Обоснование технологии освоения глубоких россыпей с управлением последовательностью развития горных работ

3,9 тыс. т. Вынос нефтепродуктов с водами Селенги в Байкал был определен нами в пределах 5,1 тыс. т. За тот же период времени сток фенолов через приграничный створ составил 20 т/год, а вынос в Байкал - 38 т/год.

Таким образом, приведенные данные показывают важность учета физико-химических свойств и форм нахождения в водной среде загрязняющих веществ при расчете их потоков. Представленные аналитические данные показывают, что характер распределения по течению реки содержания в воде растворимых загрязняющих веществ (фенолы, соединения азота) принципиально отличается от распределения веществ, труднорастворимых в воде (нефтепродукты, хлорорганические соединения, соединения фосфора, тяжелые металлы) и, вследствие этого, связанных с материалом взвешенных частиц и донных отложений. Концентрации растворимых веществ имеют максимальные значения в приграничном створе и в районах сброса сточных вод городов Республики Бурятия и понижаются вследствие разбавления после впадения

многоводных притоков и на малонаселенных участках русла. Содержание в воде труднорастворимых загрязняющих веществ отличается относительным постоянством по всему руслу реки.

Исследования прибрежных вод оз. Байкал показали, что поступление загрязняющих веществ принадлежит локальным, региональным и трансграничным потокам. Основную роль играют локальные техногенные потоки. К локальному поступлению загрязняющих веществ от предприятий, действующих в центральной экологической зоне, в последние годы добавляются растущие турбазы и спонтанно развивающаяся рекреационная деятельность на разных уровнях. Побережье оз. Байкал буквально завалено мусором, что приводит к загрязнению прибрежных вод.

Прибрежные воды Байкала тесно взаимосвязаны с наземной экосистемой, прибрежную часть озера необходимо включить в перечень особо охраняемых территорий, разработать нормативную нагрузку природопользования в этой области.

Статья поступила 25.05.2015 г.

Библиографический список

1. Аниканова М.Н., Батима П., Лувсандэндэв Б., Нямжав П. О возможном поступлении фосфора и фтора в воды притоков р. Селенги при открытых разработках фосфоритов Бурэн-ханского месторождения на территории МНР // Мониторинг состояния оз. Байкал. Л.: Гидрометеоиздат, 1991. с. 67-70.

2. Афонина Т.Е., Ломоносов И.С., Галкин Л.М. Качество вод Байкала в пелагиали, прибрежной зоне, подвергающейся антропогенному воздействию. Антропогенное загрязнение // Атлас озера Байкал, 2005. с.101.

3. Афонина Т.Е. Потоки органических веществ оз. Байкал, процессы накопления и преобразования в донных осадках. Иркутск, 2012. 288 с.

4. Бейм А.М., Грошева Е.И. 30 лет на Байкале (оценка влияния на окружающую природную среду Байкальского ЦБК). Байкальск, 1996. 104 с.

5. Блохин Ю.И. Изучение взаимосвязи подземных и поверхностных вод региона оз. Байкал с целью математического моделирования. Л.: Гидрометеоиздат, 1983. 198 с .

6. Блохин Ю.И., Зайкова P.M. и др. Защита оз. Байкал от загрязненных подземных вод на объектах БЦБК. // Тез. докл.

Всероссийского совещания по подземным водам Востока России. Новосибирск, 2000. С. 75-77.

7. Богоявленский Б.А. Урочища дельты р. Селенги // Продуктивность Байкала и антропогенные изменения его природы. Иркутск, 1974. С. 5.

8. Вотинцев К.К., Мещерякова А.И., Поповская Г.И. Круговорот органического вещества в озере Байкал. Новосибирск: Наука, 1975. 189 с.

9. Грошева Е.И., Лосева Р.П. Афонина Т.Е. Современные уровни загрязнения р. Селенги // География и природные ресурсы. 1996. № 3. С. 176-178.

