Обоснование технологических комплексов горнотранспортного оборудования для открытой разработки рудных месторождений в суровых климатических условиях тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.22, кандидат наук Кузнецов, Дмитрий Владимирович

• Кузнецов, Дмитрий Владимирович
• кандидат наук
• 2015

Оглавление диссертации кандидат наук Кузнецов, Дмитрий Владимирович

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Анализ современного состояния технологии открытой разработки рудных месторождений в суровых климатических условиях

1.2 Современное состояние исследований и проектной практики разработки рудных месторождений в суровых климатических условиях

1.3 Характеристика крупных рудных месторождений и обоснование объекта исследований

1.4 Цель и задачи исследования

2 ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ КЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ГОРНОТРАНСПОРТНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

2.1 Понятие суровых климатических условий разработки месторождений открытым способом

2.2 Оценка влияния климатических условий на надежность работы горнотранспортного оборудования

2.3 Исследования временной динамики производительности горнотранспортного оборудования в суровых климатических условиях

2.4 Выводы

3 МЕТОДИКА ОБОСНОВАНИЯ КОМПЛЕКСОВ ГОРНОТРАНСПОРТНОГО ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ОТКРЫТОЙ РАЗРАБОТКИ РУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ В СУРОВЫХ КЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ

3.1 Варианты комплексов горного оборудования и анализ факторов, влияющих на их выбор

3.2 Выбор экономического критерия для обоснования комплекса горного оборудования

3.3 Новая методика обоснования комплексов горного оборудования для рудных карьеров в суровых климатических условиях

3.4 Обоснование рационального комплекса оборудования для разработки Олимпиадинского месторождения

3.5 Выводы

4 ИССЛЕДОВАНИЕ И ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ РАЗРАБОТКИ РУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ В СУРОВЫХ КЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ

4.1 Факторы, оказывающие влияние на технологию открытой разработки рудных месторождений в суровых климатических условиях

4.2 Обоснование концентрации оборудования и ее временной динамики при разработке рудных месторождений в суровых климатических условиях

4.3 Технологические схемы производства горных работ в суровых климатических условиях

4.4 Выводы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ А Потребности в оборудовании карьера «Восточный»

Олимпиадинского месторождения

ПРИЛОЖЕНИЕ Б Расчет эффективности открытой разработки

Олимпиадинского месторождения

ПРИЛОЖЕНИЕ В Акт внедрения результатов диссертационной работы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Обоснование технологических комплексов горнотранспортного оборудования для открытой разработки рудных месторождений в суровых климатических условиях»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Значительная часть месторождений полезных ископаемых расположена в регионах, где преобладает суровый климат, характеризующийся низкой температурой воздуха, большими ее перепадами в течение суток и сезонов, а также прочими неблагоприятными природными факторами. Разработка данных месторождений труднодоступна и при доминирующем открытом способе существенно усложнена влиянием климатических условий на работающих в карьере людей, машины, механизмы и технологию.

Анализ масштабов открытых разработок и объемов потребления основных видов твердых полезных ископаемых свидетельствует о постоянном их росте и смещении горных работ на все большую глубину и удаленные северные территории. Вместе с тем, достижимо это во многом за счет применения современного горнотранспортного оборудования увеличенной мощности и расширенного спектра, выполнения особых требований технологии, механизации и организации открытых горных работ. Однако правильное решение данных вопросов в настоящее время имеет множество неопределенностей, а в России помимо этого усложнено переходом на новый этап технического перевооружения карьеров. Имеющиеся принципы выбора рациональной структуры комплексной механизации открытых горных работ разработаны еще в 70-80 х годах прошлого столетия и не учитывают всего многообразия современной карьерной техники, представленного на рынке. Поэтому обоснование комплексов горнотранспортного оборудования и формируемой на основе их эксплуатации технологии открытой разработки рудных месторождений в суровых климатических условиях является актуальной задачей, имеющей практическое и научное значение.

Степень разработанности темы исследования. Обоснованием комплексов горнотранспортного оборудования для открытой разработки рудных месторождений занимались такие ученые как Анистратов Ю.И., Анистратов

К.Ю., Арсентьев А.И., Боголюбов Б.П., Васильев М.В., Вашлаев И.И., Заровняев Б.Н., Коваленко B.C., Кулешов A.A., Махно Д.Е., Мельников Н.В., Подсохин E.JL, Ржевский В.В., Синьчковский В.Н., Совмен В.К., Федоров A.B., Фомин С.И., Холодняков Г.А., Яковлев B.JI. и др. Благодаря их трудам создана основа для принятия технических и технологических решений. Но вместе с тем весьма актуальной остается задача обоснования областей эффективного применения современных горнотранспортных машин, а также учета временной динамики показателей их эксплуатации.

Цель работы. Обоснование параметров комплексов горнотранспортного оборудования для разработки рудных месторождений в суровых климатических условиях.

Идея работы. Для повышения эффективности разработки рудных месторождений в зоне сурового климата необходимо обеспечивать соответствие рациональных параметров горнотранспортного оборудования условиям ведения горных работ и их динамике в пространстве и времени.

Основные задачи исследования.

1. Анализ состояния технологии и особенностей открытой разработки рудных месторождений в суровых климатических условиях;

2. Обзор рынка карьерной техники и систематизация конкурентных вариантов основного горного оборудования для северных месторождений России;

3. Изучение влияния климатических факторов на показатели эффективности эксплуатации современного горного оборудования;

4. Разработка методики выбора технологических комплексов карьерного оборудования и определение областей их эффективного применения на рудных месторождениях в суровых климатических условиях;

5. Обоснование рациональной концентрации оборудования в рабочей зоне северных карьеров с учетом ее сезонной динамики и разработка технологических схем производства горных работ.

