Технологічне забезпечення виробничої потужності марганцевих кар’єрів при змінному попиті на рудну сировину
Запропонована технологічна схема, в якій розкривні уступи перерозподіляються по висоті у межах певної потужності розкриву при заданій продуктивності кар’єру, а верхній та нижче розташований уступи об’єднані та відробляються транспортно-відвальним способом, для чого у внутрішньому відвалі створюєть...
Збережено в:
| Дата: | 2009 |
|---|---|
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian |
| Опубліковано: |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України
2009
|
| Назва видання: | Геотехническая механика |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/33005 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Технологічне забезпечення виробничої потужності марганцевих кар’єрів при змінному попиті на рудну сировину / А.Ю. Череп // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2009. — Вип. 82. — Бібліогр.: 10 назв. — укр. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-33005 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-330052012-05-27T14:16:11Z Технологічне забезпечення виробничої потужності марганцевих кар’єрів при змінному попиті на рудну сировину Череп, А.Ю. Запропонована технологічна схема, в якій розкривні уступи перерозподіляються по висоті у межах певної потужності розкриву при заданій продуктивності кар’єру, а верхній та нижче розташований уступи об’єднані та відробляються транспортно-відвальним способом, для чого у внутрішньому відвалі створюється додаткова приймальна ємність. Набула подальшого розвитку методика розрахунку виробничої потужності кар’єру. Удосконалено метод вибору комплексів технологічного устаткування для слабкостійких обводнених порід, де враховується коефіцієнт запасу стійкості укосів внутрішнього відвалу. The technological flow chart in which stripping bench are redistributed on a height within the limits of certain power of overburden at the set productivity of quarry is offered. It is proposed to merge overhead and below located benches and work out them by transport-dump method, for what an additional receiving capacity is created in an internal dump. The computational procedure of quarry production capacity is obtained the further development. The method of choice of complexes of technological equipment for weak-steady and watered rocks is improved. The coefficient of slope stability margin of internal dump is considered in this method. 2009 Article Технологічне забезпечення виробничої потужності марганцевих кар’єрів при змінному попиті на рудну сировину / А.Ю. Череп // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2009. — Вип. 82. — Бібліогр.: 10 назв. — укр. http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/33005 622.271.326.004.68 uk Геотехническая механика Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Ukrainian |
| description |
Запропонована технологічна схема, в якій розкривні уступи перерозподіляються по
висоті у межах певної потужності розкриву при заданій продуктивності кар’єру, а верхній та нижче розташований уступи об’єднані та відробляються транспортно-відвальним способом, для чого у внутрішньому відвалі створюється додаткова приймальна ємність. Набула подальшого розвитку методика розрахунку виробничої потужності кар’єру. Удосконалено метод вибору комплексів технологічного устаткування для слабкостійких обводнених порід, де враховується коефіцієнт запасу стійкості укосів внутрішнього відвалу. |
| format |
Article |
| author |
Череп, А.Ю. |
| spellingShingle |
Череп, А.Ю. Технологічне забезпечення виробничої потужності марганцевих кар’єрів при змінному попиті на рудну сировину Геотехническая механика |
| author_facet |
Череп, А.Ю. |
| author_sort |
Череп, А.Ю. |
| title |
Технологічне забезпечення виробничої потужності марганцевих кар’єрів при змінному попиті на рудну сировину |
| title_short |
Технологічне забезпечення виробничої потужності марганцевих кар’єрів при змінному попиті на рудну сировину |
| title_full |
Технологічне забезпечення виробничої потужності марганцевих кар’єрів при змінному попиті на рудну сировину |
| title_fullStr |
Технологічне забезпечення виробничої потужності марганцевих кар’єрів при змінному попиті на рудну сировину |
| title_full_unstemmed |
Технологічне забезпечення виробничої потужності марганцевих кар’єрів при змінному попиті на рудну сировину |
| title_sort |
технологічне забезпечення виробничої потужності марганцевих кар’єрів при змінному попиті на рудну сировину |
| publisher |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України |
| publishDate |
2009 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/33005 |
| citation_txt |
Технологічне забезпечення виробничої потужності марганцевих кар’єрів при змінному попиті на рудну сировину / А.Ю. Череп // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2009. — Вип. 82. — Бібліогр.: 10 назв. — укр. |
| series |
Геотехническая механика |
| work_keys_str_mv |
AT čerepaû tehnologíčnezabezpečennâvirobničoípotužnostímargancevihkarêrívprizmínnomupopitínarudnusirovinu |
| first_indexed |
2025-07-03T13:29:04Z |
| last_indexed |
2025-07-03T13:29:04Z |
| _version_ |
1836632606717771776 |
| fulltext |
"Геотехническая механика"
УДК 622.271.326.004.68
А.Ю. Череп, к.т.н.
