Халықаралық ғылыми-тәжірибелік конференциясының ЕҢбектері



жүктеу 8.29 Mb.

бет52/81
Дата12.01.2017
өлшемі8.29 Mb.
1   ...   48   49   50   51   52   53   54   55   ...   81

ПРОБЛЕМЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЕСУРСА ВЫРАБОТАННОГО ПРОСТРАНСТВА  

ПРИ РАЗРАБОТКЕ НАКЛОННЫХ И КРУТЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ 

 

Анафин К.М



КазНТУ имени К.И.Сатпаева, г. Алматы, Республика Казахстан 

 

Основными  чертами  разработки  крутопадающих  месторождений  на  сегодняшний  день  являются 



постоянное увеличение глубины карьеров, повышение затрат на добычу полезного ископаемого из-за роста 

объемов вскрыши и расстояния откатки горной массы, ухудшения санитарно-гигиенических условий труда 

в выработанном пространстве, отклонения от установленного проектом плана горных работ.  

В таких условиях поиск снижения непроизводительных затрат и обеспечения сохранности земельных 

ресурсов  должен  заключаться  в  разработке  новых  технологических  решений,  позволяющих  максимально 

использовать ресурс выработанного пространства для размещения вскрышных пород. 

Выполненный  анализ  отечественных  и  зарубежных  источников  позволил  принципиально  выделить 

технологические  схемы  с  постоянными  внутренними  отвалами  и  схемы  с  временными  внутренними 

отвалами. 

В схемах с временными внутренними отвалами (рис. 1) месторождение вскрывается на одном из 

его  флангов,  после  чего  фронт  работ  движется  к  противоположному  флангу  со  складированием 

вскрыши  в выработанном  пространстве.  Далее,  на втором  этапе,  горные  работы  ведутся  в  обратном 

направлении.  При  этом  внутренний  отвал  переэкскавируется  в  выработанное  пространство  второго 

этапа,  и  так  до  достижения  карьером  конечной  глубины.  Во  время  углубки  вскрышные  породы 

складируются во внешние отвалы [1]. 

Отличительной  особенностью  схем  с  постоянными  внутренними  отвалами  является  разделение 

карьерного поля на две части, в одной из которой будут складироваться вскрышные породы другого 

участка.  Ввиду  трудности  построения  связи  между  двумя  этими  частями  наиболее  реальным 

представляется  технология  с  размещением  вскрыши  в  выработанном  пространстве  при  разработке 

нижней  части  карьерного  поля  [3].  Складирование  пород  должно  быть  произведено  только  в  том 

участке  карьерного  поля,  где  полностью  отработаны  запасы  руды.  Кроме  того,  для  складирования 

вскрыши  может  потребоваться  разноска  нерабочего  борта  из-за  стесненности  ведения  работ  при 

разработке крутопадающих месторождений. 

 


 

 

313



 

 

1 – контур ГКР; 2 – контур карьера I этапа; 3 – контур карьера II этапа; 



4 – контур карьера III этапа; 5 - контур карьера IV этапа; 6 - контур карьера 

V этапа; 7 - временный внутренний отвал (I этап); 8 - временный внутренний отвал (II этап);  

9 - временный внутренний отвал (III этап); 10 - постоянный внутренний отвал (IV и V этапы); 

 11 – контур залежи по простиранию 

Рис. 1. Схема ведения горных работ в карьере этапами с внутренним отвалообразованием при варианте 

вскрытия месторождения (B) и условии φ→ φ

max

 (показан продольный разрез карьера) 



 

Подготовка  первоначальной  емкости  для  отвала  должна  вестись  с  максимальным  темпом 

углубки с обеспечением соответствующего транспортного доступа. В работе [3] подчеркивается, что 

целесообразным  является  оставление  временных  целиков  для  транспортных  берм  и  использование 

ранее  действовавших  транспортных  коммуникаций  вследствие  перехода  на  внутреннее 

отвалообразование. Ее положение может быть установлено по выражению: 

   

h

f

ctg

ctg

d

b

F

H

H

t

o

)

1



(

2









,                                                      (1) 

где  H

о

  –  глубина  карьера  до  горизонта  разделительной  площадки,  м;  f  –  количество  ярусов 



внутреннего  отвала высотой h,  отсыпанных породами, доставленными по временным транспортным 

бермам, расположенным в рабочей зоне карьера, и съезду на отвале, продолжающему трассу верхней 

транспортной бермы, возведенному сопряженно погашенному борту. 

В  работе  [2]  рассмотрена  технология  строительства  карьера  первой  очереди,  обеспечивающая 

годовой  темп  углубки  90-105  м/год.  Ее  суть  заключается  во  вскрытии  несколькими  наклонными 

траншеями серповидной формы в плане, а затем при достижении отметки, равной половине высоты 

уступа, направление проходки траншеи изменяется в сторону центра окружности внешнего контура 

вскрывающих  выработок.  Затем  происходит  разнос  радиальных  частей  наклонных  траншей  и 

формирование фронта горных работ (рис. 2).  

 

 



 

Рис 2. Вскрытие и подготовка рабочих горизонтов к отработке 

 

В.И. Таланин [4] считает целесообразным при строительстве карьера первой очереди применять 



поэтапную  технологию  ведения  горно-капитальных  работ,  основанную  на  создании  временно 

нерабочего  борта  на  одном  из  торцов  карьера  первой  очереди  и  применении  смешанной  системы 



 

 

314 



разработки  (углубочной  продольной  двухбортовой  и  поперечной  однобортовой),  которая 

обеспечивает  наращивание  темпов  углубления.  Это  позволяет  стабилизировать  объемы  горно-

капитальных  работ  на  завершающем  этапе  строительства  карьера  первоочередного  карьера  за  счет 

перевода высвобождающегося оборудования на расконсервацию временно нерабочего борта в торце 

карьера  первой  очереди.  В  результате  сокращаются  сроки  выполнения  всех  этапов  строительства  и 

увеличиваются темпы ведения горно-капитальных работ (рис.3). 

 

 

 



V

р

 – дополнительный объем горных работ при расконсервации временно нерабочего борта карьера первой очереди;  

V

п

 – объем горных работ по постановке бортов карьера первой очереди в конечное положение; V

в

, V

л

 – объем горных  

работ по погашению рабочего борта соответственно со стороны висячего и лежачего бока пластов угля 

Рис. 3. Поэтапная технология строительства карьера первой очереди по смешанной системе разработки  

с созданием временно нерабочего борта 

 

При  выборе  технологии  внутреннего  отвалообразования  появляется  необходимость  сравнивать 



различные  технологические  схемы  и  выбирать  наиболее  оптимальный  по  суммарным  приведенным 

затратам. Н.Н. Пыжик и В.Г. Пшеничный [5] предложили формулы для определения этих затрат: 

Вариант разработки месторождения с внешним отвалообразованием: 



1



1

1

1



1







i

вi

в

T

i

pi

T

i

i

E

n

b

a

A

C

,                                                     (2) 

где  Т  –  продолжительность  эксплуатационного  периода  работы  карьера,  лет;  A

pi

  – 



производительность  карьера по руде в  i-ом году эксплуатации карьера, т; a – себестоимость добычи 

руды  без  учета  затрат  на  вскрышные  работы,  у.е./т;  b

в

  –  себестоимость  вскрыши  при  внешнем 



отвалообразовании,  у.е./м

3

,  n



вi 

–  текущий  коэффициент  внешней  вскрыши  в  i-ом  году  эксплуатации 

карьера; E – коэффициент приведения разновременных затрат к одному моменту оценки. 

Вариант  разработки  месторождения  с  внешним  и  внутренним  отвалообразованием  и 

формированием  постоянного  внутреннего  отвала.  При  данном  варианте  вскрышные  породы 

укладываются  частично  во  внешний,  а  частично  –  во  внутренний  отвалы.  Значение  суммарных 

приведенных затрат при этом составит: 



1



1

1

1



1









i

внi

вн

вi

в

T

i

pi

T

i

i

E

n

b

n

b

a

A

C

,                                    (3) 

где b

вн

 – себестоимость вскрышных работ при внутреннем отвало-образовании, у.е./м



3

; n


внi

 – текущий 

коэффициент внутренней вскрыши в i-м году эксплуатации карьера, м

3

/т. 