- Выявлены закономерности для прогнозирования производительности основного горнотранспортного оборудования в суровых климатических условиях.

- Определены области эффективного применения современного горнотранспортного оборудования на рудных месторождениях в суровых климатических условиях и установлены закономерности влияния их параметров на производственную мощность карьеров.

- Установлены зависимости изменения интенсивности разработки северных карьеров от динамики концентрации оборудования в рабочей зоне и предложены технологические схемы производства открытых горных работ, позволяющие снизить сезонное влияние суровых климатических условий.

Теоретическая и практическая значимость работы.

Систематизированы основные варианты горнотранспортного оборудования для рудных месторождений Севера России.

Установлен оптимальный срок эксплуатации горнотранспортного оборудования в суровых климатических условиях карьеров.

Разработана новая методика для обоснования комплексов горнотранспортного оборудования в суровых климатических условиях.

Предложена технология и организация открытых горных работ, обеспечивающая уменьшение влияния сурового климата.

Результаты исследований использованы для выбора рационального варианта технологии и комплексной механизации открытых горных работ при разработке технико-экономического обоснования освоения глубоких горизонтов Олимпиадинского золоторудного месторождения. А также использованы при проектировании четвертой очереди карьера «Восточный», самого крупного золоторудного карьера в России.

Методология и методы исследований. В работе осуществлено аналитическое обобщение сведений, содержащихся в научно-технической и специальной литературе. Проведены комплексные исследования, включающие графический и системный анализы, научное обобщение, горно-графическое и

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Для повышения эффективности открытой разработки месторождений в суровых климатических условиях технологию горных работ следует увязывать с временной динамикой производительности горнотранспортного оборудования в течение всего срока его эксплуатации.

2. Выбор технологических комплексов горнотранспортного оборудования для открытой разработки месторождений в суровых климатических условиях следует осуществлять с учетом изменчивости показателей их работы и особенностей строения месторождений, используя в качестве экономического критерия минимальные затраты на приобретение и эксплуатацию бурового, выемочно-погрузочного, транспортного и бульдозерного оборудования, обеспечивающего оптимальную производственную мощность карьера.

3. Применение технологических схем комплексной механизации, обеспечивающих изменение концентрации горнотранспортного оборудования в рабочей зоне рудных северных карьеров, позволяет регулировать интенсивность ведения горных работ и уменьшать сезонное влияние природных климатических факторов.

Степень достоверности работы. Подтверждена представительным объемом исходных данных и выполненных технико-экономических расчетов, объектно-ориентированным использованием современных программных продуктов, сходимостью результатов исследований с данными полученными на практике.

Апробация результатов работы. Основные положения работы докладывались и обсуждались на научных семинарах кафедры «Открытые горные работы» ИГДГиГ СФУ; на заседании кафедры «Разработки месторождений полезных ископаемых» ИРНИТУ, на IX международной научно-технической конференции «Современные технологии освоения минеральных ресурсов», (г. Красноярск, 2011); на II международной научно-практической конференции

«Техгормет-21 век» (г. Санкт-Петербург, 2011); на XI и XII международной научно-практической конференции «Проблемы карьерного транспорта» (г. Екатеринбург, 2011, 2013).

Личный вклад автора. Заключается в постановке задач исследования, сборе, анализе и обобщении статистических материалов, разработке методики обоснования комплексов оборудования для разработки рудных месторождений в суровых климатических условиях, установлении зависимостей для ее оперативного использования, в разработке технологических схем производства горных работ.

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 12 печатных работ, в том числе 4 в изданиях рекомендованных ВАК.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, изложена на 150 страницах машинописного текста, включает 35 таблиц, 48 рисунков, 4 приложения и список литературы из 82 наименований.

Автор выражает искреннюю признательность и благодарность своему научному руководителю, профессору, д.т.н. А.И. Косолапову. Идеи, постоянное внимание, и помощь которого способствовали успешному выполнению работы. А также к.т.н., директору по производству ООО «Полюс Проект» Д.Е. Малофееву за советы, понимание и вовлечение в научную среду. Автор благодарен всем сотрудникам кафедры «Открытые горные работы» ИГДГиГ СФУ за ценные советы при обсуждении данной квалификационной работы и начальнику «Горногеологического отдела» ООО «Полюс Проект» Д.Г. Одаеву за поддержку и помощь на начальных этапах исследований.

ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Анализ современного состояния технологии открытой разработки рудных месторождений в суровых климатических условиях

Важнейшей особенностью современного этапа геотехнологии является смещение вектора траектории открытых разработок в районы с суровым северным климатом. В России генеральное развитие горных работ и сырьевой базы связано с освоением территорий Сибири, Дальнего Востока и малоосвоенных районов Севера. По данным ЦНИГРИ более 3/4 перспективных минеральных объектов, переданных для дальнейшего геологического изучения и лицензирования, расположены восточнее Уральского хребта; в Уральском, Сибирском и Дальневосточном федеральном округах (соответственно 12,4; 45,0 и 18,4 % всех объектов в РФ, т. е более 3/4) [1]. Ведение открытых горных работ в этих районах будет усложнено рядом природных и технологических факторов и основано на преимущественном применении цикличной технологии с новыми и совершенными комплексами оборудования.

