ЭФФЕКТИВНОСТЬ ОТРАБОТКИ ВСКРЫШИ ВЫСОКИМИ УСТУПАМИ НА МЕСТОРОЖДЕНИЯХ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ ПРИ ОТКРЫТОЙ РАЗРАБОТКЕ

Scientific Journal Impact Factor

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ОТРАБОТКИ ВСКРЫШИ ВЫСОКИМИ УСТУПАМИ НА МЕСТОРОЖДЕНИЯХ полезных ископаемых

ПРИ ОТКРЫТОЙ РАЗРАБОТКЕ

Старший преподаватель кафедры "Горное дело " АФ ТГТУ

Шамаев М.К., ассистент кафедры "Горное дело " АФ ТГТУ Ташкулов А.А.

Аннотация: В статье приведены данные о разработке вскрышных пород месторождений высокими уступами, положительные моменты перехода при отработке вскрыши высокими уступами. Приведены примеры вариантов, предлагаемых ведущими учеными горной отрасли и результаты их исследований. В статье обоснованы существенные улучшения технико-экономических показателей на карьерах с переходом на отработку вскрыши высокими уступами. Также описана зависимость эффективной работы выемочно-погрузочного оборудования и экологические последствия от высоты отрабатываемого уступа.

Ключевые слова: Высокий уступ, фронт работы, полезные ископаемые, добыча полезных ископаемых, горное производство, карьер, месторождения, технология, горное оборудование, эффективность, открытый способ разработки, система разработки, коэффициент вскрыши, глубокие горизонты, срок эксплуатации, физико-механические свойства горных пород, экскаваторно-автомобильный комплекс, износ оборудования.

Abstract: The article presents data on the development of overburden deposits with high benches, the positive aspects of the transition when mining overburden with high benches. Examples of options proposed by leading scientists in the mining industry and the results of their research are given. The article substantiates significant improvements in technical and economic indicators in open pits with the transition to overburden mining with high benches. Also described is the dependence of the effective operation of the excavation and loading equipment and the environmental consequences on the height of the bench being worked out.

Key words: High bench, work front, minerals, mining, quarry, deposits, technology, mining equipment, efficiency, open pit development, development system, stripping ratio, deep horizons, term exploitation, physical and mechanical properties of rocks, excavator car complex, equipment wear.

Scientific Journal Impact Factor

ВВЕДЕНИЕ

Значительные, постоянно возрастающие затраты на добычу полезных ископаемых, связанные с ухудшением горно-геологических и горнотехнических условий отрабатываемых и перспективных месторождений, требуют применения инновационных технологий и повышения эффективности горного производстваю Развитие действующих рудных карьеров характеризуется дальнейшим ухудшением горнотехнической обстановки, связанной с переходом горных работ на глубокие горизонты, возрастанием коэффициентов вскрыши, ограниченностью рабочего пространства карьеров, а также физическим и моральным износом оборудования и иных производственных фондов. Одним из путей существенного улучшения технико-экономических показателей на карьерах является переход на отработку вскрыши высокими (до 30-35 м и более) уступами с применением нового выемочно-погрузочного оборудования.

Обоснование параметров и разработка технологии эффективного перехода к отработке вскрышных пород месторождений высокими уступами представляет важную социально-экономическую проблему, так как способствует повышению полноты освоения месторождений открытым способом при сокращении экологического воздействия и продлению сроков эксплуатации месторождений[1]. Своевременный переход на высокие вскрышные уступы обеспечивается в период максимального развития горных работ при равенстве текущего и граничного коэффициентов вскрыши и позволяет обеспечить наибольшее приращение глубины карьера с оптимизацией объемов вскрыши на последующих этапах отработки месторождения открытым способом [2].

Высота уступа в значительной степени определяет эффективность использования основного погрузочно-транспортного оборудования и технико-экономические показатели работы карьера. В свою очередь, высота уступа определяется сочетанием как физико-механических свойств горных пород, так и параметров применяемого оборудования. скорость подвигания фронта работ в единицу времени характеризует интенсивность отработки месторождения и зависит от мощности залежей полезных ископаемых, вида погрузочного и транспортного оборудования, а также производственной мощности карьера [3]. Высота уступа в значительной степени определяет эффективность использования основного погрузочно-транспортного оборудования и технико-