10. Зюлькина В.Я. Значение взвешенных наносов и донных отложений в самоочищении р. Селенги от нефтепродуктов. // Оперативные информационные материалы. ЛИН СО АН СССР. 1973. Вып.1. С .84-89.

11. Оценка эколого-геохимического состояния р. Селенги и Селенгинского мелководья. / Афонина Т.Е. // Вестник ИрГТУ. 2012. № 8 (67). С. 37-42.

УДК 622.271.322

ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ОСВОЕНИЯ ГЛУБОКИХ РОССЫПЕЙ С УПРАВЛЕНИЕМ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬЮ РАЗВИТИЯ ГОРНЫХ РАБОТ

1 9

© Ф.В. Дудинский1, К.Б. Нечаев2

Иркутский национальный исследовательский технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.

Обоснована и исследована комбинированная технология освоения глубоких россыпей значительной ширины, предусматривающая деление россыпи по ширине на полосы, отработку вскрыши и песков с использованием различных технологических схем как по глубине, так и по ширине месторождения. Прибортовые полосы по длине отрабатываются драглайном с использованием внутреннего отвалообразования, а пески, вынимаемые этим же

1Дудинский Федор Владимирович, доктор технических наук, профессор кафедры разработки месторождений полезных ископаемых, тел.: (3952) 405104; е-mail: go_gor@istu.edu

Dudinsky Fedor, Doctor of technical sciences, Professor of the Department of Mineral Deposit Development, tel.: (3952) 405104; e-mail: go_gor@istu.edu

2Нечаев Константин Борисович, научный сотрудник научно-исследовательской части, тел.: (3952) 405104; е-mail: istuproekt@mail.ru. тел.: (3952) 405104.

Nechaev Konstantin, Researcher of the Research Department, tel.: (3952) 405104; e-mail: istuproekt@mail.ru. tel.: (3952) 405104.

экскаватором, отсыпают на поверхности вдоль промышленного контура. Установлены основные показатели технологии и параметры технологической схемы, влияющие на эффективность работ. Выполнена оценка эффективности технологии в сравнении с разработкой россыпи без разделения на полосы.

Ключевые слова: глубокие россыпи; мелкие и средние по запасам россыпи; вскрыша; пески; драглайн; бестранспортные и комбинированные технологии; технологическая схема; совмещение вскрышных и добычных работ одним драглайном; центральная и прибортовая полосы.

RATIONALE FOR DEEP PLACER DEVELOPMENT TECHNOLOGY WITH MINING OPERATION SEQUENCE CONTROL

F.V. Dudinsky, K.B. Nechayev

Irkutsk National Research Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074, Russia.

The paper substantiates and studies a combined development technology of deep alluvials of considerable width that involves the division of a placer across the width into strips, removal of overburden and sands employing various technological schemes by the depth and width of the deposit. Near-edge strips along the length are removed by a dragline with the use of internal dumping, whereas the sands excavated by the same dragline are dumped on the surface along the industrial circuit. The basic parameters of the technology and technological scheme affecting the efficiency of operations are identified. The efficiency of technology is evaluated in comparison with the placer development without division into strips.

Keywords: deep alluvials (placers); small and medium-sized reserve placers; overburden; sands; dragline; direct dumping method and combined technologies; technological scheme; combined stripping and mining by a single dragline; central and near-edge strips.

Значительный объем ранее выполненных исследований, опыт разработки глубоких россыпей убедительно свидетельствуют об эффективности и высоком уровне технических решений, предусматривающих использование крупных шагающих драглайнов на вскрышных работах [1-3], что позволяет принять их в качестве основных при обосновании технологий разработки глубоких мелких и средних по запасам россыпей.