Тенденцию изменения структуры комплексной механизации карьеров в России, как ретроспективную, так и планируемую можно наблюдать на графиках, проиллюстрированных на рисунках 1.1 и 1.2. Здесь на основании данных НТЦ «Горное Дело», прослеженных по материалам научно-технических конференций и публикаций [2,3] приведена динамика количества экскаваторов, а также их средней вместимости ковша. На основании этого установлено, что в ближайшее десятилетие на отечественных горнодобывающих предприятиях с открытым способом разработки будет происходить все большее техническое перевооружение. При этом наступит очередной технический этап, который сменит текущий, начавшийся во второй половине 90-х годов прошлого столетия. К уровню 2020 г. доля экскаваторов с емкостью ковша более 20 м3 должна достигнуть порядка 40 % (в суммарном объеме ковшей). Соответствующие этому закономерности увеличения мощности и расширения спектра характерны и для

других горнотранспортных машин [2-12 и др.]. Усовершенствованная карьерная техника и непрерывный ввод ее в эксплуатацию призваны обеспечить увеличение объемов открытых горных работ к 2030 году в 1,5-1,6 раза [2,3,13].

400

ЭКГ, Ек=5 куб.м ЭКГ, Ек=8-10 куб.м ЭКГ, Ек= 12-15 куб.м ЭКГ, Ек=18-25 куб.м ЭКГ, Ек=25-35 куб.м ЭКГ, Ек=35-50 куб.м

<и

О а и о

<У

сг

к

§

3

? 250

.РГ ¿V ¿V ¿Г «V «V .рГ «V «V «У «У су су су су су „СУ су Л „СУ сУ

V V V V V V V V V V »V ^ »V »V »V »V »V »V »V ^ ^ »V »V ^ »V

Годы

Рисунок 1.1 - Динамика закупа экскаваторов в России и странах СНГ с прогнозом до 2030 года

25.0

ю

| «20.0 я

О) О) О? о? в) «V Ор бр ор ор ^ «з3 ^ СУ „СУ „СУ „СУ „СУ „СУ Л Л „СУ „СУ „СУ \ ч V V V \ V \ ч ч ^ "V ^ "V "V ^ ^ ^ "V ^ ^ "V ^ 'У

Годы

Рисунок 1.2 - Динамика вместимости ковша закупаемых экскаваторов в Росси и странах

СНГ с прогнозом до 2030 года

В настоящее время накоплен довольно большой опыт разработки рудных месторождений в суровых климатических условиях. Обобщенный анализ позволяет сделать вывод, что он преимущественно соответствует крупным карьерам с углубочной по классификации В.В. Ржевского системой разработки. Где горные работы ведут с выделением этапов при интенсивном перемещении рабочей зоны в пространстве и времени, увеличении расстояния транспортирования и ухудшении показателей разработки с глубиной. Причем для этого применяют самые современные высокопроизводительные горнотранспортные комплексы, основанные на буровых станках, экскаваторах, автосамосвалах и бульдозерах. Одним из характерных примеров ведения открытых горных работ в условиях сурового северного климата является карьер «Восточный» на Олимпиадинском золоторудном месторождении. Его общий вид проиллюстрирован на рисунке 1.3.

Рисунок 1.3 - Вид карьера «Восточный» Олимпиадинского ГОКа

Выполненный обзор карьеров, разрабатывающих рудные месторождения в рассматриваемых условиях, свидетельствует о том, что большинство из них расположено в северных регионах России, Канады, США, Швеции. На данных карьерах, как правило, добывают алмазы, золото и прочие ценные полезные ископаемые с использованием цикличной технологии, основанной на буровых и экскаваторно-автомобильных комплексах. Характерными примерами являются: Дьявик, Екати, Форт Нокс, Айтик, Удачный, Юбилейный, Мир, Айхал, Восточный, Благодатный, Купол и др. Глубина карьеров достигает 650 м и в результате интенсивного развития открытых работ постоянно растет.

Некоторые параметры отечественных и зарубежных карьеров, разрабатываемых в суровых климатических условиях, приведены в таблице 1.1.

Таблица 1.1 - Параметры карьеров в суровых климатических условиях

Карьер Местонахождение Год ввода в эксплуатацию Глубина, м Размеры по поверхности, м Угол откоса борта, град

Айтик Швеция 1968 430 3000x1200 51

Кумтор Кыргызская республика 1997 650 2000x1000 36-45

Дьявик Канада 2003 515 1200x1100 н.д

Гуннар Канада 1954 100 300x240 55

Мир Россия, Якутия 1956 525 1200x1100 48-50

Айхал Россия, Якутия 1961 380 1000x550 49-50

Интернациональный Россия, Якутия 1970 285 620x560 45-46

Удачный Россия, Якутия 1971 610 2000x1800 30-39

Сытыканский Россия, Якутия 1979 435 900x720 52-54

Юбилейный Россия, Якутия 1984 500 2000x1260 43-48

Нюрбинский Россия, Якутия 2000 305 910x1100 37-42

Зарница Россия, Якутия 2000 200 870x800 42-48

Дачный Россия, Якутия 2001 140 300x300 40-44

Комсомольский Россия, Якутия 2002 340 600x580 49-50

Сорский Россия, Хакасия 1949 410 920x1080 40-45

Горевский Россия, Красноярский кр. 2000 130 1200x750 28-45

Восточный Россия, Красноярский кр. 1980 570 1700x1600 41-45

Олений Россия, Красноярский кр. 2005 80 700x170 33-40

Титимухта Россия, Красноярский кр. 2009 260 1200x1000 41-44

Благодатный Россия, Красноярский кр. 2010 200 3050x1100 41-45

Голец Высочайший Россия, Иркутская обл. 2001 140 2100x750 45-51

Вернинский Россия, Иркутская обл. 2010 140 760x610 25-39

Купол Россия, Чукотский АО 2007 100 1500x200 н.д

При этом с начала разработки современных карьеров в условиях сурового климата автомобильный транспорт был и остается единственным технологическим транспортом, обеспечивающим эффективность открытых горных работ. Это обусловлено его мобильностью, высокой надежностью работы и возможностью быстрого ввода в эксплуатацию [12,14-17]. Результаты исследований и технико-экономических расчетов в компаниях «AJ1POCA» и «ПОЛЮС» свидетельствуют о том, что использование видов транспорта альтернативных автомобильному затруднено множеством причин. Среди них основными следует считать большую глубину карьеров, низкую температуру окружающей среды и высокую первоначальную стоимость, которая за время существования карьеров не окупаема [16,18].