Вариант разработки месторождения с внешним и внутренним отвалообразованием. Формируется 

временный  внутренний  отвал,  который  при  дальнейшем  развитии  горных  работ  перемещается  в 

контурах  карьера  до  его  постоянного  положения.  При  данном  варианте  разработки  вскрышные 

породы  частично  укладываются  во  внешний  и  во  внутренний  отвалы.  Кроме  этого,  проводятся 

работы по переэкскавации вскрышных пород внутреннего отвала. Значение суммарных приведенных 

затрат при этом составит: 





1

1



1

1

1











i

перi

пер

внi

вн

вi

в

T

i

i

T

i

i

E

n

b

n

b

n

b

a

P

C

,                          (4) 



 

 

315



где  b

пер


  –  себестоимость  переэкскавации  вскрышных  пород,  у.е./м

3

;  n



пер

  –  текущий  коэффициент 

переэкскавации вскрышных пород в i-м году эксплуатации карьера, м

3

/т. 



Таким  образом,  анализ  имеющихся  разработок  в  области  технологий  внутреннего 

отвалообразования позволяет сделать следующие выводы: 

1.  Все  существующие  технологии  внутреннего  отвалообразования  показывают  необходимость 

размещения  части  пород  вскрыши  во  внешних  отвалах,  что  снижает  эффективность  открытого 

способа разработки. 

2. На данный момент существует достаточное количество методик определения границ карьеров 

при 

внутреннем 



отвалообразовании, 

а 

также 



применяемых 

технологии 

внутреннего 

отвалообразования, их параметров и схем засыпки. 

3.  Строительство  карьера  первой  очереди  должно  вестись  до  граничной  глубины,  что  удлиняет 

срок перехода на внутреннее отвалообразование и усложняет его последующую реконструкцию. 

4.  Укладка  вскрышных  пород  во  внутренний  отвал  обязательно  должна  учитывать  возможность 

перепрофилирования  части  транспортных  коммуникаций  для  размещения  во  внутренний  отвал,  в 

противном случае достаточный эффект внутреннего отвалообразования не будет достигнут. 

5.  В  процессе  эксплуатации  месторождения  максимальное  размещение  породы  в  карьерном 

пространстве может оказаться не оптимальным. 

6. На сегодняшний день существует технологическая возможность и экономическая целесообразность 

применения внутреннего отвалообразо-вания при разработке рудных месторождений небольшой длины. 

 

Литература 

 

1.  Пшеничный  В.Г.  Определение  рационального  режима  горных  работ  и  внутреннего 



отвалообразования  для  карьеров,  разрабатывающих  крутопадающие  месторождения    //  Вестник 

Криворожского Националь-ного Университета, вып. 31. - 2012. - С 3-6. 

2.  Шапарь  А.Г.,  Якубенко  Л.В.,  Пивень  В.А.,  Романенко  А.В.  Новые  технологические  решения 

разработки крутопадающих месторождений с внутренним отвалообразованием  о отвалообразования для 

карьеров,  разрабатывающих  крутопадающие  месторождения    Мат.  межд.  конф.  «Форум  горняков».    - 

Днепропетровск, 2009. – С. 78-86. 

3. Курленя М.В., Медведев М.Л., Колдырев Ю.И., Кисляков В.Е. Технология разработки нижней части 

карьерного поля с внутренним отвалообразованием на крутопадающих месторождениях // Горный инфор-

мационно-аналитический бюллетень. – М.: МГГУ, 2008. - №9. - С. 214-223. 

4.  Таланин  В.В.  Обоснование  технологии  строительства  карьера  первой  очереди  при  углубочно-

сплошных  поперечных  системах  разработки  угольных  месторождений  //  Горный  информационно-

аналитический бюллетень. – М.: МГГУ, 2010. - №5. - С. 43-47. 

