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

На рис. 4 показан схематический разрез рудного тела одного из круп­ нейших в Канаде горно-обогатительных комплексов Кэрол лейк. Руда — спекуляритовый гематитовый кварцит — содержит 37% общего железа, ко­ торое на 70% представлено гематитом. Большая часть месторождения с за­ пасами для открытого способа разработки (несколько сотен млн. т)' распо­ ложена на холмах высотой 150—300 м. Руда прикрыта небольшими по мощ­ ности наносами.

Колоссальные запасы позволили расширить это предприятие до годовой мощности 22 млн. т концентрата. Для этого добыча руды увеличивается за счет ввода в эксплуатацию новых рудных площадей, приобретения экс­ каваторов с ковшами емкостью по 9 м3, станков шарошечного бурения, са­ мосвалов грузоподъемностью 120— 130 т.

Карьеры нагорного типа соединены с фабрикой туннелями, в которых сооружены рудоспуски с погрузочными бункерами. Руда в карьере достав­ ляется к рудоспускам длиной до 90 м и вместимостью 60 тыс. т автосамо­ свалами. Руда автоматически загружается из бункеров в железнодорожные составы и доставляется на фабрику. Общая суточная пропускная способность транспортных устройств достигает 150 тыс. т. На откатке занято 7 автома­ тически действующих составов каждый из 12 саморазгружающихся вагонов.

Расширение горно-обогатительного комплекса оказалось весьма эффек­ тивным. На этом комплексе годовая производительность труда рабочего пре­ вышает 4600 т окатышей.

Такие же благоприятные условия разработки имеются на месторожде­ ниях спекулярнтовых гематитов, на которых работают крупные канадские горно-обогатительные комбинаты Квебек-Картьер и Уобуш.

Так, карьер «Лак Жанин» комбината Квебек-Картьер расположен на вы­ соком холме. Первый уступ нарезан на отметке 663 м над уровнем моря. На отметке 559 м расположен корпус крупного дробления. Конечной глу­ биной нагорного карьера называют отметку 288 м. Суточный объем разра-4 ботки горной массы при режиме работы 21 смена в течение семи дней (че­ тыре сменные бригады) составляет 100 тыс. т.

Для бурения скважин диаметром 310 мм и глубиной до 13,5 м приме­ няют шарошечные станки 60-R, работающие в автоматизированном режиме по опыту работы таких же станков на карьерах комбината Минтак в США. Автоматическое управление позволяет оператору улучшить общий уход за станком и наблюдение за процессом бурения. На карьере для транспорти­ рования руды и породы применяют дизель-электрические самосвалы грузо­ подъемностью 85—110 т. С 1970 г. на карьере применяют дополнительное троллейное питание постоянным током дмзель-электрпческнх самосвалов. На

70

Внедрение такого сравнительно просто осуществимого мероприятия на карь­

ерах СССР может повысить интенсивность работы автомобильного транс­ порта.

В 1974 г. фирма «Квебек-Картьер» намерена освоить эксплуатацию поч­ ти аналогичного месторождения Райт, представленного спекуляритовым ге­ матитом. Месторождение залегает на холме высотой 900 м над уровнем моря при средней топографической отметке местности 600 м. Из руды, со­ держащей 32% железа, будут извлекать 16 млн. т концентрата с содер­ жанием 66% железа. Годовая мощность фабрики по перерабатываемой руде составит 40 мли. т. Измельчение руды после крупного дробления будет производиться на 6 секциях, оборудованных мельницами мокрого самоизмельчения диаметром 9,6 м н длиной 4,6 м с последующим обогащением

в том числе добывают 17 млн. т руды. На двух карьерах добывают в сутки 50 тыс. т сырой руды и разрабатывают 55 тыс. т горной массы при 7-дневной рабочей неделе. В пересчете на концентрат с содержанием 66% железа за­ пасы месторождения превышают 400 млн. т. Руда содержит ЗѲ'% в основном гематнтового железа и 43% кремнезема. На добыче сравнительно мягкой крупнозернистой спекуляритовой руды работают четыре шарошечных станка

и 100 т, 12 гусеничных и колесных бульдозеров, шесть грейдеров п ковшовых пневмоколесных погрузчиков.

В горном отделе комбината Уобуш производительность труда горняковтехиологов достигает 420 т/чел-смену; с учетом ремонтного персонала (при­ нят в размере 50% к численности технологов)— 240—250 т/чел-смеиу, или 30 т/чел-ч. На уступах высотой 12 м с углом откоса 78—80° ширина конеч­ ных берм составляет 7 м.