(Національний гірничий університет)
ТЕХНОЛОГІЧНЕ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ВИРОБНИЧОЇ ПОТУЖНОСТІ
МАРГАНЦЕВИХ КАР’ЄРІВ ПРИ ЗМІННОМУ ПОПИТІ
НА РУДНУ СИРОВИНУ
Запропонована технологічна схема, в якій розкривні уступи перерозподіляються по
висоті у межах певної потужності розкриву при заданій продуктивності кар’єру, а верхній
та нижче розташований уступи об’єднані та відробляються транспортно-відвальним спо-
собом, для чого у внутрішньому відвалі створюється додаткова приймальна ємність. Набу-
ла подальшого розвитку методика розрахунку виробничої потужності кар’єру. Удосконалено
метод вибору комплексів технологічного устаткування для слабкостійких обводнених
порід, де враховується коефіцієнт запасу стійкості укосів внутрішнього відвалу.
TECHNOLOGICAL PROVIDING OF PRODUCTION CAPACITY OF
MANGANESE QUARRIES AT VARIABLE DEMAND FOR ORE RAW
MATERIAL
The technological flow chart in which stripping bench are redistributed on a height within the
limits of certain power of overburden at the set productivity of quarry is offered. It is proposed to
merge overhead and below located benches and work out them by transport-dump method, for
what an additional receiving capacity is created in an internal dump. The computational proce-
dure of quarry production capacity is obtained the further development. The method of choice of
complexes of technological equipment for weak-steady and watered rocks is improved. The coef-
ficient of slope stability margin of internal dump is considered in this method.
Актуальність. Перехід вітчизняних гірничо-збагачувальних підприємств
на ринкові умови господарювання зумовив змінний попит на їх продукцію та
сильно ускладнив регулювання виробничої потужності кар’єрів з видобутку
рудної сировини. За період 1993-2008 рр. дисбаланс між пропозицією та по-
питом на товарну продукцію зумовив зниження обсягів її виробництва більш,
ніж у два рази (з 4020 до 1660 тис. т/рік). До того ж цей попит останнім часом
має змінний характер. Тому виникла необхідність в технологічних рішеннях,
які сприятимуть забезпеченню обсягів видобутку згідно з попитом на марган-
цеву руду, враховуючи його мінливість.
На технологічному рівні підтримання виробничої потужності кар’єрів мо-
жливе шляхом їх реконструкції, що передбачає зміну технологічної схеми
гірничих робіт та параметрів робочої зони відповідно до необхідних обсягів
розкривних і видобувних робіт. Дотепер вирішенню актуальних питань реко-
нструкції кар’єрів для підтримання їх потужності згідно з попитом на корисну
копалину при відпрацюванні горизонтальних родовищ в науковій літературі
не приділялось достатньої уваги.
Методичні підходи та терміни щодо реконструкції гірничого підприємства
обґрунтовані авторами роботи [1], в якій приведена необхідність реконструк-
ції з метою підтримання його потужності на основі розширення технічного
переозброєння. Проте не виконано досліджень у напрямі змінного попиту на
продукцію, що визначає актуальність цієї проблеми.
Выпуск № 82
Для розробки технологічних схем розкривних та відвальних робіт на
кар’єрах у зв’язку з реконструкцією необхідно визначити та обґрунтувати па-
раметри системи розробки розкривних та відвальних уступів. Так, науковця-
ми роботи [2] досліджений взаємозв’язок між параметрами робочої зони
кар’єру при безтранспортній системі розробки та обсягами додаткових екска-
ваторних робіт при створенні спеціальних відвальних ємностей шляхом мо-
делювання технологічних схем перевалювання розкриву.
С.І. Назаров, А.В. Яковлев, А.І. Печенкин [3] запропонували
реконструкцію відвалів шляхом збільшення висоти відвального ярусу, а та-
кож скорочення відстані транспортування і раціонального використання зе-
мельного відводу. Н.Н. Біляковим [4] розглянута необхідність реконструкції
розкриття робочих горизонтів кар'єру на основі зміни режиму гірничих робіт.
Досліджуючи конструкцію внутрішніх відвалів, Ю.В. Іванов [5] запропо-
нував нову ярусно-терасну конструкцію відвалу та спосіб відвалоутворення з
використанням драглайну ЭШ-10/70, що забезпечує високий резерв стійкості
(більше 1,2), а також збільшує ємність внутрішніх відвалів на 200-300 м
3
/п.м
унаслідок переекскавації частини обсягу порід.
