Обоснование схем вскрытия карьеров на заключительных этапах открытой разработки при освоении месторождений открыто-подземным способом тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.22, кандидат наук Кидяев, Вячеслав Андреевич

• Кидяев, Вячеслав Андреевич
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Кидяев, Вячеслав Андреевич

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ИЗУЧЕННОСТИ ВОПРОСА. ЗАДАЧИ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1 Анализ теории и практики использования карьерного пространства при открыто-подземной разработке месторождений

1.1.1 Состояние изученности вопросов использования карьерного пространства при открыто-подземной разработке месторождений

1.1.2 Анализ опыта использования карьерного пространства в качестве главной вскрывающей выработки для подземного рудника

1.2 Анализ научных исследований и практики по выбору схем вскрытия и видов транспорта в глубоких карьерах при отработке месторождений от- 22 крытым способом

1.2.1 Анализ научных исследований по выбору схем вскрытия и видов

транспорта в глубоких карьерах

1.2.2 Практика изменения схем вскрытия карьеров при переходе с автомобильного на автомобильно-конвейерный и автомобильно-скиповой транспорт

1.3 Научно-методическая база по выбору видов карьерного транспор- 45 та

1.4 Выводы, цели и задачи исследований

ГЛАВА 2 ИССЛЕДОВАНИЕ ФАКТОРОВ, ВЛИЯЮЩИХ НА ВЫБОР СХЕМ ВСКРЫТИЯ КАРЬЕРОВ ПРИ ОТРАБОТКЕ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ОТКРЫТО-ПОДЗЕМНЫМ СПОСОБОМ

2.1 Определение условий, влияющих на целесообразность изменения схем вскрытия глубоких карьеров

2.2 Исследование условий, определяющих целесообразность изменения

схем вскрытия карьеров с переходом с автомобильного на комбинирован-

ный автомобильно-конвейерный или автомобильно-скиповой транспорт

ВЫВОДЫ

ГЛАВА 3 РАЗРАБОТКА МЕТОДИЧЕСКИХ РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО ИЗМЕНЕНИЮ СХЕМ ВСКРЫТИЯ КАРЬЕРОВ НА ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНЫХ ЭТАПАХ ОТКРЫТОЙ РАЗРАБОТКИ ПРИ ОТКРЫТО-ПОДЗЕМНОМ ОСВОЕНИИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

3.1 Разработка методики обоснования схем вскрытия карьеров при освоении запасов месторождений комбинированным открыто-подземным способом

3.2 Разработка алгоритма обоснования целесообразности изменения схем вскрытия карьеров при комбинированной разработке месторождений и номограмм для определения экономического эффекта от изменения схем

вскрытия карьеров

ВЫВОДЫ

ГЛАВА 4 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРЕДЛАГАЕМЫХ МЕРОПРИЯТИЙ НА ПРИМЕРЕ МЕСТОРОЖДЕНИЯ «МАЛЫЙ КУЙБАС»

4.1 Анализ современного состояния горных работ на месторождении Малый Куйбас

4.2 Выбор схемы вскрытия карьера для доработки месторождения «Малый Куйбас» комбинированным способом

4.3 Сравнительная оценка эффективности автомобильно-скипового подъема и использования автосамосвалов при транспортировании горной массы на месторождении «Малый Куйбас»

ВЫВОДЫ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

ПРИЛОЖЕНИЯ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Обоснование схем вскрытия карьеров на заключительных этапах открытой разработки при освоении месторождений открыто-подземным способом»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. При разработке месторождений комбинированным открыто-подземным способом вскрытие запасов за предельными контурами карьеров в большинстве случаев производится с земной поверхности с большими объемами капитальных работ и длительными сроками строительства вскрывающих выработок. Последними исследованиями и практикой разработки ряда месторождений доказано, что использование карьерного пространства для вскрытия запасов за контуром карьеров сокращает срок строительства подземного рудника на 1-3 года и позволяет увеличить на 7-9 % доход от разработки месторождения.

При использовании карьера в качестве главной вскрывающей выработки для подземного рудника транспортирование руды производится по существующим карьерным выработкам. На глубоких карьерах с ограниченными размерами в плане используется автомобильный транспорт, затраты на который достигают 80% от общих затрат на добычу. Транспортирование руды с подземного рудника по карьерным автомобильным съездам является еще менее эффективным.

Снижение затрат на транспортирование горной массы с глубоких горизонтов карьеров возможно за счет строительства крутых траншей и применения автомобильно-конвейерного и автомобильно-скипового транспорта. Изменение схем вскрытия карьеров с переходом на более экономичные виды транспорта целесообразно при длительных сроках эксплуатации карьеров в связи с большими капитальными затратами, продолжительными периодами строительства и окупаемости затрат. На многих карьерах изменение схемы вскрытия оказывается неэффективно ввиду ограниченного срока их доработки.

Вскрытие карьеров системой крутых траншей с переходом на комбинированный автомобильно-конвейерный или автомобильно-скиповой транспорт на заключительных этапах открытой разработки и дальнейшее его использование при подземной разработке позволит увеличить срок эксплуатации карьерных

подъемников и существенно снизить затраты на транспортирование горной массы с глубоких горизонтов карьера и впоследствии руды с подземного рудника.

Таким образом, обоснование схем вскрытия карьеров на заключительных этапах открытой разработки при освоении месторождений комбинированным открыто-подземным способом является актуальной научно-практической задачей.

Цель работы. Обоснование схем вскрытия карьеров на заключительных этапах открытой разработки при освоении месторождений открыто-подземным способом для повышения эффективности освоения месторождений.

Идея работы. Проектирование схем вскрытия карьеров с применением карьерных конвейерных или скиповых подъемников на заключительных этапах открытой разработки и дальнейшим их использованием для транспортирования руды с подземного рудника позволяет снизить затраты на транспортирование и повысить эффективность разработки месторождений.

Объект исследований - рудные месторождения, разрабатываемые открыто-подземным способом.

