книги из ГПНТБ / Иванов, В. А. Интенсификация производства на горнорудных предприятиях

рабатываемые или намечаемые к отработке открытым спосо­ бом месторождения железистых кварцитов в основном пред­ ставлены крутопадающими, мощными залежами, которые при­ крыты мягкими или скальными породами, как правило, значи­ тельной мощности. Такие залежи менее благоприятны для; открытой разработки на большую глубину.

Комбинированный способ разработки широко применяется в: мировой практике. Так, после отработки богатой медной руды подземным способом на мексиканском руднике «Канеиия» пе­ решли на добычу бедных руд открытым способом с доставкой на обогатительную фабрику автотранспортом. Новый горизонт горных работ находился почти на 210 м ниже отметки дро­ бильной установки рудника и на расстоянии нескольких кило­ метров в стороне от дороги на фабрику. В результате имею­ щегося опыта доставки руды через длинные рудоспуски стало возможным доставлять ее самотеком из карьера по рудоспуску к дробильной установке, которую построили под дном карьера недалеко от последнего рабочего уступа. Из дробильной уста­ новки руда по наклонным конвейерным выработкам выдается на фабрику. Руда, имеющая максимальные размеры куска 1,5X1,5X1,5 м, спускается по рудоспуску сечением 6X6 м и питателем шириной 3 м после грохочения подается в щековуюдробилку размером 1676X2134 мм. Общая часовая производи­

размере 20% по сравнению со схемой экскаватор — самосвал — фабрика и обеспечивает большой запас отбитой руды в рудо­ спусках.

Опыт работы рудника «Канеиия» конечно не нов, однако применение комбинированной схемы разработки на ряде карь­ еров в СССР (ЦГОКг ЮГОК, Оленегорский ГОК и др.) несом­ ненно может оказаться весьма эффективным.

Схема работы рудника «Канеиия» применима также на карьерах НКГОКа и других комбинатов при переходе с откры­ того на комбинированный способ разработки, когда глубина карьера становится критической с точки зрения безопасности или когда экономичность только открытого способа вызывает сомнение. Схема обеспечивает дальнейший простой переход іс полностью подземной разработке. Для карьеров СССР, на ко­ торых разрабатываются крепкие руды, описанная схема позво­ ляет применить рудоспуски диаметром 5—6 м, бункера с люка­ ми по типу рудников комбината Апатит. Оборудованные пнев­ матическими затворами люки позволяют загружать крупнокусковой рудой вагоны нормальной колеи большой гру­ зоподъемности за 1,5—2 мин. В этой схеме с успехом может быть применен для выдачи руды на поверхность современный скиповой подъем. Один скиповой подъемник может обслужи­

30

вать участок шахтного поля 3—4 рудоспусками, на которые бу­ дет доставляться руда в самосвалах или быстроходными по­ грузчиками при длине откатки 500—800 м. Примерно аналогич­ ная схема применяется на карьере «Кэрол лейк» в Канаде. Здесь руду автоматически загружают в вагоны, которые следу­

ют на фабрику.

В СССР по мере увеличения глубины разработки крутые залежи будут отрабатываться при увеличивающемся коэффи­ циенте вскрыши, угле откоса борта карьера в пределах 25—-50°, повышении стоимости разработки вскрыши и добычи руды, вер­ тикальном и поперечном подвигании горных работ для их без­ опасного ведения с удалением вскрыши во внешние отвалы карьерным транспортом. Такие благоприятные факторы, как складирование отвалов в выработанное пространство с помо­ щью карьерного транспорта или бестранспортных средств, со­ хранение постоянного коэффициента вскрыши и глубины раз­ работки, поперечное подвигание фронта работ, характерные для- горизонталы-ю залегающих или наклонных месторождений, в

СССР почти отсутствуют.