Забезпечення виробничої потужності кар’єрів шляхом їх реконструкції,
тобто зміною технологічної схеми супроводжується оцінкою впливу гірничо-
геологічних факторів, таких як обводненість масиву гірничих виробок та фі-
зико-механічні властивості гірських порід родовища. Тому постає питання
щодо актуальності розробки технологічних схем відпрацювання розкривних
уступів у складних гідрогеологічних умовах з урахуванням заданого посуван-
ня фронту видобувних робіт. В.П. Шпортьком обґрунтована сукупність гео-
метричних параметрів технологічних схем для управління стійкістю укосів,
виявлені групи технологічних заходів, які дозволяють зменшити вироблений
простір кар'єру, скоротити площу порушених земель, зменшити обсяг гірни-
чокапітальних виробок [6]. П.С. Шпаковим, С.Г. Ожигіним,
Ф.К. Нізаметдіновим та іншими вченими розглядались питання стосовно фо-
рмування відвалів та бортів кар’єру для складно-структурних родовищ [7, 8].
Також було проведено розрахунок стійкості гірничих виробок і визначено їх
оптимальні параметри. А О.В. Максимовим і Г.І. Ткаченком проведено аналіз
стану стійкості багатоярусних зовнішніх відвалів та сформовано методичні
підходи до моделювання поверхонь сковзання [9].
Загалом, можна відзначити певні обмеження наведених досліджень: не-
достатньо обґрунтовані технологічні шляхи забезпечення виробничої
потужності кар’єрів в умовах змінного попиту; існуючі теоретичні розробки в
галузі відкритих гірничих робіт найбільш прийнятні для проектування нових
технологічних систем, але недостатні для вирішення питань щодо зменшення
чи регулювання виробничої потужності діючих кар’єрів; запропоновані мето-
ди підвищення стійкості внутрішніх відвалів та методики визначення окремих
параметрів відвалів і відвальних робіт недостатньо враховують особливості
формування фронту розкривних робіт в умовах необхідності гнучкого регу-
лювання обсягів видобутку руди; розробка проектів технологічної
"Геотехническая механика"
реконструкції кар’єрів повинна здійснюватися на підставі глибокого попе-
реднього аналізу перспектив економічного зростання підприємства; оцінка
проектів з реконструкції повинна мати взаємозв’язок з економічними показ-
никами, які будуть досягненні у разі впровадження проекту.
Постановка задачі. Згідно з результатами виконаних досліджень на Ор-
джонікідзевському гірничо-збагачувальному комбінаті (ОГЗК), виробнича
потужність комбінату за обсягами марганцевої продукції залежить від вироб-
ничих можливостей кар’єрів більш, як на 60%. Ці можливості пов’язані з гір-
ничотехнічними умовами гірничих робіт і передусім, із рівнем працездатності
гірничо-транспортного устаткування на кожному кар’єрі. Внаслідок зниження
продуктивності кар’єрів підвищується собівартість руди, а, отже, й концент-
рату, що впливає на його конкурентоспроможність. Тому умовою досягнення
економічної ефективності роботи кар’єрів є технологічне забезпечення їх ви-
робничої потужності згідно з попитом на рудну сировину.
Систематизовані фактори, які впливають на обсяги видобутку на марган-
цевих кар’єрах. За змістом способів забезпечення потужності гірничодобув-
ного підприємства, фактори розподілені на три групи: технологічні, організа-
ційні та економічні (табл. 1). Серед технологічних факторів найбільший
вплив здійснюють – спосіб розкриття родовища та система його розробки. У
свою чергу, параметри розкривної робочої зони обумовлені стійкістю укосів
розкривних та відвальних уступів. Ці фактори впливають на потужність
кар’єру по рудній масі, що визначається за виразом:
рфрр
ув
вф
ре Lт
К
П
П .
.
.
. , т/рік,
де Пе.р – експлуатаційна продуктивність кар’єру з видобувних робіт, т/рік;
Пф.р – посування фронту робіт розкривних уступів, м/рік; Кв.у – коефіцієнт, що
враховує технологічний зв'язок між розкривним і видобувним суміжними
уступами, частка од.; тр – потужність рудного пласта, м; γр – щільність рудної
маси, т/м
3
; Lф.р – довжина фронту робіт видобувного уступу, м.
Выпуск № 82
Таблиця 1 – Шляхи забезпечення виробничої потужності гірничодобувних підприємств
Технологічні Організаційні Економічні
1. Реконструкція системи роз-
робки родовища
2. Реконструкція способу
розкриття уступів
3. Формування параметрів
робочої зони
4. Технологічне забезпечення
стійкості розкривних уступів і
внутрішніх відвалів
5. Впровадження технології
видобування супутніх корис-
них копалин
6. Управління втратами й
якістю рудної сировини
1. Зміна режиму гірни-
чих робіт
2. Консервація кар'єру
або його виробничих
дільниць
3. Створення підготов-
лених, розкритих і го-
тових до виймання за-
пасів руди
4. Створення запасів
руди на кар’єрному
складі
5. Реконструкція та
заміна комплексів те-
хнологічного устатку-
вання
1. Зміна режиму роботи пер-
соналу
2. Управління елементами ви-
робничої собівартості руди
3. Управління рівнем засобів
виробництва
4. Управління чисельністю пе-
рсоналу кар’єру
5. Застосування систем цілес-
прямованого стимулювання
праці
6. Підготовка кадрів згідно з
реконструкцією технологіч-
ного комплексу гірничих ро-
біт
Метою статті є забезпечення виробничої потужності кар’єрів ОГЗК, яке
має базуватись на технологічних, організаційних та економічних рішеннях,
які підпорядковані ринковому попиту. Вагомий вплив на результати діяльно-
сті кар’єрів здійснюють організаційні та економічні важелі, але найбільш діє-
ві з них мають безпосередній зв’язок із технологією виймання руди. Тому ви-
рішення поставлених вище задач передбачає комплексний підхід до розробки
і впровадження нових технологічних рішень з удосконалення робочої зони
кар’єрів.