5.  Пыжик  Н.Н.,  Пшеничный  В.Г.  Методика  выбора  рациональной  технологической  схемы 

внутреннего  отвалообразования  для  карьеров,  разрабатывающих  крутопадающие  месторождения  // 

Разработка рудных месторождений. Научно-технический сборник, вып. 93, 2010. 

 

 

СОВРЕМЕННЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТЯ ГОРНО-ШАХТНОГО ОБОРУДОВАНИЯ 

 

Ахметова М.И

КазНТУ имени К.И.Сатпаева, г. Алматы, Республика Казахстан. 

 

1. Современные направления развития технологии. 

Обеспеченность  запасами  действующих  подземных  рудников  цветной  металлургии  Казахстана, 

как показал анализ сырьевой базы, составляет от 20 до 30 и более лет. 

При этом доля запасов руд, содержащихся в маломощных залежах, имеет тенденцию к увеличению. 

Все  это  дает  основание  в  рамках  сложившихся  прогрессивных  направлений  дальнейшего  повышения 

эффективности  разработки  маломощных  рудных  залежей,  считать  целесообразной  ориентацию  на 

применение  малогабаритного  самоходного  оборудования.  Количественный  и  качественный  состав 

оборудование  зависит  от  горно-геологических  условий,  характеризующихся  большим  разнообразием. 

Тем  неменее  ассортимент  самоходных  машин  должен  иметь  возможность  формирование  из  них 

различных  сочетаний,  пригодных  для  использования  в  любых  условиях  с  обеспечением  полной 

механизации как основных, так и вспомогательных процессов. 



 

 

316 



Горнотехнические 

требование 

к 

средствам 



механизации 

в 

основном 



определяется 

конструктивными параметрами систем разработки, схемами вскрытия и подготовки. 

В  настоящее  время  на  подземных  рудниках  преимущественное  применение  находят  системы  с 

открытым  выработанным  пространством  (около  45%),  системы  с  обрушением  вмещающих  парод  – 

22%,  с  закладкой  –  15%.  В  аспекте  использование  самоходных  машин  применяемые  системы 

разработки  можно  разделить  на  3  группы.  К  которой  группе  относятся  системы,  горнотехнические 

параметры которых в наибольшей степени благоприятствуют использованию известных современной 

практике  типов  самоходных  машин.  Из  этой  группы  наибольшее  развитие  получила  камерно-

столбовая система –  около 50%. Сплошная слоевая выемка с закладкой занимает 17%, а на систему 

поэтапного обрушение с торцовым выпуском приходиться около 3%.  

    Ко  второй  группе  относятся  системы,  которые  для  успешного  использования  для  успешного 

использование  самоходных  машин  требует  модернизации  или  внесения  новых  конструктивных 

элементов:  устройство  наклонных  объездов  вместо  восстающих,  погрузочных  заездов  вместо  дыши 

или дучек и т.п. 

Из  этой  группы    наибольшее  развитие  получили  системы:  этажно-камерная  и  подэтажных 

штреков.  К  третей  группе  относятся  системы  разработки,  при  которых  условия  для  использования 

самоходных машин неблагоприятны. 

2.  Определение  качественного  состава  комплекса  малогабаритных  самоходных  машин  для 

подземных горных машин. 

Анализируя  горно-геологические  условия  горнодобывающих  предприятий  Казахстана  и 

применяемые  системы разработки нетрудно  определить, что  очистная выемка руды ведется по двум 

типичным  технологическим  схемам,  представляющим  собой  совокупность  технологических 

процессов  и  операций,  увязанных  во  времени  и  пространство,  и  объемов  работ.  Главным  отличием 

этих  схем  является  способ  отбойки  –  шпуровой  и  скважинный,  который  обуславливает  вид  забоя  и 

состав технологической цепи, а, следовательно, и состав комплекса средств механизации. 