ЛИТЕРАТУРА И МЕТОД

Scientific Journal Impact Factor

экономические показатели работы карьера. В свою очередь, высота уступа определяется сочетанием как физико-механических свойств горных пород, так и параметров применяемого оборудования [4]. Одновременно с увеличением угла рабочего борта карьера сокращается и протяженность транспортных путей, а также улучшается режим горных работ. Основными параметрами системы разработки являются длина фронта работ и размер экскаваторного блока. Фронт работ зависит от природных условий месторождения, производственной мощности карьера и других горнотехнических показателей открытого способа разработки [5].Увеличение высоты вскрышного уступа на карьерах позволяет исключить ряд принципиальных трудностей, не разрешимых в рамках традиционной технологии [6]. Основное преимущество технологии отработки вскрыши высокими уступами заключается в возможности управления углом откоса рабочего борта карьера, что обеспечивает снижение величины текущего коэффициента вскрыши, сокращение количества транспортных горизонтов, задействованных транспортных средств и пр[6].

Увеличение высоты вскрышного уступа обеспечивает рост объемов дополнительно извлекаемых открытой геотехнологией запасов полезных ископаемых, глубины карьера и сроков его эксплуатации на 18-23 %, возрастание скорости подвигания фронта очистных работ и улучшение качества дробления породы на 10-15%, при этом сокращается протяженность транспортных путей и коммуникаций до 15%, уменьшается количество транспортной техники и время на перегон машин и оборудования. Исследования, проведенные проф. М.Г.[7]. Новожиловым применяемом в 6070-х годах карьерном оборудовании, подтвердили снижение себестоимости выемки пород при 30-45 метровых уступах на 12-14% по сравнению с уступами, высотой 15 м [8]. Е.В. Савицкий рассматривает возможность увеличения высоты отрабатываемого уступа до 60 м с позиции роста коэффициента использования транспортного и погрузочного оборудования, а также он утверждает, что при этом существенно снижаются выбросы в атмосферу пыли и газов [9]. Следует обратить внимание, что принятое базовое значение высоты уступа не является оптимальным по совокупности определяющих факторов. Однако условия определения оптимальной высоты уступа в полной мере не освещены ни в методиках технологического проектирования карьеров, ни в нормах технологического проектирования [10]. Минувшие десятилетия характеризуются внедрением мощной

Scientific Journal Impact Factor

высокопроизводительной горнодобывающей и транспортной техники. Отмечен рост глубины карьеров и разрезов, соответственно, объемов разрабатываемой горной массы, увеличение емкостей ковшей экскаваторов и кузовов самосвалов. При этом, требования к обоснованию параметров уступов, разработанные в прошлом веке, не в полной степени отвечают современным условиям ведения горных работ. В своем исследовании [11] М.Д. Абдуллаев обосновывает возможность определения высоты уступа рациональном соотношением потерь, засорения и разубоживания руды. При этом определяются зоны, где возможно изменение высоты уступа для обеспечения стабильной производительности добычных работ [17]. А.В. Баулин в своем исследовании связывает переход на технологию отработки высокими уступами на действующих предприятиях непосредственно с процессом сдваивания 15-ти метровых уступов. А.В. Баулин считает, что качество дробления повышается при взрывании в зажатой среде, по сравнению с взрывом в условиях свободной поверхности [16].

Рост производительности экскаваторов определяют следующие факторы:

- увеличения объема взрываемого блока;

- сокращения простоев экскаватора ввиду проведения взрывных работ;

- сокращение ширины рабочих площадок из-за ведения работ на смежных уступах;

- сокращение текущего объема вскрыши и увеличение угла рабочего борта разреза;

- увеличение высоты развала взорванной горной массы.

Авторы предлагают достигать увеличение угла откоса рабочей зоны по двухподуступной схеме отработки высоких уступов (по 30 м) с оставлением между подуступами предохранительных берм (5 м), а между уступами только транспортных берм для текущего обслуживания экскаваторов (до 15 м) не технологическим автотранспортом. Соразмерное развитие горных работ на всех уступах рабочей зоны достигается обеспечением изменяющихся уровней рабочих площадок[12]. Каждый уступ рабочей зоны разделяется на два подуступа (рис. 1.1).

