Обоснование технологии разработки крутопадающих залежей, адаптированной к заданной динамике производственной мощности карьера

Рынок минерально-сырьевой продукции горнодобывающих производств издавна считается стратегически важным для Российской Федерации, значительная доля которых приходится на открытые разработки. Прогнозные оценки отраслевых экспертов и опыт последних десятилетий убеждает в устойчивой тенденции к интеграции отечественных продуцентов на внешние рынки. Помимо этого, огромная конкуренция на рынке сбыта, дефицит и высокая процентная ставка кредитных инвестиционных ресурсов, заставляют добывающие компании максимально оптимизировать технологию и организацию производства.

В этой связи, обоснование и управление производственной мощностью карьера является одним из путей повышения эффективности горного производства. В настоящее время рынок минерального сырья характеризуется меняющейся во времени потребностью, что предопределяет отсутствие у субъекта хозяйствования стабильного объёма заказов. Поэтому, предприятия открытой разработки, работая с постоянной производственной мощностью карьера, сталкиваются с большими расходами, связанными с хранением нереализованной готовой продукции на складе — в период падения спроса, а также упускают возможность покрытия потребности рынка, за счёт оперативной интенсификации производства — в период роста спроса.

Примером адаптации горных производств, к изменившимся экономическим условиям, может послужить опыт работы Ковдорского, Стойленского, Качканарско-го, Горевского, Олимпиадинского, Сорского ГОКов, Кия-Шалтырского нефелинового рудника и ряда других компаний. Ситуация сложившаяся на предприятиях свидетельствуют, что принятые механизмы адаптации технологии ведения горных работ к современным условиям производства, не решают вопрос эффективной интенсификации производственной мощности карьера.

В этих условиях для добывающих предприятий крайне важным является наличие установленного алгоритма принятия инженерных решений по развитию рабочей зоны на карьере, в противном случае организация производственного процесса неизбежно будет носить «стихийный» характер, что естественно предопределяет отклонение от порядка разработки месторождения, прописанного в проектной документации, а следовательно и снижается экономическая эффективность всего проекта в целом. Нужно отметить также необходимость совершенствования законодательной базы в области недропользования и контроля над ведением горных работ.

Поэтому обоснование технологии ведения горных работ, обеспечивающей заданную интенсивность производства, является на сегодня актуальной научно-практической задачей.

Цель работы — Повышение эффективности открытой разработки крутопадающих залежей в условиях заданной динамики производственной мощности карьера.

Идея работы состоит в том, что эффективность отработки крутопадающих залежей в условиях заданной динамики производственной мощности карьера можно повысить за счёт разработки технологии, позволяющей оперативно управлять параметрами рабочей зоны с учётом адаптационных возможностей карьера.

Для достижения поставленной цели потребовалось решить следующие задачи:

— изучить опыт отечественных и зарубежных компаний по вариации производственной мощности карьера и регулированию режима горных работ;

— разработать методику определения потенциальных возможностей предприятия при интенсификации производственной мощности карьера;

— установить зависимости для оперативной оценки адаптационных возможностей карьера по интенсификации его производственной мощности;

— обосновать технологию, обеспечивающую повышение эффективности ведения работ при изменении интенсивности производства, за счёт синхронизации режима горных работ и динамики спроса на продукцию;

— провести апробацию разработанных технологических решений применительно к реальному объекту.

Защищаемые научные положения:

1. Для повышения эффективности отработки крутопадающих залежей технологию их разработки следует увязывать с динамикой производственной мощности карьера по руде, учитывающей изменение спроса на полезное ископаемое и максимально возможную мощность карьера по горной массе при существующем комплексе горнотранспортного оборудования.

2. Возможность интенсификации производственной мощности карьера разрабатываемого этапами следует оценивать для параметров рабочей зоны карьера, исключающих выбытие производственной мощности при установленных скоростях понижения горных работ в зонах ведения добычных работ и разноса временно нерабочего борта.

3. Оперативное управление режимом горных работ при разработке крутопадающих залежей обеспечивает технология разработки, при которой соблюдается необходимая динамика текущего коэффициента вскрыши за счёт выделения в контуре этапа участков с дифференцированными параметрами рабочей зоны, обеспечивающими заданные объемы полезного ископаемого в горной массе и требуемые объемы добычи руды в целом.

Научная новизна работы заключается в следующем:

— сформулированы условия, при которых следует оценивать возможность интенсификации производственной мощности карьера, и обоснован принцип управления ею, применительно к современным условиям разработки;

— установлены зависимости максимальной величины возможного приращения производственной мощности карьера при поэтапной разработке крутопадающих месторождений и продолжительности этого приращения от параметров системы разработки, главных параметров карьера и существующего состояния рабочей зоны карьера;

— выявлена зависимость производственной мощности карьера от параметров локальных участков по ведению горных работ с дифференцированными параметрами рабочей зоны и размеров рудного тела в плане.

Методы исследования включают: анализ и обобщение проектной документации, научно-технической литературы, патентных материаловтеоретических разработок и производственного опытааналитическое, математическое и горно-геометрическое моделирование и обработка его результатов с применением программного обеспечения на ЭВМ, а также метод технико-экономического анализа.

Личный вклад автора заключается: в постановке задач исследованияразработке методики оценки потенциальных возможностей по интенсификации производственной мощности карьераустановлении зависимостей по оперативному определению величины приращения производственной мощности и продолжительности последнегов обосновании технологии горных работ при интенсификации производственной мощности карьера.

Достоверность научных положений обосновывается применением аналитического, графического и математического моделирования, а также технико-экономического анализасопоставимостью результатов, полученных различными методами исследованийприменением графических и математических редакторов ЭВМ для подсчета объемов горной массысходимостью результатов исследования с производственной практикой.