Нажимное усилие станков 60-R массой 68 т на забой скважины 40 тс, сетка скважин 7,8X10,5 м и 8,4X10,5 м, перебур 0,9 м. Использование стан­ ка на основной работе, как и на других карьерах, достигает 92% кален­ дарного времени, в том числе на процессе собственно бурения 62,5%; про­ изводительность станка составляет 75 м/смену скважин, чистая скорость бу­ рения скважин 15 м/ч. Шарошкой, армированной твердым сплавом, выбури­ вают в среднем 3000 м скважин, иногда 5400 м. Шарошки восстанавливают, после этого общая длина пробуренных скважин достигает 15 тыс. м. Высота мачты стайка (16,5 м) обеспечивает бурение скважины длиной 15,6 м за один проход бурового снаряда без наращивания штанг. Буровой став со­ стоит из двух штанг длиной по 7,8 м н стабилизатора. Станок снабжен компрессором производительностью 45 м3/мин сжатого воздуха. Привод стан­ ка выполнен от дизельного двигателя мощностью 460 л. с. ВВ — суспензиро­ ванная аммиачная селитра н АС—ДТ, доставляемое автомобилями заря­ жающими машинами. Одновременно взрывают шесть рядов скважин при

ней части скважины, длина забойки 4 м. Расход ВВ 0,25 кг/т взорванного материала. Выход руды с 1 м скважины 229,6 т. Вторичного взрывания нет. Негабарит разрушают падающим грузом массой 6 т.

Экскаваторы оборудованы автоматической смазкой и радиосвязью, об­ служиваются одним рабочим. Экскаваторы снабжены кабельными бараба­ нами, передвигаемыми трактором. (На карьере ЮГОКа своими силами было

71

изготовлено несколько кабель-барабанов на базе трактора С-100. Опыт их применения показал возможность обслуживания экскаватора одним рабо­ чим). Максимальная высота уступа 12 м обоснована высотой черпания экс­ каватора (12,12 м) и разгрузки (13,24 м), что полностью исключает какиелибо ручные работы по оборке уступов после взрыва п обеспечивает мак­

в сутки в течение всей недели. В дробильном корпусе, как правило, работает одна из двух конусных дробилок с приемной щелью 1350 мм и приводом

330кВт.

Часто разрабатывают с большой эффективностью небольшие, но легко­

доступные месторождения. Например, горно-обогатительный комплекс Адамс годовой мощностью 1 млн. т окатышей построен на месторождении с при­ годными для открытой разработки запасами 100 млн. т таконптов со сред­ ним содержанием 20% магнетитового железа.

В 1970 г. на карьере комплекса Адамс ежесуточно добывали 10 тыс. т руды и разрабатывали 9 тыс. т породы. В результате исследований перво­ начально намеченный конечный угол откоса карьера 50° увеличен до 57— 63°. На уступах высотой 12 м бурят двумя шарошечными станками сква­

10% работает 17 самосвалов грузоподъемностью 45—50 т. Производитель­

нием 66% железа 1,5 млн. т. Разрабатываются кварциты с содержанием 30—33% общего железа, в том числе 24% магнетитового железа. Месторож­

конечную глубину 300 м. Руду из карьера в автосамосвалах доставляют к корпусу крупного дробления на расстояние 2 км. После дробления в конус­ ной дробилке с загрузочной щелью 1350 мм руду подают конвейером на радиальный штабелеукладчик, который отсыпает конус высотой 21 м и диа­ метром около 48 м, емкостью 25 тыс. т. Руда крупностью менее 305 мм со склада через разгрузочные туннели подается ленточным конвейером ши­ риной 1050 мм в мельницы мокрого рудного самоизмельчепия.

На канадских железных рудниках в Шеффервилс добывают гематито­ вую руду с содержанием 53% железа. Общий объем вскрыши на 105 млн. т добытой руды составил только 1,95 млн. т. Теперь эту руду с несколько меньшим содержанием железа обогащают методом флотации с последую­ щей выработкой окатышей из концентрата. На горио-обогатнтельном ком­ плексе Игл Маунтин в южной части Калифорнии (США) при семидневной трехсменной рабочей неделе на карьерах разрабатывали в 1970 г. 165 тыс. т горной массы, в том числе добывали 40 тыс. т руды со средним содержа­ нием 35—38% железа. Увеличение коэффициента вскрыши до 3 т/т руды за последние годы вынудило фирму заняться изучением возможности при­ менения подземного способа разработки в пределах ранее намеченного кои-