Предмет исследований - схемы вскрытия глубоких карьеров при комбинированной открыто-подземной разработке месторождений.

Основными задачами исследования являются:

1. Анализ способов и схем вскрытия карьеров при комбинированной открыто-подземной разработке месторождений.

2. Исследование технологических схем доставки горной массы с подземного рудника по карьерным транспортным коммуникациям.

3. Разработка экономико-математических моделей расчета эффективности изменения схем вскрытия карьеров на заключительных этапах открытой разработки при освоении месторождений комбинированным открыто-подземным способом.

4. Разработка методики обоснования схем вскрытия карьеров на заключительных этапах открытой разработки при освоении месторождений комбинированным открыто-подземным способом.

5. Разработка рекомендаций по изменению схем вскрытия и их технико-экономическая оценка.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Рациональная зона перехода на комбинированный транспорт с изменением схем вскрытия карьеров при открыто-подземной разработке месторождений определяется высотой подъема по карьеру, объемами и сроками перемещения горной массы с открытого и подземного рудников карьерными подъемниками.

2. Изменение схем вскрытия карьеров с переходом на комбинированный автомобильно-конвейерный или автомобильно-скиповой транспорт на заключительных этапах открытой разработки при освоении рудных месторождений открыто-подземным способом целесообразно производить при соотношении объемов транспортирования с подземного рудника к объемам транспортирования из карьера более 0,3 при высоте подъема по карьеру: для конвейерного подъемника - от 200 м; для скипового подъемника - от 300 м.

3. Проектирование схем вскрытия карьеров на заключительных этапах открытой разработки и использование карьерных транспортных коммуникаций при последующем освоении месторождений подземным способом позволяет расширить зону целесообразности перехода на комбинированный транспорт с диапазона глубин 0,2+0,75 до 0,75-5-1 от конечной глубины карьеров.

Научная новизна:

1. Предложен новый подход к выбору схем вскрытия карьеров на заключительных этапах открытой разработки, учитывающий возможность дальнейшего использования карьерных транспортных коммуникаций при разработке месторождения подземным способом.

2. Методика обоснования схем вскрытия карьеров при освоении запасов месторождений комбинированным открыто-подземным способом, отличающаяся от существующих учетом использования карьерных выработок и транспортных. коммуникаций при последующей подземной разработке месторождений.

3. Установлены рациональные соотношения объемов транспортирования с подземного и открытого рудников, определяющие целесообразность использования карьерных подъемников при отработке месторождения комбинированным способом.

Личный вклад автора состоит в разработке схем вскрытия карьеров при комбинированном открыто-подземном освоении месторождений; разработке экономико-математических моделей расчета экономического эффекта при комбинированных схемах вскрытия карьеров; разработке методики обоснования схем вскрытия карьеров при освоении месторождений комбинированным открыто-подземным способом.

Практическая значимость работы заключается в том, что: разработанные схемы вскрытия карьеров при освоении месторождений комбинированным открыто-подземным способом позволяют сократить затраты на транспортирование горной массы с нижних горизонтов глубоких карьеров и впоследствии руды с подземных рудников; разработанные экономико-математические модели, позволяют произвести расчет эффективности изменения схем вскрытия карьеров на заключительных этапах открытой разработки при освоении месторождений комбинированным открыто-подземным способом.

Достоверность научных положений, выводов и результатов обеспечивается представительностью и надежностью исходных данных; корректностью постановки задач исследований; положительными результатами использования рекомендаций в промышленных условиях.

Методы исследований. В работе реализован комплекс методов исследований, включающий анализ и обобщение отечественного и зарубежного опыта ос-

воения запасов за предельными контурами карьеров с использованием карьера в качестве главной вскрывающей выработки для подземного рудника, экономико-математическое моделирование схем вскрытия карьеров, статистическую обработку результатов расчетов, технико-экономические расчеты обоснования предлагаемых решений.

Реализация результатов работы. Результаты исследований использованы при разработке проекта освоения месторождения «Малый Куйбас» ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат» открыто-подземным способом.

Апробация работы. Результаты, основные положения и рекомендации диссертации докладывались и обсуждались на: 17 международной научно-технической конференции «Неделя горняка» (г. Москва, 2009); 5 международной научно-практической конференции «Геотехнология-2010» (г. Джетыгара, Казахстан, 2010); 66, 67, 68, 71 научно-технических конференциях Магнитогорского государственного технического университета (г. Магнитогорск, 2008, 2009, 2010, 2013); научно-технических семинарах Института горного дела и транспорта ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова».

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 11 работах, из них 4 в изданиях, рекомендованных ВАК.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, заключения, библиографического списка из 84 наименований и содержит 142 страницы машинописного текста, 42 рисунков, 29 таблиц.

ГЛАВА 1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ИЗУЧЕННОСТИ ВОПРОСА. ЗАДАЧИ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 1.1. Анализ теории и практики использования карьерного пространства при открыто-подземной разработке месторождений 1.1.1 Состояние изученности вопросов использования карьерного пространства при открыто-подземной разработке месторождений

Вскрытие является важнейшим этапом промышленного освоения месторождения и характеризуется [1, 2] совокупностью горных выработок и транспортных коммуникаций между рабочими горизонтами и пунктами приема горной массы. Выбранной схемой вскрытия определяются виды транспорта и стоимость транспортирования горной массы. Большинство мощных залежей наклонного и крутого падения со значительной глубиной распространения разрабатываются комбинированным открыто-подземным способом [3], затраты на транспортирование на которых составляют большую часть общих затрат на добычу.

К исследованиям по вскрытию месторождений следует отнести исследования ученых: Мельникова Н.В., Ржевского В.В., Арсентьева А.И., Спиваковского

A.О., Васильева М.В., Новожилова М.Г., Фиделева A.C., Потапова М.Г., Кузнецова И.А., Зотова А.П., Зуркова П.Э., Шешко Е.Ф., Шорохова С.М., Трубецкого К.Н., Шевякова Л.Д., Агошкова М.И., Бронникова Д.М., Ворошок A.C., Малахова Г.М., Старикова H.A., Каплунова Д.Р., Демидова Ю.В., Куликова В.В., Титова

B.Д. и др.