Анализ открытых горных работ на рудных месторождениях в суровых климатических условиях показывает, что в настоящее время на различных континентах и регионах существует множество карьеров. Активное расширение их границ и разработка новых месторождений - перспектива ближайшего будущего. Для ее достижения сегодня создано множество современных вариантов горнотранспортных комплексов. Выбор рационального варианта из них во взаимосвязи с технологией открытых горных работ определит эффективность разработки месторождений. Вместе с тем, существующие решения и подходы по данному вопросу соответствуют, как правило, предыдущему этапу технического перевооружения карьеров и в настоящее время требуют системного дополнения.

1.2 Современное состояние исследований и проектной практики разработки рудных месторождений в суровых климатических условиях

Научное обоснование вопросов комплектования карьерного оборудования и технологии открытых горных работ, широко отражено в фундаментальных трудах Н.В. Мельникова, В.В. Ржевского, А.И. Арсеньева, Б.П. Боголюбова, Б.П. Юматова, Ю.И. Анистратова, М.В. Васильева, B.J1. Яковлева, A.A. Кулешова, Д.Е. Махно, и других ученых.

Сформированные ими методические подходы основаны на обосновании областей рационального применения различных видов горнотранспортного оборудования, учитывают влияние климатических факторов и направлены на повышение эффективности разработки месторождений.

Академик Н.В. Мельников, исследуя особенности разработки месторождений, утверждал, что строительство новых крупных карьеров и расширение действующих возможно только на базе новой техники [19].

Исследованиями академика В.В. Ржевского рассмотрена взаимосвязь карьерной техники и технологии, на основании чего создана теория технологии и комплексной механизации открытых горных работ [20, 21]. С учетом этого классифицированы системы открытой разработки и создана теория вскрытия карьерных полей.

Профессор А.И. Арсентьев, учитывая рабочие параметры горнотранспортного оборудования, исследовал закономерности формирования карьерного пространства, на основе которых разработал способы ведения горных работ, обеспечивающие интенсивную разработку месторождений [22].

Профессора Б.П. Боголюбов, Б.П. Юматов установили факторы, определяющие последовательность внедрения нового оборудования в рабочей зоне карьеров. В их исследованиях показано, что повышение эффективности разработки месторождений можно достичь путем замены устаревшего оборудования более производительным при соответствующем изменении параметров системы разработки и создании оптимальных условий для их эксплуатации.

Исследованиями профессора Ю.И. Анистратова создана энергетическая теория горных работ и обоснованы научные методы формирования комплексной механизации карьера по технологическим потокам.

В институте горного дела МЧ СССР, ныне ИГД УрО РАН, М.В. Васильевым, В.Л. Яковлевым и др. учеными выполнено множество исследований по карьерному технологическому транспорту. На основании чего определены

условия его рационального применения и созданы общеизвестные положения стратегии формирования транспортных систем карьеров.

В исследованиях профессора A.A. Кулешова в Санкт-Петербургском горном институте, ныне Национальный минерально-сырьевой университет «Горный», и профессора Д.Е. Махно в Иркутском государственном техническом университете рассмотрены вопросы надежности горных машин и особенности их работы в условиях влияния сурового климата.

Исследованиями Г.А. Холоднякова, С.И. Фомина в Национальном минерально-сырьевом университете «Горный», B.C. Коваленко в Московском государственном горном университете, Б.Н. Заровняева в горном институте Северо-Восточного федерального университета им. М.К. Аммосова, В.Н. Синьчковского, И.И. Вашлаева в институте цветных металлов и золота, ныне Сибирский федеральный университет, и другими учеными создана солидная основа для выбора современного горнотранспортного оборудования в рассматриваемых условиях.

Глубокий интерес вызывают современные исследования, выполненные в диссертационных работах следующих авторов: К.Ю. Анистратова [23], E.J1. Подсохина [24], М.Ю. Кадерова [25], В.О. Фурина [26], Г.К. Саменова [27], A.B. Федорова [28].

Так, в докторской диссертации К.Ю. Анистратова разработан новый метод формирования структуры комплексной механизации горных работ на карьерах. Сформулированы методологические принципы определения структуры комплексной механизации открытых горных работ. Установлены зависимости изменения показателей работы машин от времени их эксплуатации.

В работе E.J1. Подсохина исследованы особенности развития рабочей зоны карьеров при разработке месторождений Севера. Рассмотрена надежность работы горнотранспортного оборудования и технологической системы карьера в экстремальных природно-климатических северных условиях. Оценено влияние климатических факторов и предложены механизмы сезонного управления горными работами.

М.Ю. Кадеров обосновывает сезонную технологию комбинированной разработки мрамора в суровых климатических условиях. Интерес представляют принятые технологические решения и использованные автором принципы климатического районирования.

В.О. Фурин в своей работе обосновал целесообразность создания нового углубочного комплекса, состоящего из специализированного экскаватора и гусеничных самосвалов, для доработки кимберлитовых месторождений Западной Якутии. А также предложил условия его эффективного применения. Установленные взаимосвязи между технологическими процессами выемочно-погрузочных и транспортных работ и техническими параметрами комплекса позволяют найти решения для повышения полноты разработки месторождений и сокращения объемов вскрыши.

