностью 15 т/ч и при-

званная решить задачу освоения средних и мелких золоторудных месторождений, отечественные разработки модульных передвижных рудообогатительных установок (МПРОУ) для переработки золотосодержащих руд [9]. В условиях Забайкалья необходимо решить проблему как можно более гибкой, легко настраиваемой компоновки подготовительно-перерабатывающих комплексов для работы в разных забоях с различными типами и сортами руд. Предобога-тительную подготовку возможно проводить в головном минерально-подготовительном агрегате мобильно-подготовительного комплекса, состоящем из приемного и перепускного устройств, накопительной камеры, вибрационно-секционного грохота-классификатора, основной и резервной дробилок для мелкого дробления разнокачественной

кондиционной минеральной массы и типа, ее первичную переработку необходимо осуществлять по типам, подтипам и сортам с применением соответствующих им наиболее эффективных интенсивных технологий: магнитной и электрической сепарации, гравитационной, флотационной и ускоренного выщелачивания, реализуемых в сочлененных мобильных обогатительных агрегатах подготовительно-перерабатывающего комплекса [Ю].

Стабильное будущее горнодобывающей отрасли Забайкальского края во многом будет предопределяться применением эффективных, мобильных и некапиталоемких технологий открытой разработки малых рудных месторождений полезных ископаемых.

Литература

1. Горные науки, освоение и сохранение недр Земли / Под ред. акад. К.Н. Трубецкого. — М.: АГН, 1997. — 478 с.

2. Юргенсон Г.А., Чечеткин B.C., Асосков В.М. и др. Геологические исследования и горно-промышленный комплекс Забайкалья. — Новосибирск: Сибирская издательская фирма РАН, 1999. — 574 с.

3. Скурский М.Д. Недра Забайкалья. — Чита, 1996. — 692 с.

4. Глотов В.В., Петровский П.П. Перспективы освоения мелких рудных месторождений Восточного Забайкалья // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2007. — № 1. -С. 393-405.

5. Секисов Г.В., КовалевА.А., КиякбаеваУ.М. Технологические основыминералоподготов-ки. — М.: Наука, 1993. — 144 с.

6. Трубецкой К.Н., Викторов С.Д., Репин Н.Я., Кутузов Б.Н. Проблемы развития взрывного дела на земной поверхности,— Взрывное дело. — 2009. — № 101-58. — С. 3-24.

7. Патент РФ № 2236592. Способ разработки месторождений твердых полезных ископаемых / Секисов Г.В., Мамаев Ю.А., Шевкун Е.Б., Викторов С.Д., Леоненко H.A., Гуревич В.И., Якимов A.A. - МКИ7 Е21С41/30, 2004.

8. Секисов Г.В., Авдеев П.Б., Якимов A.A. Совершенствование и перспективы использования технологии взрывного рыхления горных пород скального и полускального типа под мобильным укрытием // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2003. — № 12. — С. 102-ЮЗ.

9. Секисов Г.В., Костромина И.В., Зыков Н.В., Якимов A.A. Мобильные агрегаты и передвижные обогатительные установки для переработки минерального сырья при эксплуатации рудных карьеров // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2005. — № 9. — С. 272-276.

10. Положительное решение о выдаче патента. Способ освоения месторождений твердых полезных ископаемых / Секисов Г.В., Рассказов И.Ю., Авдеев П.Б., Соболев A.A., Якимов A.A. — Заявка № 2008131164/03(038824). Датаподачи заявки 28.07.2008.

Коротко об авторах________________________________________Briefly aboutthe authors

Секисов Г.В., д-р техн. наук, профессор, Институт горного дела Дальневосточного отделения РАН adm@igd.khv.ru

Научные интересы: разработка стратегии освоения минеральных ресурсов и их комплексное использование

Костромин М.В., д-р техн. наук, профессор, Читинский государственный университет (ЧитГУ) ogr_chitgu@maiI.ru

Научные интересы: комплексное освоение недр, новые технологии открытой разработки месторождений и извлечения полезных ископаемых из минерального сырья

ЯкимовА.А., канд. техн. наук, доцент, Читинский государственныйуниверситет (ЧитГУ) ogr_chitgu@maiI.ru

Научные интересы: разработка новых технологий освоения рудных месторождений

G. Sekisov, Doctor of Technical Sciences, Professor, Mining institute of Far Eastern Department RAS

Scientific interests: direction: developing strategies for the development of mineral re-sources and their complex use

M. Kostromin, Doctor of Technical Sciences, Professor, Chita State University

Scientific interests: complex development of mineral resources, new technologies open-cast mining of deposits and extraction of minerals from mineral raw materials

A. Yakimov, Candidate of Technical Sciences, Assistant professor, Chita State Univer-sity

Scientific interests: development of new technology opencast mining of ore deposits