ОБСУЖДЕНИЯ

Scientific Journal Impact Factor

щк о

Рисунок 1.1 - Двухподуступная технологическая схема отработки уступов поперечными панелями (блоками панелей) с изменяющимися уровнями рабочих площадок: 1 - экскаватор-мехлопата; 2 - автосамосвал; 3 - буровой станок

В первую очередь одновременно отрабатываются все верхние подуступы, а затем - нижние подуступы. Это позволяет между смежными поду ступами временно приостанавливать горные работы и добиваться их безопасной отработки широкими панелями при увеличении высоты уступов в 2-3 раза. При отработке верхних подуступов, в торцах карьера сооружаются временные вскрывающие выработки, что позволяет снизить объемы горно-капитальных работ [15]. Авторы считают, что при применении мощных Экскаваторно-Автомобильных Комплексов достаточно вести горные работы высокими уступами с последовательной отработкой их подуступами с применением только одного экскаватора. Доказано, что применение метода увеличивает вскрытые запасы полезного ископаемого (до 20-50%) при уменьшении текущих объемов вскрыши (на 10-15% и больше) и горно-капитальных работ (в 2-4 раза). Анализ практики открытой разработки, в том числе с применением уступов увеличенной высоты, свидетельствует, что основной задачей разработки любого месторождения является добыча максимального количества полезного ископаемого при минимальных объемах вскрышных работ [13].

РЕЗУЛЬТАТЫ

Такая тенденция в практике открытой разработки месторождений зачастую имеет отрицательные моменты. Минимизация объемов вскрышных работ при отработке уступов продольными панелями приводит к сужению рабочих площадок и затрудняет равномерное развитие горных работ между смежными уступами, что в результате уменьшает объемы вскрытых запасов

Oriental Renaissance: Innovative, R VOLUME 1 | ISSUE 5

educational, natural and social sciences О ISSN 2181-1784

Scientific Journal Impact Factor SJIF 2021: 5.423

полезных ископаемых и ограничивает производственную мощность карьеров [14].

Направления исследований систематизированы в таблице 1.1.

Таблица 1.1

Классификация направлений исследований разработки карьеров высокими

уступами

Авторы Направление исследований Достигнутые результаты

1 2 3

М.Г.Ново жилов систематизация схемы отработки высоких уступов по способу взрывания, формирования развала, технологии его отработки предложен последовательность новых технологических решений в области выемочных работ

А.И. Арсентьев, Г.А. Холодняков, О.В. Шпанский методы определения рационального направления углубки карьеров и оптимизации порядка их отработки. Обоснование и развитие теории риска для определения главных параметров карьеров. Разработана классификация систем разработки карьеров решение задачи рационального развития горных работ на карьерах, установление оптимального режима эксплуатации глубоких карьеров и рациональной производительности по руде и вскрыше на карьере, в т. ч. при комплексном освоении месторождений

Е.Ф. Шешко, М.И. Агошков, К.Н. Трубецкой, А.А. Пешков, Н.А. Мацко выделение выработанного пространства в отдельный вид техногенного ресурса, кл ассификация ресурсосберегающей геотехнологии составлена классификация способов формирования и учтена возможность многогранной эксплуатации выработанного пространства карьера. Развитие ресурсосберегающей геотехнологии

ЕВ. Савицкий, В. В. Перников развитие возможностей применения различных технологических схем открытой отработки залежей с оценкой их влияния на экосистему региона обоснованы эколого-экономические и технологические факторы экологической нагрузки на окружающую среду, параметры разработки карьеров и методика выбора рационального типоразмера оборудования, а также влияние высоты уступа на количество пыли, выбрасываемой в атмосферу

Oriental Renaissance: Innovative, R VOLUME 1 | ISSUE 5

educational, natural and social sciences 0 ISSN 2181-1784

Scientific Journal Impact Factor SJIF 2021: 5.423

А.В. Баулин изменение технологии ведения вскрышных работ путем перехода на отработку вскрыши высокими уступами с применением нового выемочно-погрузочного оборудования сокращение объемов вскрышных работ, увеличение угла откоса рабочего борта разреза, снижение текущего коэффициента вскрыши, сокращения количества транспортных горизонтов

М.Д. Абдуллаев обоснование методики определения высоты уступа при проектировании открытой разработки крутопадающих месторождений оценка влияния высоты уступа на качественные характеристики добываемой рудной массы

ЗАКЛЮЧЕНИЯ

Рассмотрение новой высокоуступной технологии с использованием современной выемочно-погрузочной техники, способной на более высоком уровне обеспечить эффективное развитие горного производства, является весьма своевременным. Процессы подготовки, экскавации и транспортировки горной массы при отработке месторождений высокими уступами имеют свои технологические особенности и требуют глубокого изучения.

ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА

[1] Шешко Е.Ф., Ржевский В.В. Основы проектирования карьеров // М.: Углетехиздат. -1958. 338с.

[2] Ржевский В.В. Технология и комплексная механизация открытых горных работ // М.: Недра. - 1980. 624 с.

