16.01.2021

Обзор методов разделения карьера на этапы


При разработке карьеров по этапам производится уточнение запасов, замена оборудования, расширение контуров и другие виды реконструкции. В результате реконструкции изменяются параметры карьеров и фактически осуществляется переход к новым этапам эксплуатации.

Сущность поэтапной разработки карьеров заключается в следующем. Карьер разделяется промежуточными контурами на последовательно разрабатываемые этапы — очереди, благодаря чему улучшается календарный график вскрышных работ и значительно повышается экономичность разработки всего месторождения. В ряде случаев выемку определенного объема пород в контуре карьера оказывается целесообразно перенести на более поздние периоды.

Отработка временно законсервированных объемов в бортах карьера начинается позже, чем это было бы необходимо при обычном порядке развития горных работ, и ведется параллельно с основными работами по добыче полезного ископаемого. В этот период создаются две рабочие зоны по глубине карьера, отличающиеся различной интенсивностью ведения горных работ, — основная зона горных работ и зона по расширению рабочих площадок на временно законсервированном борту карьера. Понижение горных работ при расширении временного борта должно быть достаточно интенсивным, чтобы обеспечить бесперебойную работу карьера по добыче полезного ископаемого и своевременное развитие горных работ в установленных конечных контурах карьера.

В технической литературе по вопросу разработки месторождений этапами именуются следующие мнения.

Академик Н.В. Мельников в работе указывает: «Возможность разработки месторождений отдельными этапами имеет принципиальное значение, так как уменьшает объем горно-капитальных работ, обеспечивает равномерное распределение объемов горных работ в каждом периоде и позволяет отнести выполнение необходимых объемов по вскрыше на наиболее благоприятные периоды существования предприятий на базе новой техники».

Член-корр. АН бывш. СССР В.В. Ржевский сформулировал основные принципы разработки месторождений по этапам следующим образом: «Для уменьшения объемов работ на первый период принято решение об организации карьеров первой очереди. С этой целью, установив конечные контуры карьера, горные работы первые 45—20 лет развиваются в пределах условно принятых промежуточных контуров с меньшим средним коэффициентом вскрыши. В последующем, когда годовые объемы вскрышных работ по карьеру первой очереди начинают уменьшаться, приступают к ведению горных работ до конечных контуров. За счет этого достигается нужная степень усреднения годовых объемов вскрышных работ, сокращаются сроки и стоимость строительства карьеров».

Профессор А.И. Арсентьев отмечает, что для повышения эффективности открытой разработки крупных месторождений целесообразно разбить всю работу карьера на несколько очередей (этапов). Контуры карьера первой очереди должны обеспечить переход горных работ в контуры карьера второй очереди. Отмечая, что разделение карьера на очереди связано с размером капитальных вложений и усреднением коэффициентов вскрыши, А.И. Арсентьев рассмотрел два случая:

1) когда для перехода карьера к следующему этапу разработки требуется только добавление основного горнотранспортного оборудования без дополнительных горно-капитальных работ;

2) когда переход к следующему этапу связан с реконструкцией карьера и производством дополнительных горно-капитальных работ.

А.И. Арсентьев и С.Я. Арсеньев рассмотрели схему разработки крупного месторождения по этапам как один из способов усреднения эксплуатационных коэффициентов вскрыши. Сущность предлагаемого метода заключается в том, что внутри карьера оставляется временный нерабочий борт с транспортными бермами. Когда объемы вскрышных работ в карьере начинают снижаться, приступают к расширению временного нерабочего борта до конечных контуров. Понижение горных работ при расширении этого борта должно быть интенсивным, чтобы обеспечить бесперебойную добычу руды и своевременный выход горных работ на конечные контуры карьера.

Профессор В.С. Хохряков на основании изучения динамики технико-экономических показателей карьеров рассмотрел основные вопросы технологии разработки месторождений этапами. Исходя из положений, что «...возрастающий график вскрышных работ является более экономичным, чем усредненный...» и что «...производительность карьера по добыче полезного ископаемого также должна быть, как правило, возрастающая непрерывно или ступенями», он сформулировал основные принципы рационального календарного плана вскрышных и добычных работ. Рациональный календарный план должен отвечать следующим условиям: 1) в любой период разработки (за исключением периода затухания) текущий коэффициент вскрыши должен быть минимальным и меньшим, чем в последующие периоды; 2) календарный график вскрыши и добычи должен быть ступенчатым, что характеризует этапность в развитии горных работ на карьере; 3) характер изменения графика внутри этапа определяется приближенно возрастающей прямой, а более точно — графиком степенной функции.