Практическая значимость работы заключается в том, что:

— обоснован принцип установления и управления производственной мощностью карьера в современных условиях;

— предложена методика количественной оценки величины возможного приращения производственной мощности карьера и продолжительности этого приращения, а также установлены зависимости по их оперативному определению;

— разработана технология ведения горных работ при интенсификации производственной мощности карьера, обоснованы её параметры и установлена область эффективного использования;

— обоснована эффективность использования площади рабочей зоны при ведении горных работ горнотранспортным оборудованием различного типа и единичной мощности.

Реализация работы. Результаты исследований использованы при разработке проекта технического перевооружения карьера «Горевский ГОК», 2010 г. Экономический эффект от внедрения результатов работы составил 15,3 млн руб./год.

Апробация работы. Основные положения работы докладывались и обсуждались на научных семинарах кафедры «Открытые горные работы» СФУ ИГДГиГна VI и VII Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Молодёжь и наука» (г. Красноярск, 2010, 2011) — на Международной научной конференции «Технические науки и современное производство» (Испания, 2011) — на Международной научной конференции «Европейская интеграция высшего образования», «Фундаментальные исследования» (Хорватия, 2011).

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 10 печатных работ, в том числе 4 в изданиях, аннотированных ВАК. Получено 3 патента Российской Федерации на изобретения.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения, изложена на 161 странице машинописного текста, включает 27 таблиц, 61 рисунок, 3 приложения и список литературы из 80 наименований.

5.5 Выводы.

1. Разработанный порядок отработки карьера «Горевский ГОК» в границах до отметки -175 м позволяет обеспечить большее перераспределение вскрыши на последующие периоды разработки, сглаживание пиковых нагрузок по вскрышным работам, более стабильное распределение коэффициента вскрыши за срок отработки карьера, необходимую динамику добычи руды определённого качества, а также сократить объёмы складирования бедных свинцово-цинковых руд. Кроме того, создание дискретных участков рабочей зоны карьера, позволяет вести его отработку с оперативным изменением интенсивности производства, в условиях работы в конкурентной среде.

2. Предложенные вариант ведения горных работ и конструкция рабочей зоны, несомненно, повышают эффективность ведения горных работ на Горевском свинцо-во-цинковом месторождении и обеспечивают прирост чистого дисконтированного дохода в размере 558,7 млн руб., по сравнению с проектным развитием горных работ.

3. Полученные результаты позволяют сделать вывод о том, что изложенные в диссертационной работе технологические решения и методики можно рекомендовать к применению при разработке и корректировке планов развития горных работ, при отработке крутопадающих залежей в рыночных условиях.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

В диссертационной работе на основе проведённых исследований изложены научно-обоснованные решения, позволяющие определять рациональные параметры технологии горных работ при интенсификации производственной мощности карьера, обеспечивающей повышение эффективности разработки крутопадающих рудных месторождений как вытянутой, так и округлой форм.

Основные научные результаты, выводы и рекомендации состоят в следующем.

1. Основными факторами, определяющими эффективность регулирования режима горных работ в современных условиях, являются время приведения рабочей зоны к необходимым размерам, обеспечивающим требуемую интенсивность разработки и возможность оперативной поставки и монтажа ГТО.

2. Разработана методика, позволяющая на основе данных о существующем состоянии рабочей зоны карьера выполнить количественную оценку возможного приращения производственной мощности карьера с учётом сроков и количества ввода ГТО.

3. Получены уравнения регрессии, позволяющие оперативно с высокой точностью для заданной величины приращения производственной мощности карьера устанавливать продолжительность работы с учетом параметров системы разработки и главных параметров карьера, а также существующего состояния рабочей зоны карьера.

4. Обоснована технология ведения горных работ, которая предусматривает выделение дискретных участков в контуре карьера, формирование участков ВНБ на различной высоте в пределах этапа, обеспечивающих их сопряжение с соседними участками ВНБ, а также проходкой в них системы транспортных съездов.

5. Установлено, что для снижения взаимного влияния горных работ в добычной зоне и зоне разноса ВНБ целесообразно выделять участки в пределах рабочей зоны карьера с рабочими площадками, бровки уступов которых ориентированы в плане со смещением по отношению к центру карьерного поля, формированием в них секторов по консервации вскрышных пород.

6. Доказано, что при определении размеров дискретного участка в плане на крутопадающих месторождениях, необходимо учитывать размеры рудного тела и типоразмер используемого ГТО, и сопоставлять эти данные с планируемой величиной производственной мощности карьера.

7. Предложена технология расконсервации ВНБ, предусматривающая сооружение насыпной призмы в основании последнего, обеспечивающая повышение интенсивности разноса ВНБ и производственной мощности карьера.

8. Исследована возможная интенсивность ведения горных работ при использовании оборудования различной единичной мощности в условиях разработки крутопадающих залежей. Установлено, что при рациональном использовании оборудования, обеспечивающем его полную загрузку, увеличение его типоразмеров не обеспечивает требуемую динамику увеличения производственной мощности карьера.

9. Апробация полученных результатов диссертационной работы на карьере «Горевский ГОК», позволила обосновать динамику развития и конструкцию рабочей зоны карьера, обеспечивающую по сравнению с проектом большее перераспределение вскрыши на последующие периоды разработки, сглаживание пиковых нагрузок по вскрышным работам, большую стабильность коэффициента вскрыши за срок отработки карьера, необходимую динамику добычи руды определённого качества, а также сокращение объёмов складирования бедных свинцово-цинковых руд. В этих условиях применение разработанных технологических решений по сравнению с традиционными позволит повысить эффективность разработки месторождения более, чем на 15%.