В исследованиях Саменова Г.К. для глубоких карьеров различной мощности обоснованы области рационального использования экскаваторно-автомобильных комплексов. Предложенные закономерности установлены по критерию минимальных удельных затрат на эксплуатацию экскаваторов и автосамосвалов. В результате выявлено, что различия в рабочих параметрах моделей техники влияют на пространственные параметры карьеров, и степень этого влияния существенно возрастает с глубиной горных работ.

В работе A.B. Федорова исследована эффективность комплексов горнотранспортного оборудования при разработке мощных буроугольных разрезов. Выявлено влияние срока службы горного оборудования на затраты по его приобретению и содержанию. Предложена технология горных работ при замене комплексов оборудования на модернизируемых мощных угольных разрезах.

Анализ проектной практики разработки рудных месторождений в суровых климатических условиях показывает, что выбор рационального варианта структуры комплексной механизации осуществляют, как правило, после оконтуривания карьера, выполнения горно-геометрического анализа и составления календарного плана горных работ. При этом влияние климатических

факторов определяют по имеющемуся опыту на проектируемом предприятии или предприятии-аналоге в среднем за год, а их сезонное воздействие почти не учитывают. Кроме того, основные решения и выбранный вариант комплекса горнотранспортного оборудования принимают постоянными до конца разработки месторождения. Вместе с тем, ввиду сложности и неопределенности технико-экономических расчетов по выбору комплексов оборудования практически не производят.

Резюмируя, стоит отметить, что, начиная со второй половины прошлого столетия, в России сформирована солидная основа для обоснования комплексов горнотранспортного оборудования карьеров. Современные условия разработки месторождений и многообразие карьерной техники требуют ее системного дополнения, первостепенно учитывающего влияние сурового северного климата. Такой системный подход должен быть основан на отказе от традиционных взглядов - рассмотрение карьера как статического объекта, определение показателей на расчетный год и др. А также учитывать большое количество взаимосвязанных факторов, определяющих технику и технологию открытых горных работ как единое целое.

1.3 Характеристика крупных рудных месторождений и обоснование объекта

исследований

Характерными примерами открытых горных работ на рудных месторождениях в суровых климатических условиях являются крупные карьеры Якутии и Севера Красноярского края. Учитывая продолжительность их эксплуатации и объем накопленного опыта изначально следует рассмотреть кимберлитовые карьеры республики Саха (Якутия).

Их разработка осуществляется более 60-ти лет под влиянием резко континентального климата с продолжительной холодной зимой и коротким жарким летом при колебании температуры воздуха от +35 до -60°С. При этом основной объем добычи был достигнут:

• в 80 е годы XX века - на карьерах «Удачный», «Мир»;

• в период с 90-х годов XX века по настоящее время - на карьерах «Удачный», «Юбилейный», «Нюрбинский».

Обобщая особенности данных карьеров, следует отметить, что, в связи с крутым падением рудных тел, их разработка основана на поэтапной технологии с традиционным применением углубочной системы разработки. Горнотранспортные комплексы оборудования состоят из современных буровых станков, экскаваторов, автосамосвалов и бульдозеров отечественного и импортного производства. Кроме того, в течение длительного времени существует явно выраженная тенденция - испытание и эксплуатация новых моделей горных машин.

При этом разработку крупных алмазных месторождений в Якутии на настоящем этапе ведут на больших глубинах (до 500-600м). В таких условиях экономически целесообразным является постепенный переход от открытых горных работ к подземным. В этой связи, доработка месторождений на карьерах «Интернациональный», «Мир», «Айхал» и «Удачный» предусмотрена подземным способом. Всего же запланировано, что к 2020 году с выходом на проектную мощность данных рудников объем добычи алмазов подземным способом в Якутии составит порядка 40%. Подземный рудник «Удачный» с годовой производственной мощностью 4 млн.т/год будет одним из крупнейших в мире.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Кузнецов, Дмитрий Владимирович, 2015 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Ильин С.А. Повышение экономической эффективности открытых горных работ / С.А. Ильин, B.C. Коваленко, Д.В. Пастихин // Горный журнал. - 2012. -№6.-С. 56-65.

2. Анистратов К.Ю. Основные тенденции развития открытого способа разработки месторождений полезных ископаемых в XXI веке / К.Ю. Анистратов // Горная промышленность. - 2011. - №6. - С. 22 - 26.

3. Анистратов К.Ю. Основные тенденции открытого способа разработки месторождений полезных ископаемых в XXI веке в аспекте особенностей глобального рынка карьерной техники / К.Ю. Анистратов // Открытые горные работы в XXI веке: материалы международной научно-практической конференции, 4-7 октября 2011 г., Красноярск. - ООО НТЦ «Горное дело», 2011.

4. Анистратов Ю.И. Справочник по открытым горным работам / Ю.И. Анистратов, К.Ю. Анистратов, М.И. Щадов. - М.: Горное дело, 2010. - 726 с.

5. Подэрни Р.Ю. Механическое оборудование карьеров. Учебник для ВУЗов / Р.Ю. Подэрни. - М.: Майнинг Медиа Групп, 2013. - 593 с.

6. Самолазов A.B. Стратегия производства новой линейки карьерных экскаваторов ООО «ИЗ-КАРТЭКС» / A.B. Самолазов, Н.И. Паладеева // Горный журнал.-2010. -№2.-С. 55 - 58.

7. Fiscor S. New World Order for Mining OEMs. Cat integrates Bucyrus and unveils its future intentions / S. Fiscor // EGMJ. - October 2011. P. - 94-101.

8. Анистратов К.Ю. Разработка стратегии технического перевооружения карьеров / К.Ю. Анистратов // Горная промышленность. - 2012. - №4. - С. 90 -96.