72

тура карьера. С 1968 г. осуществляется программа опытных работ по при­ менению системы подэтажного обрушения для добычи магнетитовых руд,, залегающих у лежачего бока п прикрытых породами большой мощности. Вскрытие участка выполнено двумя штольнями длиной по 1100 м с вер­ тикальным расстоянием между ними 30 м. Отбитая глубокими скважинами, руда доставляется погрузочно-доставочиой машиной к рудоспускам. От ру­

Втечение года только из подготовительных выработок, ведущихся паруде, добывается 200 тыс. т руды. Считают, что разработка части месторож­ дения подземным способом поможет приостановить дальнейший рост коэф­ фициента вскрыши и будет вполне эффективной.

ВЛиберии разрабатывают крупное итабиритовое месторождение Бонгрендж. За год добывают смешанного типа крупнозернистые кварциты с: содержанием 40—45% железа в количестве 10 млн. т и перерабатывают по- гравитационно-магнитной схеме при выходе концентрата 50j%. На карьере-

нагорного типа применяют обычное оборудование. Руду к дробилке достав­

рудного самоизмельчения. Обогащают руду на винтовых сепараторах, хвосты которых доизмельчают и подвергают магнитной сепарации при напряженно­ сти магнитного поля 600 и 500 Гс. Попутно извлекают мартит при напря­ женности магнитного поля 1000 Гс.

Доля магиетитового концентрата 15% и гематнтового 85% в общем выпуске. Около 75% воды используется повторно. Для этого простого по за­ леганию месторождения характерно следующее распределение (в процентах) капитальных вложений: карьер 7,3 (около 6 млн. долл.); обогатительная фабрика 26,5; мастерские, склады и т. д. 5; электростанция 6,9; водоснаб­ жение 3,1; железные дороги 24; порт 10; жилье и культстроительство 9,2; изыскание и проектирование 8.

Внедрение механизированной смазки экскаваторов в карьере позволилоиспользовать их на основной работе в течение 80% времени. При вскрытии, месторождения были применены скреперы с рыхлителями, с помощью кото­ рых в отвал (на склоне горы) было удалено 600 тыс. т итабиритов и других пород. Опыт показал, что большой износ скреперных ножей п зубьев рых­ лителей делает невыгодным применение скреперов. Такой вывод подтвердил­ ся и на железном руднике в Нимбе (Либерия), где скрепер емкостью 24 м3:

12,3% и внепронзводственные 34,5%. В общей себестоимости продукции рас­ ходы производства составляют 52%; амортизация, проценты за капитал, на­

логи и прочие — 48%.

На меднорудном карьере «Твин Быотте» в штате Аризона (США) объем первоначальной вскрыши составил 200 млн. т на глубину в среднем 138 м. Вскрытие месторождения производили самоходными скреперами, работающи­ ми в комплексе с тракторами-толкателями. Колесные скреперы доставляли породу к двум бункерам, из которых вибропитателн подавали на ленточные-

в дамбу хвостохранилища высотой 60 м и шириной 300 м. При разработкескальной вскрыши применяли уступы высотой 15 м, три шарошечных станка 60-R (диаметр скважин 250 мм) и два ппевмоударных станка Т-650 с ко-

73:

ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ПРОЦЕССОВ ДОБЫЧИ РУДЫ ПОДЗЕМНЫМ СПОСОБОМ

Возможности интенсификации на рудниках СССР

В 1975 г. добыча железных руд подземным способом в СССР

составит 85—86 млн. т. Вся руда, добываемая на подземных рудниках, кроме криворожских и Запорожского железорудного комбината (ЗЖРК), будет обогащаться. Не исключено обога­ щение II значительной доли руды криворожских шахт в перспек­ тиве.

В 1972 г. при добыче 76 млн. т руды шахты Министерства черной металлургии СССР работали на выдаче руды от.305 до 358 дней при трех выданных сменах в сутки. Максимальная глу­ бина разработки достигла 890 м. На всех шахтах находилось в работе 1—3 эксплуатационных горизонта.

Таблица 15

Производительность труда. 1

В течение 1972 г. в результате совершенствования органи­ зации II технического уровня производства на подземных руд­ никах достигнуто повышение годовой выработки работающего по руде с 2163 до 2214 т, или на 5%. Среднесмеиная произво­ дительность труда рабочего по шахте увеличилась до 11,9 т/челсмену, или на 3,5%. Производительность же труда подземного рабочего выросла только на 1,3% и составила 15,6 т/чел-смену.