Академик АН УССР проф. H.A. Стариков в учебнике «Вскрытие рудных месторождений» [4] показал, что штольни довольно часто проводят из карьеров для вскрытия фланговых частей месторождения и отдельных рудных залежей, разрабатываемых подземным способом. На Рисунке 1.1 изображено вскрытие пройденными из карьера двумя штольнями по простиранию фланговой части месторождения, выемка которой открытым способом не экономична вследствие большого коэффициента вскрыши.

Профессором В.А. Щелкановым [5, 6] были рассмотрены вопросы совместного вскрытия карьерного и шахтного полей. Он отмечает, что при совместной разработке в контурах одного месторождения создаются благоприятные условия для применения комплексных схем вскрытия карьерного и шахтного полей (Таблица 1.1).

Член-корр. Д.Р. Каплуновым и проф. В.Н. Юковым рекомендована классификация технологических схем комбинированной отработки месторождений, которая свидетельствует о важности и необходимости учета использования карьера при проработке вариантов вскрытия. В качестве основного классификационного признака технологических схем перехода от открытой к подземной разработке предлагается степень использования выработанного пространства и выработок

карьера для вскрытия, подготовки и отработки запасов переходной зоны (Таблица 1.2).

Таблица 1.1. Классификация схем совместного вскрытия карьерного и шахтного полей при комбинированной разработке месторождений (по тесноте технологи-

ческой взаимосвязи) [5]

Группа Схема вскрытия Условия применения

Первая - с транспортированием горной массы из карьера и шахты: Вертикальными стволами общего назначения (для выдачи всей горной массы из карьера и шахты) 1<Кпр<2; ^=1; А'Пр <10 млн т; Ь„ < 50 м

- по общим карьерным выработкам (траншеям) Наклонными (конвейерными) стволами общего назначения (для выдачи всей горной массы из карьера и шахты) 1< Кпр < 2; К(=1; А'пр>10млнт; Ь„<50м

- по общим подземным выработкам Штольнями с конвейерным или железнодорожным транспортом (для выдачи горной массы из карьера и шахты) 1<Кпр <2; 0 < Кг < 1; А'пр > 5 млн т; рельеф гористый

Вторая - с частичным транспортированием горной массы по общим карьерным выработкам Крутыми траншеями и вертикальным стволом в контуре карьера 1<Кпр<2; Кг < 1; А'ш < Ю млн т; Ь„ = 50200 м

Крутыми траншеями и наклонным (конвейерным) стволом в контуре карьера 1<Кпр<2; К{ < 1; А'ш <10 млн т; Ь„ = 50200 м

Крутыми траншеями и штольнями для выдачи горной массы из карьера 1< Кпр < 2; К»<1; А'ш < 5 млн т; Ъп = 50-200 м

Третья - с раздельным транспортированием горной массы из карьера и шахтного поля С раздельной выдачей горной массы из карьера и шахты по соответствующим схемам Кпр < 1; К» =0

Обозначения в таблице 1.1: Кпр - степень совмещения в пространстве; -степень совмещения во времени; А' - производственная мощность предприятия при совмещении работ; Ъ,, - мощность наносов.

Таблица 1.2. Классификация технологических схем перехода от открытых гор-

ных работ к подземным [7]

Клас с Существующий признак Гру ппа Признак Под-груп па Признак

I Проведение ру-довыдачных и вспомогательных выработок для подземной добычи из карьерного пространства 1 2 3 Вскрытие запасов переходной зоны штольнями Вскрытие запасов переходной зоны вертикальными и наклонными стволами Вскрытие запасов переходной зоны штольнями, вертикальными и наклонными стволами 1 Технология очистной выемки с обрушением бортов карьера

Проведение вспомогательных выработок для подземной 1 2 Подготовка запасов переходной зоны с использованием вспомогательных штолен Подготовка запасов переходной зоны с использованием вспомогательных вертикальных и наклонных выработок Подготовка запасов переходной зоны с использованием вспомогательных штолен, вертикальных и наклонных выработок Техно-

II добычи из карьерного пространства при расположении рудовыдачных 3 логия очистной выемки с под-

выработок вне карьерного поля 2 держанием бортов в устойчивом состоянии

III Расположение рудовыдачных и вспомогательных выработок для подземной добычи вне карьерного поля 1 2 Использование выработок подземного рудника для транспорта руды из карьера и подземных работ Использование выработок подземного рудника для

транспорта руды только из подземных работ

Член-корр. Д.Р. Каплунов, проф. В.Н. Калмыков и М.В. Рыльникова указывают, что освоение запасов месторождений при последовательном или последовательно-параллельном переходе с одного способа разработки на другой предполагает создание единой технологической схемы вскрытия и подготовки, увязанных во времени и пространстве единым проектом [3,8].

Отказ от двух самостоятельных схем вскрытия путем применения общей схемы в едином плане горных работ на весь период освоения запасов месторождения позволит существенно снизить капитальные и эксплуатационные затраты, избежать негативных последствий переходного периода с одного вида горных работ на другой при рассмотрении их в раздельных проектах и расширит область эффективного применения комбинированных технологий [9].

В работе [10] доказано, что использование карьерного пространства для вскрытия запасов за контуром карьеров сокращает срок строительства рудника на 1-3 года и позволяет получить дополнительный доход 7-9 % по сравнению с традиционными способами строительства рудника. Автор рассматривается вариант использования карьерных выработок в существующем виде с действующим видом транспорта, что не всегда является оправданным ввиду больших затрат на транспортирование горной массы при транспортировании из карьера.