В настоящее время все более широкое применение в горных работах находят технологии с совмещением вскрышных, добычных и отвальных работ одним драглайном. Для создания внешних отвалов драглайнами при разработке угольных месторождений предложено полностью или частично совмещенное формирование откосов отвалов и их рекультивации драглайном [4]. Для условий месторождений песчано-гравийной смеси создана технология отработки, позволяющая создавать устойчивые формы рельефа в прибортовой части карьера в процессе ведения вскрышных и добычных работ. Технологические схемы разделяются на группы по признаку формирования рельефа в прибортовой части карьера [5].

Для условий глубоких россыпей с ограниченными запасами применение драглайнов с совмещением вскрышных и добычных работ позволяет увеличить срок работы драглайна на месторождении, снизить капитальные вложения и эксплуатационные затраты на выемку и транспортировку песков.

При значительной ширине и большой глубине россыпи использование бестранспортных технологий с внешним отвалообразованием вызывает увеличение объемов переэкскавации вскрыши, что снижает производительность карьера по пескам. В этом случае увеличение производительности по добыче песков достигают за счет применения комбинированных технологий на вскрышных работах по глубине россыпи. Снижения объемов перевалки торфов также можно

достигнуть путем деления ширины промышленной части россыпи на полосы, при определенной последовательности отработки которых вскрыша размещается во внешние и внутренние отвалы.

Нами разработана комбинированная технология освоения россыпей широких аллювиальных долин, а также россыпных месторождений другого типа, характеризующихся значительной глубиной и шириной промышленной части. Технология предусматривает деление россыпи по ширине на полосы, отработку вскрыши и песков с использованием различных технологических схем как по глубине россыпи, так и по ширине месторождения. Центральная полоса россыпи в зависимости от параметров месторождения может отрабатываться на всю глубину вскрыши драглайном или при значительной мощности торфов драглайном и экскаваторно-транспортным комплексом. Прибортовая часть карьера по длине отрабатывается драглайном заходками, при этом торф размещают в выработанное пространство, а песок, вынимаемый этим же экскаватором, отсыпают на поверхности вдоль промышленного контура.

Например, при бестранспортной технологии отработки центральной и прибортовых полос россыпи последовательность реализации технологической схемы (рис. 1) следующая. Первоначально продольными заходками отрабатывают центральную часть карьера (рис. 1, разрезы I-I и II-II). Отвалы вскрыши размещают на поверхности, оставляя между верхней бровкой борта карьера и нижней бровкой отвала вскрыши площадку для размещения песков. Прибортовые вскрышные и добычные заходки разрабатывают торцевым забоем с одной точки стояния экскаватора с размещением вскрышной породы в выработанное пространство, сформированное при отработке центральных заходок (рис. 1, разрезы III-III и IV-IV). Вскрытые пески вынимают и размещают на подготовленную ранее площадку.

Рис. 1. Технологическая схема отработки россыпи продольными заходками с совмещением вскрышных и добычных работ одним драглайном в прибортовой части карьера

Для условий россыпного месторождения с глубиной залегания 32,5 м и шириной промышленной части 200 м разработано и исследовано три варианта технологий ее освоения.

Вариант 1. Отработка россыпи с применением комбинированной технологии при выполнении вскрышных работ на верхнем уступе драглайном ЭШ 11.70 с внешним отвалообразованием. Нижележащие вскрышной и добычной уступы отрабатываются экскаваторно-транспортными комплексами в составе ЭКГ 5А + БелАЗ 540.

Вариант 2. Отработка центральной части россы-

пи с применением комбинированной технологии при выполнении вскрышных работ на верхнем уступе драглайном ЭШ 11.70 с внешним отвалообразовани-ем. Нижележащие вскрышной и добычной уступы отрабатываются экскаваторно-транспортными комплексами в составе ЭКГ 5А + БелАЗ 540. Прибортовая часть карьера отрабатывается драглайном ЭШ 11.70 с совмещением вскрышных и добычных работ. Отработка центральной части россыпи ведется с опережением во времени по отношению к прибортовым частям.