Результати. Встановлений вплив технологічних схем гірничих робіт на мар-
ганцевих кар’єрах на їх виробничу потужність, причому забезпеченість попиту
на рудну сировину визначена за допомогою коефіцієнтів збігу обсягів концен-
трату заскладованого та відвантаженого споживачам таким чином:
мвквкскмз nQQQK /)/)(( .... ; (1)
бвксквкбз nQQQK /)/)(( .... (2)
де Kз.м, Kз.б – коефіцієнти збігу обсягів виробництва і відвантаження марганцевого
концентрату відповідно для обсягів виробництва, які менше і більше обсягів
відвантаження; Qк.с, Qк.в – обсяги концентрату відповідно заскладованого і
відвантаженого споживачам; nм, nб – обсяг спостережень за названими показни-
ками.
Робота Орджонікідзевського ГЗК характеризується значними коливання-
ми обсягів виробництва концентрату та його реалізації. Місячні обсяги ви-
робництва змінюються від 63 до 193 тис. т, добові – від 1200 до 6000 т, а об-
сяги його відвантаження змінюються у більшому діапазоні (1200…8000
т/добу). Коефіцієнти збігу зазначених обсягів концентрату, визначені за вира-
зами (1) і (2), складають Kз.м=0,282, Kз.б=0,106 (за місячними обсягами) та
"Геотехническая механика"
Kз.м=0,77, Kз.б=0,36 (добовими). Значить, на складах збагачувальних фабрик
створюються значні запаси готової продукції, що підвищує їх собівартість.
Цей висновок вказує на необхідність розробки технологічних рішень
стабілізації обсягів видобутку марганцевої руди у відповідності до попиту.
Значною мірою потужність кар’єру обумовлена технологією формування
робочої зони, яку за способом переміщення розкривних порід у відвал можна
поділити на два типи: 1) відкрита зона – породи розміщують відразу у відвалі
без переекскавації. Це потребує устаткування зі збільшеними робочими роз-
мірами та обмежує висоту уступів, які розробляють за безтранспортною схе-
мою; 2) закрита зона – розкривні породи спочатку розміщують в зоні надруд-
ного уступу (в зоні видобувної заходки), а потім складують у відвал. Така зо-
на більш сприятлива для управління потужністю кар’єру. Вона забезпечує бі-
льшу висоту уступів, які відробляють за безтранспортною схемою, але приз-
водить до збільшення коефіцієнту переекскавації.
Для експлуатації марганцеворудного родовища, де розкривний масив роз-
робляють трьома уступами, запропонована реконструкція технологічної схе-
ми розкривних робіт, яка передбачає сумісну розробку верхнього й середньо-
го уступів одним об’єднаним уступом. Його розбивають на нижній і верхній
підуступи та відпрацьовують за транспортно-відвальною схемою. Верхній
підуступ відпрацьовує драглайн, який розміщує розкривні породи на укосі ниж-
нього підуступу, що відпрацьовує роторний екскаватор. Консольний
відвалоутворювач, розташований на передвідвалі, що створюють екскаватори-
драглайни, переміщує нижній підуступ у внутрішній відвал. Надрудний уступ
розкриву розробляють за безтранспортною схемою драглайнами. Вони працю-
ють незалежно один від одного, виймаючи породу спочатку по одній осі руху,
потім – по другій. Ці ж драглайни виймають рудний пласт і складують руду на
передвідвалі.
На марганцевих кар’єрах запропонована реконструкція передбачає ви-
ключення верхнього розкривного уступу, який сьогодні відпрацьовується за
дорогою транспортною схемою. У запропонованій схемі шляхом прямого пе-
ревалювання весь розкривний масив розміщують у внутрішньому відвалі.
Можливість забезпечення виробничої потужності кар’єру при коливаннях
попиту на рудну сировину є однією з основних переваг цієї схеми. Шляхом
перерозподілу висоти розкривних уступів у межах розкривного масиву забез-
печується необхідне посування фронту видобувних робіт, а, отже, і необхідна
продуктивність кар’єру.