Рассмотренные труды позволяют сделать вывод о том, что использование карьера в качестве основной или вспомогательной вскрывающей выработки является эффективным и целесообразным. Это позволяет сократить срок строительства подземного рудника и значительно повысить эффективность открыто-подземной разработки месторождений.

1.1.2 Анализ опыта использования карьерного пространства в качестве главной вскрывающей выработки для подземного рудника

В данном подразделе будут рассмотрены месторождения, использующие карьерное пространство в качестве главной вскрывающей выработки, для транс-

портирования горной массы с подземного рудника на поверхность. Для удобства изложения материала весь опыт разделен на две группы: на зарубежных месторождениях и на отечественных месторождениях.

На зарубежных месторождениях карьерное пространство широко используется для вскрытия и отработки запасов за предельными контурами карьеров. Особенность освоения данных месторождений состоит в том, что карьерное пространство является главной вскрывающей выработкой для подземного рудника.

Рудник «Калюто» (Конго) [11]. При вскрытии подкарьерных запасов руд наклонные съезды и спиральные выработки были пройдены со дна отработанного карьера. Порталы наклонных выработок были расположены на горизонте 145 м. На одном из участков рудного поля были пройдены под углом 6° две параллельные выработки сечением 6,4 х 5 м, отстоящие друг от друга на расстоянии 10 м. На другом участке шахтного поля была предусмотрена проходка спиральной выработки для двухпутевого движения самоходного оборудования. Для транспортирования отбитой руды из очистных забоев по наклонным съездам использовали дизельные автосамосвалы фирмы «Вагнер». Кроме того, использование для вскрытия наклонных съездов позволяет использовать несколько способов разработки подкарьерных руд, учитывая их горно-геологические условия. Это предопределило использование на основных и промежуточных горизонтах самоходного оборудования. Устья уклонов закладывали непосредственно в карьере, что дало возможность использовать транспортные дороги карьера.

Использование карьера позволило создать наиболее простой и надежный способ транспортирования руды на поверхность и доставки людей, оборудования, материалов в карьер и из него самоходным оборудованием, а также значительно снизить затраты на вскрытие подкарьерной части месторождения.

Рудник «Игл-Маунтайн» (США) [12]. Месторождение железных руд представлено серией рудных тел (более 60) в минерализованной зоне осадочных пород. Мощность минерализованной зоны, вытянутой в широтном направлении на

10 км, изменяется от 450 до 2000 м. Месторождение разрабатывают тремя мощными карьерами с суммарной суточной добычей 149,5 тыс.т.

Вскрытие запасов в бортах карьеров произведено штольнями из карьеров, транспортирование руды из подземного рудника - по карьерным транспортным артериям.

Рудник «Ваммала» (Финляндия) [11, 13]. Для вскрытия и последующей подземной доработки запасов руды, залегающей под дном карьера, с борта пройден наклонный съезд. Съезд служит не только для спуска в подземные забои погру-зочно-доставочных машин, бурового оборудования и вспомогательных материалов, но и для транспортирования руды в карьер. Из карьера по капитальной траншее руда поступает на обогатительную фабрику (Рисунок 1.2).

/

Рисунок 1.2. Схема вскрытия подкарьерных запасов руды на руднике «Ваммала»

(Финляндия)

На Рисунке 1.2: 1 - карьер; 2 - наклонный съезд; 3,4,5 - вентиляционные восстающие, пройденные со дна карьера.

Рудник «Тьюктоник-Бор» (Австралия) [14] разрабатывает комбинированным способом месторождение полиметаллических руд, представленное штоком с вертикальным падением. Годовая производительность по руде 330 тыс. т. Первоначально месторождение отрабатывалось открытым способом: глубина карьера 157,5 м, длина по поверхности 400 м, высота уступа 7,5 м.

Для вскрытия подкарьерных запасов непосредственно с бермы пройден подземный наклонный съезд на глубину 150 м (Рисунок 1.3). Портал его размещается на 50 м ниже отметки дневной поверхности. Наклонный съезд является продолжением капитальной траншеи, пройденной внутри карьера. Съезд проходили с применением самоходных погрузочно-транспортных машин.

Рисунок 1.3. Схема вскрытия законтурных запасов на руднике «Тьюктоник-Бор»

(Австралия)

На Рисунке 1.3: 1 - портал наклонного съезда, пройденного с борта карьера; 2. - наклонный съезд; 3 - контур рудной минерализации; 4 - отработанные уступы карьера; 5 - руда, дорабатываемая подземным способом

Рудник «Брансуик № 6» (Канада) [11]. Месторождение образовано тремя рудными телами, состоящими на 80 % из сульфидных руд с сопутствующими кварцевыми, кальцитовыми и силикатными породами. Руда содержит цинк, свинец, медь и небольшое количество серебра.

Первое рудное тело № 6 отрабатывали открытым способом. Угол падения рудного тела составляет 55°. Руда представлена массивными сульфидами, запасы ее в контурах карьера оценивали в 12 млн т при средних содержаниях свинца - 2,5 %, цинка - 6,26 %, меди - 0,44 %. Размеры карьера в плане 540 х 360 м, конечная глубина карьера 120 м.

Для вскрытия и отработки запасов под дном карьера и ниже дна карьера пройдена спиральная наклонная выработка на глубину 83 м. Глубина отрабатываемого подкарьерного блока составляет 137 м. Руду из подземных забоев транспортируют по наклонному съезду автосамосвалами, далее по карьерному съезду на поверхность.

На отечественных месторождениях наибольшее распространение получили традиционные способы вскрытия законтурных запасов с земной поверхности, характеризующиеся большими объемами работ и длительными сроками строительства рудников. Возможность использования карьерных съездов в качестве главной или вспомогательной вскрывающей выработки стала рассматриваться относительно недавно.