Вариант 3. Отработка центральной части россы-

пи с применением комбинированной технологии при выполнении вскрышных работ на верхнем уступе драглайном ЭШ 11.70 с внешним отвалообразовани-ем. Нижележащие вскрышной и добычной уступы отрабатываются экскаваторно-транспортными комплексами в составе ЭКГ 5А + БелАЗ 540. Прибортовая часть карьера отрабатывается драглайном ЭШ 11.70 с совмещением вскрышных и добычных работ. Отработка прибортовой и центральной частей ведется с равными сезонными скоростями подвигания фронта работ уступа. Осуществляется опережение отработки центральной полосы по отношению к прибортовой.

При производственной мощности карьера, установленной производительностью головного драглайна, для создания условий выполнения вскрышных и добычных работ в разных полосах с равномерным подвиганием заходок по длине отработки россыпи в течение сезона должно выполняться условие:

У =-КмЯНк-м3,

к (ВкНк + ВсНс)(\ + Кп) где Vк - годовой объем вскрыши в центральной части россыпи, м3; - годовая производительность драглайна по горной массе (объем), м3; Вс - ширина прибортовой полосы вскрыши, м; Вк - ширина центральной части россыпи, м; Нс - мощность вскрыши в прибортовой полосе россыпи, м; Нк - мощность вскрыши в центральной части (полосе) россыпи, м.

Удельные эксплуатационные расходы, руб./м3, определяться как

С = С + С + С + Сл + С ,+ С + С + С,

д сп сц эк сд экд прп п р'

где Ссп - удельные затраты на вскрышные работы драглайна в прибортовой части (полосе) россыпи; Ссц - удельные затраты на вскрышные работы драглайна в центральной части (полосе) россыпи; Сэк -удельные затраты на вскрышные работы экскаваторо-но-автомобильного комплекса в центральной части россыпи; Ссд - удельные затраты на добычные работы драглайна в прибортовой полосе россыпи; Сэкд -удельные затраты на добычные работы экскаваторо-но-автомобильного комплекса; Спрп - затраты на промывку и отвалообразование песков; Сп - затраты на подготовительные работы, в том числе подготовку пород к выемке и ГТС; Ср - затраты на восстановление окружающей среды.

Результаты исследований разработки глубокой россыпи при использовании однотипного оборудования в комплексах механизации в одинаковых горнотехнических условиях показали, что разделение россыпи на центральную и прибортовые полосы, применение различных технологических схем вскрышных и добычных работ по ширине месторождения, а также управление порядком отработки полос во времени делает возможным изменение показателей освоения россыпи (таблица).

Так, деление россыпи по ширине на полосы позволяет увеличить среднегодовые объемы вскрыши по отношению к сплошной отработке на 39%-49% и соответственно обеспечить рост среднегодового объема добычи в 1,3 раза при сокращении срока отработки россыпи.

Основные показатели разработки глубокозалегающей долинной россыпи

по вариантам технологий

Таблица

Наименование показателя Без деления на полосы Деление на полосы по ширине россыпи

Поочередная отработка полос Одновременная отработка полос

Центральная полоса Прибортовая полоса Центральная полоса Прибортовая полоса

Мощность вскрыши: - центральная полоса, м - нижний уступ, м 28 10 18 10 28 18 10 28

Мощность песков, м 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5

Объем вскрыши, тыс. м3 17 360 12 152 5 208 12 152 5 208

Объем песков, тыс. м3 2 170 1519 651 1519 651

Ширина разрабатываемой полосы, м 200 140 60 140 60

Срок отработки россыпи, лет 15,0 7,5 4,1 11,6 11,6

Годовой объем вскрыши - 3 драглайном, тыс. м 744 1 040 1 278 1 049 393

Годовой объем вскрыши экскаваторно-транспортным 3 комплексом, тыс. м 413 579 - 374 -

Годовой объем вскрыши 3 всего, тыс. м 1 157 1 619 1 278 1 424 393

Годовой объем добычи пес- 3 ков, тыс. м 145 202 159 131 56

Среднегодовой объем добы- 3 чи, тыс. м 145 187 - 187 -

Экономическая эффективность технологии оценена с использованием критерия чистый дисконтированный доход (ЧДД) и индекса доходности (ИД) [6].