9. Подэрни Р.Ю. Обзор конкурентных преимуществ ведущих операторов рынка карьерной техники в мире / Р.Ю. Подэрни // Машины и оборудование для открытых горных работ: материалы научно-практической конференции в рамках 16-й Международной выставки «Горное оборудование, добыча и обогащение руд и минералов», 15 апреля 2012 г., Москва, 2012. - С. 2 - 4.

10. Подэрни Р.Ю. Анализ современного состояния рынка карьерной техники в мире / Р.Ю. Подэрни // Горная промышленность. - 2013. - №4(110). -С. 48-54.

11. Подэрни Р.Ю. Современные методы и оборудование для открытых горных разработок / Р.Ю. Подэрни // Машины и оборудование для открытых горных работ: материалы научно-практической конференции в рамках 17-й Международной выставки «Горное оборудование, добыча и обогащение руд и минералов», 15 мая 2013 г., Москва, 2013. - С. 5 - 7.

12. Яковлев В. Л. Технологическая целесообразность и техническая возможность создания и применения на открытых горных работах специализированных транспортных средств [Электронный ресурс] / В.Л. Яковлев, П.И. Тарасов, А.Г. Журавлев // Горное дело. - 2013. - №1. - С. 24 - 32. - Режим доступа: http://www.gornoe-delo.rU/jgd/2013/l/

13. Косолапов А.И. К вопросу оценки интенсивности горных работ при разработке месторождений в суровых климатических условиях / А.И. Косолапов Д.Е. Малофеев, Д.В. Кузнецов // Горный информационно-аналитический бюллетень.-2013,-№2.-С. 35-41.

14. Васильев Н. В. Транспорт глубоких карьеров / Н.В. Васильев. - М.: Недра, 1983.-295 с.

15. Яковлев В.Л. Теория и практика выбора транспорта глубоких карьеров / В.Л. Яковлев. - Новосибирск: Наука СО, 1989. - 280 с.

16. Яковлев В.Л. Новые специализированные виды транспорта для горных работ / В.Л. Яковлев, П.И. Тарасов, А.Г. Журавлев. - Екатеринбург: УрО РАН, 2011.-375 с.

17. Яковлев В.Л. Современное состояние, проблемы и перспективы развития карьерного транспорта / В.Л. Яковлев // Проблемы карьерного транспорта: материалы XI международной научно-практической конференции, 12-14 октября 2011г., Екатеринбург. - Екатеринбург: ИГД УрО РАН, 2011. - С. 6 - 12.

18. Технико-экономическое обоснование освоения глубоких горизонтов Олимпиадинского золоторудного месторождения. Том 4.4. Технология и комплексная механизация открытых горных работ. Обоснование конвейерного транспорта. - Красноярск: Полюс Проект, 2013.

19. Мельников Н.В. Достижения горной науки и техники / Н.В. Мельников, Д.М. Бронников, К.Е. Виницкий // Горный журнал. - 1966. - № 1. - С. 5 - 11.

20. Ржевский В.В. Открытые горные работы. Ч. 2. Технология и комплексная механизация / В.В. Ржевский. - М.: Недра, 1985. - 549 с.

21. Ржевский В.В. Открытые горные работы. Технология и комплексная механизация /В.В. Ржевский. - М.: Либроком, 2010.-551 с.

22. Арсентьев А.И. Вскрытие и системы разработки карьеров: Сборник задач / А.И. Арсентьев. - СПб.: Санкт-Петербургский государственный горный институт, 1999. - 64 с.

23. Анистратов К.Ю. Разработка метода формирования структуры комплексной механизации горных работ на карьерах: автореф. дис. ... докт. техн. наук: 25.00.22 / Анистратов Константин Юрьевич. - Апатиты, 2013 - 44 с.

24. Подсохин Е.Л. Развитие рабочей зоны карьера при разработке месторождений Севера: автореф. дис. ... канд. техн. наук: 05.15.03 / Подсохин Евгений Леонидович. - Санкт-Петербург, 1992. - 20 с.

25. Кадеров М.Ю. Обоснование технологии комбинированной разработки месторождений мрамора в суровых климатических условиях: автореф. дис. ... канд. техн. наук: 25.00.22 / Кадеров Михаил Юрьевич. - Иркутск, 2009. - 20 с.

26. Фурин В.О. Обоснование технологических параметров углубочного комплекса для доработки крутопадающих месторождений: автореф. дис. ... канд. техн. наук: 25.00.22 / Фурин Виталий Олегович. - Екатеринбург, 2009. - 25 с.

27. Саменов Г.К. Обоснование границ рационального использования экскаваторно-автомобильных комплексов различной мощности в глубоких карьерах: автореф. дис. ... канд. техн. наук: 25.00.21 / Саменов Галымжан Кайыржанович. - Алматы, 2010. - 24 с.

28. Федоров A.B. Обоснование технологии и комплексов оборудования для модернизируемых мощных буроугольных разрезов: автореф. дис. ... канд. техн. наук: 25.00.22 / Федоров Андрей Витальевич. - Иркутск, 2013. - 24 с.

29. Рабочая документация. Разработка единого календарного плана горных работ по группе карьеров Олимпиадинского ГОКа. Том 1. Технические решения по добычному комплексу карьера «Восточный». - Красноярск: Полюс Проект, 2014.

30. СНиП 23-01-99. Строительная климатология. - М.: Госстрой России,

2003.

31. СП 131.13330.2012. Актуализированная редакция СНиП 23-01-99.- М.: Научно-исследовательский институт строительной физики Российской академии архитектуры и строительных наук, 2012.

32. Кулешов A.A. Эксплуатация карьерного транспорта в условиях Севера / A.A. Кулешов, Я.Г. Тымовский. - М.: Недра, 1973. - 267 с.