Рудник «Александрийский» (Россия). В 2001 г. институтом «Унипромедь» выполнен «Проект доработки Александринского месторождения подземным способом», предусматривающий завершение отработки 1-го рудного тела до гор. +280 м открытым способом, а нижележащих горизонтов 1-го тела, а также отработку 4-го и 5-го рудных тел - подземным способом [10]. Месторождение вскрывается двумя наклонными съездами, которые проходятся с уступов западного и восточного бортов существующего карьера. Наклонные съезды предназначены для выдачи горной массы, подъема и спуска людей, материалов, оборудования, а также вентиляции горных выработок. Они рассчитаны на движение

самоходной техники и одновременно являются механизированными выходами из подземных выработок. На северном борту карьера, за зоной сдвижения, проходится вертикальный ствол, оборудованный лифтовой установкой. Ствол служит запасным механизированным выходом на поверхность (Рисунок 1.4).

Предлагаемая в проекте схема вскрытия является удачной с точки зрения экономии капитальных вложений и сокращения эксплуатационных расходов, а также отвечает требованиям «Единых правил безопасности при разработке рудных, нерудных и россыпных месторождений полезных ископаемых подземным способом».

Рудник «Таш-Тау» (Россия). Проектом доработки богатых залежей медных руд предусмотрено проведение всех главных и вспомогательных вскрывающих выработок из карьера [15]. Участки месторождения (Центральный и Северный) в 2000 г. вскрыты штольнями из отработанного карьера Южного участка месторождения (Рисунок 1.5). Вскрытие осуществлено в 2000 г. штольнями и грузовым уклоном, оборудованным подъемной машиной.

Рисунок 1.5. Схема вскрытия и проекция рудных тел на вертикальную плоскость

месторождения «Таш-Тау»

Ж Сдв№№

семрншучшк

Os

Я

<ü fct S

O

a o

H

o и S о

о

m

о

ж

s

ex

п

te

<ä

сJ

<u

« s

H

3 &

о

CQ cd

S

<L> X о

Я л

«

S H

ex

<D

CQ

« О

я

>»

о я cu

Южно-Кимперсайское хромитовое месторождение (Россия) [ 16] отрабатывается комбинированным способом с последовательным переходом от открытых работ к подземным. Месторождение разрабатывается открытым способом с 1938 г. В настоящее время большая часть карьеров отработана, горные работы ведутся лишь на трех карьерах, объем добычи которых также постепенно снижается. Переход на подземные горные работы сдерживается сложными горногеологическими условиями, что обусловило снижение темпов строительства шахт.

Для покрытия дефицита сырой хромитовой руды был предпринят поиск альтернативных источников добычи, в частности, рассматривалась возможность доработки законтурных запасов карьера «Южный», оставшихся под 200-метровым погашенным южным бортом.

В результате анализа технико-экономических показателей вариантов отработки этих запасов был рекомендован вариант с наличием главной подземной вскрывающей выработки (штольни, уклоны, стволы), пройденной из карьера и с расположением двух вертикальных вспомогательных стволов на насыпной пром-площадке на дне карьера (Рисунок 1.6). При этом достигаются минимальные сроки строительства шахты - 3,6 года и минимальный объем горно-капитальных работ.

Рисунок 1.6. Схема вскрытия прикарьерных запасов карьера «Южный» Южно-Кимперсайского хромитового месторождения

На Рисунке 1.6: 1 - рудоподъемный ствол; 2 - вентиляционная установка; 3 -вспомогательный ствол; 4 - насыпь.

Месторождение «Молодежное» Учалинского ГОКа (Россия) [17, 18]. Более 25 лет отработка месторождения осуществлялась открытым способом и была завершена в начале 2003 г.

Основные запасы руды для подземной отработки залегают ниже дна карьера в юго-восточной части месторождения. Кроме того, в бортах карьера имеются обособленные рудные тела № 4 и № 2 с незначительными запасами, которые также подлежат отработке. Промышленные запасы руды составляют 5416,5 тыс. т.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Кидяев, Вячеслав Андреевич, 2013 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

[1] Трубецкой, К.Н. Проектирование карьеров: учебник для вузов: в 2 т. / Трубецкой К.Н., Краснянский Г.Л., Хронин В.В. - Изд. 2-е, перераб. и доп. -М.: Изд. Академии горных наук, 2001. - Т. I. - 519 с.

[2] Лидин, Г.Д. Горное дело: Терминологический словарь / Л.Д. Воронина, Д. Р. Каплунов и др. - Изд. 4-е, перераб. и доп. - М.: Недра, 1990. - 694 е.: ил.

[3] Каплунов, Д.Р. Комбинированная геотехнология / Д.Р. Каплунов, В.Н. Калмыков, М.В. Рыльникова. - М.: Издательский дом «Руда и металлы», 2003. - 560 с.

[4] Стариков, Н. А. Вскрытие рудных месторождений / Н. А. Стариков. - М.: Металлургиздат, 1957 - 350 с.

[5] Щелканов, В.А. Комбинированная разработка рудных месторождений / В.А. Щелканов. - М.: Недра, 1974. - 232 с.

[6] Щелканов, В.А. Подземные горные выработки на карьерах / В.А. Щелканов. М.: Недра, 1982. - 128 с.

[7] Каплунов, Д.Р. Геотехнология перехода от открытых к подземным горным

работам / Д.Р. Каплунов, В.А. Юков. - М.: Горная книга, 2007. - 267 с.

[8] Каплунов, Д.Р. Развитие подземной добычи при комплексном освоении месторождений / Д.Р. Каплунов, В.И. Левин, Б.В. Болотов и др.. - М.: Наука, 1992.-253 с.

[9] Рыльникова, М.В. Проектирование горно-технических систем / М.В. Рыльникова // Промышленность Казахстана. - 2004. - № 8.

[10] Ивашов, H.A. Обоснование способов вскрытия запасов за контурами карьеров при комбинированной разработке месторождений: дисс. ... кандидата технических наук: 25.00.21 / Ивашов Николай Александрович -Магнитогорск, 2007. - 166 с.