На основании разработанных признаков рационального календарного плана В.С. Хохряков сформулировал следующие основные положения, определяющие целесообразную схему разделения карьера на этапы:

1. Производственная мощность карьера по полезному ископаемому не должна уменьшаться в какие-либо периоды, в частности в момент перехода горных работ через промежуточный контур от одного этапа к другому.

2. Средние коэффициенты вскрыши на каждом этапе разработки, приведенные к одинаковому качеству товарной продукции, должны быть минимальными и меньшими, чем в последующем этапе.

3. Объемы вынимаемых вскрышных пород и текущие коэффициенты вскрыши на каждом последующем этапе должны быть, как правило, больше, чем в предыдущем (за исключением периода затухания).

При составлении технических проектов разработки крупных карьеров В.С. Хохряков рекомендует учитывать развитие техники и технологии и решать задачи не для всего срока службы, а для конкретных, сравнительно небольших по длительности периодов.

Для первого периода (10—12 лет) принимается выпускаемое конкретное апробированное практикой горнотранспортное оборудование, и соответственно этому оборудованию устанавливаются параметры системы разработки и способы вскрытия.

Для второго периода (10—12 лет) точность расчета снижается. В качестве средств механизации принимаются модели горнотранспортного оборудования, намеченные к выпуску, проходящие испытания и находящиеся в стадии проектирования. Основные технические данные этого оборудования принимаются ориентировочно на основе расчетов по удельным показателям путем сравнения с другими машинами. Технико-экономические показатели могут быть определены обычными расчетными методами и оценены по нормативным показателям с учетом темпов технического прогресса. Проектные решения и технико-экономические показатели второго периода разработки пересматриваются и уточняются в проекте реконструкции.

Для третьего и последующих периодов, находящихся за пределами 15—20-летнего срока от начала разработки, трудно принять с достаточной точностью какие-либо конкретные решения. Однако технический прогресс должен быть учтен, что может быть сделано на основе полученных закономерностей, определяющих динамику технико-экономических показателей. На основе этих экономических показателей определяются перспективные границы открытой разработки и обосновывается перспективная производственная мощность. Технико-экономические показатели и проектные решения третьего периода в будущем соответственно пересматриваются и уточняются в проектах реконструкций.

В.С. Хохряков и П.Т. Церенщиков установили, что эффективность разработки карьера по этапам зависит от объема и срока консервации вскрыши. Минимально допустимый срок консервации вскрышных пород, подлежащих последующей выемке, определяется из равенства приведенных затрат на вскрышные работы без выделения и с выделением этапов разработки в течение рассматриваемого периода с учетом удорожания вскрыши при возобновлении и развитии горных работ на временном борту.

В большинстве работ определение основных параметров этапов производится в условиях плоской задачи с использованием графических построений и геометрических расчетов. Обладая несомненными достоинствами — простотой решения и быстротой получения результатов, эти методы позволяют получить достоверные результаты только в частных, наиболее простых случаях.

В работе решена объемная задача определения рациональных параметров временного нерабочего борта на примере Кальмакырского карьера с использованием ЭВМ и с учетом основных влияющих факторов. Составленная математическая модель отражает частный случай этапной разработки, когда определенный объем вскрыши консервируется в торце карьера и не затрудняет ведение горных работ в основной рабочей зоне карьера.

Б.К. Оводенко и инженер С.С. Аршинов в работе решают с помощью ЭВМ объемную задачу планирования горных работ при этапной разработке месторождений при условии, что возобновление горных работ на временном нерабочем борту может быть осуществлено последовательно, начиная с верхних уступов.

Из приведенного краткого обзора видно, что разработка месторождений с разделением на этапы является целесообразной и эффективной. Для определения оптимальных параметров этапов необходимы глубокое исследование динамики горных работ в различных конкретных условиях и разработка научно обоснованной методики оценки экономических последствий консервации вскрыши с учетом фактора времени и показателей технического прогресса.





Яндекс.Метрика