Запропонована технологічна схема об’єднання розкривних уступів
пов’язана з переходом на закритий тип робочої зони кар’єру. При розробці
уступів з прямою (поперечною) перевалкою порід у внутрішній відвал
стійкість укосів відвальних уступів забезпечується додатковою
переекскавацією. Загалом, для вказаної технології результуючий кут укосу
відвалу βрез.0 залежно від параметрів системи розробки та робочих розмірів
устаткування, яке використовується, може бути розрахований за виразом:
Выпуск № 82
21
0.
25,0
дднвк
рнс
рез
RRAOahctgctgHBR
АtgКHH
arctg
,
де Hс – висота уступу, який розробляє транспортно-відвальний комплекс, м; Hн –
висота надрудного розкривного уступу, м; Rвк – максимальний радіус розванта-
ження консольного відвалоутворювача, м; h – висота рудного уступу, м; γ – ре-
зультуючий кут укосу робочого борту кар’єру, град.; ΔО – зміна відстані між
осями пересування роторного екскаватора та відвалоутворювача, м; Rд1, Rд2 –
відповідно радіуси розвантаження першого та другого драглайнів (за віссю руху)
при переекскавації порід на відвалі, м; А – ширина розкривної заходки, м; Кр –
коефіцієнт розрихлення.
Відповідно до розподілу робочої зони кар’єру визначені параметри
безтранспортної та комбінованої систем розробки горизонтального родовища,
а також встановлений їх вплив на виробничу потужність кар’єру. Це склало
теоретичну основу розробки нових чи реконструкції діючих технологічних
схем розкривних та видобувних робіт на марганцевих кар’єрах. Головними
вимогами до розробки цих схем було прийнято забезпечення виробничої
потужності кар’єру на базі наявного технологічного устаткування.
Використання технологічної схеми, що рекомендується, обмежене умовою
забезпечення стійкості внутрішнього відвалу. Ця умова виконується при
створенні додаткової приймальної ємності у внутрішньому відвалі, яка
дозволяє розмістити в ньому збільшений обсяг розкривних порід, що надхо-
дить з верхнього підуступу. На рис. 1 наведений ярус відвалу, який
створюється за транспортно-відвальною схемою розробки об’єднаного роз-
кривного уступу. В цій схемі додаткова ємність слугує не тільки для складу-
вання розкривних порід верхнього підуступу, але й для формування більш
стійкого результуючого кута укосу відвалу β'рез. Отже, така реконструкція
дозволяє регулювати як виробничу потужність кар’єру, так й результуючий
кут укосу відвалу.
Для запропонованої технологічної схеми обґрунтовані параметри
внутрішнього відвалу. Глибина додаткової ємності hпн визначається, виходячи з
умови рівності обсягів розкривних порід, що переекскавуються з верхнього
підуступу з початку на укіс нижнього підуступу S2, а потім роторним екскавато-
ром за допомогою консольного відвалоутворювача у внутрішній відвал Sп
(рис. 1) за виразом:
)/( 00. ctgctgАКНh резрвпн , м
де Hв –висота верхнього підуступу; β0 – кут укосу верхнього ярусу відвалу.
Коефіцієнт переекскавації порід у запропонованій схемі Кп дорівнює сумі:
Кп=Кпв+Кпо=(S2+Sп1)/A(Hс+Hв)Кр,
"Геотехническая механика"
де Кпв – коефіцієнт переекскавації при відробці розкривного уступу висотою
(Hс+Hв); Кпо – коефіцієнт переекскавації при створенні додаткової приймаль-
ної ємності на внутрішньому відвалі.
а)
б)
а – перша заходка (початок реконструкції); б – друга заходка
Рис. 1 – Технологічна схема формування додаткової приймальної ємності
на внутрішньому відвалі
Встановлено, що збільшення висоти верхнього підуступу Hв обмежене пе-
реекскавацією розкривних порід драглайном, який розташований на відвалі. Для
екскаваторів типу ЭШ-15/90 (ЭШ-20/90) з однократною переекскавацією висота
підуступу Hв не може перевищувати 22 м. Коефіцієнт переекскавації зі збіль-
шенням висоти Hв зростає. Сумарна його величина сягає 1,25 (для Hв=30 м). Та-
ке зростання відбувається, в основному, за рахунок переекскавації розкриву
на відвальній стороні.
Отже, запропонована технологічна схема комбінованої розробки
об’єднаного уступу базується на створенні додаткової приймальної ємності
на внутрішньому відвалі, що дозволяє визначити параметри цієї схеми, на ос-
нові яких приймаються рішення про раціональний розподіл розкривного ма-
сиву за висотою уступів та організацією роботи розкривного устаткування.
Реконструкція діючих чи розробка нових технологічних схем експлуатації
родовища пов’язані з вибором раціонального технологічного комплексу гір-
ничих робіт, який включає комплекс устаткування, технологічні схеми, за
якими вони працюють (спосіб розкриття та система розробки родовища), і,
безпосередньо, виробничі процеси гірничих робіт. Виробнича потужність
кар’єру обумовлена саме технологічним комплексом. Тому на кар’єрі треба
створювати технологічні комплекси гірничих робіт, які будуть забезпечувати
Выпуск № 82
його задану потужність з найменшими витратами.