[11] Боголюбов, A.A. Опыт применения комбинированной системы разработки и показатели работы крупнейших рудников за рубежом / A.A. Боголюбов, Л.А. Ермолаева. - М.: ЦНИИцветмет экономики и информации, 1991.

[12] Черных, А.Д. Комплексная открыто-подземная разработка рудных месторождений системами с обрушением / А.Д. Черных и В.В. Балашов // Разработка месторождений твердых полезных ископаемых. Итоги науки и техники. - М.: ВИНИТИ АН СССР. - 1988.

[13] Черных, А.Д. Доработка запасов руд за контурами карьеров с закладкой выработанного пространства/ А.Д. Черных, О.С. Брюховецкий, А.П. Лосинский // Разработка месторождений твердых полезных ископаемых. Итоги науки и техники /ВИНИТИ АН СССР. - М., 1987.

[14] Черных, А.Д. Эффективность оттрыто-подземной разработки месторождений полезных ископаемых / А.Д. Черных, О.С. Брюховецкий. - М.: Цветметин-

формация, 1988.

[15] Рыльникова, M.B. Вскрытие при комбинированной разработке медно-колчеданных месторождений / М.В. Рыльникова, В.Н. Калмыков и H.A. Ивашов // Горная промышленность. - 2003. - №2, с. 38 - 43 с ил.

[16]Мухтаров Т.М. Комбинированный способ разработки месторождений полезных ископаемых / Т.М. Мухтаров. - М.: Наука, 1998.

[17] Гибадуллин, З.Р. Технология разработки месторождений Учалинского ГОКа / З.Р. Гибадуллин, В.П. Красавин, А.К. Самусенко // Горный журнал. - 2004. -№ 6. - С.25-30.

[18] Андросенко, A.B. Строительство подземного рудника «Молодежный» / A.B. Андросенко, С.Ю. Тараньжин, В.Х. Масягутов // Горный журнал. - 2004. - № 6. - С.48-49.

[19] Колесников, В. Ф. Развитие и обоснование способов и схем вскрытия рабочих горизонтов угольных карьеров: автореф. дисс. ... докт. техн. наук: 05.15.03 / Колесников Валерий Федорович. - Кемерово, 1999. - 35 с.

[20] Попов, Г.Н. Разработка месторождений полезных ископаемых / Г.Н. Попов. -М.: Металлургиздат, 1953. - 531с.

[21] Яковлев, B.JI. Развитие идей Е. Ф. Шешко по теории вскрытия карьерных полей / B.JI. Яковлев. - М.: ГИАБ, 2001.

[22] Шешко, Е.Ф. Открытая разработка месторождений полезных ископаемых / Е.Ф. Шешко. - Изд. 3-е, перераб. - М.: Углетехиздат, 1957. - 495 с.

[23] Мельников, Н.В. Теория и практика открытых разработок / Н.В. Мельников, Э.И. Реентович, Б.А. Симкин и др. - Изд. 2-е, перераб. и доп. - М.: Недра, 1979.-636 е..

[24] Трубецкой, К.Н. Справочник. Открытые горные работы / К.Н. Трубецкой, М.Г. Потапов, К.Е. Виницкий, Мельников H.H. и др. - М.: Горное бюро, 1994. - 590 е.: ил.

[25] Зотов, А.П. Разработка полезных ископаемых открытыми работами / А.П. Зотов. - Т. 1 и 2. - JL, М., Новосибирск: ОНТИ, 1932.

[26] Зурков, П.Э. Открытые разработки / П.Э. Зурков. - М.: Изд-во Металлургиздат, 1941.

[27] Ржевский, В.В. Технология и комплексная механизация открытых горных работ / В.В. Ржевский. - М.: Недра, 1975.

[28] Кумачев, К.А. Проектирование железорудных карьеров / К.А. Кумачев, В.Я. Майминд. -М.: Недра. - 1981. - 464 с.

[29] Васильев, М.В. Транспорт глубоких карьеров / М.В. Васильев. - М.: Недра, 1983.-295 с.

[30] Новожилов, М.Г. Глубокие карьеры / М.Г. Новожилов, В.Г. Селянин, А.Е. Троп. - М.: Гос. научн.-техн. изд. Литературы по горному делу, 1962.

[31] Васильев, M.B. Комбинированный транспорт на карьерах / М.В. Васильев. -М.: Недра, 1975.

[32] Яковлев, B.JI. Перспективные решения в области циклично-поточной технологии глубоких карьеров / B.JI. Яковлев // Горный журнал. - 2003. - № 4, 5.-С. 51-56.

[33] Демич, JLM. Опыт эксплуатации комплекса ЦПТ на карьере Мурунтау / JI.M. Демич, О.Н. Мальгин, В.Н. Сытенков // Горный журнал. - 1991. - № 7. С. 43.

[34] Прохоренко, Г.А. Состояние, проблемы и пути развития технологического автотранспорта при строительстве сверхглубокого карьера Мурунтау / Г.А. Прохоренко, В.Н. Сытенков, П.А. Шеметов // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2001. - № 12. - С. 122-125.

[35] Шилин, А.Н. Опыт применения ЦПТ с грохочением пород на карьере №2 Гайского ГОКа / А.Н. Шилин, А.Г. Сисин, Е.Т. Федотов и Б.П. Семко // Горный журнал. - 1975. - № 9. - С. 25-27 с ил.

[36]Майминд, В.Я. Карьерный транспорт железорудных предприятий США и Канады / В.Я. Майминд, М.Е. Вихман, М.М. Казинник. - М.: Черметинформация, 1976.

[37] Mining Journal. - 1972. - № 7148, p. 121.

[38] Хохряков, B.C. Новая технология открытых горных работ для глубоких карьеров / B.C. Хохряков, А.Н. Иконников, В.Г. Селянин. - Свердловск: ЦБТИ, 1959.

[39] Симаков, П. Г. Опыт проектирования и строительства скипового подъемника на Сибайском карьере / П. Г. Симаков, К.А. Долинин, B.C. Хохряков и др. // Горный журнал. - 1975. - №10. - С. 20-23 с ил.