[3] Чурилов Н.Г., Семенов В.В., Рыбаков В.П. Современное состояние и перспективы развития карьера и отвалов // Горный журнал. - 2001. - №6. С 32.

[4] Mutalova M.A., Khasanov A.A., Masidikov E.M. «Extraction of a Tungsten-Containing Product from the Left Tails of the Ingichin Factory» International Journal of Advanced Research in Science, Engineering and Technology Vol. 7, Issue 5, May 2020. С. 13850-13856.

[5] Бердиева Д.Х. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ЗАКЛАДОЧНЫХ РАБОТ В СИСТЕМЕ РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЯ КАУЛЬДИ. "Экономика и социум" №11(78) 2020 www.iupr.ru.

[6] Kurbanbaev D.M. Shamaev M.K., Tashkulov A.A., Melnikova T.E. Production of Drilling and Explosion Works at the "Yoshlik I" Mine Quarry with the use of Non-Electric Initiation System and Emulsion Exp. International Journal of Advanced Research in Science, Engineering and Technology 2020/5

Scientific Journal Impact Factor

[7] Melnikova Tatyana Evgenievna, Tashkulov Akmal Alisher Ugli, Mavlyanova Gulshan Abdurakhimovna, International Journal of Advanced Technology and Natural Sciences, 2020/2

[8] Ташкулов А.А. Шамаев М.К., ТРЕБОВАНИЯ К РЕШЕНИЯМ ПО ВЫБОРУ МЕТОДОВ И СРЕДСТВ ОСВОЕНИЯ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ДЛЯ ГОРНОГО ПРОИЗВОДСТВА.2020/1.

[9] Tashkulov A.A. AnarbayevKh.P., IlmuratovU.Kh., Parallel design with mining operations of a new modern mining and metallurgical complex based on the Almalyk MMC, International Journal of Advanced Research in Science, Engineering and Technology, 2020/4

[10] Anarboev H.P. BerdiyevaD.Kh., Tashkulov A.A., Estimation of Efficiency of Use of SelfPropelled Machines When Developing Caulda Deposits, International Journal of Advanced Research in Science, Engineering and Technology, 2020/1

[11] Shamaev M.K.,Melnikova T.E.,WALL CONTROL AND CONTOUR LASTING TO ENSURE THE TABILITY OF THE QUARRY BOARDS WHEN OPERATING DRILLING AND BLASTING WORKS, Oriental Renaissance: Innovative, educational, natural and social sciences, SJIF 2021: 5.423

[12] Abdiev O.Kh., Abdusamatova N.S., THE RESEARCH OF FREIGHT FLOW NON-UNIFORMITY ON THE BELT CONVEYOR, European Journal of Research Development and Sustainability (EJRDS) Available Online at: https://www.scholarzest.com Vol. 2 No. 3, March 2021, ISSN: 2660-5570

[13] Шамаев Мурат Курбанбаевич, Алимов Шахриддин Мухамматович, УВЕЛИЧЕНИЕ МОЩНОСТИ РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЯ «ЁШЛИК-1» И ДОРАБОТКИ ДЕЙСТВУЮЩЕГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ «КАЛЬМАКЫР» CENTRAL ASIAN JOURNAL OF THEORETICAL AND APPLIED SCIENCES Volume: 02 Issue: 05 | May 2021 ISSN: 2660-5317

[14] М.К.Шамаев, Ш.М.Алимов, Обеспечение Устойчивости Бортов При Ведении Буровзрывных Работ, CENTRAL ASIAN JOURNAL OF THEORETICAL AND APPLIED SCIENCES Volume: 02 Issue: 04 | April 2021ISSN: 2660-5317.

[15] Субанова З.А., Бердиева ДХ, Research of the of technological parameters of extracting-loading and automobile complexes with completeness of removal of mining mass ISSN (Online): 2350-0328 Certificate No:IJA 70505076 Date 30th may 2020.

[16] Исоматов Ю.П., Гаибназаров Б. А., ОБ ОСОБЕННОСТЯХ ИЗМЕНЕНИЯ ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ ПРИ РАЗРАБОТКЕ

Scientific Journal Impact Factor

МЕСТОРОЖДЕНИЯ ЁШЛИК, International Journal of Advanced Technology and Natural Sciences ISSN: 2181-144X, DOI: 10.24412/2181-144X-2021-1-4-8.

[17] Гаибназаров Б.А., КРАТКАЯ ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ И ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МЕСТОРОЖДЕНИЯ КАРЬЕРА "ЁШЛИК" АО АГМК Academy № 3 (66), 2021, Российский импакт-фактор: 0,19, НАУЧНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ.