Разработка месторождения алмазов

буровзрывной геологический месторождение алмазоносность

По окончании 4-го курса я проходил преддипломную практику в составе подрядной организации ООО «НМК» (независимая маркшейдерская компания) в Горно-металлургической компании ОАО «ГМК «Норильский никель» с 2 июля по 13 октября 2014 года, в должности техника-маркшейдера.

Целью данной практики является: закрепление теоретических знаний, полученных в процессе обучения в университете; получение производственных навыков по специальности; ознакомление с организацией маркшейдерской службы и основными видами маркшейдерских работ, выполняемых на горном предприятии; изучение организации горного производства и маркшейдерской службы на предприятии, технико-экономических показателей работы предприятия, а также вопросов техники безопасности горных и маркшейдерских работ; сбор материалов для дипломного проектирования.

1. Общие сведения о районе работ, месторождении алмазов и АК «Алроса»

Акционерная компания «АЛРОСА» создана на базе производственно-научного объединения «Якуталмаз» с 1 января 1993 года. Как предприятие существует с 1957 года.

АК «АЛРОСА» является закрытым акционерным обществом и строит свою деятельность в соответствии с законодательством Российской Федерации на принципах хозяйственной самостоятельности в пределах, предусмотренных уставом Акционерной Компании, а так же лицензиями на регламентированные виды деятельности.

Для осуществления деятельности по производству маркшейдерских работ при пользовании недрами АК «АЛРОСА» имеет необходимую нормативную, методическую, производственно-техническую базу и квалифицированный персонал.

Акционерная компания «АЛРОСА» обладает необходимыми финансовыми возможностями для осуществления соответствующих лицензируемых видов деятельности производства маркшейдерских работ.

Компания зарегистрирована в установленном порядке в налоговой инспекции и имеет свой расчетный счет в банке.

Горнодобывающие предприятия в Компании представлены:

· Удачнинский ГОК — карьер «Удачный», карьер «Зарница», фабрика № 12;

· Айхальский ГОК — карьеры «Юбилейный», «Комсомольский», рудник «Айхал», фабрика № 8, фабрика № 14;

· Мирнинский ГОК — карьеры «Мир», рудник «Интернациональный», россыпные месторождения «Водораздельные галечники», «Иреляхская россыпь», «Лог Горелый», «Горный», «Левобережная»; фабрика № 3, драги № 201, № 202, № 203;

· Нюрбинский ГОК — карьер «Нюрбинский», фабрики № 15, № 16.

Ведется строительство подземного рудника на месторождениях тр. «Мир», тр. «Айхал», тр. «Удачная».

2. Краткая геологическая характеристика района месторождения

2.1 Общие сведения о районе месторождения

Кимберлитовая трубка «Юбилейная», открытая в 1975 г. Амакинской геологоразведочной экспедицией, относится к числу наиболее крупных коренных месторождений алмазов, как в Якутии, так и за рубежом.

Месторождение находится в верховьях р. Мархи в пределах Алакит-Мархинского кимберлитового поля, расположенного в юго-западной части Далдыно-Алакитского алмазоносного района (рисунок 1.1).

В административном отношении территория относится к Мирнинскому улусу (району) Республики Саха (Якутия) с районным центром в г. Мирном.

Орографически район принадлежит северной части Средне-Сибирского плоскогорья и представляет собой слабо расчлененное полого-увалистое трапповое плато с абсолютными отметками от 600 до 700 м.

Речная сеть района месторождения относится к бассейну р. Вилюй. Наиболее крупными водотоками являются р. Марха и ее левый приток р. Сохсолох-Мархинский с многочисленными мелкими притоками. Широко распространены озера термокарстового и суффозионно-коррозионного происхождения, достигающие размеров 1,2−2,5 км в поперечнике и имеющие глубину до 2−3 м. Реки мелководны, с непостоянным режимом. В весенний паводок подъем уровня воды достигает 3−4 м, в зимний период реки, как правило, перемерзают. Вскрытие рек ото льда происходит в период с 20 мая до 10 июня; ледостав наступает в конце сентября — первой половине октября.

Климат района резкоконтинентальный с продолжительным зимним периодом и коротким умеренно теплым, иногда жарким летом. Абсолютный максимум температур (+35°С) фиксируется в июле, абсолютный минимум (-65°С) — в январе. Среднегодовая температура минус 11 °C.

Снежный покров в районе держится в течение 7 месяцев (октябрь — апрель); толщина его на водораздельных участках достигает 0,7−1,0 м, в естественных понижениях рельефа и под уступами траппового плато — до 2−3 м. Безморозный период составляет в среднем 38−48 дней. Количество выпадающих годовых осадков достигает 350−400 мм, при этом максимум их приходится на летний период.

Район месторождения находится в зоне многолетнемерзлых пород, глубина сезонной оттайки варьирует от 0,2−0,4 до 2−3 м.

Почвы в районе подзолистые, торфяно-болотистые. Почвенный слой незначителен (до 0,1−0,3 м) и перекрывает илисто-льдистые отложения мощностью до 2,0 м. Растительный покров характеризуется развитием редкостойной тайги, в которой основной лесообразующей породой является даурская лиственница, выборочно пригодная для строительства временных зданий и сооружений. Изредка наблюдается тонкоствольная ель, широко распространена кустарниковая поросль карликовой березы и ягодника.

2.2 Особенности геологического строения трубки

Кимберлитовая трубка «Юбилейная» находится на юго-западной окраине Анабарской антеклизы в зоне сочленения с Тунгусской синеклизой в области развития нижнепалеозойских карбонатных пород, перекрытых на значительной части верхнепалеозойскими терригенными отложениями, интрудированными и бронированными нижнетриасовыми породами трапповой формации.

Стратиграфический разрез района месторождения установлен по данным бурения многочисленных поисковых, разведочных, структурных, гидрогеологических и параметрических скважин, пробуренных вблизи трубок «Юбилейная» и «Айхал».

Магматизм района характеризуется проявлением изверженных пород, представленных трубочными, реже даечными и жильными телами кимберлитов среднепалеозойского возраста и широко развитыми эффузивными и интрузивными породами трапповой формации пермо-триасового возраста.

Кимберлитовые трубки имеют размеры от первых десятков до нескольких сотен метров в поперечнике. Трубка «Юбилейная» является крупнейшей в Якутской алмазоносной провинции — площадь ее поверхности составляет 55,95 га. Форма трубок в плане изометричная или удлиненно-овальная. Выполнены они в основном кимберлитовыми брекчиями, преимущественно автолитовыми, и порфировыми кимберлитами.

Эффузивные траппы представлены покровами бальзатов и долерито-бальзатов мощностью от 10−20 до 100−200 м. Интрузивные траппы проявляются в виде даек и силлов, сложенных долеритами нормального ряда, мощность которых изменяется от первых десятков метров до 100 м и более.

В тектоническом отношении район расположен в области сопряжения двух крупных платформенных структур — Анабарской антеклизы и Тунгусской синеклизы, что определяет общее погружение горных пород в юго-западном направлении.

Кимберлитовая трубка «Юбилейная» размещается на участке пересечения Айхальского разлома северо-западного простирания с предполагаемым Северо-восточным разломом.

В геоморфологическом отношении район трубки «Юбилейная» представляет собой структурно-денудационное плато, расчлененное речными долинами и является частью древней денудационной поверхности, заложившейся еще в мезозое.

Современный рельеф имеет определенную связь с древними глубинными структурами, но основные его черты сформировались под влиянием неотектонических движений в условиях эрозии и денудации в обстановке многолетней мерзлоты.

Полезные ископаемые района представлены, главным образом, алмазами. В настоящее время в Далдыно-Алакитском алмазоносном районе разрабатываются: в Алакит-Мархинском кимберлитовом поле трубки «Юбилейная», «Айхал» и «Комсомольская», в Далдынском поле — трубки «Удачная» и «Зарница». Резервным месторождением в первом поле является трубка «Краснопресненская», во втором — трубка «Дальная».

Из других полезных ископаемых района, запасы которых утверждены в ГКЗ, следует отметить: бурые угли (1 529 тыс. т); долериты для производства щебня, как наполнителя (1 725 тыс. м³); природные песчано-гравийные смеси для заполнения в бетон и приготовления штукатурных и кладочных растворов (4 324 тыс. м³); песчано-гравийные смеси и пески в качестве заполнителя и вяжущего в силикатные бетоны (6 602 тыс. м³) и известняки для строительной извести (1 860 тыс. м³).

В качестве ювелирного сырья могут быть использованы некоторые минералы кимберлитов: оливин (хризолит), чистые нетрещиноватые зерна пиропа и циркона (размером крупнее 4 мм). Сами кимберлиты (плотные, невыветрелые разности) некоторых трубок применимы в виде поделочных камней.

Месторождение трубки «Юбилейная», помимо собственно диатремы, включает в себя близрасположенное кимберлитовое тело «Отторженец».

Сама трубка «Юбилейная» залегает вертикально в толще нижнепалеозойских карбонатных пород и перекрывается верхнепалеозойскими терригенными образованиями, интрудированными и бронированными нижнемезозойскими траппами (рисунок 1).

Кимберлитовое тело «Отторженец» залегает субгоризонтально в разрезе перекрывающих пород на ее северо-западном фланге. Оно входит в контур карьера «Юбилейный» и характеризуется промышленной алмазоносностью.

Геологической границей рудных тел служат вмещающие и перекрывающие их горные породы.

Ниже приводится краткая характеристика прорванных кимберлитами и перекрывающих их пород, морфология рудных тел, условия формирования и внутреннее строение месторождения.

Перекрывающие породы

Трубка «Юбилейная» полностью перекрыта терригенными образованиями каменноугольно-пермского возраста и туфогенными породами верхней перми — нижнего триаса, тиражированными маломощными полого-секущими телами долеритов.

Каменноугольно-пермские терригенные отложения представлены разнообразно переслаивающимися углистыми и песчанистыми алевролитами, кварц-полевошпатовыми и полимиктовыми песчаниками с линзами и прослоями бурых углей (мощностью до 3,5 м) и мелко-галечных конгломератов. Залегание их в целом субгоризонтальное. В зонах внедрения пластовых интрузий долеритов они интенсивно смяты и раздроблены, а отдельные блоки смещены в горизонтальном и вертикальном направлениях.

Пермо-триасовые туфогенные образования (туфы, туфопесчаники, туфоалевролиты) залегают в верхних частях разреза терригенной толщи.

Терригенные и туфогенные породы интрудированы маломощным (от 1−3 до 35 м) полого-секущим силлом долеритов, который в восточной части месторождения залегает непосредственно на поверхности кимберлитового тела, а в западной — выходит на дневную поверхность, прорывая терригенную толщу.

Вмещающие породы

Трубка «Юбилейная» прорывает нижнепалеозойские отложения, представленные карбонатными и терригенно-карбонатными породами кембрия, ордовика и силура. Терригенно-карбонатная толща сложена преимущественно доломитами и известняками, в меньшей степени — известковистыми песчаниками, аргиллитами, алевролитами, мергелями, известковистыми конгломератами. Для пород верхнего кембрия и ордовика характерны: пористость, кавернозность, развитие битума и гипса. Залегание кимберлитовмещающих пород близко к горизонтальному. Контакты с кимберлитами, как правило, резкие, четкие. В отдельных случаях в зоне эндоконтакта наблюдаются задиры (с углами 5−11°) и повышенная трещиноватость пород. Нередко развиты зоны интенсивного дробления вмещающих пород, вплоть до образования своеобразных карбонатных брекчий, иногда инъецированных кимберлитами. Брекчии сложены обломками карбонатных пород, сцементированными глинисто-карбонатным материалом; размеры обломков варьируют от нескольких миллиметров до 5−10 м в поперечнике.

В целом механическое воздействие кимберлитового тела на вмещающие породы прослеживается в приконтактовой зоне шириной от 2−3 до 10−15 м, иногда достигающей 30−40 м.

Контактовые изменения во вмещающих породах проявились слабо и выражены в незначительной закалке, серпентинизации и пропитывании гидроокислами железа экзоконтакта (не более 1,0 м); по трещинам развиты кальцит, редко — пирит и арагонит.

На отдельных участках во вмещающих породах наблюдаются жилы кимберлитов мощностью от нескольких сантиметров до 2 м. Наиболее крупные из них («Первомайская» — мощностью до 2 м и «Новогодняя» — мощностью 0,4 м) установлены в зоне тектонических нарушений северо-восточного простирания, к которой приурочены трубки «Юбилейная» и «Озерная».

1 — 4 — перекрывающие породы верхнего палеозоя (1 — углистые алевролиты, 2 — песчанистые алевролиты. 3 разнозернистые песчаники, 4 — туфоалевролиты); 5 — 10 — вмещающие породы (5 — известняки лландоверийского яруса меикской свиты, 6 — мергелистые и глинистые известняки кылахской свиты, 7 — доломиты и песчанистые известняки сохсолоохской свиты, 8 — доломиты, глинистые доломиты и доломитистые известняки олдондинской свиты, 9-терригенно-карбонатные породы моркокинской свиты, 10 — глинисто-карбонатные породы мархинской свиты); 11 — 12 — кимберлитовые породы (11 — порфировые кимберлиты первой фазы внедрения, 12 — автолитовые брекчии второй фазы внедрения); 13 — 14 — стратифицированные осадочно-вулканогенные образования кратера (13 — глинистого облика, 14 — «песчанистого» и «гравелитового» облика); 15 — ксенолиты осадочных пород в кимберлитах; 16 — туфы основного состава; 17 — долериты; 18 — блоки кимберлитов и осадочных пород, отторгнутые и перемещенные интрузией траппов; 19 — граница пород кратерной фации.

Рисунок 1 — Продольный геологический разрез трубки «Юбилейная»:

2.3 Морфология кимберлитовых тел «Юбилейная» и «Отторженец»

Кимберлитовая трубка «Юбилейная» имеет в плане удлиненную, близкую к грушевидной форму. Простирание трубки по длинной оси северо-восточнее по азимуту 72°.

Размер рудного тела под перекрывающими породами составляет 1293×741 м; площадь поверхности равна около 56 га. С глубиной трубка существенно сужается. При этом, в восточной части, ее сужение с глубиной происходит более умеренно, чем в центральной и западной. Максимальные размеры и площадь трубки в целом и по слагающим ее рудным столбам на различных горизонтах до глубины 1230 м приведены в таблице 1.

Поверхность рудного тела неровная вследствие неравномерного эрозионно-денудационного среза в докаменноугольно-пермское время. Относительное превышение менее срезанных северной и северо-восточной частей трубки над южной и юго-западной составляет 44−48 м.

В западной и центральной частях до глубины 230 м от поверхности рудного тела (до горизонта +320 м, абс.) трубка «Юбилейная» представляет собой типичную воронку взрыва с пологопадающими контактами к центру диатремы с углами падения 30−60°. Глубже 230 м, начиная от основания чашеобразного расширения (горизонт +320 м), контакты трубки приобретают более крутое (70−85°) залегание, придавая рудному телу штокообразную форму.

В восточной (суженой) части трубки незначительный раструб наблюдается лишь в приповерхностной части рудного тела до глубины 130 м (+420 м, абс.) с падением контактов к центру тела под углами 50−70°. Глубже контакты с вмещающими породами более крутые и падают к центру трубки под углами 75−85°(до 90°).

С глубины 430 м от поверхности рудного тела (ниже горизонта +120 м, абс.) трубка превращается в дайкообразное тело с субвертикальным залеганием и крутопадающими (85−90°) контактами. Преобладающим является направление падения контактов в сторону рудного тела.

Кимберлитовое тело «Отторженец» имеет пластообразную форму и является бескорневым. Размер его в плане составляет 40×310 м. Мощность изменяется от 1,7 м на юго-восточном и южном флангах до 19,7 м в северо-восточной части тела, составляя в среднем 9,9 м. Юго-западный фланг этого тела площадью 100×25 м выходит на дневную поверхность. Мощность перекрывающих тело «Отторженец» пород равна в среднем 24,3 м.

Таблица 1 — Характер изменения размеров и площадей поперечных сечений трубки «Юбилейная» до глубины 1 230 м

2.4 Алмазоносность и подсчет объемов руды месторождения тр. «Юбилейная» в пределах проектируемого контура карьера

Трубка «Юбилейная» относится к числу наиболее крупных из известных кимберлитовых тел (1293×741 м) и представлена тремя рудными столбами: западным, центральным и восточным. Западный и восточный рудные столбы сложены порфировым кимберлитом и идентичны по алмазоносности. В центральном рудном столбе выделяется несколько разновидностей кимберлитов: автолитовая кимберлитовая брекчия, порфировый кимберлит, кимберлитовая брекчия, такситовые кимберлиты и блоки осадочных пород инъекцированные кимберлитовым материалом. Кратерная (чашеобразная) часть диатремы сложена своеобразными породами кратерной фации: кимберлитовыми туфобрекчиями, ксенотуфобрекчиями на кимберлитовом цементе и крупными ксенолитами вмещающих пород. Последние образуют так называемый ксенолитовый пояс. Крупные ксенолиты являются неалмазоносными, а ксенотуфобрекчии характеризуются весьма убогой алмазоносностью, что и предопределяет необходимость селективной отработки кимберлитовых пород кратерной фации (блоки 2 В, 3 В, 6В). Блоки 2 В и 6 В, располагающиеся в верхней части рудного тела, включают в себя основную часть крупных ксенолитов осадочных пород и кимберлитов, насыщенных карбонатным материалом, определяющим их структурные, текстурные особенности и алмазоносность. Блочная модель месторождения тр. «Юбилейная» по состоянию на 01.01.2009 г. до абс. отм. -100 м и геологической блокировкой представлена на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 — Блочная модель трубки «Юбилейная» по состоянию на 01.01.2009 г. до абс. отм. -100 м В процессе разведки месторождения алмазы установлены не только в кимберлитах, но и в крупных ксенолитах карбонатных пород пронизанных прожилками кимберлитов, а также в кимберлитовмещающих и в перекрывающих отложениях.

По характеру алмазоносности Западный и Восточный рудные столбы полностью соответствуют друг другу по среднему содержанию алмазов, среднему весу кристаллов, гранулометрическому составу алмазов и количеству кристаллов, приходящихся на 1 т руды. Это еще раз свидетельствует о том, что оба рудных столба сформировались на одном и том же этапе кимберлитообразования и до внедрения эксплозивных брекчий представляли собой единое дайкообразное тело порфировых кимберлитов, вытянутое в северо-восточном направлении (субвулканическая фация). В отличие от автолитовых брекчий, порфировые кимберлиты характеризуются более низким содержанием алмазов, меньшим средним весом кристаллов и меньшим количеством алмазов, содержащихся в 1 тонне руды. Вместе с тем, автолитовая кимберлитовая брекчия характеризуется значительно более высоким содержанием алмазов (1,81 кар/т против 0,81−0,83 кар/т по классу +0,5 мм), повышенным средним весом кристаллов (4,3 мг против 2,3−2,4 мг), а их гранулометрический состав отличается повышенной долей алмазов средних (-4+2 мм) и крупных (+4 мм) классов. Так, между горизонтами +320 — +120 м их доля по данным кернового опробования составляет от 37 до 54%.

Низкие содержания алмазов в основании кратерной чаши (блок 6-В) и в кимберлитовых туфобрекчиях центрального рудного столба (блок 2-В) обусловлены обильной насыщенностью их ксеногенным материалом (до 40−60%). Пониженное содержание полезного компонента в гибридных кимберлитовых породах зоны смешения (блок 3-В), занимающих промежуточное положение между богатыми и бедными рудами, обусловлено смешанным составом этих руд.

При разведке верхних горизонтов трубки «Юбилейной» в кратерной части месторождения разведочными скважинами зафиксированы многочисленные ксенолиты вмещающих карбонатных пород, в том числе крупные («плавающие рифы»), имеющие размеры от 5−6 до 20−30 м в поперечнике. Их краевые части нередко интенсивно раздроблены и инъецированы кимберлитовым материалом. Кроме того, здесь отмечены крупные скопления ксеногенного материала, сцементированного кимберлитом (ксенотуфобрекчии).

По морфологическим особенностям алмазы из ксенолитов и ксенотуфобрекчий не отличаются от алмазов из вмещающих их разновидностей кимберлитовых пород.

Трубка «Юбилейная», как и большинство других разрабатываемых в данном районе, относится к месторождениям с мелкими алмазами. Доля алмазов класса -2+0,5 мм достигает в ней, по данным кернового опробования, 72−74%.

Вместе с тем в АКБ Центрального рудного столба доля мелких алмазов значительно ниже, чем в ПК Западного и Восточного рудных столбов, а доля крупных алмазов класса +4 мм достигает 7,1% (против 1,1% в ПК). При этом следует иметь в виду, что доля алмазов класса +4 мм достоверно может быть оценена только при очень больших объемах опробования. Средний вес 1 кристалла в целом по месторождению составил 2,61 мг, в том числе в порфировых кимберлитах — 2,3−2,4 мг, в кимберлитах кратерной фации (ТБ, КЗС) — 2,5 мг, в автолитовых кимберлитовых брекчиях Центрального рудного столба 4,31 мг.

По состоянию на 1.01.2009 г. на трубке «Юбилейной» частично отработаны блоки 1-B, 2-В, 3-В, 6-В, 8-В, затронут отработкой блок 11-С₁ и практически полностью отработан блок 4-В, схема отработки месторождения по состоянию на 01.01.2009 г. представлена на рисунке 1.2.

Рисунок 1.2 — Схема отработки трубки «Юбилейная» по состоянию на 01.01.2009 г.

В блоках 2 В, 6 В и отчасти 3 В, образующих кратерную фацию трубки, часто встречаются включения некондиционных руд, представленных крупными ксенолитами вмещающих (карбонатных и терригенно — карбонатных) пород, такситовыми кимберлитами и ксенотуфобрекчиями. Содержание в них алмазов у.с.к. +3 (+1,2 мм) не превышает 0,162 кар/т.

В соответствии с протоколом ГКЗ № 231-к от 05.03.2008 г. недропользователю разрешено осуществлять в блоках 2 В, 3 В и 6 В селективную добычу некондиционных руд и пустых пород, руководствуясь данными эксплуатационной разведки и литологическими признаками (визуально) с последующим контрольным опробованием этих руд в спецотвалах и направлением на обогатительную фабрику с содержанием алмазов у.с.к. +3 (1,2 мм) 0,162 кар/т и выше.

3. Вскрытие и подготовка месторождения

3.1 Схема вскрытия

Карьер на предельном контуре вскрыт системой общих траншей (автомобильных съездов) как внешнего, так и внутреннего заложения.

С поверхности до гор. +80 м карьер вскрывается системой автомобильных съездов со спиральной, спирально-петлевой формой трассы. С гор. +80 м до гор. -100 м карьер вскрывается автомобильными крутонаклонными съездами с уклонами 23−25% со спиральной формой трассы. Верхняя часть карьера вскрывается пятью траншеями — Западной и Северо-Восточной внешними траншеями (глубиной до 30 м), а также Северо-Западной, Северной и Южной внутренними траншеями.

Наличие значительного числа систем траншей в верхней части позволяет значительно приблизить выезды из карьера к местам доставки руды и вскрышных пород и сократить плечо откатки горной массы. Назначение каждой из траншей приведено в таблице 2

Таблица 2 — Назначение вскрывающих выработок

С увеличением глубины карьера количество систем вскрывающих выработок уменьшается: с поверхности до гор. +575 м карьер вскрывается пятью капитальными траншеями / полутраншеями, с гор. +575 м до гор. +485 м тремя системами полутраншей, с гор. +485 м до гор. +260 м двумя системами полутраншей, ниже гор. +260 м карьер вскрывается одним спиральным съездом.

Отдельные системы капитальных полутраншей имеют, по отношению друг к другу как встречное, так и попутное направление и спроектированы таким образом, чтобы обеспечить возможность независимого вскрытия западной и восточной части карьера при разносе временно-нерабочего борта. Параметры транспортных съездов приведены в таблице 2.1

Таблица 2.1 — Основные параметры капитальных транспортных съездов

4. Система разработки

4.1 Параметры системы разработки

Проектом принята транспортная углубочная система разработки с вывозкой пустых пород во внешние вскрышные отвалы, некондиционной руды в специальные отвалы, а руды — на рудный склад и обогатительную фабрику.

Обоснование углов откоса уступов

В соответствии с рекомендациями лаборатории геомеханики, разработанными на основе изучения прочностных свойств и физико-механических характеристик горных пород и маркшейдерских наблюдений угол откоса рабочих уступов составляет 75?.

Расчет высоты рабочего уступа

Высота рабочего уступа по ЕПБ при разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом при многорядном взрывании может быть более максимальной высоты черпания экскаватора, при этом высота развала не должна превышать более чем в 1,5 раза высоту черпания экскаватора. При экскавации горной массы из таких развалов должны осуществляться дополнительные меры, предотвращающие произвольное обрушение образующихся козырьков и навесей.

Высоту уступа Н (м) в зависимости от линейных параметров экскаватора и характера взрывных работ (по Н.В. Мельникову) определяют по формуле:

;

где: а=0,8 (R_ч+R_Р) — ширина развала горной массы после взрыва, м;

R_ч — радиус черпания экскаватора (ЭКГ-15), 22,6 м;

R_Р — радиус разгрузки экскаватора, 20 м;

— угол откоса уступа, 75 градусов;

_р — угол откоса развала горной массы, 30 градусов;

k_p — коэффициент разрыхления горной массы, 1,3;

' - отношение линии наименьшего сопротивления первого ряда скважин к высоте уступа; 0,6

'' - отношение расстояния между рядами скважин к линии наименьшего сопротивления; 0,8.

Таким образом, расчетная высота рабочего уступа составит:

Принимаем высоту рабочего уступа 15 м.

При отработке нижней части карьера (ниже гор. +80 м) планируется использовать дизельные гидравлические экскаваторы типа Terex RH40-E, с емкостью ковша 7 м³. Рабочие параметры этих экскаваторов не позволяют производить отработку уступов высотой 15 м, поэтому при использовании экскаваторов Terex RH40-E необходимо рабочий уступ отрабатывать дмумя подуступами по 7,5 м каждый.

Расчет ширины рабочей площадки

Ширина рабочей площадки при погрузке взорванной горной массы в автотранспорт и при двухполосном сквозном проезде по рабочему горизонту (рисунок 4) определяется по формуле:

где: Х — ширина развала взорванной горной массы после взрыва, м;

с₂ — расстояние от оси автодороги до нижней бровки развала, м;

Е — расстояние между осями движения на двухполосной автодороге, м;

П₁ — полоса для размещения дополнительного оборудования, м;

с₁ — расстояние между полосой для размещения дополнительного оборудования и полосой безопасности, м;

b_п — полоса безопасности, м.

Ш_р.п = 40 + 5 + 10 +5 + 3 + 5 = 68 м;

При отгрузке горной массы из развала в две заходки и петлевом развороте автосамосвалов (рисунок 4.1) должно выполняться условие:

где: R_p — радиус разворота автосамосвала, м;

с₃ — безопасное расстояние от откоса уступа до автосамосвала, м.

Таким образом, минимальная ширина рабочей площадки без сквозного проезда по горизонту определяется петлевым разворотом автосамосвала:

Ш_min = 24,4 + 3 + 3 + 5 = 35,4 м Согласно принятой схеме вскрытия и параметрам системы разработки разработан конечный контур карьера. Параметры нерабочего борта карьера приведены в таблице 4.1. План карьера на конец отработки показан на рисунке 4.2, вертикальные разрезы по линиям I-I, А-А и В-В показаны на рисунках 4.3−4.4−4.5

Таблица 4.1 — Параметры системы разработки

На конец отработки карьер имеет следующие параметры (таблица 4.2)

Таблица 4.2 — Параметры карьера на конец отработки

4.2 Порядок отработки

На 01.01.2009 г. горные работы в карьере «Юбилейный» ведутся в двух зонах — в границах первого промежуточного контура карьера (гор. +320? +350 м) и в полосе разноса (гор. +425? +470 м). Нерабочий борт карьера сформирован до глубины 150 м (а.о. +470 м).

Для обеспечения безопасных условий ведения горных работ, а также для стабилизации объемов вскрышных работ и грузоперевозок предлагается сформировать второй промежуточный контур, основанный на конечном контуре карьера по проекту 2003 г. Параметры временно-нерабочего борта аналогичны параметрам нерабочего борта, высота нерабочих уступов составляет 45 м, углы откосов нерабочих уступов составляют 75−80 градусов, ширина предохранительных берм на временно-нерабочем борту несколько расширена по отношению к нерабочему борту и составляет 20 м.

Таким образом, отработка карьера будет вестись в три этапа:

I Этап — в границах первого промежуточного контура карьера до гор. +260 м;

II Этап — в границах второго промежуточного контура до гор. +80 м;

III Этап — в полосе разноса между вторым промежуточным и конечным контурами карьера.

С 2009 г. планируется вести горные работы в границах всех трех этапов одновременно.

Схема поэтапной отработки приведена на рисунке 4.4

План карьера на конец отработки по существующему проекту приведен на рисунке 4.3

Параметры промежуточных контуров карьера приведены в таблице 4.3.

Таблица 4.3. — Параметры промежуточных контуров карьера

После отстройки предельного контура карьера до гор. +80 м планируется приступить к этапу доработки карьера с применением специальной техники и технологии горных работ. Ниже гор. +80 карьер на начальном этапе вскрывают автомобильными съездами с уклонами 8−10% до гор. +20 м, борт карьера при этом формируют с углами ниже предельно допустимых. В бортах карьера и под временными съездами оставляют рудные целики. Затем на гор. +80 м формируют перегрузочный пункт и приступают ко второму этапу доработки карьера: от площадки перегрузочного пункта перенарезают транспортный съезд, увеличивая его продольный уклон до 23−25% и уменьшая его ширину с 30 до 22 м. Борт карьера до проектной глубины отстраивают нерабочими уступами высотой 60 м под углами предельно допустимыми по устойчивости. Руду и вскрышные породы транспортируют шарнирно-сочлененными самосвалами с колесной формулой 6*6 по крутонаклонным съездам до площадки перегрузочного пункта, где горную массу перегружают в большегрузные самосвалы и транспортируют далее на дневную поверхность.

Нижний нерабочий уступ отстраивается по контакту рудного тела, при этом при необходимости возможна проходка временного съезда в контуре рудного тела, который впоследствии заменяется отсыпным капитальным съездом.

4.3 Производительность карьера по горнотехническим возможностям

Производительность карьера по горнотехническим условиям, согласно «Норм технического проектирования горнорудных предприятий цветной металлургии с открытым способом разработки» ВНТП 35−86″, определяется по формуле:

Аг =Н_г * S * о (1+Zо) , т/год

где hг — среднегодовое понижение добычных работ, м/год;

S — средняя площадь рудного тела, м²;

о — коэффициент извлечения руды из недр, доли единиц;

Zо — коэффициент разубоживания руды, доли единиц;

— объемный вес руды, т/м³.

Среднегодовое понижение добычных работ определено по формуле:

H_г = hб + h, м/год

где hб — базовая скорость понижения горных работ, м/год;

h — поправка при автомобильном транспорте.

Как видно из приведенных формул, основными факторами, влияющими на производительность карьера по горнотехническим условиям, являются площадь рудного тела и скорость понижения добычных работ.

Изменение площади трубки «Юбилейная» с глубиной приведено в таблице 4.5

Таблица 4.5 — Изменение поперечного сечения трубки «Юбилейная» с глубиной

Как видно из таблицы 4.5 фактическая площадь рудного тела в карьере несколько меньше чем площадь руды по геологическим данным. На верхних горизонтах (выше гор. +320 м) это объясняется тем, что часть рудного тела уже отработана. В нижней части карьера проектом предусматривается неполная отработка рудного тела, с оставлением временно-неактивных запасов руды в бортах карьера.

Расчет возможной средней производительности карьера по горнотехническим возможностям приведен в таблице 4.6

Таблица4.6 — Производительность карьера по горнотехническим возможностям

Как видно из таблицы 4.6 допустимая по горнотехническим условиям средняя годовая производительность карьера должна быть не более 5,5 млн. т. Однако из таблицы 4.5 видно, что площадь рудного тела в верхней и нижней частях карьера отличается более чем в 2,7 раза. Кроме того, на 01.01.2009 г. добыча руды ведется одновременно в двух контурах — в первом промежуточном контуре и полосе разноса, что обеспечивает возможность поддержания годового объема добычи руды на начальном этапе отработки месторождения на уровне 10−11 млн. т/год. С понижением горных работ площадь рудного тела существенно уменьшается, поэтому проектом предлагается поэтапное снижение объемов добычи руды: с 2013 г. до 7 млн. т/год, с 2016 г. до 6 млн. т/год.

5. Буровзрывные работы

5.1 Краткое описание физических и физико-механических свойств горных пород

Изучение инженерно-геологических особенностей кимберлитов и вмещающих пород с определением их физических и физико-механических свойств производилось лабораторией геомеханики института «Якутнипроалмаз».

Анализ лабораторных данных о том, что кимберлитовмещающие горные породы представляют собой довольно однообразную пористо-карбонатную толщу с относительно близкими физическими и физико-механическими свойствами. В частных случаях несколько выделяются массивные известняки и долериты, как наиболее плотные и прочные по сравнению с глинистыми разновидностями пород (аргиллиты, мергеля, глинистыми известняками и доломитами). Коэффициент крепости вмещающих пород по классификации М. М. Протодьяконова для первых составляет 7−8 (в среднем для долеритов до 14), для последних, колеблется от 4−5 (аргиллиты, мергели) до 5−7 (алевролиты, глинистые известняки и доломиты).

Кимберлитовые породы в целом отличаются от вмещающих их терригенно-карбонатных пород заметно меньшими прочностью на сжатие и растяжение, сцеплением и модулем упругости, пониженными объемными и удельными весами, повышенными влажностью и пористостью. Прочностные и деформационные свойства разновидностей кимберлитовых пород изменяются в широких пределах. Наиболее прочными являются порфировые кимберлиты Западного и Восточного рудных столбов трубки «Юбилейная», а менее прочными — кимберлитовые туфобрекчии и автолитовые кимберлитовые брекчии Центрального рудного столба. В частности, их средние значения прочности на растяжение в мерзлом образце равны, соответственно, 1,43 МПа, 1,0 МПа и 0,78 МПа. Коэффициент крепости по шкале М. М. Протодьяконова в среднем составляет для порфировых кимберлитов — 6, для кимберлитовых брекчий — 5.

В настоящее время к буровым работам карьера могут быть задействованы следующие станки отечественного и зарубежного производства: СБШ-190/250МН, D75KS «Tamrock», СБШ-250.

Технические характеристики буровых станков приведены в таблице 5.1.

Таблица 5.1 — Характеристики буровых станков

Также на расширении существующих контуров требуется станок, позволяющий выполнять бурение под разными углами, в.т.ч. с обратным углом бурения («под себя») для крутонаклонных траншей, рекомендуется приобретение станка с манипулятором ROC L8 фирмы Atlas Copco (таблица 5.2).

Таблица 5.2 — Показатели работы карьера и технические параметры станка ROC L8

6. Отвальное хозяйство

Согласно ранее выпущенному проекту отвалообразование велось на пяти внешних отвалах: Восточном, Северном, Западном, Южном и Центральном.

На 01.01.09 г. из карьера вывезено во внешние отвалы 193,8 млн. м³ вскрышных пород, что с учетом коэффициента остаточного разрыхления Кр=1,2 составляет 232,5 млн. м³ и 9,9 млн. м³ забалансовых руд, с учетом Кр=1,2 — 11,9 млн. м³.

За период 2009;2030 гг. из карьера планируется вывезти порядка 176,9 млн. м³, т. е. суммарно в отвалах необходимо разместить 444,9 млн. м³ вскрышных пород.

Данные объемы будут размещены во внешних и внутренних отвалах вскрышных пород (таб 6.1). Помимо пород вскрыши из карьера удаляется потенциально плодородный слой, который складируется в специальном отвале потенциально-плодородного слоя объемом 0,5 млн. м³.

Таблица 6.1 — Объемы складирования вскрышных пород в отвалах

Высота северного и южного отвалов принята равной 70 м, высота восточного и западного отвалов — 90 м. Отвалы отсыпаются в один ярус, с отсыпкой в зимнее время предотвала высотой 10−15 м.

Отвалы, за исключением тех случаев, когда породы складируются на скальном основании, должны размещаться на промороженном основании. Породы представлены сильно льдистыми, мало прочными разностями. Высота отвалов, отсыпаемых в зимнее время, должна быть максимальной (не менее 10 м).

С целью улучшения естественного проветривания карьера «Юбилейный» при его отработке до отм. -100 м, отвалы рекомендуется формировать с учетом рекомендаций.

7. Промышленная безопасность и техника безопасности

1. На основании ст. 15 Федерального закона «О промышленной безопасности опасных производственных объектов», организации, осуществляющие деятельность по разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом, обязаны страховать ответственность за причинение вреда жизни, здоровью или имуществу других лиц и окружающей природной среде в случае аварии на опасном производственном объекте.

2. Для всех поступающих на работу лиц, а также для лиц, переводимых на другую работу, обязательно проведение инструктажа по безопасности труда, обучение безопасным методам и приемам выполнения работ, оказания первой помощи пострадавшим.