Каждая  схема  включает  в  себя  подробно  описанные  в  классической  горной  литературе  процессы: 

отбойку, доставку, управление горным давлением, которые в свою  очередь подразделяются на бурение, 

заряжение, взрывание, погрузку, транспортировку, крепление, закладку и т.д. 

На  рис  1.1.  показана  технологическая  схема  очистной  выемки  руды  со  шпуровой  отбойкой 

характерная для систем разработки камерно-столбовой, панельно-столбовой и горизонтальных слоев 

с закладкой. 

 

 



 

Рис. 1.1. 

 

Забой  в  данной  схеме  соответствует  классическому  определению  и  представляет  собой 



поверхность,  ограничивающую  горную  выработку  и  перемещающуюся  в  результате  горных  работ. 

При  указанных  выше  системах  все  процессы  ведутся  строго  последовательно  один  за  другим  и 

совмещения  их  во  времени  невозможны.  Все  процессы  протекает  непосредственно  в  очистном 

пространстве в присутствии людей. 

Технологическая  схема  очистной  выемки  со  скважиной  отбойкой  руды  отличается  от 

предыдущей  отсутствием  процесса  крепления,  а  также  наличием  дополнительного  процесса 

вторичного дробления, обусловленного низким качеством отбойки. (Рис 1.2.)  

 

 



 

Рис.1.2 


 

Кроме того, взаимодействия с забоем при данной технологической схеме  осуществляется через 

две  выработки  –  буровую  и  выпускную.  Бурение,  заряжание  и  взрывание  производят  в  буровой 

выработке,  а  выпуск  (погрузку)  и  вторичное  дробление  в  выпускной.  Такое  воздействие  на  забой  в 



 

 

317



пространстве  позволяет  совместить  на  определенной  стадии  отработки  блока  процессы  бурения  и 

выпуска руды, поэтому технологическая схема приобретает вид изображенный на рис. 1.3. 

 

 

 



Рис.1.3 

 

В  обоих  схемах  не  принимаются  во  внимание  процессы  поддержания  выработанного 



пространства,  не  требующие  механизации  с  помощью  самоходного  оборудование  –  оформление 

целиков  и закладка выработанного пространства. 

Для  обеспечения  стабильного  функционирование  технологических  схем  очистной  выемки  на 

каждом предприятии существует технологическая схема 

Обеспечения очистных работ по объемам. Между собой процессы во времени и пространстве не 

увязаны, т.к. протекают одновременно и в пространстве – параллельно. 

Достижения  наиболее  полной  механизации  и  обеспечения  дальнейшего  роста  технического 

уровня  горношахтного  оборудования,  в  комплекс  малогабаритной  самоходной  техники  должны 

войти следующие машины: 

1.  Бурильная  установка  с  электрическим  и  гидравлическим  приводом  хода  и    гидравлической 

бурильной головкой; 

2. Машина для крепления кровли анкерной крепью; 

3. Самоходная машина (механизм) для заряжания шпуров и скважин; 

4. Погрузочно-доставочная машина с электрическим приводом; 

5. Малогабаритный автосамосвал (транспортное средство) грузоподъемностью 10-15т; 

6. Комплекс для возведения набрызг-бетонной крепи ; 

7. Машина для оборки заколов; 

8. Механизм (машина для вторичного дробления руды); 

9. Комплекс оборудования для проведения наклонных и вертикальных выработок  малого сечения; 

10. Комплекс оборудования для строительства и поддержания подземных дорог; 

11. Агрегат для перегона маломобильной техники с электрическим приводом; 

12. Машина для доставки длинномерных грузов; 

13. Машина для доставки сыпучих грузов; 

14. Машина для доставки штучных грузов; 

15. Машина для доставки людей. 

3. Создание малогабаритных переналаживаемых систем средств     механизации горных работ. 

Переналаживаемые  средства  механизации,  унифицированные  между  собой  по  базовой  модели, 

получили  название  интегральных  модульных  систем.  Модульная  система  представляет  собой 

комплекс  средств механизации нескольких производственных процессов или операций и состоит из 

базового  модуля  (базового  шасси)  и  набора  быстросъемных  средств  механизации  различного 

функционального  назначения.  Общим  и  обязательным  свойством  для  всех  модульных  систем 

является  наличие  быстроразъемного  соединительного  устройства  каждого  функционального  и 

базового модулей. 

