Обоснование схем рудопотоков при комбинированной разработке рудных месторождений тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.21, кандидат технических наук Девятень, Александр Александрович

• Девятень, Александр Александрович
• кандидат технических наук
• 2011

Оглавление диссертации кандидат технических наук Девятень, Александр Александрович

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ИЗУЧЕННОСТИ ВОПРОСА, ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1. Анализ опыта отработки рудных месторождений комбинированным способом.

1.2. Краткий обзор научных разработок по оптимизации технологических решений при разработке месторождений полезных ископаемых.

1.3. Основные факторы, влияющие на выбор* стратегии освоения при проектировании отработки запасов месторождения.

1.4. Анализ методик оптимизации.

1.5: Цель, задачи и методы исследований.

2. ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ МЕТОДИКИ ОЦЕНКИ ВЗАИМОВЛИЯНИЯ ТЕХНОЛОГИЙ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ КОМБИНИРОВАННОЙ РАЗРАБОТКИ.

211. Оптимизация горно-технологических процессов (обзор и анализ).

2.2. Основы линейного программирования.

2.3. Геолого-технологические элементы.

3. ХАРАКТЕРНЫЕ ДЛЯ КОМБИНИРОВАННОЙ РАЗРАБОТКИ ЗАДАЧИ ПО ОПТИМИЗАЦИИ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ.

3.1. Цели и задачи оптимизации горнотехнических работ.

3.2. Оптимизация транспорта рудной массы.70*

3.3. Оптимизация качества добываемой руды.

4. РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА «УПРАВЛЕНИЕ РУДНЫМИ ПОТОКАМИ ПРИ КОМБИНИРОВАННОЙ РАЗРАБОТКЕ РУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ».

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Обоснование схем рудопотоков при комбинированной разработке рудных месторождений»

Актуальность работы. В настоящее время широкое развитие получил комбинированный открыто-подземный способ разработки рудных месторождений. Несмотря на то что этот способ разработки, как правило, обеспечивает наиболее полное извлечение запасов из недр, позволяет существенно повысить интенсивность освоения месторождения, снизить капитальные и эксплуатационные затраты, существует ряд особенностей, которые позволяют повысить эффективность этого способа в целом. Так, при комбинированной разработке актуальными являются вопросы снижения эксплуатационных и капитальных затрат при транспортировке рудной массы в. различных совмещениях открытых и подземных добычных работ как в пространстве всего месторождения, так и во времени. Например; при открытых горных работах доля эксплуатационных затрат на перемещение рудопотоков горной массьг достигает 55 — 60 % и более от общей себестоимости добычи полезного ископаемого.

Одним из путей снижения эксплуатационных затрат на перемещение грузопотоков-из карьера является рациональное формирование'их по-рудной массе за счет использования подземных горных выработок рудника, которые неизбежно приведут к изменению-направления, и длины внутрикарьерного транспортирования' и соответственно объемов рудопотоков и общей транспортной схемы горного предприятия. Оптимизация транспортной схемы предприятия на открытых и подземных горных работах должна производиться с учетом формирования требуемого качества рудных потоков. Следует отметить, что качество добываемого сырья является одним из важнейших аспектов эффективной- работы системы рудник - обогатительная фабрика. При этом способы управления качеством добываемого сырья оказывают существенное влияние на, выбор транспортной схемы за счет оптимизации планирования и организации горных работ, рационального сочетании валовой и селективной выемки, обоснования показателей процессов стабилизации, сортировки и сепарации рудной массы.

Необходимость учета влияния многочисленных факторов представляет собой сложный комплекс оптимизации проектных технологических решений с использованием приемов логистики, основанной на количественных оценках вариантов, исключающих или уменьшающих значение субъективных факторов, так как горное производство характеризуется капиталоемкостью и инертностью.

Кроме того, при оптимизации схемы транспортирования рудопотоков необходимо учитывать, что при монотехнологиях развитие добычных горных работ осуществляется, как правило, в горизонтальной плоскости (например, в карьере горные работы в пределах уступа ведутся от фланга к центру, либо же от центра к флангам и т.д., в подземном руднике в пределах одного или несколько этажей с различным ведением очистных работ), поэтому геомеханические факторы учитываются' тоже в. горизонтальной плоскости. Геомеханическое и технологическое взаимовлияние открытых и подземных горных при комбинированной разработке должно учитываться не только в горизонтальном направлении, но и в вертикальном* (так называемые вертикальные слои). Количественная оценка такого взаимовлияния, при оптимизации технологических решений применительно к комбинированному способу разработки в настоящее время проработана слабо.