Как известно, по мере приближения к предельному контуру карьера появляется необходимость применения специальных буровзрывных работ и других мероприятий для доработки усту­ пов. Обеспечение устойчивости бортов уступов в скальных по­ родах не ограничивается лишь изменением технологии буро­ взрывных работ (применения наклонных скважин для заоткоскп уступов воздушных промежутков в зарядах при взрываниитаких скважин и пр.), но и требует применения комплекса дру­ гих мероприятий: осушения, искусственного укрепления бортовкарьера, восстановления берм уступов и т. д. Для этих целей на Снбайском меднорудном карьере, например, создан специ­ альный горный участок. Затраты на укрепление борта карьера здесь составили 0,1 руб/м3 при укреплении сваями и 125,3 руб. за 1000 м2 покрытия поверхности борта торкрет-бетоном.

Можно утверждать, что на железорудных месторождениях

СССР на протяжении всего периода эксплуатации условия бу­ дут ухудшаться и усложняться.

Длительные сроки существования карьеров, как считают спе­ циалисты института Гипроруда, предъявляют повышенные требо­ вания к устойчивости откосов, особенно на верхних горизонтах, сложенных чаще всего слабыми породами. Устойчивость бортов и уступов карьеров определяется геологическими, гидрогеологи­ ческими, климатическими и горнотехническими факторами.

Для выявления и предотвращения деформаций пород важ­ ную роль играют длительные наблюдения за бортами и усту­ пами. На всех стадиях геолого-разведочных работ инженерно­ геологические исследования должны быть составной частью общего комплекса работ, выполняемых по одному проекту. В ре­ зультате недостаточного изучения инженерно-геологических ус-

31'

ловий на Соколовско-Сарбайском, Коршуновском, Оленегорском и других комбинатах были приняты параметры карьеров, не от­ вечающие природным и горнотехническим условиям разработ­ ки, которые в дальнейшем пришлось корректировать. Напри­ мер, на Оленегорском месторождении при выборе параметров уступов не было учтено наличие сланцеватости и углы наклона уступов (70°) принимались только исходя из прочности пород. В результате на ряде участков уступы оказались неустойчивы­ ми. На карьерах Бакальского рудоуправления диабазы, слага­ ющие борта карьера, оказались менее устойчивыми, чем пред­

1150 тыс. т, себестоимость 1 т руды по сравнению с проектной увеличилась на 8—18,2 коп.

Наличие подземных вод обычно снижает устойчивость бор­ тов в скальных породах на 20—25%.

Массовые взрывы приводят к значительным нарушениям устойчивости откосов. Подработка карьеров подземными вы­

зультате сооружения камнеулавливающей дамбы стоимостью ■30 тыс. руб. стало возможным отказаться от разноски борта карьера стоимостью 5 млн. руб.

Наконец, по нашему мнению, оценивать эффективность спо­ соба разработки надо для наихудшнх условий, которые обычно возникают в пределах конечного контура карьера или наибо-

.лее глубокого горизонта шахты.

Итак, изменение сложившегося соотношения способов до­ бычи железной руды в сторону увеличения доли подземного в условиях месторождений СССР, по мнению автора, может при­ вести к резкому уменьшению удельных объемов выемки горной массы, лучшему сохранению окружающей среды, а с учетом технического прогресса технологии подземных работ и к быст­ рому росту производительности труда. Но доля добычи руды подземным способом может быть существенно увеличена в те­ чение 15—20 лет.

В настоящее время важнейшее значение имеет интенсифи­ кация процессов производства на действующих горнорудных предприятиях, увеличение выпуска продукции в результате их реконструкции с минимальными удельными капитальными за­ тратами.

32

ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ПРОЦЕССОВ ДОБЫЧИ РУД ОТКРЫТЫМ СПОСОБОМ

По данным Гипроруды, каждый процент увеличения доли открытого способа в общей добыче сырой железной руды обес­ печивает рост производительности труда по товарной продукции в целом по железорудной отрасли на 1%. Такая зависимость объясняется тем, что средняя выработка одного работающего промышленно-производственного персонала на железорудных карьерах СССР, например в период 1970—1972 гг., по сырой руде увеличивалась почти в 1,45 раза быстрее, чем на шахтах. По абсолютным показателям в 1972 г. она была в 2,5 раза вы­ ше и по себестоимости в 2,4 раза ниже по сравнению с подзем­ ными работами.