Результирующие показатели экономической эффективности разработки (рис. 2) подтверждают целесообразность применения технологии освоения широких россыпей, предусматривающей деление промышленной части по ширине на полосы.

При небольших сроках разработки месторождения в зависимости от поставленной текущей или конечной цели освоения месторождения для принятия окончательного решения целесообразно рассматривать не только динамические показатели, но и текущие, например, характер формирования денежных потоков, удельные затраты на эксплуатацию, фондоотдачу и

другие.

Также анализ полученных данных показывает, что ширина прибортовой полосы является одним из основных параметров технологической схемы и взаимосвязана с производительностью карьера и затратами на горные работы. Например, при заданных параметрах модели, характеризуемых мощностью вскрыши и песков соответственно 28 м и 3,5 м, высотой уступов для отработки драглайном и экскаваторно-транспортным по 14 м и шириной россыпи 200 м, увеличение суммарной ширины прибортовых полос с 20 м до 80 м, отрабатываемых драглайном с отсыпкой вскрыши в выработанное пространство без перевалок, позволяет уменьшить стоимость комплекса горного оборудования на 16,6 % (рис. 3).

Рис. 2. Сопоставительная оценка основных экономических показателей разработки россыпи по вариантам технологий (ЧДД, удельные капитальные вложения на 1 м3 добываемых песков, стоимость основных фондов на момент окончания горных работ, ИД): 1 - отработка россыпи без совмещения вскрышных и добычных работ (вскрышные работы на верхнем уступе драглайном, на нижнем - экскаваторно-транспортным комплексом); 2 - деление россыпи на полосы, отработка центральной части россыпи с опережением во времени по отношению к прибортовой части; 3 - деление россыпи на полосы, отработка прибортовой и центральной частей с равными скоростями подвигания фронта работ уступа

150,0

с

ь и

100,0

10

20

30

40

1 1 г "Г г п г

---- 1 1 1 1 г 1 1 "1 1 1 г 1 1 1 г 1 1 и 1

"Г 1 г ~г 1 ____п г и

---- 1 л | 1_ . 1 . л 1 1 - 1 . J 1 1 \ 1 1

---- I л 1 1 1 —1— 1 —1— _1 1 -1- 1_ 1 —1— J 1 —1— 1 —1— 14. | V 1 * —1--

50

60

Ширина прибортовых полос, м -Капитальные вложения, млн. руб.

70

80

Рис. 3. Зависимость стоимости комплекса горного оборудования на разработку месторождения от ширины прибортовых полос

Итак, сформулируем выводы:

1. Разделение промышленной части россыпи на полосы по ширине и отработка прибортовых полос с совмещением вскрышных и добычных работ одним драглайном обеспечивает улучшение основных динамических и статических показателей разработки россыпи, в том числе снижение затрат на рекультивацию.

2. Управление очередностью отработки прибортовой и центральной полос россыпи по отношению друг

к другу во времени дает возможность регулировать производительность карьера по добыче и денежные потоки по годам отработки, а также высвобождать в процессе ведения работ часть горного оборудования, которое можно использовать на других объектах или реализовать.

3. Изменение ширины прибортовой полосы влияет на эффективность разработки месторождения.

Статья поступила 30.03.2015 г.

Библиографический список

1. Пятых Ю.Д., Жученко Е.Т. Эффективность и перспективы развития экскаваторных работ при разработке россыпных месторождений // Колыма, Магадан. 1979. № 2. С 14-16.