75

Многие рудники в 1972 г. достигли более высоких по срав­ нению со средними показателей по производительности труда (табл. 15). Пример работы этих предприятий показывает воз­ можность значительного роста производительности труда на шахтах.

Благоприятные условия залегания разрабатываемых круп­

вести разработку месторождений с большой интенсивностью. Главным техническим условием дальнейше ю повышения ин­ тенсивности добычи руды является увеличен! е скоростей про­ ведения всех видов капитальных и подготові тельных вырабо­ ток, повышение нагрузки на очистной забой і на этой основе концентрации горных работ. Если улучшить ш пользование дей­ ствующих мощностей шахт, оборудования, организацию произ­ водства и труда, освоить серийное нзготовлеі не минимального числа высокопроизводительных буровых и поірузочных машин,, модернизировать и усовершенствовать отдель іые' виды приме­ няемого оборудования и инструмента, то можно достичь повы­ шения производительности труда подземного рабочего примерно в два раза по сравнению с 1972 г. Главным фактором роста производительности труда должно быть повышение интенсивно­

сти действующего производства, использованіе г его резервов. Опыт показывает, что возможности интенсификации работы

подземных рудников зависят от условий залегания месторожде­ ния, типа добываемой руды и метода последующей ее рудопод­ готовки.

Наибольшая интенсивность разработки месторождения мо­ жет быть достигнута при добыче обогащаемых магнетнтовых руд, особенно на шахтах, где нет надобности сохранять поверх­ ность от обрушения. Для таких условий характерно применение высокопроизводительных этажно-камерных систем, наиболее полное извлечение металла из недр, низкая себестоимость сы­ рой руды, несколько повышенное разубоживание.

На шахтах, где добывают богатые (необогащаемые) руды, во всех случаях оправдывает себя применение систем, обеспе­ чивающих наименьшие разубоживание и потери руды при до­ статочно высокой нагрузке на очистной забой. В этих случаях наиболее совершенной можно считать систему с закладкой.

Системы с обрушением кровли и вмещающих пород остают­ ся весьма эффективными для выемки многих типов качественно различных руд, в том числе и большой части необогащаемых руд Криворожского бассейна. Особенно эффективными оказы­ ваются системы сплошной выемки с принудительной отбойкой и погрузкой выпущенной руды в транспортные средства на уров­ не откаточного горизонта.

7 6

руд с такими же по физическим свойствам вмещающими по­ родами.

В СССР накоплен большой опыт эффективной добычи желез­ ных и других руд всеми известными системами подземной раз­ работки. Так, интенсивно ведется разработка магнетитовых же­ лезорудных месторождений Горной Шорни, Абаканского, Вы­ сокогорского, Гороблагодатского и других. В качестве наиболее общих интенсифицирующих технологических факторов произ­ водства оправдали себя такие, как увеличение высоты этажа, отработка сдвоенных этажей на один откаточный горизонт, групповое вскрытие трех и более горизонтов, увеличение разме­ ра отбиваемого и выпускаемого кондиционного куска до 900— 1000 мм (особенно при этажно-камерных системах), оснащение рудников стационарными дробильными установками, современ­ ным доставочным оборудованием, ликвидация выпускных вы­ работок, применение безлюковой погрузки руды, в том числе вибрационными доставочно-погрузочными установками ВДПУ- 'ЧТМ, ВКВС непосредственно на откаточном горизонте в ваго­ нетки грузоподъемностью 10 т и более и многие другие. Все эти факторы интенсификации позволили многим рудникам до­ стичь хороших показателей. Например, в заполярных условиях на комбинате Апатит подземным способом добывают апатитонефелиновую руду себестоимостью 1,86—2,08 руб/т. Применяют одностадийную систему этажного магазинировання с принуди­ тельным обрушением руды глубокими скважинами диаметром 105 мм. Размеры кондиционного куска при люковой погрузке установлены 400—450 мм, при безлюковой в вагоны ВРГ-4 700—800 мм. Одновременно взрывают от 100—150 тыс. до 600— -800 тыс. т руды при удельном расходе ВВ на отбойку 280— 380 г/т и выходе руды с 1 м скважины 20—25 т. Производи­ тельность труда рабочего по участку составляет 37—52 т, ра­ бочего на выпуске 91—141 т/чел-смену и рабочего по руднику

15—24 т/чел-сіуену. Руда доставляется электровозами к рудо­ спуску, из которого загружается в думпкары нормальной же­ лезнодорожной колеи и по штольне вывозится на обогатитель­

ную фабрику.

