Анализ локализации качественных характеристик техногенного минерального сырья в отвалах карьера «Высотный» и «Мукуланский»

На Тырныаузском месторождении открытые горные работы и отвалообразование проводились без учета вариантов последующей отработки отвалов. Поэтому необходимо проведение предварительных исследований закономерностей локализации качественных характеристик технологических типов техногенного минерального сырья в результате сегрегации по крупности в процессе отвалообразования. На основании, которых необходимо выполнить разработку модели формирования качественных характеристик технологических типов техногенного минерального сырья в процессе отвалообразования.

Анализ динамики изменения по годам гранулометрической характеристики вскрышных пород по местам отвалообразования.

Открытые горные работы на Тырныаузском месторождении начались в 1970 г с локальной отработки «Слепой залежи» в местах выхода ее на дневную поверхность. Но в дальнейшем для добычи руд открытым способом необходимо было выполнение значительных объемов вскрыши. Применялась однобортовая система разработки, когда рабочие площадки и транспортные коммуникации располагались на единственном борту нагорного карьера. Высота борта карьера составляла более 1000 м. Объемы добычи напрямую зависят от скорости продвижения (опускания) горных работ. В стесненных условиях нагорного карьера, когда размеры карьера в плане меньше высоты борта карьера, трудно обеспечить высокие скорости продвижения (опускания) горных работ. Кроме того, положение осложняется наличием зоны сдвижения и обрушения в сторону очистных работ подземного рудника. Вскрытие рабочих горизонтов осуществлялось полутраншеями. В условиях разработки Тырныаузского месторождения рабочие горизонты располагаются на косогоре и через два-три имеют выход на внешний отвал.

Значительный и не реальный установленный план по вскрыше, а также отсутствие достаточных для расстановки горного оборудования свободных площадей на направлениях важных для вскрытия балансовых руд вызывали значительные отступления от плановых направлений развития горных работ. В 1976;1978 годы план по руде в основном выполнялся за счет руд попутной добычи. В тоже время значительные объемы попутно отрабатываемых некондиционных руд из-за отсутствия специальных мест складирования направлялись во внешние отвалы. В рамках настоящей работы необходимо изучить порядок, условия ведения горных работ, свойства отдельных типов пород, процессы отвалообразования для установления закономерностей, влияющих на формирование определенных техногенных типов пород и их локализацию в отвалах.

Отсутствие свободных площадей сдерживало организацию производительной работы на проектных направлениях развития фронта работ. Поэтому с целью выполнения общих плановых объемов по вскрыше упор делался на нижние горизонты, сложенные слабыми горными породами, экскавация которых проводилась в непосредственной близости от отвалов и без предварительного взрывного дробления. В таблице 1 представлена характеристика основных параметров карьера «Мукуланский» в первые годы работы. Из таблицы можно предположить, что в основании отвалов находятся довольно слабые породы.

Первые годы работы карьера в отработку попадал значительный удельный вес слабых пород. Это в основном биотитовые роговики с гор. 2540 м располагающихся на небольшом расстоянии от отвала.

В таблице 3 представлены параметры буровзрывных работ, характеризующие структурных и прочностные свойства массивов горных пород, определяющие свойства экскавируемой горной массы.

Таблица 3. Параметры буровзрывных работ, характеризующие структурные и прочностные свойства массивов горных пород, отрабатываемые на карьере «Мукуланский» в 1974 — 1978г

Как видно из таблицы 2 1978 год был с самыми тяжелыми условиями ведения горных работ, косвенно можно судить об отсутствии достаточного для производительной работы количества свободных площадей. На это указывает ряд факторов:

Минимальный за предыдущие годы объем отбойки (1.633 млн. м³) ;

Невозможность готовить и отбивать блоки достаточного объема (средний отбойки составлял 29.9 тыс. м3);

Максимальный за годы работы карьера объем экскавации пород без взрывной отбойки в абсолютном и процентном отношении (1.465 млн. м3- 47.2%).

Учитывая уникальность отвалов, схема их отсыпки совершенствовалась в процессе отработки месторождения. Так изначально согласно проекту института «Гипроникель» и рекомендациям института «ВНИМИ» при отработке высокогорного карьера «Мукуланский» Тырныаузского ВМК отсыпку вскрышных пород предусмотрено осуществлять в Большую Мукуланскую балку, прилегающую к юго-западному борту карьера, узкой полосой шириной до 35 м вдоль склона балки (параллельно тальвегу). С вводом в действие в 1977 г самостоятельного карьера «Высотный» появились сложности одновременной работы на отвалах карьеров, располагающихся в одной вертикальной плоскости. Для решения проблемы совместного отвалообразования двух карьеров институтом МГРИ предложена новая схема отсыпки отвалов включающая развитие отвального фронта перпендикулярно тальвегу балки виде передовой насыпи, устойчивость которой обеспечивается контрфорсным подпором.

На рис представлена схема отсыпки, с учетом сегрегации по крупности можно утверждать, что контрфорсный подпор представлен крупными фракциями.

Горные породы района ведения открытых горных работ можно разбить на три группы по влиянию их физико-механических свойств на эффективность горного производства:

• 1. Породы экскавируемые без предварительного рыхления взрывом.
• 2. Породы не экскавируемые без предварительного рыхления и дробимость которых не поддается регулированию.
• 3. Скальные породы, дробимость которых полностью поддается регулированию.

Горные породы второй группы характеризуются наличием зияющих или заполненных рыхлым материалом трещин, которые делят массив на обособленные друг от друга отдельности практически не поддающиеся дроблению при первичном взрывании, дроблению поддаются только те отдельности, которые находятся в непосредственной близости от заряда. В данном случае, когда расстояния между скважинными зарядами значительно больше размера отдельности массива, последний разваливается на естественные отдельности. Усиления дробления по данным породам при использовании скважин большого диаметра практически невозможно. Крупные отдельности в таких массивах дробятся только при вторичном дроблении. В породах второй группы в значительной мере снижается эффективность буровых работ, связанная с трудностью сохранения скважин от обрушения стенок Породы третьей группы характеризуются крупной блочностью, либо трещиноваты, но имеют сомкнутые трещины, иногда заполненные различными минеральными цементами. Породы третьей группы поддаются регулируемому дроблению.

Большое влияние на эффективность буровзрывных работ оказывает система разработки месторождения. Например, совмещение рабочих площадок и транспортных коммуникации вынуждает вести большой объем буровзрывных работ по диагональным наклонным съездам т. е. обуревать больше объемы пород мелкими скважинами, что ухудшает качество буровых и взрывных работ.