Взаємозв’язок між комплексами устаткування, які відпрацьовують суміжні
уступи, призводить до певних втрат часу. Таку взаємозалежність запропоновано
називати жорсткістю технологічного комплексу гірничих робіт. Експлуатаційна
продуктивність цього комплексу визначається з урахуванням втрат робочого ча-
су комплексів устаткування внаслідок взаємозв’язку суміжних уступів за вира-
зом:
m
j
vj
K
n
i
iеQктеQ
11
. ,
де Kvj – ступінь взаємозалежності комплексів устаткування, Кvi=Трі/Тр(і-1), Трі,
Тр(і-1) – термін відробки відповідно вище та нижче розташованих уступів; Qеі –
експлуатаційна продуктивність комплексу на і-му уступі; j – порядковий номер
уступу, рахуючи зверху вниз, на якому розташований комплекс устаткування,
що розглядається; m – кількість уступів вище розташованих комплексів устатку-
вання.
Визначена експлуатаційна продуктивність технологічного комплексу гір-
ничих робіт Qт.к для різних технологічних схем в умовах Чкаловського
кар’єру №2. При цьому розглянуті три варіанти відпрацювання об’єднаного
уступу, залежно від співвідношення висот верхнього та нижнього підуступів.
Якщо висоти верхнього Нв та нижнього Нн підуступів об’єднаного уступу
мають співвідношення
32
18
н
в
Н
Н (варіант 1 запропонованої схеми), то величи-
на продуктивності Qт.к складає 20,2 млн. м
3
/рік (70% від Qт.к діючої схеми),
при
35
15
н
в
Н
Н продуктивність Qт.к=15,57 млн. м
3
/рік (54%), а за варіантом 3 –
Qт.к=10,07 млн.м
3
/рік (34,5%). Тобто, згідно з попитом на марганцеву руду
можна регулювати виробничу потужність кар’єру шляхом зміни співвідно-
шення висот уступів по розкривним породам.
Враховуючи те, що марганцеві кар’єри оксидної руди із сприятливими
умовами експлуатації родовища допрацьовують запаси, виробнича потуж-
ність Орджонікідзевського ГЗК буде підтримуватися за рахунок видобування
карбонатної руди на кар’єрах, що мають несприятливі гідрогеологічні умови.
Серед цих кар’єрів перспективним за своїми балансовими запасами є Покров-
ський кар’єр, який має сильний водопритік у робочу зону. Розроблена техно-
логія ефективного осушення розкривних порід шляхом їх поблокового вий-
мання, для чого в кожному блоці створюється система дренажних траншей,
які погашаються у вибої під час відпрацювання уступу. Торцеві борти кар’єру
привантажують призмами опору, а розкривні породи розміщують по площі від-
вальної заходки. Вказана технологічна схема передбачає формування забою з
похилою траншеєю, яка перекриває притік води у видобувну зону (рис. 2.).
Відмінність такої схеми формування забою від відомих полягає в цільовому
"Геотехническая механика"
призначенні, просторовому положенні, площинах висушування, часі висушу-
вання та технології розробки порід. Недоліком запропонованої технології є
збільшений коефіцієнт переекскавації (Кп≈0,4). В той же час вона забезпечує
краще висушування розкривних порід у вибої, а значить, більшу стійкість бортів
кар’єру і відвалу.
Рис. 2 – Технологічна схема розробки розкривних порід, що сильно обводнені,
зі створенням похилої дренажної траншеї
Паралельно розкриттю водоносних горизонтів у забої формують систему
дренажних траншей, створюють протизсувний заслін і частково висушують
породи до їх перевалювання у внутрішній відвал. Висушування розкривних
порід забезпечується за рахунок проведення в підошві уступу на ширину за-
ходки торцевої, а в її контурах (по довжині) похилої дренажних траншей. Ці
траншеї з’єднують з основною дренажною системою, яка створена в підошві
розкривного уступу. По довжині заходки остається цілик висушених розкри-
вних порід у виді трикутної призми, що охороняє робочу зону від раптового
обвалення внутрішнього відвалу (протизсувний заслін).
При більшій площі висушування розкривні породи зневоднюються швид-
ше, стають сухішими під час їх виймання та перевалки у відвал, внаслідок чо-
го його стійкість підвищується. В порівнянні з проектною схемою запропоно-
вана дозволяє підвищити коефіцієнт запасу стійкості внутрішнього відвалу на
14...32%, а його результуючий кут – на 1...2°. Зменшуються також втрати си-
рої руди та її засмічення відповідно на 20 і 47%, знижується експлуатаційний
коефіцієнт розкриву на 0,1 м
3
/т.