Модульные  системы  применялись  в  горном  деле  и  ранее,  однако  они  не  были 

переналаживаемыми  в  процессе  эксплуатации  (жесткими).  Применение  таких  систем  обусловлено 

необходимостью обеспечения средствами механизации широкого диапазона условий эксплуатации и 

расширение  унификации  с  целью  снижения  затрат  на  изготовление    новой  техники  и  сокращение 

сроков  ее  производства.  Примером  таких  систем  может  служить  комплекс  оборудования  для 

подземных работ, создание на базе одного типа шасси (рис 1.4.).  

 


 

 

318 



1                     

5       


2                     

6      

10 


3            

7     


11 

4              

8        

12 


 

Рис.1.4. Функциональные модули системы механизации подземных горных работ 



1-ковш; 2-бульдозерный отвал; 3-агрегат для торкретирования; 4- противопожарный агрегат;  

5-контейнер для сыпучих материалов; 6- вилочный захват; 7-агрегат для заряжания;  

8-поливочный контейнер; 9-мастерская; 10-самозагружающийся контейнер;  

11-контейнер для доставки длинномерных грузов; 12-контейнер для доставки людей. 

 

Необходимость создания модульных систем переналаживаемых при эксплуатации обусловлена, 

как  было  установлено  выше,  высокой  стоимостью  и  низким  уровнем  загрузки  машин.  Состав 

комплекса  функциональных  модулей  должен  полностью  соответствовать  всем  технологическим 

процессам добычи руды. 

В  комплекс  средств  механизации  могут  входить  следующие  функциональные  модули:  ковш, 

бурильная  машина,  бульдозерный  отвал,  контейнеры  для  перевозки  материалов  ,  крепи,  сыпучих 

грузов, взрывчатых веществ, людей, вилочный захват, грузоподъемная стрела, устройство для сборки 

заколов, зарядное устройство, оборудования для строительства и для поддержания подземных дорог, 

бутобой,  агрегат  для  нанесения  набрызг-бетона,  манипулятор  для  установки  арочной  крепи, 

пожарный контейнер и др. 

Использование  модульных  систем  не  должно  становиться  самоцелью,  поэтому  очень  важно 

определить их область применения. 

Одним из условий формирования комплексов самоходного  оборудования является  обеспечение 

достаточным  фронтом  работ  на  рабочую  смену  основных  машин  (бурильной  установки  и  ПДМ),  в 

противном случае   следует переходить на меньший типоразмер машин. Это правило  в равной мере 

можно  отнести  и  к  машинам  вспомогательного  назначения,  если  каждый  типоразмер  определяется 

производительностью машины. В этих условиях подтверждается правильность направления создания 

многофункциональных переналаживаемых систем  самоходного  оборудования. Основным критерием 

для классификации модульных систем является обеспеченность фронтом работ. 

Фронт  работ  для  средств  механизации  основных  процессов  определяется  производительностью 

забоя, которая в свою очередь зависит от горно-геологических условий месторождения. Обеспеченность 

фронтом  работ  можно  характеризовать  расчетным  коэффициентом  загрузки  оборудования,  который 

определяется отношением объема необходимых работ к производительности средства механизации. 

где 

- производительность средства механизации, соответствующего процесса, т/год; 



объем работ по соответствующему процессу, т/год; 

 количество машин в работе, шт. 

Исходя  из  величины  коэффициента  загрузки  можно  определить  количество  возможных 

функций, выполняемых модульной подсистемой. 

  K

4

  =  0,8  –  нормативный,  внутрисменный  коэффициент  использования  специализированной 



машины. 

 

 




1   ...   48   49   50   51   52   53   54   55   ...   81


©emirb.org 2017
әкімшілігінің қараңыз

войти | регистрация
    Басты бет


загрузить материал