Д о б ы ч а о б о г а щ а е м ы х м а г н е т и т о в ы х р у д в

СССР широко распространена. Так, на железном руднике «Таш-

М. М. Протодьяконова. Руда содержит 49,2% железа, боковые породы 11% железа. Рудное тело мощностью 15—25 м залегает

под углом 80—85°.

В настоящее время на руднике применяется в основном (84%)

•система непрерывного панельно-этажного принудительного об­

7 7

рушения с вибровыпуском руды непосредственно в вагонеткіг. Из проходческих работ добывают только 2,4% всей сырой руды при годовой добыче 2,81 млн. т. Технико-экономические показателн работы рудника приведены в табл. 16.

Примерно такие же показатели достигнуты на других магнеТитовых рудниках Горной Шории и Абаканском руднике.

Приведенные данные позволяют сделать вывод, что наиболее существенные резервы дальнейшего улучшения технико-эконо­ мических показателей на руднике «Таштагол» заключаются а повышении производительности труда на проходческих работах и бурении глубоких скважин. Создание поточной выемки руды с управлением процессами выпуска, погрузки и откатки опера­ тором с диспетчерского пункта — дальнейший резерв повыше­ ния производительности труда.

Показатели работы рудника «Таштагол» (см. табл. 16) полу­ чены при бурении скважин недостаточно производительным на крепких рудах станком НКР-ЮОм. Этот станок в условиях всех подземных рудников СССР целесообразно было бы заменить, станками ударно-вращательного бурения, оборудованными тя­

7 8

желыми пневматическими или гидравлическими молотками с независимым вращением бура, которые на бурении скважин в- аналогичных условиях достигают в 2—3 раза более высокой производительности. Отклонение глубоких скважин от заданно­ го направления в пределах 1—2% их длины ограничивает их глубину 20—30 м во избежание некачественного дробления руды: взрывом.

Показатели работы рудника «Таштагол» могут быть значи­ тельно улучшены в результате применения более стойкого и ка­ чественного бурового инструмента, полной ликвидации вторич­ ного взрывания руды, применения вагонеток большей грузо­ подъемности, системы одностадийной сплошной выемки рудые На рис. 5 показана схема возможной модернизации системы разработки месторождений типа Горной Шорни (рудник «Таш­ тагол»). Буровые выработки 1, обычно горизонтальные (/), же­ лательно располагать с подъемом 1:10 (или 1:7), соединяя их: для удобства передвижения людей и доставки материалов нак­ лонными съездами 2(11), веерные или параллельные взрывные скважины 3 глубиной 15—20 м бурить ударно-вращательныміг молотками с самоходных кареток. Подготовку откаточного го­ ризонта 4 необходимо осуществлять двумя штреками, проведен­ ными по руде у висячего и лежачего боков. Из штреков под уг­ лом примерно 45° к нх оси проводить погрузочные выработки б (рассечки). Вагонетки 6 в момент погрузки руды перед выпуск­ ными погрузочными выработками следует устанавливать так> чтобы одновременно могло работать несколько машин (вибро­ установок). Это достигается за счет выбора между центрами выпускных выработок расстояния, кратного расстоянию между сцепками вагонеток. Подсечку очистного забоя можно выпол­ нять из выпускных выработок и с помощью любых погрузочных средств вести погрузку руды с откаточной выработки в желез­ нодорожные составы или средства безрельсового транспорта. Между очистными забоями и отбитой рудой можно оставлять (или не оставлять) компенсационное пространство за счет вы­ пуска под углом а отбитой руды. Длина а кровли свободного пространства должна определяться в зависимости от устойчи­ вости пород кровли. На длине б кровли отбитая руда временноподдерживает кровлю. Под углом ß ведут выпуск оставшейся руды. На плоскость выпуска самообрушаются или искусственнообрушаются покрывающие породы. Длина зоны в должна опре­ деляться после подбора оптимального угла выпуска руды и ско­ рости обрушения пород кровли. Система характеризуется одностадпйностыо выемки руды, непрерывным подвиганием очист­ ного забоя. Она может быть применима н на более мощных рудных телах. В этом случае выпускные выработки следует рас­ полагать по обе стороны откаточной выработки. При этом наи­ большее обнажение откаточного штрека на сопряжении с вы­ пускной выработкой не будет превышать 40 м2, что вполне до-

79-