Кожна технологічна схема розкривних робіт забезпечує певну виробничу по-
тужність, що пов’язана з коефіцієнтом переекскавації розкриву та заданим кое-
фіцієнтом запасу стійкості укосів η бортів кар’єру. Для встановлення взає-
мозв’язку між цими коефіцієнтами розглянуто технологічні схеми розробки ро-
зкривних уступів на марганцевому кар’єрі, що запропоновані інститутами
«НДІКМА» (2 схеми), «Південдіпроруда» (1 схема), ДГІ (2 схеми) та НГУ за
участю автора (3 схеми). Для перелічених схем між величиною η і коефіцієнтом
переекскавації Кп існує кореляційний зв'язок: при валовому складуванні розкри-
Выпуск № 82
вних порід – 02,065,1018,14
2
пп КК , а при селективному –
42,043,765,8
2
пп КК . Виходячи з дисперсії цього зв’язку, коефіцієнт за-
пасу стійкості відвалу при розробці обводнених слабкостійких порід визнача-
ється коефіцієнтом переекскавації лише на 30...40%. Це пояснюється тим, що
запас стійкості забезпечується також порядком складування розкривних порід
у відвалі, інтенсивністю осушення вибою й організацією роботи драглайна в
розкривній та відвальній зонах.
Визначено, що для кожної системи розробки розкривних уступів виникає
необхідність в переекскавації частини обсягу розкривних порід. Це призводе до
збільшення середньоексплуатаційного коефіцієнту розкриву (за рахунок
збільшення коефіцієнта переекскавації Кп). Цей коефіцієнт Кв.т автор статті
виділяє як технологічний, оскільки його величина залежить від технологічної
схеми розкривних та відвальних робіт. Величина коефіцієнту Кв.т визначається за
формулою:
рвКрh
нКнпКнНсКспКсНвсКопКвсНвКвсНвН
твК
.
).1().1(.).1(.).(
.
, м
3
/т,
де Нв, Нс, Нн – висота відповідно передового, основного та надрудного уступів, м;
Нс.в – висота верхнього підуступу, м; Кв, Кс, Кн – коефіцієнти збільшення довжи-
ни фронту розкривних робіт на вказаних уступах відносно довжини фронту робіт
на видобувному уступі, частка од.; Кп.с, Кп.н – коефіцієнти переекскавації роз-
кривних порід при розробленні виділених уступів, частка од.; γр – щільність ру-
ди, т/м
3
; h – потужність рудного пласта, м; Кв.р – коефіцієнт витягнення рудної
сировини з надр, частка од.; Кс.в – коефіцієнт подовження фронту гірничих робіт
на верхньому підуступі; Кп.о – коефіцієнт переекскавації розкривних порід на
внутрішньому відвалі.
Кожна система розробки на тому чи іншому уступі може викликати не
тільки різні коефіцієнти переекскавації, але й різну собівартість розкривних
робіт. З урахуванням питомих витрат на розробку розкривних порід (грн./м
3
),
відповідно на передовому Вв, основному Вс і надрудному Вн уступах,
ефективність технологічного комплексу запропоновано оцінювати за допомо-
гою економічного коефіцієнту розкриву Кв.е:
рвКрh
нВнКнпКнНсВсКспКсНвсВвсКопКвсНвВвКвсНвН
евК
.
).1().1(..).1(.).(
.
, грн./т,
де Вс.в – витрати на розробку підуступу Нс.в, грн/м
3
Визначена доцільність реконструкції технологічних схем розкривних
робіт на Чкаловському кар’єрі №2 за допомогою економічного коефіцієнта
розкриву. Розрахунок показав, що при собівартості виймання 1 м
3
розкривних
порід роторним комплексом на передовому уступі Св=1,5...2,0 грн./м
3
рекон-
"Геотехническая механика"
струювати технологічну схему недоцільно, тобто об’єднувати передовий та
основний уступи не слід. При Св>2,0 грн./м
3
така реконструкція доцільна, що
підтверджується економічним коефіцієнтом розкриву.
Розроблені методичні положення та алгоритм вибору найбільш
ефективної технологічної схеми реконструкції марганцевих кар’єрів, якщо
з’являється необхідність у зміні їх виробничої потужності.
На Чкаловському кар’єрі №2 запропоноване об’єднання передового та се-
реднього розкривних уступів. Розкривні породи об’єднаного уступу будуть
переміщуватися у внутрішній відвал за транспортно-відвальною схемою.
Загальні витрати на розкривні роботи за цією схемою згідно з розрахунком
складають 8644 тис. грн. на рік, за діючою схемою – 14059 тис. грн. на рік,
тобто річні витрати можуть бути знижені на 5415 тис. грн., а загальні
капітальні вкладення на реконструкцію окупаються за 2,3 роки.