В связи с этим обоснование схем рудопотоков при проектировании комбинированной разработки рудных месторождений для снижения транспортных расходов и управления качеством руды является актуальной научной-задачей.

Цель работы состоит в обосновании методики оптимизации технологических решений управления рудопотоками при комбинированной разработке, позволяющих минимизировать капитальные и эксплуатационные затраты.

Идея работы заключается в том, что существенное повышение эффективности комбинированной разработки рудных месторождений может быть достигнуто путем совместной оптимизации схем рудопотоков на 4 открытых и подземных горных работах с учетом их взаимовлияния при выдаче рудной массы на поверхность единым потоком.

Основные задачи исследований:

- определение эффективности совместных схем транспорта рудной массы из карьера и подземных разработок;

- оптимизация капитальных и эксплуатационных затрат добычи руды от изменяющихся горно-геологических и горнотехнических условий в процессе очистной выемки в карьере и подземном руднике;

- оптимизация управления качеством рудных потоков в условиях взаимного влияния открытых и подземных горных работ;

- обоснование и корректировка методики оптимизации транспорта рудной массы.

Научные положения, выносимые на защиту:

- наибольшее* позитивное взаимовлияние открытых и подземных технологий и минимальные эксплуатационные затраты на транспортировку рудной массы достигаются в условиях одновременной комбинированной схемы разработки;

- перепуск рудной массы карьера в коммуникации-подземного «рудника позволяет минимизировать транспортные расходы открытой разработки; объединение рудопотоков карьера и подземного рудника способствует более эффективному управлению качеством добываемой руды.

Научная новизна исследований заключается в следующем:

- установлена технологическая* и экономическая эффективность перепуска карьерной рудной массы- в подземные транспортные коммуникации и выдачи на поверхность совместно с подземной рудной массой;

- показано, что при комбинированной разработке повышается эффективность управления качеством добываемой рудной массы с учетом неравномерности распределения по содержанию запасов на месторождении и различной себестоимости добычи на разных вертикальных уровнях;

- обоснована и разработана методика оптимизации транспорта рудной массы при одновременной открыто-подземной разработке.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечены:

- применением современных методов линейного программирования, геомеханики и экономической теории;

- использованием современных методов исследования процессов применительно к условиям комбинированной разработки рудных месторождений;

- корректностью постановки задач исследований и решением их с использованием компьютерных методов;

- разработкой программного комплекса для решения оптимизационных задач.

Научное значение работы состоит в совершенствовании научно-методической базы формирования схем транспортирования и управления качеством рудной массы; в дальнейшем развитии теории проектирования комбинированной разработки месторождений с целью повышения её эффективности.

Практическое значение работы заключается в обосновании объединения рудопотоков карьера и подземного рудника в единый транспортный поток, позволяющий использовать современные методы и способы транспортирования и управления качеством добываемых руд, снизить капитальные и эксплуатационные затраты, а также повысить эффективность комбинированной открыто-подземной разработки.

Публикации. Основные положения диссертационного исследования опубликованы в 4 работах.

Реализация результатов работы. Разработанная методика минимизации капитальных и эксплуатационных затрат при комбинированной разработке рудных месторождений реализована в проектных решениях ОАО «ВИОГЕМ» на объектах черной и цветной металлургии, а также результаты исследований используются в учебном процессе Московского государственного горного университета.

Апробация работы. Основные положения работы докладывались и получили одобрение на конференциях в рамках «Недели горняка», МГГУ (2008-2011 гг.), на научных семинарах кафедры ТПР МГГУ (2008-2011 гг.), на 11-ом Международном симпозиуме «Освоение месторождений минеральных ресурсов и подземное строительство в сложных гидрогеологических условиях», г. Белгород, 23-27 мая 2011 года.

Объем и структура работы:

Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения и приложения, библиографического списка из 73 наименований, представлена на 126 страницах, содержит 29 рисунков, 6 таблиц.