Расчеты института Гипроруда справедливы, но все же можно заметить, что фактора увеличения доли открытого способа раз­ работки недостаточно для решения задачи ускоренного роста производительности труда как по сырой руде, так и по товар­ ной продукции. Для этого необходимо полностью использовать известные преимущества открытых работ.

В настоящее время техническое оснащение отечественных карьеров мало отличается от зарубежных, это является основ­ ным условием для дальнейшей интенсификации основных про­ цессов добычи руды открытым способом.

Совершенствование техники и технологии на действующих карьерах

Карьеры СССР уже имеют глубину и число уступов в рабо­ те большие, чем любой из действующих железорудных карь­ еров, например, в США и Канаде. В табл. 6 приведены данные по отдельным наиболее крупным железорудным карьерам

СССР, которые позволяют судить об уникальности этих горных предприятий. Как видно, железорудные карьеры СССР разра­ батываются интенсивно; они постоянно наращивают мощности, что повышает их эффективность.

На 15 крупных горно-обогатительных комбинатах СССР до­ бывается более 70% всей сырой железной руды. По данным Ми­ нистерства черной металлургии СССР, среднегодовые мощно­ сти карьеров в 1972 г. использовались на 98%. На отечествен­ ных карьерах не только широко применяют значительную часть

34

тов железорудных карьеров в условиях СССР дает возможность

всех карьерах организовать опытные участки с целью выявле­ ния возможности корректировки проектных бортов карьеров. Если удалось бы в результате опытно-исследовательских работ обосновать увеличение конечного угла откоса какого-то карь­ ера, например с 45 до 46° при глубине 150 м, то на 1 км длины борта карьера это дало бы сокращение объема выемки пример­ но на 390 тыс. м3 пли снижение расходов на вскрышные рабо­ ты на 350 тыс. руб. Для глубины карьера 300 м эти показатели увеличились бы соответственно до 1575 тыс. м3 и 1,4 млн. руб. Изучение устойчивости бортов карьера на действующих пред­ приятиях необходимо для предупреждения различных неожи­ данных явлений. Например, деформация откосов бортов Сарбайского карьера из-за несоответствия проектного угла откоса' физико-механическим свойствам глинистых пород на гор. + 164 м и +174 м потребовала уменьшения результирующего' угла до 20° вместо 25—31° по проекту, что, конечно, вызвало* дополнительные непредвиденные расходы.

Эксплуатационная разведка на действующем карьере яв­ ляется одним из условий интенсивного ведения горных работ гг

выклинивание руды на трех горизонтах, в результате вскрытые запасы уменьшились со 160,5 до 143,8 млн. т. Это обстоятель­ ство должно предупредить возможное осложнение ведения горных работ в будущем. В результате переоценки запасов на-

разведка приобретает все большее значение по мере развития механизации очистных работ и связанного с ней увеличениякапитальных вложений. С учетом этой возможности и требова­ ний реальной оценки запасов во избежание возникновения не­ предвиденного риска в процессе эксплуатации значительно ин­ тенсифицированы усилия в этой области путем:

увеличения работ по детальной разведке за счет проведения

сторождения; применения геофизических, сейсмических и других методов-

разведки месторождения с поверхности; исследования- структурно-тектонических особенностей строе­

ния месторождения; оценки технологических типов руд и т. д.

36

в. Применение комбинированных схем выдачи руды и поро­ ды из карьера с уменьшением транспортных берм и увеличе­ ние уклонов карьерных дорог или полный отказ от них. Это наиболее эффективные схемы, внедрение которых еще только начинается. Совершенствование транспортных схем (см. ниже) не только позволит сократить общий коэффициент текущей вскрыши, но снизить трудоемкость откатки и подъема на по­

рой технологический резерв интенсификации горных работ, эко­

в 1971 г. было выпущено сверх плана около 56 тыс. т железного концентрата. Этот концентрат был получен исключительно за счет факторов интенсификации производства, а именно: 11 тыс. т в результате сверхплановой добычи и переработки руды; 58 тыс. т в результате увеличения содержания железа на 0,4% в добытой руде и снижения влаги в руде на 0,1%; 6,8 тыс. т в результате увеличения извлечения железа в концентрат до

■88,9%.