33. Махно Д.Е. Эксплуатация и ремонт карьерных экскаваторов в условиях Севера / Д.Е. Махно. - М.: Недра, 1984. - 133 с.

34. Кулешов A.A. Мощные экскаваторно-автомобильные комплексы / A.A. Кулешов. - М.: Недра, 1980.-317 с.

35. Кох П.И. Климат и надежность машин / П.И. Кох. - М.: Машиностроение, 1981.-175 с.

36. Махно Д.Е. Надежность карьерных экскаваторов работающих в суровых климатических условиях / Д.Е. Махно, А.И. Шадрин, Д.Г. Пилькевич. - М.: Цветметинформация, 1971 -70 с.

37. Махно Д.Е. Надежность карьерного оборудования, работающего в суровых климатических условиях / Д.Е. Махно. - Иркутск: ИЛИ, 1975. - 43 с.

38. Махно Д.Е. Эксплуатация и ремонт механических лопат в условиях Севера/Д.Е. Махно,-М.: Недра, 1992,- 127 с.

39. Талалаев С.М. Влияние климатических условий на показатели работы горного оборудования / С. М. Талалаев, Б.К. Оводенко, В.А. Кайтмазов // Горный журнал. - 1981.-№ 8.-С. 44-46.

40. Косолапов А.И. Исследование сезонной динамики производительности горнотранспортного оборудования при открытой разработке месторождений в суровых климатических условиях / А.И. Косолапов, Д.Е. Малофеев, Д.В. Кузнецов // Горный информационно-аналитический бюллетень - 2015. - №1. - С. 17-22.

41. ВНТП 35-86. Нормы технологического проектирования горнорудных предприятий цветной металлургии с открытым способом отработки. - М.: Минцветмет СССР, 1986.

42. Совмен В.К. Обоснование технологии горных работ при поэтапной разработке крутопадающих золоторудных месторождений: автореф. дис. ... канд. техн. наук: 25.00.22 / Совмен Владимир Кушукович. - Красноярск, 2007. - 19 с.

43. Анистратов К.Ю. Особенности развития мирового рынка горного оборудования [Электронный ресурс] / К.Ю. Анистратов // Горное дело. — 2014. — №1. - С. 8 - 12. - Режим доступа: http://www.gornoe-delo.ru/jgd/2014/l/

44. Market Analysis and Forecast Loading & Haulage Equipment. The Parrker Bay Company. August 2012.

45. Market Analysis and Forecast Loading & Haulage Equipment. The Parrker Bay Company. October 2011.

46. Мальгин O.H. Интенсификация погрузочно-транспортных работ в сложных горногеологических и горнотехнических условиях карьера «Мурунтау» / О.Н. Мальгин, Г.А. Прохоренко, В.Н. Сытенков // Горный вестник Узбекистана. -1998.-№2.-С. 38-43.

47. Шеметов П.А. Оценка эффективности применения гидравлических и канатных экскаваторов на карьерах Новойского ГМК / П.А. Шеметов, С.К. Рубцов, А.Г. Шлыков // Горный вестник Узбекистана. 2005. - №3. - С. 46 - 52.

48. Анистратов К.Ю. Карьерные экскаваторы - гидравлика или канат? / К.Ю. Анистратов // Уголь. - 2010. - №6. - С. 35-39.

49. Сытенков В.Н. Сопоставительный выбор экскаваторов типа «механическая лопата» с канатным и гидравлическим перемещением рабочего

органа [Электронный ресурс] / В.Н. Сытенков // Горное дело. - 2014. - №1. - С. 14 - 22. - Режим доступа: http://www.gornoe-delo.rU/jgd/2014/l/

50. Кулешов A.A. Проектирование и эксплуатация карьерного автотранспорта. Справочник: Часть 1 / A.A. Кулешов. - СПб.: Санкт-Петербургский горный институт, 1994. - 230 с.

51. Методические рекомендации по оценке эффективности инвестиционных проектов и их отбору для финансирования. - М., 1994. - 80 с.

52. Моссаковский Я.В. Экономика горной промышленности: Учебник для вузов / Я.В. Моссаковский. - М.: МГГУ, 2006. - 525 с.

53. Кузнецов Д.В. Особенности обоснования технологических комплексов горнотранспортного оборудования для глубоких карьеров Севера / Д.В. Кузнецов, Д.Е. Малофеев, А.И. Косолапов // Горный информационно-аналитический бюллетень.-2013. -№12. - С. 124- 130.

54. Косолапов А.И. Обоснование условий применения технологических комплексов для разработки месторождений в суровых климатических условиях / А.И. Косолапов, Д.Е. Малофеев, Д.В. Кузнецов // Известия. Вузов Горный журнал.-2015.-№2. С.4- 11.

55. Анистратов К.Ю. Оптимальный срок службы карьерных одноковшовых экскаваторов с электрическим приводом / К.Ю. Анистратов, С.А. Конопелько // Горная промышленность - 2012. - №3. - С.8 - 12.

56. Зотов A.A. Оптимальные сроки службы автосамосвалов грузоподъемностью 120-136 т на карьерах AK «AJTPOCA» / A.A. Зотов, И.В. Зырянов, С.Ф. Пацианский // Горный журнал. - 2000. - №1.

57. Анистратов К.Ю. Разработка метода управления техническим состоянием карьерной техники на основе использования компьютерной программы «Жизнь Машины» / К.Ю. Анистратов, В.Я. Стремилов, М.В. Тетерин, А.Б. Исайченков // Горная Промышленность. - 2007. - №1. - С. 20 - 24.

58. Анистратов К.Ю. Экономико-математическая модель функционирования предприятия технологического карьерного автотранспорта /

К.Ю. Анистратов, В.Я. Стремилов, М.В. Тетерин // Горная Промышленность. -2007,-№2. -С. 16-18.