[40] Симаков, П.Г. Комбинированный автомобильно-скиповой транспорт на Сибайском карьере Башкирского медно-серного комбината / П.Г. Симаков, Р.И. Ибатуллин // Горный журнал. - 1974. - №3. - С. 24-25.

[41] Макщуков, Н.Х. Опыт эксплуатации скиповой подъемной установки на Сибайском карьере / Н.Х. Макшуков // Горный журнал. - 1987. - №3. - С. 1921.

[42] Гавришев, С.Е. Изменение способа вскрытия карьера на различных этапах отработки крутопадающих месторождений // С.Е. Гавришев, К.В. Бурмистров, A.A. Колонюк, В.А. Кидяев // Горный информационно-аналитический бюллетень. - М.: МГГУ. - 2010. - №8. - С. 225-228.

[43] Гавришев, С.Е., К. Проектирование схемы вскрытия карьера при комбинированной разработке месторождений / С.Е. Гавришев, К.В. Бурмистров, В.А. Кидяев // Материалы международной научно-технической конференции «Комбинированная геотехнология. Комплексное освоение и сохранение недр земли. - Екатеринбург, 2009.

[44] Мельников, Н.В. Вопросы выбора производственной мощности карьера / Н.В. Мельников, К.Е. Виницкий, B.C. Меньшов, Э.И Реентович. - М.: Наука, 1971. - 250 с.

[45] Мельников, H.B. К решению научных и технических проблем глубоких карьеров / Н.В. Мельников, Б.В. Фадеев // Физико-технические горные проблемы, Сб. - М.: Наука, 1971 - С. 5-10.

[46] Ржевский, В.В. Научные основы проектирования карьеров / Ржевский В.В. -М.: Недра, 1977. - 598 с.

[47] Васильев, М.В. О рациональных зонах и границах применения различных видов карьерного транспорта / М.В. Васильев // Горный журнал. - 1963. - №3. - С. 52-57.

[48] Васильев, М.В. Современный карьерный транспорт / М.В. Васильев. - Изд. 2-е. - М.: Недра, 1969. - 303 с.

[49] Новожилов, М.Г. Область применения перспективных видов транспорта на глубоких карьерах / М.Г. Новожилов, С.А. Бондарь, А.Ю. Дриженко // Изв. вузов. Горный журнал. - 1972. - №12. - С. 34-37.

[50] Яковлев, B.JL Теория и практика выбора транспорта глубоких карьеров / B.J1, Яковлев. - Новосибирск: Сиб. отд-ние: Наука, 1989. - 240 с.

[51] Фадеев, Б.В. Конвейерный транспорт на рудных карьерах / Б.В. Фадеев. - М.: Недра. - 1972. - 161 с.

[52] Юматов, Б.Я. Открытая разработка сложно структурных месторождений цветных металлов / Б.Я. Юматов, Б.Н. Байков, В.Я. Смирнов. - М.: Недра, 1973. 192 с.

[53] Хохряков, B.C. Проектирование карьеров / B.C. Хохряков. - Изд. 2-е. - М.: Недра, 1980.-330 с.

[54] Потапов, М.Г. Исследование технологических схем и параметров

оборудования транспорта на открытых горных разработках: автореф. дис.....

докт. техн. наук / М.Г. Потапов. - М.: ИГД им. A.A. Скочинского, 1971. - 40 с.

[55] Потапов, М.Г. Эффективность применения систем транспорта с конвейерными (тележечными) поездами в различных технологических схемах / М.Г. Потапов, А.Н. Комраков, JI.JI. Степанова. - М.: ИГД им. A.A. Скочинского, 1986. - Вып. 245. - С. 34-38.

[56] Васильев, М.В. Состояние и задачи развития науки и техники в области карьерного транспорта в СССР и за рубежом / М.В. Васильев. - ИГД УФ АН СССР, 1962. - Вып. 4. - С. 3-19.

[57] Яковлев, B.JI. Теоретические основы выбора транспорта рудных карьеров: дис.... докт. техн. наук. / B.JI. Яковлев. - Свердловск, 1979. - 491 с.

[58] Шилин, А.Н. Исследование открытой разработки скальных пород и руд с применением конвейерного транспорта: дис. ... докт. техн. наук / А.Н. Шилин. - Свердловск, 1972. - 359 с.

[59]Агошков, М.И. Методика сравнения и выбора схем вскрытия мощных рудных месторождений вертикальными и наклонными рудоподъемными выработками / М.И. Агошков, A.C. Воронюк и A.A. Громыко. - М.: ИГД им. A.A. Скочинского, 1968.

[60] Юматов, Б.П. Строительство и реконструкция рудных карьеров / Б.П. Юматов, Ж.В. Бунин. - Изд. 2-е, перераб. и доп. М.: Недра, 1978. - 231 с.

[61] Анистратов, Ю.И. Технология открытых горных работ / Ю.И. Анистратов // Учеб. пособие для вузов. - М.: Недра, 1984. - 287с.

[62] Новожилов, М.Г. Открытые горные работы / М.Г. Новожилов // Учеб. для вузов. - Изд. 2-е, перераб. и доп. - М.: Недра, 1965. - 556с.: ил.

[63] Едыгенов, Е.К. Влияние замены транспорта на повышение эффективности отработки и жизнеспособность глубоких карьеров / Е.К. Едыгенов // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2002. - № 2. - С.202-206.

[64] Новожилов, М.Г. Вскрытие глубоких горизонтов карьеров / М.Г. Новожилов, А.Ю. Дриженко, A.M. Маевский, И.Э. Ястржембский, В.П. Усань // Горный журнал, 1981. - №4. С. 38-42 с ил.

[65] Методика (основные положения) определения экономической эффективности использования в народном хозяйстве новой техники, изобретений и рационализаторских предложений / Экономическая газета. - М., 1977. - №10.