2. Лысков В.М., Костромитинов К.Н. Оценка освоения месторождений золота. Иркутск: Изд-во БГУЭП, 2004. 396 с.

3. Дудинский Ф.В., Нечаев К.Б., Костромитинов К.Н. Эффективность комбинированной разработки глубоких россыпей // Горный журнал. 2012. № 5. С. 4-9.

4. Дудинский Ф.В., Гущенко В.В. Технологии создания устой-

чивых форм рельефа в прибортовой части карьера // Вестник ИрГТУ. 2012. № 7. С. 90-93.

5. Малеев Н.Г. Изыскание технологии совмещения строительства пионерных насыпей и выполаживания откосов отвалов: автореф. дис. ... канд. техн. наук. Иркутск, 2006, 20 с.

6. Методические рекомендации по оценке эффективности инвестиционных проектов. М.: Экономика, 2000 г.

УДК 502.55.622

СРЕДСТВА БОРЬБЫ С НЕФТЯНЫМИ ЗАГРЯЗНЕНИЯМИ НА ШЕЛЬФЕ СЕВЕРНЫХ МОРЕЙ

© В.И. Зайцев1, А.В. Карпиков2

Иркутский национальный исследовательский технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.

Рассмотрены утечки и аварийные ситуации при бурении, эксплуатации и транспортировании нефти и нефтепродуктов на шельфе северных морей. Проанализированы применяемые методы для очищения воды и ледовых полей от разливов нефти. Указывается на основополагающую роль при ликвидации аварийных ситуаций сплоченности ледового покрытия. Предлагается для тонкой очистки водных и ледовых полей от нефти и нефтепродуктов применять древесные опилки, обработанные парафинами из нефтешламов. Ключевые слова: шельф; сорбент; опилки; очистка; парафин.

MEANS TO CONTROL OIL POLLUTION ON THE ARCTIC SHELF V.I. Zaitsev, A.V. Karpikov

Irkutsk National Research Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074, Russia.

The article deals with leaks and accidents under drilling, exploitation and transportation of oil and oil products on the Arctic shelf. It analyzes the methods applied to clean up water and ice fields from oil spills. It is emphasized that ice consolidation has a pivotal role in emergency response. It is proposed to use sawdust treated by oil sludge paraffin for fine cleaning of water and ice fields from oil and oil products. Keywords: shelf; sorbent; sawdust; clean-up; paraffin.

Морская добыча нефти и газа относится к сфере хозяйственной деятельности с высокой степенью экологической опасности. Поэтому оценки риска воздействия на элементы природной среды, баланса региональных геотехнических систем, каковыми представлен морской нефтегазовый комплекс, а также последствий, обусловленных факторами конкретно выраженного техногенеза, являются необходимым элементом при выработке экологических решений по освоению

морских нефтегазовых месторождений. По совокупности показателей токсичности и масштабам вовлечения в хозяйственную деятельность нефть является одними из наиболее существенных факторов экологического риска для биоты, особенно в Арктике, в силу чрезвычайной уязвимости природной среды к техногенному и антропогенному загрязнению. В составе нефти содержатся мутагены, канцерогены, ингибиторы биосинтеза и другие токсиканты.

1Зайцев Виталий Иванович, кандидат технических наук, доцент кафедры нефтегазового дела, тел: 89247006080, e-mail: Zaitsev@istu.irk.ru

Zaitsev Vitaly, Candidate of technical sciences, Associate Professor of the Department of Oil and Gas Business, tel.: 89247006080, e-mail: Zaitsev@istu.irk.ru

2Карпиков Александр Владимирович, кандидат технических наук, доцент кафедры нефтегазового дела, тел: 89149403563, e-mail: Karpikov@istu.irk.ru

Karpikov Aleksandr, Candidate of technical sciences, Associate Professor of the Department of Oil and Gas business, tel.: 89149403563, e-mail: Karpikov@istu.irk.ru