Однако не на всех предприятиях достигают таких ре­ зультатов. Так, на Коршуновском горно-обогатительном комби­ нате в 1972 г. содержание железа в добытой руде снизилось на 1,8% по сравнению с 1970 г. (до 27,9%) из-за сверхнорматив­ ного разубоживания (план 2,7%, фактически 3,3%). На Лебе­ динском руднике в том же году в результате строгого соблю­ дения недельных и суточных графиков выемки руды, раздельной выемки породных включений, более тщательной зачистки кров­ ли рудного тела и других мероприятий удалось поднять сред­ нее содержание железа в агломерационной товарной руде до 58% с колебаниями не более ±1% . На Качканарском горнообогатительном комбинате, где содержание железа в добывае­ мой руде не выше 16%, разубоживание на карьерах достигает 4—5,2%. В результате только в 1971 г. было переработано по

других карьеров. Например, в 1972 г. разубоживание на карь­ ере Михайловского железорудного комбината составило 9,5% (при норме 9%), на Анновском карьере СевГОКа 5,3% (при норме 5%), на карьере Ковдорского ГОКа 3,5% (при норме 3%) п т. д. Наименьшие потери руды и разубоживание достиг­ нуты на карьере ЮГОКа (соответственно 1,4 и 2%) и Оленегор­ ском (3,6 и 2,9%).

Приведенные данные говорят о целесообразности внедрения

•более тщательной сортировки руды в забоях.

Усреднение в карьере добываемой руды оказывает весьма большое значение на результаты обогащения руды, а поэтому

3 7

Наилучшего усреднения руды в карьерах можно достичь, применяя схемы комбинированного транспорта: самосвал — ру­ доспуск, дробилка — конвейер или скиповой подъем. Достигну­ тая степень усреднения обогащаемой руды и экономическая эф­ фективность усреднения железорудного сырья, по данным ВИОГЕМ и ИГД Министерства черной металлургии СССР, ха­ рактеризуются показателями, приведенными в табл. 7.

Чем однороднее качественный состав руды, подаваемой на обогащение, тем она ценнее. По данным ВИОГЕМ и ИГД Ми­ нистерства черной металлургии СССР, повышение однородности усредненного сырья позволяет получить в процессе обогащения экономический эффект, определяемый по номограммам или формуле

Концентрация горных работ на карьерах в результате повы­ шения нагрузки на экскаваторный забой является характерным показателем интенсивности добычи руды, отражающим высокий уровень организации буровзрывных, погрузочных и транспорт­ ных работ.

На многих карьерах СССР добыча руды ведется весьма ин­ тенсивно. Например, на карьере ЮГОКа с 1 км фронта горных работ с погрузкой в железнодорожные думпкары добывают 6,7 млн. т руды в год на шести рудных уступах. При этом сред­ няя длина забоя на один экскаватор составляет 347 м. Повы­ шение интенсивности выемки позволило на карьере ЮГОКа, несмотря на сокращение длины общего фронта горных работ, увеличить в течение 1972 г. добычу руды более чем на 100 тыс. т.

На карьере ИнГОКа с 1 км фронта горных работ добывали в 1970 г. 7,5 млн. т руды при использовании только автомобиль­ ного транспорта.

На Первомайском карьере СевГОКа при использовании ав­ томобильного транспорта с трех рудных уступов длиной 1,1 км добывали 23,4 млн. т руды в год. Такая интенсивность выемки, достигнутая на карьерах железистых кварцитов, является са­ мой высокой в мире. Одиако не на всех карьерах она достигну­ та. Длина забоя на таких же по суммарной мощности карьерах американского горно-обогатительного комплекса «Эри майиинг»- находится в пределах 360—720 м, а на карьерах фирмы «Ризерв майнинг», применяющих безрельсовое доставочное оборудование (тракторные полуприцепы) — 165 м. Высокая нагрузка на очист­ ной забой на зарубежных таконитовых карьерах достигнута в результате применения стандартной схемы очистных работ в забое, оборудование которого состоит, как правило, из бурового (огневого или шарошечного) стайка и экскаватора с ковшом ем­ костью 6—8 м3, производительность которых в расчете на 8-ча­ совую смену составляет не менее 5000—7000 т руды, и вспомога­

39