[66] Гавришев, С.Е. Повышение эффективности комбинированной открыто-подземной разработки месторождений путем изменения схемы вскрытия карьера / С.Е. Гавришев, К.В. Бурмистров, В.А. Кидяев // Сб. статей пятой международной научно-практической конференции "Геотехнология-2010". -Джетыгара, Казахстан, 2010.

[67] Технико-экономическое сравнение видов карьерного транспорта // Центральный научно-исследовательский институт экономики и научно-технической информации угольной промышленности. - М., 1967.

[68] Пособие по определению укрупненных технико-экономических показателей стоимости строительства для сравнения вариантов и выбора видов промышленного транспорта (к СНиП 2.05.07-85). - М.: Стройиздат, 1988.

[69] Гавришев, С.Е. Целесообразность изменения схемы вскрытия карьера при комбинированной разработке месторождений / С.Е. Гавришев, К.В. Бурмистров, В.А. Кидяев // Сб. статей по комбинированной геотехнологии. -Екатеринбург, 2009.

[70] Гавришев, С.Е. Обоснование целесообразности применения крутонаклонных подъемников в карьере при комбинированном способе разработки месторождения / С.Е. Гавришев, К.В. Бурмистров, В.А. Кидяев и Н.Г. Томилина // Горный информационно-аналитический бюллетень. - М: МГГУ. -2012.-№6.-С. 165-172.

[71] Гавришев, С.Е. Обоснование параметров этапа доработки карьера для повышения эффективности открыто-подземного способа разработки месторождения / С.Е. Гавришев, К.В. Бурмистров, А. А. Колонюк, В.А. Кидяев // Материалы международной научно-технической конференции «Комбинированная геотехнология: Теория и практика реализации полного цикла комплексного освоения недр». - Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск, гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2011. - С. 19-20.

[72] Проект реконструкции карьера на месторождении Малый Куйбас с увеличением мощности / ОАО Институт «Уралгипроруда». - Екатеринбург, 1999.

[73] Гавришев, С.Е. Методика выбора схемы вскрытия карьера на этапе доработки при комбинированной разработке месторождений / С.Е. Гавришев, К.В. Бурмистров, В.А. Кидяев, Н. Г. Томилина // Комплексное освоение месторождений полезных ископаемых: сб. научных трудов. - Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск, гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2012. - С. 3-8.

[74] Кидяев, В.А. Разработка экономико-математической модели и методики перехода на новую схему вскрытия в карьере при открыто-подземной разработке месторождений / В.А. Кидяев // Сб. статей пятой международной научно-практической конференции "Геотехнология-2010". - Джетыгара, Казахстан, 2010. - С.58-60.

[75] Гавришев, С.Е. Использование преимуществ карьерного комбинированного транспорта при открыто-подземной разработке месторождений / С.Е. Гавришев, К.В. Бурмистров, В.А. Кидяев // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. - 2010. - №3. -С. 5-7.

[76] Бурмистров, К.В. Применение ресурсосберегающих технологических схем транспортирования горной массы на заключительных этапах открытых горных работ / К.В. Бурмистров, В.А. Кидяев, Н. Г. Томилина, С.Е. Гавришев // Современные проблемы транспортного комплекса России: межвуз. сб. научных трудов молодых ученых и аспирантов. - Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск, гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2013. - №3. - С. 168-179.

[77] Интенсификация разноса Северного борта карьера "Малый Куйбас" для увеличения объемов добычи руды до 2,4 млн. тонн в год: отчет о НИР. -Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск, гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2009. -62 с.

[78] Бурмистров, К.В. Выбор оптимального направления развития горных работ в период интенсивной разработки месторождения «Малый Куйбас» / К.В. Бурмистров, A.A. Колонюк, В.А. Кидяев // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2010. - №9. - С. 302-306.

[79] Обеспечение необходимой производительности карьера"Малый Куйбас" по руде при расконсервации его бортов: отчет о НИР. - Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск, гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2003 - 106 с.

[80] Обоснование рациональных вариантов перехода с открытого на подземный способ разработки месторождения Малый Куйбас: отчет о НИР. Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск, гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2012 -134 с.

[81] Гавришев, С.Е. Выбор рациональных вариантов перехода с открытого на подземный способ разработки месторождения «Малый Куйбас» / С.Е. Гавришев, В.Н. Калмыков, К.В. Бурмистров, В.Н., A.A. Гоготин, О.В.

Петрова II Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2013. - №4 -М. - С. 132-139.

[82] Гавришев, С.Е. Выбор технологической схемы вскрытия глубоких горизонтов карьеров при комбинированном способе разработки на примере месторождения железных руд Малый Куйбас / С.Е. Гавришев, В.Н. Калмыков, К.В. Бурмистров, А.А. Гоготин, О.В. Петрова, Н.Г. Томилина // Комбинированная геотехнология: масштабы добычи и качество сырья при комплексном освоении месторождений: материалы международной научно-технической конференции, г. Магнитогорск, 2013: - Сб. тезисов. -Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск, гос. гехн. ун-та им. Г.И. Носова, 2013.-С. 12-13.

[83] Бурмистров, К.В. Обоснование технологических схем доработки месторождения «Малый Куйбас» комбинированным способом с применением крутонаклонных карьерных подъемников / К.В. Бурмистров, А.И. Бикбаева, Т.Н. Бочарова // Молодежь. Наука. Будущее. Вып. 12: Сб науч. тр. студентов/ Под ред. С.В. Пыхтуновой. Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск, гос. гехн. ун-та им. Г.И. Носова, 2013. - С. 159-161.

[84] Gavrishev, S.E. Design of technological schemes for deep benches stripping in pits at combined opencast and underground mining [Text] / S.E. Gavrishev, K.V. Burmistrov, N.G. Tomilina // Proceedings of the ХП-th national conference with international participation of the open and underwater mining of minerals - Varna, Bulgaria, 2013. - Pp. 37-42.