3. Руководители и специалисты организаций, осуществляющих деятельность по разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом, должны иметь соответствующее образование, обязаны проходить обучение и аттестацию в соответствии с «Положением о порядке подготовки и аттестации работников организаций, осуществляющих деятельность в области промышленной безопасности опасных производственных объектов, подконтрольных Госгортехнадзору России» (утверждено Постановлением Госгортехнадзора России от 30.04.2002 N21; НГР: В201 328 и зарегистрировано в Минюсте России 31.05.2002, № 3489).

4. К техническому руководству горными и взрывными работами на объектах открытых горных работ допускаются лица, имеющие высшее или среднее горнотехническое образование, в соответствии с «Положением о порядке предоставления права руководства горными и взрывными работами в организациях и на объектах, подконтрольных Госгортехнадзору России», (утверждено Постановлением Госгортехнадзора России от 19.11.97 N43; НГР: В9 704 975 и зарегистрировано Минюстом 18.03.98, № 1487).

5. Рабочие, занятые на открытых горных работах, должны иметь профессиональное образование, соответствующее профилю выполняемых работ, должны быть обучены безопасным приемам работы, знать сигналы аварийного оповещения, правила поведения при авариях, места расположения средств спасения и уметь пользоваться ими. Иметь инструкции по безопасному ведению технологических процессов, безопасному обслуживанию и эксплуатации машин и механизмов.

Рабочие не реже чем каждые шесть месяцев должны проходить повторный инструктаж по безопасности труда и не реже одного раза в год — проверку знания инструкций по профессиям. Результаты проверки оформляются протоколом с записью в журнал инструктажа и личную карточку рабочего.

6. При изменении характера работы, а также после несчастных случаев, аварий или грубых нарушений Правил безопасности проводится внеплановый инструктаж.

7. Запрещается принимать или направлять на работу, связанную с эксплуатацией объекта открытых горных работ, лиц, имеющих медицинские противопоказания.

8. Рабочие и специалисты должны быть обеспечены и обязаны пользоваться специальной одеждой, специальной обувью, исправными защитными касками, очками и другими средствами индивидуальной защиты, соответствующими их профессии и условиям, согласно утвержденным нормам.

9. Руководитель организации, эксплуатирующей объект открытых горных работ, обязан обеспечить безопасные условия труда, организацию разработки защитных мероприятий на основе оценки опасности на каждом рабочем месте и объекте в целом.

10. На производство работ, к которым предъявляются повышенные требования безопасности, выдаются письменные наряды-допуски.

11. Каждый работающий до начала работы должен удостовериться в безопасном состоянии своего рабочего места, проверить наличие и исправность предохранительных устройств, защитных средств, инструмента, механизмов и приспособлений, требующихся для работы.

При обнаружении нарушений требований безопасности работник должен, не приступая к работе, сообщить об этом горному мастеру, начальнику участка, заместителю начальника участка (далее? техническому руководителю смены).

12. На каждой единице горнотранспортного оборудования должен находиться «Журнал приема и сдачи смен», порядок ведения которого определяется организацией, эксплуатирующей объект открытых горных работ.

Каждое рабочее место в течение смены должен осматривать горный мастер, а в течение суток? начальник участка или его заместитель, которые обязаны не допускать производство работ при наличии нарушений правил безопасности.

13. Каждый работающий, заметив опасность, угрожающую людям, производственным объектам (неисправность машин и механизмов, электросетей, признаки возможных оползней, обвалов уступов, возникновения пожаров и др.), обязан сообщить об этом техническому руководителю смены, а также предупредить людей, которым угрожает опасность.

14. В каждой организации должен быть определен порядок действий рабочих и должностных лиц при обнаружении ими взрывчатых материалов (ВМ) в горных выработках, взорванной горной массе или иных, не предназначенных для хранения ВМ местах. Обо всех таких случаях руководитель организации обязан сообщить в территориальный орган Госгортехнадзора России.

15. Горные выработки и проезды к ним в местах, представляющих опасность падения в них людей, машин и механизмов, должны быть ограждены и обозначены предупредительными знаками.

16. Запрещается загромождать места работы оборудования и подходы к ним горной массой или какими-либо предметами, затрудняющими передвижение людей, машин и механизмов.

17. Передвижение людей по территории объекта открытых горных работ допускается по специально устроенным пешеходным дорожкам или по обочинам автодорог навстречу направлению движения автотранспорта. С маршрутами передвижения должны быть ознакомлены все работающие в нем под роспись. Маршрут передвижения людей утверждается техническим руководителем объекта.

В темное время суток пешеходные дорожки и переходы через автодороги должны быть освещены.

18. На объекте открытых горных работ должна быть организована доставка рабочих к месту работ на специально оборудованном для этой цели транспорте. Маршруты и скорость перевозки людей утверждаются техническим руководителем организации (в случае принадлежности транспорта подрядной организации дополнительно согласовываются с руководителем подрядной организации). Площадки для посадки людей должны быть горизонтальными. Запрещается устройство посадочных площадок на проезжей части дороги.

7.1 Требования по борьбе с пылью и вредными газами

108. Допуск рабочих и специалистов на рабочие места после производства массовых взрывов разрешается после получения ответственным руководителем взрыва сообщения от специализированного профессионального аварийно-спасательного формирования о снижении концентрации ядовитых продуктов взрыва в воздухе до установленных санитарных норм, но не ранее чем через 30 мин. после взрыва, рассеивания пылевого облака и полного восстановления видимости, а также осмотра мест (места) взрыва лицом ответственным (согласно распорядку массового взрыва).