59. Анистратов К.Ю. Методика определения оптимальных сроков службы техники при техническом перевооружении горнодобывающего предприятия / К.Ю. Анистратов, В.Я. Стремилов, Р.Г. Гасанов // Горная промышленность-

2012.-№1,-С. 34-37.

60. Анистратов К.Ю. Обоснование структуры парка карьерных самосвалов в классах грузоподъемности 40 - 100т / К.Ю. Анистратов // Горная промышленность. - 2010 - №5 - С. 26-29.

61. О единых нормах амортизационных отчислений на полное восстановление основных фондов народного хозяйства СССР: постановление № 102 от 22.10.1990 г. - Совет Министров СССР, Москва, 1990.

62. Отчет об оперативном изменении запасов Олимпиадинского золоторудного месторождения с переводом забалансовых запасов в балансовые по состоянию на 01.01.2009 г. - Красноярск: ЗАО «Полюс», 2009.

63. Технико-экономическое обоснование освоения глубоких горизонтов Олимпиадинского золоторудного месторождения. Том 4.1. Технология и комплексная механизация открытых горных работ. — Красноярск: Полюс Проект,

2013.

64. Проект расширения Олимпиадинского ГОКа по переработке первичных руд до 8 млн. тонн в год. Техническое перевооружение добычного комплекса. — Красноярск: Полюс Проект, 2013.

65. Синьчковский В.Н. Технология открытых горных работ. Учебное пособие / В.Н. Синьчковский. - Красноярск: Изд. Красноярского университета, 1989.-376 с.

66. Андросов А.Д. Развитие технологии реконструкции глубоких карьеров Якутии А.Д. Андросов. - Новосибирск: Наука СИФ РАН, 1991. - 103 с.

67. Галкин В.А. Проектирование горных работ при формировании карьерного пространства зонами концентрации / В.А. Галкин, В.Н. Сидоренко, С.Е. Гавришев, Л.Н. Носов. - Магнитогорск: МГМИ, 1991. - 57 с.

68. Андросов А.Д. Технология разработки глубоких карьеров Якутии / А.Д. Андросов. - Новосибирск: Наука, 1996. -215 с.

69. Хохряков B.C. Проектирование карьеров / B.C. Хохряков. - М.: Недра, 1992.-383 с.

70. Анистратов Ю.И. Проектирование карьеров / Ю.И. Анистратов, К.Ю. Анистратов. - М.: Гемос Лимитед, 2003. - 168 с.

71. Анистратов Ю.И. Технология открытых горных работ / Ю.И. Анистратов, К.Ю. Анистратов. - М.: Горное дело, 2008. - 472 с.

72. Анистратов Ю.И. Технологические процессы открытых горных работ / Ю.И. Анистратов, К.Ю. Анистратов. - М.: Горное дело, 2008. - 448 с.

73. Анистратов К.Ю. Исследование показателей работы карьерных самосвалов для обоснования структуры парка и норм выработки автотранспорта / К.Ю. Анистратов, Л.В. Борщ-Компониец // Открытые горные работы в XXI веке: материалы международной научно-практической конференции, 4-7 октября 2011 г., Красноярск. - ООО НТЦ «Горное дело», 2011.

74. Кузнецов Д.В. Управление потребностью в карьерном транспорте при этапной разработке группы месторождений / Д.В. Кузнецов, Д.Г. Одаев, Д.Е. Малофеев // Проблемы карьерного транспорта: материалы XI международной научно-практической конференции в рамках IV Уральского горнопромышленного форума, 12-14 октября 2011 г., г. Екатеринбург. - Екатеринбург: АМБ, 2011. - С. 168-169.

75. Kosolapov A. Schedulling at push-back opencast mining exploitation of olmpiadinsky ore mining and processing enterprise's deposits / A. Kosolapov, D. Malofeev, D. Odayev, D. Kuznetsov // LAP Lambert Academic Publishing GmbH & Co, KG, Saarbrucken. - 2012. - P. 89 - 98.

76. Акишев A.H. Новые подходы к транспортированию горной массы с глубоких горизонтов алмазорудных карьеров / А.Н. Акишев, И.В. Зырянов, П.И. Тарасов и др. // Техгормет - 21 век: материалы международной научно-практической конференции «Карьерная техника для открытых горных работ,

новые разработки и эффективные решения», 10-11 ноября 2011 г., Санкт-Петербург.

77. Косолапов А.И. Обоснование скорости движения автосамосвалов для расчета их парка при календарном планировании / А.И. Косолапов, Д.Е. Малофеев, Д.В. Кузнецов и др. // Современные технологии освоения минеральных ресурсов, сб. материалов 9-й Международной науч.-техн. конф. -Красноярск: ИПК СФУ. - 2011. - С. 208 - 212.

78. Арсентьев А.И. Вскрытие и системы разработки карьеров: Сб. задач / А.И. Арсентьев. - СПб: Санкт-Петербургский государственный горный институт., 1999.-64 с.

79. Арсентьев А.И. Законы формирования рабочей зоны карьера / А.И. Арсентьев. - Л.: ЛГИ, 1986. - 34 с.

80. Арсентьев А.И. Определение производительности и границ карьеров / А.И. Арсентьев. - М.: Недра, 1970. - 320 с.

81. Линев В.П. Ширина рабочих площадок уступов и возможная скорость углубления горных работ / В.П Линев // Горный журнал. - 1978. - № 6. - С. 56 -65.

82. Линев В.П. Определение параметров рабочей зоны карьера с участками временно нерабочего борта / В.П. Линев // Горный журнал. - 1986. - №5. - С. 1517.