З метою відпрацювання запасів руди, що залишились на Богданівській
ділянці Запорізького кар’єру, як способу підтримання потужності
Орджонікідзевського ГЗК запропоновані технологічні схеми
гірничопідготовчих робіт шляхом поблокового видобування руди. Ці схеми
передбачають використання крокуючих екскаваторів ЭШ-15/90 замість ЭШ-
20/72, що дозволяє значно зменшити коефіцієнт переекскавації (з 0,74 до
0,2...0,5 м
3
/м
3
), а також результуючий кут укосу внутрішнього відвалу (з
17...20
0
до 14...16
0
). За розрахунком, економія експлуатаційних витрат при
відпрацюванні блоків «Північ» та «Північ-Центр» складає 4,06…4,44
млн. грн.
Висновки. Для прогнозування обсягів видобутку марганцевої сировини при
застосуванні певних технологічних схем гірничих робіт запропоновано
здійснювати за коефіцієнтами, що дорівнюють співвідношенню обсягів концен-
трату заскладованого та відвантаженого споживачеві за певний період часу.
Запропонована реконструкція технологічної схеми розкривних робіт на
кар’єрі Чкаловський-2 Орджонікідзевського ГЗК, де виключається зовнішнє
відвалоутворення. Експлуатаційну продуктивність комплексу устаткування
запропоновано виконувати з урахуванням взаємозалежності між суміжними
уступами за допомогою коефіцієнта жорсткості технологічної схеми.
Виробнича потужність кар’єру у складних гідрогеологічних умовах
відпрацювання марганцевого родовища забезпечується технологією шляхом
поблокового виймання розкривних порід та формування у вибої похилої
дренажної траншеї (коефіцієнт запасу стійкості внутрішнього відвалу
підвищується на 14...32%, його результуючий кут – на 1...2°).
Доцільність реконструкції технологічних схем на діючих кар’єрах, запро-
поновано визначати за технологічним й економічним коефіцієнтами розкри-
ву. Запропонована ускладнена безтранспортна схема розробки Богданівської
ділянки Запорізького кар’єру, яка при змінному попиті на рудну сировину
підтримує необхідну виробничу потужність гірничо-збагачувального
комбінату. Економія експлуатаційних витрат при відпрацюванні блоків
«Північ» та «Північ-Центр» за цією схемою складає 4,06…4,44 млн. грн.
Выпуск № 82
СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ
1. Задорожний А.М., Козариз В.Я., Кононенко В.В. Проблемы реконструкции шахт Кривбасса // Науко-
вий вісник Національної гірничої академії України. – 2002. – №1. – С. 7-10.
2. Панишев С.В., Осипова Н.Ф. Исследование влияния параметров рабочей зоны карьера на объемы экс-
каваторных работ при внутреннем отвалообразовании с созданием специальных отвальных емкостей // Гор-
ный информационно-аналитический бюллетень. – 2007. – №4. – С. 344-349.
3. Назаров С.И., Яковлев А.В., Печенкин А.И. Увеличение вместимости отвалов при их реконструкции //
Развитие и реконструкция горнорудного производства на карьерах: Сб. науч. тр. – Свердловск: ИГД МЧМ
СССР, 1984. – №76. – С. 47-51.
4. Беляков Н.Н. Изменение режима горных работ для обеспечения вскрытия рабочих горизонтов // Раз-
работка и обогащение рудных и нерудных месторождений при их комплексном освоении. – М.: Ротапринт
ИПКОН АН СССР, 1987. – С. 16-18.
5. Иванов Ю.В. Конструкция внутренних отвалов при отработке Березовского буроугольного месторож-
дения // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 1998. – №6. – С. 75.
6. Шпортько В.П. Управление устойчивостью откосов бортов вскрыши и внутренних отвалов на мар-
ганцевых карьерах // Науковий вісник Національної гірничої академії України. – 2001. – №2. – С. 21-23.
7. Шпаков П.С., Низаметдинов Ф.К., Ожигин С.Г., Ожигина С.Б., Шпакова А.П. Формирование отвалов
внутри карьерного поля и конструирование устойчивых бортов карьеров при доработке месторождения //
Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2005. – №8. – С. 68-71.
8. Шпаков П.С., Ожигин С.Г., Ожигина С.Б, Шпакова А.П. Расчет и конструирование откосов бортов
карьеров для сложноструктурных месторождений // Горный информационно-аналитический бюллетень. –
2005. – №5. – С. 63-66.
9. Максимов О.В., Ткаченко Г.І. Моделювання поверхонь сковзання для оцінки стану стійкості багатоя-
русних зовнішніх відвалів // Вісник Криворізького технічного університету. – 2005. – Вип. 8. – С. 7-11.
10. Череп А.Ю. Технологічне забезпечення виробничої потужності марганцевих кар'єрів при змінному
попиті на рудну сировину: дис... канд. техн. наук: 05.15.03 / Національний гірничий ун-т. — Д., 2008. — 19 с.
Рекомендовано до публікації д.т.н. В.І. Прокопенком 21.08.09
|